Directrices generales para centros de datos

Consulte la publicación más reciente de ASHRAE, "Thermal Guidelines for Data Processing Environments", de Enero de 2004. Este documento puede adquirirse en línea, en la dirección ashrae.org. Una sección específica indica un procedimiento detallado para valorar la calidad de refrigeración global del centro de datos y la optimización para la refrigeración máxima.

Consideraciones acerca del servidor y el almacenamiento

La mayoría de servidores y productos de almacenamiento de IBM están diseñados para absorber aire frío a través de la parte frontal del servidor y expulsar aire caliente por la parte posterior. El requisito más importante consiste en asegurarse de que la temperatura del aire de entrada de la parte frontal del equipo no sobrepase las especificaciones ambientales de IBM. Consulte los requisitos ambientales en las especificaciones del servidor o en las hojas de especificaciones de hardware. Asegúrese de que las áreas de entrada u salida de aire no estén bloqueadas por papeles, cables u otros obstáculos. Al actualizar o reparar el servidor, asegúrese de no sobrepasar, si se especifica, el tiempo máximo permitido con la cubierta extraída y la unidad en funcionamiento. Una vez finalizado el trabajo, asegúrese de reinstalar todos los ventiladores, sumideros de calor, deflectores de aire y otros dispositivos según la documentación de IBM .

Los fabricantes, incluido IBM, notifican las cargas de calor en un formato sugerido por la publicación de ASHRAE "Thermal Guidelines for Data Processing Environments", de Enero de 2004. Aunque estos datos están destinados al equilibrio de carga de calor, es necesario tener cuidado al utilizar los datos para equilibrar el suministro y demanda de refrigeración, ya que muchas aplicaciones son temporales y no disipan cantidades constantes de calor. Es necesario un conocimiento general del comportamiento del equipo y la aplicación con respecto a la carga de calor, incluidas las consideraciones acerca de ampliaciones futuras.

Consideraciones acerca de bastidores o armarios

Nota: en esta sección, el término bastidores se utiliza indistintamente para armarios, bastidores y cualquier otro término utilizado comúnmente para identificar la unidad que aloja el equipo montado en bastidor.

IBM Enterprise bastidores de 19 pulgadas están diseñados para permitir el máximo de circulación de aire a través del equipo instalado en ellos. El aire refrigerado penetra por el frontal y el aire recalentado sale por la parte posterior mediante los ventiladores instalados en el equipo montado en el bastidor. La mayoría de bastidores IBM se suministran con una puerta posterior perforada y una puerta frontal opcional perforada. Algunos bastidores tienen tratamiento acústico opcional para reducir las emisiones de ruido del bastidor. Si se utilizan bastidores no IBM, no son aconsejables las puertas sin perforaciones o con cantidades significativas de cristal decorativo, ya que no permiten una circulación de aire suficiente a través del bastidor.

La recirculación de aire caliente que sale por la parte posterior del bastidor hacia la parte frontal del mismo debe eliminarse. Para evitar la recirculación de aire, pueden realizarse dos acciones. En primer lugar, deben instalarse paneles de relleno en todo el espacio del bastidor no ocupado por el equipo suministrado en él. Se utilizan paneles de relleno 1U y 3U para bloquear la recirculación de aire dentro del bastidor. Si no tiene paneles de relleno instalados en el bastidor, están disponibles en IBM.

Figura 1. Imagen de los paneles de relleno 1U y 3U y números de pieza

En segundo lugar, deje espacio libre suficiente para la operación alrededor de todos los bastidores. Consulte los requisitos de espacio libre en las especificaciones del servidor o en las hojas de especificaciones de hardware. La configuración del suelo no debe permitir que la salida de aire caliente de la parte posterior de un bastidor entre por la parte frontal de otro bastidor.

Finalmente, una gestión de cables adecuada es otro elemento importante para maximizar la circulación de aire a través del bastidor. Los cables deben direccionarse y sujetarse de forma que no impidan la circulación del aire de entrada y salida del bastidor. Este impedimento podría reducir significativamente el volumen de circulación de aire a través del equipo.

