Diez pasos para resolver los problemas de enfriamiento ocasionados por la implementación de servidores de alta densidad Por Peter Hannaford Informe interno N° 42 Revisión 1 Resumen ejecutivo Los servidores de alta densidad plantean un importante desafío en términos de enfriamiento. En la actualidad, los fabricantes diseñan servidores que pueden requerir más de 20 kW por rack para enfriamiento. Ya que la mayoría de los centros de datos están diseñados para proveer un promedio de hasta 2 kW por rack para enfriamiento, deben utilizarse estrategias innovadoras para enfriar adecuadamente los equipos de alta densidad. Este informe brinda un enfoque de diez pasos para aumentar la eficiencia del esquema de enfriamiento, la capacidad de enfriamiento y la densidad de potencia en los centros de datos existentes. ©2005 de American Power Conversion. Todos los derechos reservados. Queda prohibida la utilización, reproducción, fotocopiado, transmisión o almacenamiento en cualquier sistema de recuperación de cualquier tipo de esta publicación, en todo o en parte, sin el consentimiento escrito del titular del derecho de autor. www.apc.com Rev 2005-1 2 Introducción La instalación compacta de servidores Blade en un único rack (Figura 1) produce un aumento en la potencia requerida y el calor disipado, lo que genera concentraciones de calor en algunos centros de datos. Es poco probable que un centro de datos tradicional, con unidades de aire acondicionado para salas de cómputo (CRAC) que suministran circulación de aire a través de una cámara de piso elevado, pueda proveer una capacidad de enfriamiento superior a 3 kW a un rack, independientemente de la cantidad y capacidad de las unidades CRAC y la profundidad de piso. La capacidad máxima de enfriamiento suministrada a un rack en 1 particular será aun menor en salas con distribución de aire por pasillo saturado sobre un piso no elevado. En la actualidad, están surgiendo soluciones de enfriamiento para rack que aumentan la capacidad de enfriamiento a niveles que superan ampliamente los 10 kW por rack. Figura 1 – Ejemplos de compactación de servidores Al diseñar el sistema de enfriamiento de un centro de datos, el objetivo es crear un camino despejado desde la fuente del aire enfriado hasta las entradas de aire de los servidores. Asimismo, debe crearse un camino despejado desde la salida de aire caliente de los servidores hasta el ducto de retorno de aire de la unidad CRAC. Sin embargo, existen algunos factores que pueden tener un efecto adverso respecto de ese objetivo. En este informe se describen los principales factores que reducen la eficiencia operativa y la capacidad de densidad de potencia en un centro de datos y se presentan formas de evitar estos problemas. También aporta algunas soluciones que permiten que los centros de datos toleren niveles de demanda muy superiores a su capacidad de diseño sin necesidad de una reconstrucción drástica. En las próximas diez secciones se describen los pasos que pueden seguirse para enfrentar las causas fundamentales de la falta de eficiencia y capacidad en materia de enfriamiento. Estos diez pasos se presentan en orden de grado, siendo el primero el más sencillo y rentable. Si el objetivo es alcanzar una densidad de ©2005 de American Power Conversion. Todos los derechos reservados. Queda prohibida la utilización, reproducción, fotocopiado, transmisión o almacenamiento en cualquier sistema de recuperación de cualquier tipo de esta publicación, en todo o en parte, sin el consentimiento escrito del titular del derecho de autor. www.apc.com Rev 2005-1 3 potencia superior a 6 kW por rack en un área extensa del centro de datos, probablemente sea más apropiado contemplar directamente las medidas más extremas, como las de los pasos 9 y 10, y saltar los pasos anteriores. 