Auditoria do Arrefecimento para Identificação de Potenciais Problemas de Arrefecimento em Centros de Dados

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1 Auditoria do Arrefecimento para Identificação de Potenciais Problemas de Arrefecimento em Centros de Dados Autor: Kevin Dunlap Aplicação Técnica Nº 40 Revisão 1

2 Sumário executivo A compactação dos equipamentos de tecnologia de informação e os aumentos simultâneos no consumo de energia dos processadores estão a colocar desafios aos administradores de centros de dados no sentido de assegurarem a distribuição adequada de ar frio, a remoção do ar quente e uma capacidade adequada de arrefecimento. Este documento fornece uma lista de verificação para a avaliação de potenciais problemas que podem afectar de forma negativa o arrefecimento ambiente num centro de dados. 2

3 Introdução A crescente compactação dos equipamentos de TI e o aumento simultâneo do consumo dos processadores têm criado problemas para os responsáveis pela administração e manutenção adequadas de ambientes de missão crítica. Embora as potências totais de arrefecimento concebidas para um centro de dados possam ser adequadas, a sua distribuição às áreas apropriadas pode não o ser. Devido ao número cada vez maior de equipamentos compactos a serem instalados no mesmo bastidor, a instalação em escala crescente de servidores de lâminas ultracompactos (Blade-servers), o aumento do consumo de energia e a respectiva dissipação térmica, estão a causar preocupações. Estes novos sistemas (consulte a Figura 1) necessitam de menos espaço que os servidores tradicionais montados em bastidor e aumentam drasticamente a densidade do calor produzido. A instalação de bastidores de alta densidade em centros de dados pode causar problemas que vão desde avarias gerais a uma redução inexplicada da velocidade de processamento. Figura 1 Exemplos de compactação O objectivo da implementação de um sistema de arrefecimento num centro de dados é criar um caminho, sem obstruções, desde o equipamento de ar condicionado até às posições de entrada de ar dos servidores. Da mesma forma, é necessário criar um caminho, sem obstruções, desde a traseira dos bastidores até à conduta de ar reciclado da unidade de ar condicionado. Há, contudo, vários factores que podem afectar negativamente este objectivo. Com o objectivo de averiguar se existe algum problema ou algum potencial problema com a infra-estrutura de arrefecimento de um centro de dados, devem ser efectuadas um conjunto de verificações e medições. O objectivo desta auditoria é determinar as condições de funcionamento necessárias para evitar falhas do equipamento electrónico relacionadas com a temperatura. Pode também ser utilizada para avaliar a disponibilidade de uma capacidade de arrefecimento adequada para o futuro. As medições a efectuar nos testes descritos deve ser registada e analisada de acordo com o modelo fornecido no Apêndice. A condição actual deve ser avaliada e estabelecida uma directriz capaz de assegurar que as acções correctivas subsequentes resultem em melhorias. Este documento pretende mostrar como identificar potenciais problemas de arrefecimento que afectarão a sua capacidade total, a sua capacidade em função das diferentes densidades e a eficácia de operação de um centro de dados. As soluções para estes problemas estão descritas na Aplicação Técnica Nº 42 da APC, Dez Passos para Resolver Problemas de Arrefecimento Causados pela Instalação de Servidores de Alta Densidade. 3