Utilice con cuidado los bastidores o armarios con instalación de ventiladores. Dependiendo de la cantidad de equipo instalado en el armario, los dispositivos de movimiento de aire instalados en él pueden limitar el volumen de circulación hasta límites inferiores a los necesarios para el equipo.

Consideraciones acerca de la sala

Los centros de datos diseñados y construidos en los últimos 10 años son generalmente capaces de refrigerar hasta 3KW de carga de calor por armario. Con frecuencia, estas configuraciones implican espacios de distribución de aire en suelo elevado de 45 a 60 cm de altura, alturas de techo de la sala de 2,44 a 2,75 m y unidades de aire acondicionado de la sala de ordenadores (CRAC) distribuidas por el perímetro de la sala. El equipo de TI ocupa aproximadamente el 30-35% del espacio total del centro de datos. El resto del espacio está libre (por ejemplo, accesos y espacios libres para el servicio) u ocupado por unidades de distribución de alimentación (PDU) y unidades CRAC. Hasta hace poco se prestaba poca atención a las cuestiones relativas a la carga de calor, el diseño del equipo y las vías de suministro de aire, la distribución de la carga de calor y la colocación y aberturas de las tablas del entarimado.

Valoración de la carga total de calor de la instalación

Debe realizarse una valoración de la carga total de calor para determinar el punto de equilibrio global del entorno. La finalidad de la valoración es comprobar si se dispone de refrigeración suficiente, incluida la redundancia, para gestionar la carga de calor que tenga previsto instalar o haya instalado. Existen varias formas de realizar esta valoración, pero la más común consiste en revisar la carga de calor y la refrigeración en secciones lógicas definidas por hierro en I, bloqueos de corriente de aire o ubicaciones de unidades CRAC.

Diseño del equipo y vías de suministro de aire

IBM recomienda la organización en corredor de calor y corredor de frío descrita en la publicación ASHRAE "Thermal Guidelines for Data Processing Environments", de Enero de 2004. En la figura siguiente, los bastidores del centro de datos están organizados de forma que cuentan con corredores de calor y de frío. El corredor de frío consiste en placas perforadas de la tarima que separan dos filas de bastidores. El aire refrigerado procedente de las placas perforadas sale de ellas y llega hasta el frontal de los bastidores. Las entradas de cada bastidor (parte frontal de cada bastidor) están encaradas al corredor de frío. Esta organización permite que el aire caliente procedente de la parte posterior de los bastidores vuelva a las unidades CRAC; por tanto, minimiza la posibilidad de que el aire caliente que sale del bastidor circule de nuevo hacia la entrada de los bastidores. Las unidades CRAC están situadas al final de los corredores de calor para facilitar el retorno del aire caliente a la unidad CRAC y maximizar la presión estática sobre el corredor de frío.

Figura 2. Organización en corredor de calor y corredor de frío

La clave de la gestión de la carga de calor del centro de datos consiste en suministrar al bastidor temperaturas de aire de entrada que cumplan las especificaciones del fabricante. Dado que el aire refrigerado que sale de las placas perforadas del corredor de frío puede no satisfacer las necesidades de corriente de aire refrigerado total del bastidor, otras áreas del suelo elevado expulsarán aire adicional, que puede no estar refrigerado. Consulte la imagen siguiente. En muchos casos, la corriente de aire que entra por la parte superior del bastidor, una vez satisfechas las necesidades de la parte inferior del mismo, será una mezcla de aire caliente procedente de la parte posterior del bastidor del sistema y de aire procedente de otras áreas. En los bastidores situados al final de una fila, la corriente de aire caliente se expulsa por la parte posterior del bastidor y se desplaza hacia el frontal por los costados del mismo. Estos patrones de flujo se han observado en centros de datos reales y en simulaciones de flujo.

Figura 3. Posibles patrones de corriente de aire del bastidor

En un centro de datos que no disponga de la mejor distribución de corriente de aire refrigerado, la figura siguiente ofrece directrices para suministrar la corriente de aire refrigerado dada una carga de calor específica. El diagrama tiene en cuenta las peores ubicaciones de un centro de datos e indica los requisitos para satisfacer las especificaciones de temperatura máxima de la mayoría de equipos de gama alta de IBM . En la parte inferior del diagrama se indican las correcciones de altitud.