1. Realizar controles de integridad Con relación al centro de datos, como ocurre con un automóvil, el mantenimiento periódico resulta beneficioso, ya que el centro de datos debe seguir en funcionamiento con un máximo de eficiencia para mantener los procesos de negocios a los que brinda soporte y evitar problemas futuros. Antes de la implementación de actualizaciones costosas del centro de datos para resolver los problemas de enfriamiento, deben realizarse ciertos controles que identifiquen posibles deficiencias en la infraestructura de enfriamiento. Estos controles determinarán la integridad del centro de datos a fin de evitar las fallas de los equipos informáticos relacionadas con la temperatura. También pueden utilizarse para evaluar la disponibilidad de una capacidad de enfriamiento adecuada para el futuro. Debe informarse el estado actual de las instalaciones y establecerse la situación de partida para garantizar que las acciones correctivas subsecuentes tengan resultados positivos. El control de sistemas de enfriamiento debe incluir los siguientes puntos: • Capacidad máxima de enfriamiento. Si no se tiene suficiente combustible en el tanque, no importa cuántas veces se intente encender el automóvil, el motor no funcionará. Verifique la capacidad total de enfriamiento para asegurarse de que los requisitos de los equipos informáticos del centro de datos no la exceden. Recuerde que por cada vatio de energía consumida es necesario 1 vatio para enfriamiento. Si la demanda es mayor que el suministro, se requerirá un importante trabajo de reingeniería o la utilización de soluciones de enfriamiento autónomas para aplicaciones de alta densidad, como se describe más adelante en el paso 10. • Unidades CRAC (aire acondicionado para salas de cómputo). Las lecturas de los niveles de humedad y las temperaturas de suministro y de retorno que se midan deben ser coherentes con los valores del diseño. Verifique los puntos de referencia y modifíquelos si es necesario. Si la temperatura del aire de retorno fuera considerablemente inferior a la temperatura ambiente de la sala, podría inferirse que existe un cortocircuito en la vía del aire suministrado, lo que causaría que el aire enfriado evitara los equipos informáticos y llegara directamente a la unidad CRAC. Verifique que todos los ventiladores operen adecuadamente y que las alarmas funcionen. Asegúrese de que todos los filtros estén limpios. • Agua del enfriador / Ciclo de condensación. Verifique las condiciones de los enfriadores y/o condensadores externos, sistemas de bombeo y ciclos de enfriamiento principales. Asegúrese de que todas las válvulas funcionen correctamente. Verifique que los sistemas DX, si se utilizan, estén completamente cargados. 1 Para más información sobre arquitecturas de distribución de aire, consulte el Informe interno Nº 55 de APC, “Opciones en arquitectura de distribución de aire para instalaciones de misión crítica”. ©2005 de American Power Conversion. Todos los derechos reservados. Queda prohibida la utilización, reproducción, fotocopiado, transmisión o almacenamiento en cualquier sistema de recuperación de cualquier tipo de esta publicación, en todo o en parte, sin el consentimiento escrito del titular del derecho de autor. www.apc.com Rev 2005-1 4 • Temperaturas de la sala. Verifique la temperatura en puntos estratégicos de los pasillos del centro de datos. Por lo general, estos puntos deben estar centrados entre hileras de equipos y separados por una distancia aproximada equivalente a cuatro racks. • Temperaturas de los racks. Las mediciones deberán hacerse en puntos ubicados en el centro de las entradas de aire en las partes superior, central e inferior de cada rack. Estas temperaturas deben registrarse y compararse con las temperaturas de entrada recomendadas por el fabricante para los equipos informáticos. • Velocidad del aire en las losas. Si se utiliza un piso elevado como cámara de enfriamiento, la velocidad del aire debe ser uniforme en todas las losas perforadas o rejillas de piso. • Condiciones del espacio bajo el piso elevado. Las partículas de suciedad y polvo por debajo del piso elevado se dirigirán a través de las losas perforadas hacia el interior de los equipos informáticos. Los obstáculos que puede haber debajo del piso, como los cables de red y de alimentación, impiden la circulación de aire y tienen un efecto adverso en el suministro de aire frío a los racks. • Circulación de aire dentro de los racks. Los huecos dentro de los racks (espacios vacíos sin utilizar que no tienen paneles de obturación, bahías para Blade vacías sin obturación, aberturas para el paso de cables sin sellar) o la cantidad excesiva de cables afectarán el rendimiento del esquema de enfriamiento. • Disposición de las losas y los pasillos. El uso eficiente del espacio bajo el piso elevado como cámara de enfriamiento depende esencialmente de la disposición de las rejillas del piso y la ubicación de las unidades CRAC. Si desea obtener una descripción más detallada, consulte el Informe interno Nº 40 de APC, "Auditoría de esquemas de enfriamiento para identificar posibles problemas de enfriamiento en centros de datos". 