4 1. Verificação da capacidade Lembre-se que cada Watt consumido pelos equipamentos de TI requer 1 Watt de arrefecimento. Por conseguinte, o primeiro passo a tomar para que seja produzido o arrefecimento adequado é verificar se a capacidade do sistema de arrefecimento corresponde à carga de energia actual planeada. O sistema de arrefecimento típico é formado por uma unidade de ar condicionado para a sala de computadores (HVAC), que fornece o ar frio à sala e uma unidade externa para libertar o calor para o exterior. Para mais informações sobre o funcionamento dos equipamentos de ar condicionado e os diferentes tipos de opções existentes, consulte a Aplicação Técnica Nº 57 da APC, Princípios Fundamentais de Equipamentos de Ar Condicionado para Tecnologia de Informação e a Aplicação Técnica Nº 59 da APC, Os Diferentes Tipos de Equipamento de Ar Condicionado para Ambientes de TI. Estão a surgir no mercado novos tipos de unidades de HVAC que podem ser posicionadas perto, ou até mesmo dentro, dos bastidores em situações de alta densidade. Em alguns casos, o sistema de arrefecimento pode ter sido sobredimensionado para acomodar cargas térmicas planeadas para o futuro, o que pode gerar consumos de energia indesejados. Para obter mais informações sobre os problemas causados pelo dimensionamento dos sistemas de arrefecimento, consulte a Aplicação Técnica nº 25 da APC, Cálculo dos Requisitos de Arrefecimento para Centros de Dados. Verifique a capacidade do sistema de arrefecimento procurando a designação do modelo em cada equipamento de HVAC. Consulte os dados técnicos do fabricante para obter os valores relativos à sua capacidade. Os fabricantes classificam a capacidade do sistema com base na temperatura do ar de entrada (EAT) e no nível de controlo da humidade. O controlador em cada unidade exibirá a temperatura do ar de entrada (EAT) e a humidade relativa. Utilizando os dados técnicos, observe a capacidade de arrefecimento sensível de cada HVAC. Da mesma forma, verifique a capacidade do permutador de calor exterior que deve ter uma capacidade igual ou superior a todas as unidades HVAC instaladas na sala. Em sistemas de menores dimensões, os componentes internos e externos são, frequentemente, adquiridos em conjunto ao mesmo fabricante. Em sistemas de maiores dimensões, o equipamento do permutador de calor pode ter sido adquirido em separado e a fabricantes diferentes. Em qualquer dos casos, os equipamentos foram dimensionados correctamente, contudo, um técnico independente deverá ser capaz de verificar isto. Se a capacidade da unidade HVAC e a capacidade do permutador de calor exterior forem diferentes, utilize o componente de classificação mais baixa para este exercício. (Se tiver alguma dúvida sobre como fazer as medições, contacte o fabricante ou o seu fornecedor). Isto fornecer-lhe-á a capacidade máxima de arrefecimento teórica do centro de dados. Existem, no entanto, vários factores que podem reduzir consideravelmente este valor teórico ou máximo. A capacidade máxima calculada deve, então, ser comparada com os requisitos da carga térmica do centro de dados. Uma folha de cálculo que permite rapidamente calcular a carga térmica pode ser encontrada na Tabela 1. Utilizando-a é possível determinar de uma forma rápida, mas fiável, as necessidades de arrefecimento. A forma de utilização da folha de cálculo está descrita no procedimento por baixo da Tabela 1. Para obter mais informações consulte a Aplicação Técnica nº 25 da APC, Cálculo dos Requisitos de Arrefecimento para Centros de Dados. Os resultados de carga térmica obtidos através do cálculo efectuado de acordo com a tabela 1, devem ser sempre inferiores à capacidade máxima de arrefecimento teórica. A Nota Técnica nº 42 da APC, Dez Passos para Resolver 4

5 Problemas de Arrefecimento Causados pela Instalação de Servidores de Alta Densidade apresenta algumas soluções quando este não for o caso. Tabela 1 Folha para cálculo da perda de calor num centro de dados ou sala de rede Item Dados necessários Cálculo da perda de calor Equipamentos de TI Potência de carga total dos equipamentos de TI Igual à potência de carga total dos equipamentos de TI em watts UPS e Bateria Potência nominal da UPS em watts (0,04 x potência nominal da UPS) + (0,06 x potência de carga total dos equipamentos de TI) Distribuição de Energia Potência nominal da UPS em watts (0,02 x potência nominal da UPS) + (0,02 x potência de carga total dos equipamentos de TI) Iluminação Área do piso em metros quadrados 21,53 x área do piso (m 2 ) (2,0 x área do piso (sq ft)) Nº de pessoas Nº máximo de pessoas no centro de 100 x Nº máx. de pessoas dados Total Subtotal obtido acima Soma dos subtotais de saída de calor Procedimento Subtotal da perda de calor Watts Watts Watts Watts Watts Watts Obtenha as informações necessárias na coluna Dados necessários. Consulte as definições dos dados abaixo se tiver alguma dúvida. Faça os cálculos da perda de calor e coloque os resultados na coluna do subtotal. Some os subtotais para obter a perda de calor total. Definições de dados Potência total da carga dos equipamentos TI em watts Soma dos consumos de todos os equipamentos de TI. Potência nominal da UPS Potência nominal do sistema de protecção de energia. Se for utilizado um sistema redundante, não inclua a capacidade da UPS redundante. 2. Verificação das unidades HVAC Se os equipamentos de ar condicionado de um centro de dados não trabalharem em conjunto, de uma forma coordenada, provavelmente, não produzirão o arrefecimento necessário e poderão gerar custos de funcionamento mais elevados. As unidades HVAC normalmente funcionam em quatro modos diferentes: arrefecimento, aquecimento, humidificação e desumidificação. Embora duas destas condições possam ocorrer ao mesmo tempo (p. ex., arrefecimento e desumidificação), todos os sistemas dentro de uma área definida (4 a 5 unidades adjacentes uma à outra) devem sempre funcionar no mesmo modo. O seu funcionamento descoordenado e em modos opostos (por exemplo, desumidificação e humidificação), chamado Operação em Oposição, conduz a um aumento dos custos operacionais e uma redução da capacidade de arrefecimento. As unidades HVAC devem ser testadas para assegurar que as leituras das temperaturas (de fornecimento e de retorno) e as leituras de humidade medidas são consistentes com os valores planeados. A operação em oposição pode provocar reduções dramáticas na eficácia do sistema. Caso não seja solucionada, pode provocar uma redução na ordem dos 20 a 30% em termos de eficácia, que na melhor das hipóteses resulta no desperdício de custos operacionais e, no pior dos casos, na interrupção de funcionamento devido a uma insuficiente capacidade de arrefecimento. 5

