Diretrizes Gerais para Centros de Dados

Consulte a última publicação da ASHRAE, "Thermal Guidelines for Data Processing Environments", de janeiro de 2004. Este documento pode ser comprado on-line em ashrae.org. Um seção dedicada descreve um procedimento detalhado para avaliar o funcionamento do resfriamento global do centro de dados e otimizar o resfriamento máximo.

Considerações sobre Servidor e Armazenamento

A maioria dos servidores e produtos de armazenamento IBM é projetada para puxar ar frio através da parte frontal do servidor e eliminar ar quente na parte posterior. O requisito mais importante é assegurar que a temperatura do ar de entrada na parte frontal do equipamento não exceda as especificações ambientais da IBM. Consulte os requisitos ambientais nas folhas de especificações do servidor e do hardware. Certifique-se de que a entrada de ar e as áreas de saída não sejam bloqueadas por papel, cabo ou outras obstruções. Ao fazer upgrade ou reparar o servidor, certifique-se de não exceder, se especificado, o tempo máximo permitido que a tampa pode ficar fora da unidade durante a execução. Depois de seu trabalho ser concluído, certifique-se de reinstalar todos os ventiladores, dissipadores de calor, placas defletoras de ar e outros dispositivos seguindo a documentação IBM .

Os fabricantes, incluindo a IBM, estão relatando cargas de de calor em um formato sugerido pela publicação da ASHRAE, "Thermal Guidelines for Data Processing Environments", de janeiro de 2004. Embora esses dados devam ser utilizados para balanceamento de carga de calor, é necessário cuidado ao utilizar os dados para balancear o abastecimento e a demanda de resfriamento porque muitos aplicativos são transitórios e não dissipam taxas de calor constantes. É requerido um entendimento completo de como o equipamento e o aplicativo se comportam com relação à carga de calor, incluindo considerações para uma ampliação futura.

Considerações sobre Rack ou Gabinete

Nota: Racks são utilizados nesta seção inteira também com o significado de gabinetes, quadros e outros termos comumente utilizados para identificar a unidade que hospeda o equipamento montado em rack.

racks de 19 polegadas do IBM Enterprise são projetados para permitir fluxo de ar máximo através do equipamento instalado no rack. O ar resfriado é puxado através da parte frontal e eliminado através da parte traseira pelos ventiladores no equipamento montado em rack. A maioria dos racks IBM vem com uma porta traseira perfurada e uma porta frontal opcional que é perfurada. Alguns racks têm tratamento acústico opcional para reduzir as emissões de ruído do rack. Se racks não-IBM forem utilizados, portas sólidas ou portas com quantidades significativas de vidro decorativo não são recomendadas porque elas não permitirão que ar suficiente flua para dentro e para fora do rack.

A recirculação de ar quente que sai da parte posterior do rack para a parte frontal do rack deve ser eliminada. Existem duas ações que podem ser executadas para evitar a recirculação de ar. Primeiro, painéis de preenchimento ou vazios devem preencher todo o espaço do rack não ocupado pelo equipamento enviado no rack. Os painéis de preenchimento 1U e 3U são utilizados para bloquear a recirculação de ar dentro do rack. Se você não tiver painéis de preenchimento instalados no rack, eles estarão disponíveis na IBM.

Figura 1. Figura e Números de Peça dos Painéis de Preenchimento 1U e 3U

Segundo, permita um vão operacional adequado em torno de todos os racks. Consulte os requisitos de vãos nas folhas de especificações do servidor ou do hardware. O layout do piso não deve permitir que a eliminação de ar quente da parte posterior de um rack entre na entrada de ar frontal de outro rack.

Finalmente, o gerenciamento adequado dos cabos é outro elemento importante para maximizar o fluxo de ar através do rack. Os cabos devem ser roteados e amarrados de tal maneira que não impeçam o movimento de ar para dentro ou fora do rack. Tal impedimento poderá reduzir significativamente o fluxo volumétrico do ar através do equipamento.