2. Implementar un régimen de mantenimiento del sistema de enfriamiento 2 El Uptime Institute informó que encontró deficiencias operativas en más del 50% de los centros de datos que visitó. Aunque a todos estos casos se los calificó en general como "enfriamiento deficiente", algunos eran sólo el resultado de regímenes de mantenimiento inadecuados o mal ejecutados. Entre las deficiencias que se encontraron pueden mencionarse: 2 • Serpentines sucios o bloqueados que obstruyen la circulación de aire. • Sistemas DX subcargados. • Puntos de control ubicados incorrectamente. www.upsite.com ©2005 de American Power Conversion. Todos los derechos reservados. Queda prohibida la utilización, reproducción, fotocopiado, transmisión o almacenamiento en cualquier sistema de recuperación de cualquier tipo de esta publicación, en todo o en parte, sin el consentimiento escrito del titular del derecho de autor. www.apc.com Rev 2005-1 5 • Sensores dañados o sin calibrar. • Tuberías de suministro y retorno invertidas. • Válvulas defectuosas. • Bombas defectuosas. • Bombas en funcionamiento innecesariamente. • Sistemas de aprovechamiento de enfriamiento que no fueron puestos en marcha. El mantenimiento periódico y preventivo es esencial para que el centro de datos continúe operando con un rendimiento máximo. Si no se realizaron tareas de mantenimiento en el sistema por un tiempo prolongado, éstas deben ponerse en práctica de inmediato. Debe implementarse un régimen de mantenimiento periódico para que los componentes de enfriamiento funcionen de acuerdo con las pautas recomendadas por los fabricantes. Para más detalles, póngase en contacto con su empresa de mantenimiento, su consultor en HVAC o APC. 3. Instalar paneles de obturación e implementar un régimen de organización del cableado El espacio vertical sin utilizar en los racks provoca que el aire caliente extraído de los equipos encuentre un "atajo" hacia la entrada de aire de los mismos equipos. El reciclado irrestricto del aire caliente causa que los equipos se recalienten innecesariamente. 3 En una guía de instalación de un servidor HP se indica: ADVERTENCIA: Utilice siempre paneles de obturación para completar todos los espacios en U vacíos en el panel frontal del rack. Esta disposición asegura una circulación de aire apropiada. El uso de un rack sin paneles de obturación puede conducir a un esquema de enfriamiento insatisfactorio, lo que puede causar daños térmicos. La advertencia, que se refiere a una de las causas principales de problemas de sobrecalentamiento, suele pasarse por alto. La instalación de paneles de obturación impide que el aire frío no llegue a las entradas de aire del servidor y que el aire caliente reingrese al ciclo de enfriamiento. La Figura 2 muestra el efecto que producen los paneles de obturación. ©2005 de American Power Conversion. Todos los derechos reservados. Queda prohibida la utilización, reproducción, fotocopiado, transmisión o almacenamiento en cualquier sistema de recuperación de cualquier tipo de esta publicación, en todo o en parte, sin el consentimiento escrito del titular del derecho de autor. www.apc.com Rev 2005-1 6 Figura 2 – Efecto de la instalación de paneles de obturación en la temperatura del aire de entrada al servidor 2A: Sin paneles de obturación 90°F (32°C) 80°F (27°C) Lateral 95°F (35°C) 2B: Con paneles de obturación 79°F (26°C) 73°F (23°C) Lateral 73°F (23°C) Panel de obturación 83°F (28°C) 73°F (23°C) 72°F (22°C) 72°F (22°C) 70°F (21°C) 70°F (21°C) Temperatura de entrada al servidor Temperatura de entrada al servidor Para más información, consulte el Informe interno de APC Nº 44, “Cómo mejorar el rendimiento del sistema de enfriamiento de los racks con paneles de obturación”. Si el cableado no se dispone de manera estructurada, también se ve afectada la circulación de aire dentro del rack. La implementación de servidores de alta densidad está generando nuevas dificultades en la organización del cableado. La Figura 3 ilustra la forma en que el cableado no estructurado puede restringir la salida de aire de los equipos informáticos. 