6 O funcionamento do sistema, dentro dos limites mínimos estabelecidos para a humidade relativa do ar, deverá ser avaliado tendo em vista a eficácia e a economia de energia. Uma pequena alteração no ponto de referência no sentido do limite mais baixo da faixa de ajuste pode ter efeitos significativos na capacidade de extracção do calor e na redução do tempo de funcionamento do humidificador. Como demonstra a Tabela 2, alterar o ponto de referência da humidade relativa de 50 para 45% produz uma poupança significativa em termos de custos operacionais. Tabela 2 Exemplo de poupança de custos de humidificação no ponto de referência mais baixo Temperatura 22,2ºC (72ºF) Ponto de ajuste da humidade relativa 50% 45% Capacidades de arrefecimento kw (Btu/hr) Capacidade total de arrefecimento 48,6 ( ) 49,9 ( ) Capacidade de sensível total (mudança de temperatura) 45,3 ( ) 49,9 ( ) Requisitos de humidificação Capacidade total latente (humidade removida) 3,3 (11.000) 0,0 (0.000) lbs. / hr. humidificação necessária kw / 0,3148 (Btu/1074) 10,24 0 Tempo de funcionamento do humidificador 100,0% 0,0% kw necessários para humidificação 3,2 0 Custo anual de humidificação (custo por kw x 8760 x kw necessários) $2.242,56 $0,00 Observação: Os pressupostos especificados para o exemplo acima podem ser encontradas em apêndice. Verificação dos pontos de referência Os pontos de referência para a temperatura e humidade devem ser consistentes em todas as unidades HVAC instaladas no centro de dados. Pontos de referência diferentes podem gerar um funcionamento em oposição e criar flutuações na sala. As cargas térmicas e a humidade existente são relativamente constantes numa determinada área e a unidade de funcionamento HVAC deverá ser definida em grupos, eliminando os modos concorrentes através de um sistema de gestão do edifício (BMS Building Management System) ou, mais facilmente, através de um cabo de comunicação entre as diversas unidades de HVAC. Nem mesmo duas unidades deverão estar a trabalhar em modos opostos durante um determinado intervalo, a menos que façam parte de um grupo distinto. Quando agrupadas, todas as unidades de um determinado grupo ficarão a funcionar em conjunto numa área distinta. Os parâmetros do ponto de referência devem estar dentro dos seguintes valores: Temperatura C (68-77 F) Humidade 40 a 55% de humidade relativa Para testar o desempenho do sistema, devem ser medidas as temperaturas de fornecimento e retorno. Devem ser utilizados três pontos de monitorização para a temperatura de fornecimento e de retorno no centro geométrico, conforme indica a Figura 2. 6

7 Figura 2 Pontos de monitorização da temperatura de fornecimento e de retorno Pontos de Monitorização Retorno Pontos de Monitorização Fornecimento Pontos de Monitorização Fornecimento Pontos de Monitorização Retorno Em condições ideais, a temperatura do ar fornecido deve ser ajustada à temperatura necessária na entrada do servidor. Isto será verificado posteriormente através de leituras da temperatura nas entradas dos servidores. A temperatura do ar de retorno medida deverá ser igual ou superior às leituras das temperaturas medidas no passo 4. Uma temperatura do ar de retorno inferior à temperatura medida no passo 4 indica uma ineficácia da recirculação. Esta situação ocorre quando o fornecimento de ar arrefecido pela unidade de HVAC é desviada dos equipamentos de TI e flui directamente para dentro da conduta de retorno de ar da unidade HVAC. Para obter informações adicionais sobre como evitar a recirculação, consulte a Aplicação Técnica nº 49 da APC, Erros Evitáveis e que Comprometem o Desempenho do Arrefecimento em Centros de Dados e Salas de Rede. O desvio de ar de arrefecimento é a principal causa de sobreaquecimento e pode ser causado por diversos factores. As secções 6 a 10 deste documento descrevem estas circunstâncias. Verifique, também, se os filtros estão limpos. A redução do fluxo de ar através do equipamento de HVAC fará com que o sistema se desligue devido ao alarme de redução de fluxo de ar. Os filtros devem ser substituídos trimestralmente como um procedimento de manutenção preventivo. 7