Utilize um rack ou gabinete auxiliado por ventiladores com cuidado. Dependendo de quantos equipamentos estiverem instalados no gabinete, os movedores de ar no gabinete poderão limitar a quantidade de fluxo para menos do que é requerido pelo equipamento.

Considerações sobre a Sala

Os centros de dados projetados e construídos nos últimos 10 anos são normalmente capazes de resfriar até 3 KW de carga de calor por gabinete. Esses designs freqüentemente envolvem sistemas de ventilação para distribuição de ar em piso elevado de 18 a 24 polegadas de altura, alturas de teto da sala de 8 a 9 pés e unidades CRAC (Computer Room Air Conditioning) em todo o perímetro da sala. O equipamento de TI ocupa aproximadamente 30-35% do espaço total do centro de dados. O espaço restante é espaço em branco (por exemplo, passagens de acesso, vãos de serviço) PDUs (Unidades de Distribuição de Energia) e unidades CRAC. Até recentemente, pouca atenção foi dada às avaliações de carga de calor, layout do equipamento e caminhos de fornecimento de ar, distribuição da carga de calor e posicionamento do ladrilho e aberturas no piso.

Avaliação da Carga de Calor Total de sua Instalação

Uma avaliação da carga de calor total deve ser conduzida para determinar seu ponto de equilíbrio do ambiente global. O objetivo da avaliação é ver se você tem resfriamento sensível suficiente, incluindo redundância, para manipular a carga de calor que planeja instalar ou ter instalada. Existem várias maneiras de executar essa avaliação, mas a mais comum é revisar a carga de calor e o resfriamento em seções lógicas definidas por feixes I, bloqueios de fluxo de ar ou locais de unidades CRAC.

Layout do Equipamento e Caminhos de Fornecimento de Ar

A IBM recomenda a disposição da passagem quente e da passagem fria que é explicada na publicação da ASHRAE, "Thermal Guidelines for Data Processing Environments", de janeiro de 2004. Na seguinte figura, os racks dentro do centro de dados são dispostos de tal maneira que haja passagens quentes e passagens frias. A passagem fria consiste em ladrilhos do piso perfurados separando duas filas de racks. O ar resfriado dos ladrilhos do piso perfurados é eliminado a partir dos ladrilhos e atraído para as partes frontais dos racks. As entradas de cada rack (parte frontal de cada rack) estão viradas para a passagem fria. Essa disposição permite que a eliminação de ar quente nas partes posteriores dos racks retorne às unidades CRAC; portanto, minimizando a eliminação de ar quente do rack que circula de volta para as entradas dos racks. As unidades CRAC são colocadas na extremidade das passagens quentes para facilitar o retorno do ar quente para a unidade CRAC e maximizar a pressão estática para a passagem fria.

Figura 2. Disposição das Passagens Quente e Fria

O segredo para o gerenciamento da carga de calor do centro de dados é fornecer temperaturas do ar de entrada para o rack que atendam às especificações do fabricante. Como a eliminação de ar resfriado dos ladrilhos perfurados na passagem fria pode não satisfazer o fluxo total do ar resfriado requerido pelo rack, fluxo adicional será retirado de outras áreas do piso elevado e poderá não ser resfriado. Consulte a figura a seguir. Em muitos casos, o fluxo de ar retirado para a parte superior do rack, depois da parte inferior do rack ter sido satisfeita, será uma mistura de ar quente da parte posterior do sistema e ar de outras áreas. Para aqueles racks que estão nas extremidades de uma fila, o fluxo de ar quente é eliminado do parte posterior do rack e migra para a parte frontal em torno das laterais do rack. Esses padrões de fluxo foram observados nos centros de dados reais e na modelagem de fluxo.

Figura 3. Padrões Possíveis de Fluxo de Ar do Rack

Para um centro de dados que pode não ter a melhor distribuição de fluxo de ar resfriado, a seguinte figura orienta no fornecimento de fluxo de ar resfriado adequado dada a uma carga de calor específica. O gráfico leva em consideração locais ruins em um centro de dados e os requisitos para atender às especificações de temperatura máxima requeridas pela maioria dos equipamentos topo de linha da IBM . As correções de altitude são observadas na parte inferior do gráfico.