3 Guía de instalación de servidor HP Proliant DL360 Generation 3, www.hp.com ©2005 de American Power Conversion. Todos los derechos reservados. Queda prohibida la utilización, reproducción, fotocopiado, transmisión o almacenamiento en cualquier sistema de recuperación de cualquier tipo de esta publicación, en todo o en parte, sin el consentimiento escrito del titular del derecho de autor. www.apc.com Rev 2005-1 7 Figura 3 – Ejemplo de cableado no estructurado Los cables innecesarios o que no se utilicen deben retirarse. Los cables de datos deben acortarse para alcanzar la longitud adecuada, y deben utilizarse paneles de cableado cuando sea apropiado. La alimentación a los equipos debe proveerse por medio de unidades PDU de montaje en rack con cables acortados a la longitud adecuada. Para más información sobre accesorios para racks que resuelvan problemas de cableado, consulte el sitio Web de APC, www.apc.com. 4. Retirar obstáculos bajo el piso elevado y sellar el piso elevado En los centros de datos con piso elevado, el espacio bajo el piso se utiliza como cámara o ducto para hacer llegar el aire frío desde las unidades CRAC hasta las losas perforadas o rejillas de piso ubicadas al frente de los racks. A menudo, este mismo espacio también se usa para otros servicios, como sistemas de alimentación, tuberías de enfriamiento, cableado de red y, en algunos casos, suministro de agua o detección y extinción de incendios. Durante la fase de diseño del centro de datos, los especialistas en diseño especificarán la profundidad del piso elevado suficiente para distribuir aire a las losas perforadas a la tasa de circulación requerida. A medida que se agreguen racks y servidores, se instalarán más cables de red y de alimentación. A menudo, cuando se trasladan o reemplazan los servidores, el cableado que deja de usarse queda abandonado debajo del piso elevado. Esto ocurre especialmente en instalaciones que prestan servicios de hospedaje de equipos con un alto nivel de rotación de clientes. Los dispositivos que mejoran la distribución de aire, como el que se muestra ©2005 de American Power Conversion. Todos los derechos reservados. Queda prohibida la utilización, reproducción, fotocopiado, transmisión o almacenamiento en cualquier sistema de recuperación de cualquier tipo de esta publicación, en todo o en parte, sin el consentimiento escrito del titular del derecho de autor. www.apc.com Rev 2005-1 8 en la Figura 11, pueden reducir la importancia del problema de la circulación de aire restringida. Utilizar cableados instalados en altura garantiza que este problema nunca se producirá. Si el cableado se instala bajo el piso elevado, debe existir espacio suficiente para permitir la circulación de aire requerida para un esquema de enfriamiento adecuado. En condiciones ideales, deberían instalarse bandejas de cables en un "nivel superior" bajo el piso elevado, para que el espacio debajo de las bandejas permanezca libre y sirva como cámara de enfriamiento. Las losas de piso faltantes deben completarse y sellarse para que no existan filtraciones de aire. Los recortes en el piso para pasar cables causan la mayoría de las filtraciones de aire no deseadas, por lo que debe colocarse un sellado alrededor de los cables. Si existen losas con recortes que no se usan, deben reemplazarse por losas enteras. Las losas perforadas adyacentes a racks vacíos o faltantes también deben reemplazarse por losas enteras. 5. Separar los racks de alta densidad Cuando los racks de alta densidad se ubican uno junto al otro, la mayoría de los sistemas de enfriamiento se vuelven ineficaces. Este problema tiende a desaparecer si se distribuyen esos racks en toda la superficie de la sala. El siguiente ejemplo ilustra la eficacia de esta estrategia. Características de diseño del centro de datos: Área del piso elevado: 465 m² (5000 pies cuadrados) Profundidad del piso elevado: 762 mm (30 pulgadas) Carga de la UPS: 560 kW Espacio promedio ocupado por racks: 116 m² (1250 pies cuadrados) Cantidad de racks: 200 Densidad promedio de potencia del centro de datos: 1204 vatios / m² (112 vatios / pie cuadrado) Densidad de potencia promedio por rack: 2800 vatios Si se deja espacio para pasillos y unidades CRAC, y suponiendo que los racks ocupan la cuarta parte del espacio en el piso del centro de datos, la densidad promedio por rack será de 2,8 kW. Con una profundidad de piso elevado de 762 mm (30 pulgadas) y considerando el espacio bajo el piso elevado necesario para los cables de