8 3. Verifique e teste os principais circuitos de arrefecimento Esta secção requer um conhecimento básico sobre equipamentos de ar condicionados. Para obter mais informações, consulte Aplicação técnica Nº 59 da APC, Os Diferentes Tipos de Equipamento de Ar Condicionado para Ambientes de TI. Peça à empresa que faz a manutenção ou a um técnico especializado que verifique a condição dos refrigeradores (quando for aplicável), os sistemas de bombagem e os circuitos de arrefecimento primários. Certifique-se de que todas as válvulas estão a funcionar correctamente. Circuitos de refrigeração da água refrigerada As condições de fornecimento de água refrigerada às unidades de HVAC afectam directamente a sua capacidade de fornecer adequadamente ar condicionado a um espaço. Para verificar a temperatura de fornecimento, contacte a sua empresa de manutenção ou um técnico especializado. Para uma verificação rápida, pode recorrer-se à medição da temperatura da tubagem de entrada do equipamento de HVAC. Utilizando um termómetro a laser, meça a temperatura da superfície dos tubos de fornecimento à unidade HVAC. Em alguns casos, os sensores podem ser instalados em linha com a tubagem, exibindo a temperatura do fornecimento de água. A tubagem de água fria será isolada do fluxo de ar para evitar a condensação na superfície dos tubos. Para obter medições mais precisas, remova um pedaço do isolamento e faça a medição directamente na sua superfície. Se isto não for possível, uma pequena secção da tubagem estará exposta, provavelmente, dentro da unidade HVAC à entrada da serpentina de arrefecimento, no lado esquerdo ou direito da referida serpentina. Circuito de água do condensador (arrefecimento com água ou glicol) Os sistemas arrefecidos a água ou glicol utilizam um condensador na unidade HVAC para transferir o calor da unidade para o circuito da água. A tubagem da água do condensador provavelmente não estará isolada devido ao facto de a água de fornecimento apresentar temperaturas mais elevadas. Meça a temperatura da superfície do tubo de fornecimento no ponto de entrada para a unidade HVAC. Os Sistemas de Expansão Directa (DX, em inglês) devem ser verificados para assegurar que estão completamente carregados com a quantidade correcta de fluido de arrefecimento. Tubagem do fluido frigorígeno em sistemas arrefecidos a ar Da mesma forma que com as unidades de HVAC arrefecidas a água ou glicol, o nível do fluido frigorígeno deve ser verificado regularmente. Contacte a sua empresa de manutenção ou um técnico especializado para verificar a condição da tubagem do fluido frigorígeno, dos permutadores de calor externos e do nível de carga do fluido frigorígeno. Compare as temperaturas com as da Tabela 3. As temperaturas que não corresponderem às directrizes podem indicar um problema com o circuito de fornecimento. Tabela 3 Tolerâncias de temperatura do circuito de fornecimento Água refrigerada Água do condensador (arrefecido a água) Água do condensador (arrefecido a glicol) 45 F (+/- 2 3 F) Máx. de 90 F Máx. de 110 F 7,2 C (+/- 1,1 1,7 C) Máx. de 32,2 C Máx. de 43,3 C 8

9 4. Registo das temperaturas dos corredores Ao registar a temperatura em vários locais entre as filas de bastidores, cria-se um perfil de temperatura que ajuda a diagnosticar potenciais problemas de arrefecimento e assegura que o ar refrigerado é fornecido às áreas críticas. Se os corredores dos bastidores não estiverem devidamente posicionados, podem gerar-se temperaturas elevadas em vários locais e isto pode causar falhas no equipamento. A secção 9 abaixo descreve e ilustra os melhores métodos para dispor os bastidores. Meça as temperaturas da sala em posições estratégicas dentro dos corredores do centro de dados 1. Estas posições para medição deverão, geralmente, centrar-se entre as filas de equipamento e a uma distância aproximadamente de quatro em quatro bastidores, como indica a Figura 3. Figura 3 Pontos de medição de corredores quentes e frios ASHRAE TC9.9 Impresso com a permissão da ASHRAE (c) American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc., Os pontos de medição de temperatura dos corredores devem estar a um metro e meio do solo. Sempre que não se dispuser de meios mais sofisticados de medição das temperaturas dos corredores, este deverá ser considerado um meio de medição mínimo. Estas temperaturas deverão ser registadas e comparadas com as temperaturas de entrada recomendadas pelos fabricantes para os equipamentos de TI. Quando estas não estiverem disponíveis, regule-se pela indicação C (68 75 F), de acordo com o padrão ASHRAE. As temperaturas que ultrapassem esta tolerância podem causar uma redução do desempenho do sistema, uma redução da vida útil dos equipamentos e tempos de paragem inesperados. Nota: Todas as medições e verificações apresentados deverão realizar-se trimestralmente. Todas as verificações das temperaturas deverão ser efectuadas ao longo de 48 horas durante cada verificação, para permitir registar os níveis máximos e mínimos. 1 O padrão ASHRAE TC9.9 fornece mais pormenores sobre o posicionamento dos sensores para a realização de testes ideais e sobre as temperaturas de entrada recomendadas. ASHRAE (American Society of Heating, Refrigeration and Air-Conditioning Engineers 9