Figura 4. Requisitos de corriente de aire refrigerado y temperatura de equipos de gama alta

Los métodos más comunes para el suministro de aire a los bastidores pueden encontrarse en Distribución de aire del sistema.

Distribución de la carga de calor

La opción 1 es muy cara y preferentemente destinada a construcciones nuevas. Para la opción 2, pueden hacerse varias cosas para optimizar la refrigeración de centros de datos existentes y aumentar posiblemente la capacidad de refrigeración en secciones limitadas.

Una recomendación es colocar placas de tarima con un alto porcentaje de aberturas y de flujo de aire frente a los bastidores de gama alta. Otra recomendación es suministrar medios especiales para eliminar inmediatamente el aire caliente expulsado por la parte posterior de los bastidores de gama alta, antes de que tenga la posibilidad de desplazarse de nuevo hasta las tomas de aire de los bastidores de otras partes de la sala. Esta operación puede realizarse instalando deflectores especiales o conductos directos hacia los retornos de aire de las unidades CRAC. Es necesario un trabajo de ingeniería cuidadoso para asegurarse de que ninguna de las acciones recomendadas tendrá un efectos adverso sobre la dinámica de la presión estática subterránea y la distribución del aire corriente.

En centros en los que el espacio de suelo no signifique un problema, puede ser más práctico diseñar la totalidad del suelo elevado a un nivel constante de refrigeración y vaciar los bastidores o mantener una mayor distancia entre ellos para respetar la capacidad de resistencia del suelo por cada armario.

Colocación y aberturas de las placas de la tarima

Las placas perforadas deben colocarse exclusivamente en los corredores de refrigeración, alineadas con las tomas de aire del equipo. No deben colocarse placas perforadas en los corredores de calor, independientemente de la cantidad de calor. Por diseño, los corredores de calor deben conservar el calor. La colocación artificial de placas abiertas en el corredor de calor disminuye la temperatura del aire de retorno a las unidades CRAC, lo que reduce su eficacia y capacidad disponible. Este fenómeno provoca problemas de puntos cálidos en el centro de datos. Las placas perforadas no deben colocarse demasiado próximas a las unidades CRAC. En áreas situadas debajo del suelo elevado en las que las velocidades sobrepasen los 530 pies por minuto, generalmente dentro de un área de seis placas de las descargas de las unidades, puede crearse un efecto Venturi por el que el aire de la sala es succionado hacia el interior del suelo elevado, lo contrario del resultado deseado del suministro de aire refrigerado hacia arriba.

Las capacidades de flujo volumétrico de las placas de la tarima con valores de porcentaje de abertura diversos se muestran en la figura 5.

Figura 5. Capacidades de flujo volumétrico de las diversas placas del entarimado

Las placas de entarimado de los centros de datos habituales suministran entre 100 y 300 pies cúbicos por minuto (cfm). Si se optimiza el flujo mediante alguna de las directrices indicadas más adelante en este documento, es posible llegar a flujos de hasta 500 pies cúbicos por minuto. Es posible alcanzar flujos entre 700 y 800 pies cúbicos por minuto y por placa con placas cuyo porcentaje de abertura sea el más alto. Las placas del entarimado deben estar alineadas en los corredores de refrigeración con las ubicaciones de toma de aire del equipo.

Las aberturas del suelo elevado cuya finalidad no sea la de suministrar aire refrigerado directamente al equipo del espacio del centro de datos deben sellarse completamente con juegos de escobillas u otro material de apertura de cables (por ejemplo, chapa de protección de espuma, almohadillas ignífugas). Otras aberturas que deben sellarse son los orificios de paredes, subsuelo y techo del perímetro del centro de datos. El hecho de sellar todas las aberturas ayudará a maximizar la presión estática subterránea, a asegurar una circulación de aire óptima hacia los corredores de frío en los que sea necesario y a eliminar el cortocircuitado del aire no utilizado hacia los retornos de las unidades CRAC.