Figura 4. Requisitos de Fluxo de Ar Resfriado e Temperatura para Equipamento Topo de Linha

Os métodos mais comuns de fornecimento de ar para os racks podem ser localizados em Distribuição de Ar do Sistema.

Distribuição da Carga de Calor

A opção 1 é muito cara e mais conducente para a nova construção. Para a opção 2, uma série de coisas podem ser feitas para otimizar o resfriamento nos centros de dados existentes e, possivelmente, elevar a capacidade de resfriamento em seções limitadas.

Uma recomendação é colocar ladrilhos de piso com classificações de abertura e fluxo de porcentagem alta na parte frontal dos racks topo de linha. Outra recomendação é fornecer meios especiais para remover imediatamente o ar quente eliminado das partes posteriores dos racks topo de linha, antes que ele tenha a chance de migrar de volta para as entradas de ar nos racks em outras partes da sala. Isso poderá ser executado instalando placas defletoras de ar especiais ou dutos diretos atrás dos retornos de ar nas unidades CRAC. É necessária engenharia cuidadosa para assegurar que todas as recomendações não tenham efeito adverso na dinâmica da pressão estática sob o piso e na distribuição do fluxo de ar.

Em centros no quais o espaço do piso não é um problema, seria mais prático projetar o piso elevado inteiro para um nível constante de resfriamento e desocupar os racks ou observar uma distância maior entre os racks para atender à capacidade do piso por gabinete.

Posicionamento e Aberturas do Ladrilho do Piso

Os ladrilhos do piso devem ser colocados exclusivamente nas passagens frias, alinhados com as entradas do equipamento. Nenhum ladrilho perfurado deve ser colocado nas passagens quentes, não importando o quão quente estejam. As passagens quentes devem, por design, ser quentes. O posicionamento de ladrilhos abertos na passagem quente diminui artificialmente o retorno da temperatura de ar para as unidades CRAC, reduzindo, portanto, sua eficiência e capacidade disponível. Esse fenômeno contribui para problemas de pontos quentes no centro de dados. Os ladrilhos perfurados não devem ser colocados muito próximos das unidades CRAC. Em áreas sob o piso elevado nas quais as velocidades de ar excedem cerca de 530 pés por minuto, normalmente dentro de quase seis ladrilhos das descargas da unidade, um efeito Venturi poderá ser criado no qual o ar da sala será sugado para baixo do piso elevado, oposto ao resultado desejado de fornecimento de ar resfriado para cima.

As capacidades de fluxo volumétrico dos ladrilhos do piso com várias classificações de abertura em porcentagem são mostradas na figura 5.

Figura 5. Capacidades de Fluxo Volumétrico de Vários Ladrilhos do Piso Elevado

Os ladrilhos do piso em centros de dados típicos fornecem entre 100 e 300 cfm. Ao otimizar o fluxo utilizando algumas das diretrizes definidas neste documento, poderá ser possível realizar fluxos tão altos quanto 500 cfm. As taxas de fluxo tão altas quanto 700-800 cfm por ladrilho são possíveis em ladrilhos com a classificação de abertura mais alta em porcentagem. Os ladrilhos do piso devem ser alinhados nas passagens frias com os locais de entrada no equipamento.

As aberturas no piso elevado que não estão lá com o objetivo de fornecer ar resfriado diretamente para o equipamento no espaço do centro de dados devem ser completamente seladas com montagens de escova ou outro material de abertura de cabo (por exemplo, lâminas de espuma, manta contra incêndio). Outras aberturas que devem ser seladas são orifícios nas paredes de perímetro do centro de dados, sob o piso e teto. O fechamento de todas as aberturas ajudará a maximizar a pressão estática sob o piso, assegurará o fluxo de ar para as passagens frias, onde for necessário, e eliminará o curto circuito de ar não utilizado para os retornos da unidade CRAC.