10 5. Registo de temperaturas dos bastidores A distribuição inadequada de ar na frente de um bastidor pode fazer com que o ar quente, da exaustão na traseira, recircule para as entradas dos equipamentos. Isto faz com que alguns equipamentos, principalmente aqueles montados no terço superior do bastidor, sobreaqueçam e se desliguem ou apresentem falhas. Este passo destina-se a verificar se as temperaturas de entrada nos bastidores são adequadas para os equipamentos instalados. Meça e registe as temperaturas no centro geométrico da dianteira do bastidor nas partes inferior, central e superior, como ilustrado na Figura 4. Quando o bastidor não estiver completamente cheio com equipamentos, meça as temperaturas de entrada no centro geométrico de cada servidor. Consulte as directrizes no passo nº 2 para obter informações sobre as temperaturas de entrada aceitáveis. Todas as temperaturas que não se enquadrem nas directrizes, representam um problema de arrefecimento para aquele ponto de monitorização. Os pontos de monitorização devem estar a 50 mm da frente do equipamento. A monitorização pode ser obtida através de termopares ligados a um dispositivo de recolha de dados. Os pontos de monitorização também podem ser medidos usando um termómetro a laser para se efectuar a verificação rápida de temperaturas como um método mínimo. Figura 4 Pontos de monitorização da ASHRAE para as temperaturas de entrada dos equipamentos Pontos de monitorização Impresso com a permissão ASHRAE (c) American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers, Inc., 10

11 6. Verificação da velocidade do ar nas grelhas de pavimento É importante entender que a capacidade de arrefecimento do bastidor está directamente associada ao volume do fluxo de ar produzido, expresso em pés cúbicos por minuto (CFM, pela sigla em inglês). Os equipamentos de TI foram concebidos para elevar a temperatura do ar fornecido entre 11 e 17 C (20 e 30 F). Usando a equação para remoção de calor, a quantidade de fluxo de ar necessária a uma dada elevação de temperatura pode ser rapidamente calculada. CFM = o volume de ar necessário para remover o calor gerado pelos equipamentos de TI. Q = a quantidade de calor a ser removida, expressa em Kilowatts (kw) C = a diferença de temperatura entre a saída e a entrada. CFM 3412 Q = 1, 953 C Cálculo do fluxo de ar necessário para arrefecer 1 kw com uma elevação de temperatura de 11 C (20 F): CFM kW = = 158,82 1, C Portanto, por cada Kilowatt de calor que seja necessário remover, considerando uma variação Delta T (elevação de temperatura através do equipamento de TI) de 11 C (20 F), é necessário assegurar aproximadamente 160 CFM ou cerca de 270 m 3 /h de ar frio através do equipamento. Isto pode ser usado como um valor aproximado de projecto quando se estiver a calcular os requisitos de fluxo de ar necessários por bastidor. Contudo, deve-se dar preferência aos requisitos exigidos pelos fabricantes. CFM / kw =158,82 Ao utilizar o valor de projecto e a capacidade de fluxo de ar de uma grelha típica de pavimento, indicada na Figura 5 abaixo, a densidade de potência máxima por bastidor não deve ultrapassar os 1,25 2,5 kw. Isto aplica-se a instalações que utilizem uma grelha por bastidor. Em casos em que a relação bastidor/número de grelhas for maior, a capacidade de arrefecimento disponível deve ser dividida entre os bastidores existentes no corredor. Teste do fluxo de ar de uma grelha de pavimento A medição da capacidade de arrefecimento disponível numa determinada grelha de pavimento, pode ser efectuada pelo simples processo de colocar uma folha de papel sobre a mesma. Se o papel for sugado, significa que o ar está a ser aspirado para o chão falso, o que indica um problema com o posicionamento do bastidor e da unidade de HVAC. Se o papel não for afectado, indica que o ar não chega àquele local. Se o papel for elevado, é uma indicação de que o ar está a ser distribuído a partir daquela grelha. Contudo, dependendo da densidade de potência do equipamento que está a ser arrefecido, a quantidade de ar pode, ou não, ser suficiente. Em caso negativo será necessário instalar um dispositivo de distribuição de ar para assegurar maior fluxo de ar para o bastidor. 11

12 Figura 5 Capacidade de arrefecimento por bastidor em função da grelha de pavimento Capacidade de arrefecimento por Grelha (kw) Capacidade Típica Com Esforço Extremo Impraticável 7. Inspecção visual dos bastidores Capacidade típica das grelhas (CFM) Os espaços não utilizados dentro dos bastidores fazem com que a saída de ar quente dos equipamentos encontre um caminho alternativo de volta à entrada do equipamento. Esta recirculação sem obstruções do ar quente faz com que o equipamento aqueça desnecessariamente, o que pode causar danos e tempos de paragem. O uso de painéis de preenchimento para ultrapassar este efeito está descrito com maior detalhe na Aplicação Técnica Nº 44 da APC, Como Melhorar o Desempenho do Arrefecimento de Bastidores Usando Painéis de Preenchimento. Examine visualmente cada bastidor. Existem folgas nas posições instaladas? Está-se a utilizar monitores do tipo CRT? Existem painéis de preenchimento instalados? Há algum excesso de cabos a impedir o fluxo de ar? Se houver folgas visíveis nas posições instaladas, se os painéis de preenchimento não estiverem instalados ou se houver demasiados cabos na traseira dos bastidores, o fluxo de ar não será o ideal, veja o exemplo na Figura 6 abaixo. 12

13 Figura 6 Diagramas de fluxo de ar dos bastidores exibindo o efeito dos painéis de preenchimento 6A: Sem painéis de preenchimento 6B: Com painéis de preenchimento Lateral Lateral Painel de preenchimento 8. Verificação dos caminhos do fluxo de ar sob o pavimento Verifique se a área debaixo do pavimento elevado está limpa e desobstruída porque a sujidade e a poeira serão aspiradas através das grelhas para dentro dos equipamentos de TI. Obstruções sobre o piso, tais como cabos de rede e de energia obstruirão o fluxo de ar, provocando efeitos negativos na capacidade de arrefecimento dos bastidores. A adição posterior de bastidores e servidores exige a instalação de mais cabos de energia e de rede. Na maior parte das situações em que os servidores são removidos ou substituídos, os seus respectivos cabos não são retirados do pavimento, muito porque, a confusão é de tal forma generalizada, que se torna impossível, efectivamente, retirá-los. Sempre que se utilizar chão falso para efectuar a distribuição de ar frio, deve ser efectuada uma inspecção visual da superfície do pavimento porque as folgas e falhas provocam um efeito negativo na pressão estática do ar debaixo do pleno do pavimento. Essa redução de pressão afecta o fluxo de ar disponível nas grelhas de pavimento e consequentemente a capacidade de arrefecimento aos bastidores. As placas de pavimento em falta devem ser substituídas. O pavimento deve ser totalmente formado por placas sólidas, instalando-se grelhas apenas frente aos bastidores. Todas as aberturas para passagem de cabos ou tubos devem ser seladas. As medições realizadas demonstraram que 50 a 80% do ar frio escapa prematuramente através de aberturas não vedadas. 13

14 9. Verificação da configuração do corredor e das placas de pavimento Com poucas excepções, a maioria dos servidores montados em bastidores foram concebidos para receber o ar frio pela frente e eliminar o ar de quente pela traseira. Com todas as filas de bastidores orientadas na mesma direcção, o ar quente da primeira fila é direccionado para o corredor de trás onde se irá misturar com o ar frio do corredor sendo posteriormente utilizado para arrefecer os bastidores da segunda fila. Esta configuração é mostrada na Figura 7. À medida que o ar flui consecutivamente através de cada fila, os equipamentos de TI estão sujeitos à entrada de ar mais quente. Se todas as filais se encontrarem orientadas na mesma direcção, a avaria do equipamento é inevitavel. Figura 7 Configuração dos bastidores sem separação de corredores de ar quente e frio A disposição dos bastidores em corredores quentes e frios permite separar o ar quente de exaustão das entradas de ar frio dos servidores, o que assegura que o frio disponibilizado pelas grelhas de pavimento chegua aos servidores com menos ar quente misturado, conforme ilustrado na Figura 8 abaixo. Para obter mais detalhes sobre as arquitecturas de distribuição no centro de dados, consulte a Aplicação Técnica Nº 55 da APC, Arquitecturas de Distribuição de Ar em Instalações Críticas. Figura 8 Configuração dos bastidores em corredores quentes e frios A localização inadequada das grelhas de ventilação pode fazer com que o ar da unidade de HVAC se misture com o ar quente da sala antes de alcançar os equipamentos, produzindo dificuldades em cascata que causarão problemas e custos já descritos anteriormente. Grelhas de ventilação ou de retorno incorrectamente posicionadas, são problemas muito comuns e podem anular, praticamente, todos os benefícios de um projecto de corredores quentes e frios. 10. Verificação da posição das unidades de HVAC A posição das unidades de HVAC em relação ao corredor é importante para a distribuição de ar. Dependendo da arquitectura de distribuição de ar frio, com ou sem chão falso, assim as unidades de HVAC devem ser posicionadas perpendicularmente ao corredor quente, ou frio conforme indicado na Figura 9. Quando se utilizar pavimento sobre 14

15 elevado, as unidades de HVAC, devem ser posicionadas na extremidade dos corredores quentes. O caminho de retorno do ar quente faz-se directamente em direcção ao fim do corredor, sem aspirar ar para as partes superiores dos corredores onde a oportunidade para a recirculação é maior. Com menos mistura de ar quente na sala, a capacidade das unidades de HVAC será aumentada porque as temperaturas do ar de retorno serão mais elevadas o que, inclusivamente, poderia resultar na necessidade de um menor número de unidades na sala. Figura 9 Posicionamento da unidade de HVAC no corredor quente HVAC HVAC Corredor frio Corredor quente Corredor frio Corredor quente Corredor frio HVAC HVAC Quando se utiliza uma solução de distribuição de ar frio sem chão falso, a unidade de HVAC deve ser posicionada no fim do corredor frio. Isto distribuirá directamente o ar frio à frente dos bastidores. Nesta configuração existe sempre algum grau de mistura de ar quente e frio e ela só deve ser implementada em soluções de baixa e média densidade. Conclusão Verificações de rotina ao sistema de arrefecimento de um centro de dados podem, antecipadamente, identificar problemas potenciais de arrefecimento e podem ajudar a evitar avarias e tempos de paragem. As alterações no consumo de energia, actualizações e crescimento do equipamento de TI podem alterar a quantidade de calor produzido no centro de dados. Verificações regulares da condição do sistema identificarão o seu impacto antes que estas se tornem um problema maior. A obtenção de um ambiente ideal para uma determinada densidade de potência pode ser alcançada resolvendo os problemas identificados através das verificações, simples, indicadas nesta aplicação técnica. Para obter mais informações sobre soluções de arrefecimento para instalações de alta densidade consulte a Aplicação Técnica Nº 42 da APC, Dez Passos para Resolver Problemas de Arrefecimento Causados pela Instalação de Servidores de Alta Densidade. Informações sobre o autor deste documento: Kevin Dunlap é Gestor de Marketing de Produtos para soluções de arrefecimento na American Power Conversion (APC). Kevin começou a trabalhar neste ramo da indústria em 1994, primeiro, como um fornecedor de hardware e software para administração de energia, e depois na APC como Gestor de Produto. Esteve envolvido juntamente com outros representantes do sector em consórcios e comités ASHRAE ligados à gestão térmica e poupança eficaz de energia. 15

16 Apêndice Pressupostos e especificações para a Tabela 2 Os dois cenários apresentados no exemplo de redução de custos de humidificação tipificados na Tabela 2 são baseados nos seguintes pressupostos: 50 kw de consumo de equipamentos de TI que resultam em aproximadamente 50 kw de dissipação de térmica. A temperatura do ar que retorna à entrada da unidade HVAC é de 22,2 C (72 F). Baseado num ano de funcionamento (24 horas, diárias), o que equivale a horas. Capacidade de fluxo de ar da unidade HVAC CFM ( m 3 /h [4,245 L/s]). A ventilação é necessária mas, para simplificação, assumiu-se que o centro de dados é completamente estanque, sem infiltrações nem ventilação. O custo por kw/h foi estimado em $0,08. As especificações da unidade de HVAC baseiam-se numa unidade FM50 da APC: - Utilização de chão falso com fluxo descendente. - Unidade arrefecida a glicol (sem arrefecimento múltiplo nem economizador). - Humidificador gerador de vapor por eléctrodos (recipiente de plástico com ajuste automático do nível de água com base na condutividade da água). - A capacidade do humidificador é de 10 lb/h. - O consumo eléctrico do humidificador é de 3,2 kw. - A tensão é de 400 (208) V. 16

17 Lista de verificação da auditoria de arrefecimento Verificação de capacidade Ar Condicionado em Salas de Computadores (CRAC) Modelo Capacidade total Capacidade de sensibilidade Quantidade Unidade 1 Unidade 2 Unidade 3 Unidade 4 Unidade 5 Unidade 6 Unidade 7 Unidade 8 Unidade 9 Unidade 10 Capacidade útil total = SUM (Capacidade de sensibilidade x Quantidade) Requisitos de carga de calor Potência de carga total do equipamento de TI em Equipamento de TI watts UPS com Bateria Distribuição de Energia Potência nominal do sistema de alimentação em watts Potência nominal do sistema de alimentação em watts Área do piso em pés quadrados, ou área do piso em Iluminacão metros quadrados Nº de funcionários Nº máximo de pessoas no centro de dados Igual à potência de carga total dos equipamentos de TI em watts (0,04 x potência nominal do sistema de alimentacão) + (0,06 x potência de carga total dos equipamentos de TI) (0,02 x potência nominal do sistema de alimentacão) + (0,02 x potência de carga total dos equipamentos de TI) 2,0 x área do piso (pés quadrados), ou 21,53 x área do piso (m2) 100 x Nº máx. de pessoas Soma dos subtotais de saída de Total Subtotal obtido acima aquecimento A capacidade é igual ou maior que a saída de calor? Sim Não Pontos de monitoração do Ar Condicionado em Salas de Computadores (CRAC) Alimentação (média de três pontos de monitoração para cada unidade) CRAC 1 CRAC 6 Médias aceitáveis: CRAC 2 CRAC 7 Temp C Satisfaz a tolerância (assinale uma) CRAC 3 CRAC 8 (68-75 F), Todas dentro dos limites CRAC 4 CRAC 9 Humidade 40-55% 1-2 fora dos limites CRAC 5 CRAC 10 de Humidade >2 fora dos limites Retorno (média de três pontos de monitoração para cada unidade) CRAC 1 CRAC 6 CRAC 2 CRAC 7 Médias aceitáveis: Satisfaz a tolerância (assinale uma) CRAC 3 CRAC 8 Temp C Todas dentro dos limites CRAC 4 CRAC 9 (58-65 F) 1-2 fora dos limites CRAC 5 CRAC 10 >2 fora dos limites Circuitos de arrefecimento Arrefecimento a água Água do condensador - arrefecimento a água Água do condensador - arrefecimento a glicol Arrefecimento a ar 7,2 C (+/- 1,1-1,7 C) [45 F (+/- 2-3 F)] Máx. de 32,2 C (90 F) Satisfaz a tolerância Sim (assinale uma) Máx. de 43,3 C (110 F) Sim Deve ser verificado por uma companhia especializada em aquecimento, ventilação e ar condicionado Sim Não Não Não Temperaturas dos corredores Pontos de medição a 1,5 metros (5 ft) acima do piso a cada 4º rack (média por corredor) Corredor 1 Corredor 6 Satisfaz a tolerância (assinale uma) Corredor 2 Corredor 7 Médias aceitáveis: Todas dentro dos Temp C Corredor 3 Corredor 8 limites (68-75 F) Corredor 4 Corredor fora dos limites Corredor 5 Corredor 10 >2 fora dos limites 17

18 Temperaturas dos racks Pontos de medição a 1,5 metros (5 ft) acima do piso a cada 4º rack (média por corredor) R1 R2 R3 R46 R47 R48 R4 R5 R6 R49 R50 R51 R7 R8 R9 R52 R53 R54 R10 R11 R12 R55 R56 R57 Médias aceitáveis: R13 R14 R15 R58 R59 R60 Temp. de C R16 R17 R18 R61 R62 R63 (68-75 F), as R19 R20 R21 R64 R65 R66 temperaturas das R22 R23 R24 R67 R68 R69 partes superiores e R25 R26 R27 R70 R71 R72 inferiores em cada R28 R29 R30 R73 R74 R75 rack não devem R31 R32 R33 R76 R77 R78 diferir mais do que R34 R35 R36 R79 R80 R81-15 C (5 F) R37 R38 R39 R82 R83 R84 R40 R41 R42 R85 R86 R87 R43 R44 R45 R88 R89 R90 Satisfaz a tolerância (assinale uma) Todas dentro dos limites 1-2 fora dos limites >2 fora dos limites Velocidade do ar Verifique todas as placas perfuradas (quando aplicável), compare às tolerâncias Medição de fluxo de ar (verificação de fluxo de ar positivo), os testes de volume devem ser realizados por uma companhia especializada em aquecimento, Placas de piso perfuradas ventilação e ar condicionado Inspecção do rack Médias aceitáveis: => 160 cfm/kw Satisfaz a tolerância (assinale uma) Todas dentro dos limites 1-2 fora dos limites >2 fora dos limites Painéis de preenchimento Existem painéis de preenchimento instalados em todos os espaços de rack onde não há equipamento de TI instalado? Satisfaz a tolerância (assinale uma) Sim Não Percurso do ar sob o piso (onde for aplicável) Obstruções visíveis Placas de piso em falta, folgas e vãos Existem painéis de preenchimento instalados em todos os espaços de rack onde não há equipamento de TI instalado? Todos as placas de piso estão no lugar? As aberturas de acesso para os cabos estão devidamente vedadas? Satisfaz a tolerância (assinale uma) Sim Sim Não Não Configuração do corredor e das placas de piso Posições das placas de piso Existem painéis de preenchimento instalados em todos os espaços de perfuradas rack onde não há equipamento de TI instalado? Posicionamento da CRAC As unidades CRACs estão alinhadas com os corredores quentes? Configuração de corredores quente e corredores frios Existe alguma separação entre os corredores quentes e frios (os racks não estão virados na mesma direcção)? Satisfaz a tolerância (assinale uma) Sim Sim Sim Não Não Não 18