datos y de alimentación, las características de los deflectores de aire de las unidades CRAC, etcétera, es poco probable que el nivel de enfriamiento máximo posible exceda los 3 kW por rack, salvo que se utilicen dispositivos adicionales asistidos por ventiladores. En la Figura 4, se ha supuesto que cinco de los 200 racks son racks de alta densidad y están ubicados uno junto al otro en una hilera. ©2005 de American Power Conversion. Todos los derechos reservados. Queda prohibida la utilización, reproducción, fotocopiado, transmisión o almacenamiento en cualquier sistema de recuperación de cualquier tipo de esta publicación, en todo o en parte, sin el consentimiento escrito del titular del derecho de autor. www.apc.com Rev 2005-1 9 Figura 4 – Centro de datos con todos los racks de alta densidad juntos = rack de 10 kW (los demás son de 2,6 kW) Suponiendo que cada uno de los cinco racks de alta densidad tiene una carga de 10 kW, y que los otros 195 tienen una carga de 2,6 kW, el promedio general por rack será de 2,8 kW, valor que está por debajo del límite de enfriamiento teórico. Sin embargo, la carga promedio para la hilera de racks de alta densidad será de 10 kW por rack, una carga que superará la capacidad de infraestructura de enfriamiento, salvo que se utilicen soluciones independientes o de extracción de aire caliente (como se detalla más adelante en los pasos 9 y 10). Una alternativa es distribuir los racks de alta densidad para mantener los promedios de enfriamiento, como se muestra en la Figura 5. Figura 5 – Centro de datos con los racks de alta densidad distribuidos = rack de 10 kW (los demás son de 2,6 kW) La razón fundamental por la que distribuir las cargas de alta densidad es una solución eficaz es que si los racks de alto consumo de potencia se encuentran aislados, pueden “tomar prestada” la capacidad de enfriamiento que los racks adyacentes no utilicen. Sin embargo, el préstamo no se produce si los racks adyacentes aprovechan toda la capacidad de enfriamiento disponible. ©2005 de American Power Conversion. Todos los derechos reservados. Queda prohibida la utilización, reproducción, fotocopiado, transmisión o almacenamiento en cualquier sistema de recuperación de cualquier tipo de esta publicación, en todo o en parte, sin el consentimiento escrito del titular del derecho de autor. www.apc.com Rev 2005-1 10 6. Implementar una configuración de pasillo caliente/pasillo frío A excepción de algunos casos, la mayoría de los servidores montados en rack están diseñados para tomar aire por la parte frontal y expulsarlo por la parte posterior. La Figura 6 muestra una sala en la que los racks de todas las hileras están orientados en la misma dirección. Al utilizar esta configuración, el aire caliente de la hilera 1 se expulsa en el pasillo adyacente, donde se mezcla con el aire de la sala o el aire enfriado, para luego ingresar por el frente de los racks de la hilera 2. A medida que el aire pasa por las diferentes hileras en forma consecutiva, los servidores reciben aire a temperaturas cada vez más altas. Si todas las hileras se disponen con las entradas de aire de los equipos orientadas en la misma dirección, los problemas de funcionamiento de los equipos serán inevitables. Este efecto se produce tanto en entornos con piso elevado como en aquellos con piso convencional. Figura 6 – Configuración de racks sin separación entre pasillos fríos y calientes Hilera 1 Hilera 2 Hilera 3 Hilera 4 Una mejor práctica consiste en disponer los equipos en una configuración de pasillos "calientes" y "fríos" alternados, como se muestra en la Figura 7. En los pasillos fríos se colocan las losas de piso perforadas, y los racks se ubican de manera que todos los frentes de servidores (y sus entradas de aire) miren a un pasillo frío. El aire caliente se extrae hacia el pasillo caliente, que no posee losas de piso perforadas. Esta configuración de pasillo caliente/pasillo frío también puede aplicarse en entornos con piso convencional. Para más información, consulte el Informe interno Nº 55 de APC, “Opciones en arquitectura de distribución de aire para instalaciones de misión crítica”. ©2005 de American Power Conversion. Todos los derechos reservados. Queda prohibida la utilización, reproducción, fotocopiado, transmisión o almacenamiento en cualquier sistema de recuperación de cualquier tipo de esta publicación, en todo o en parte, sin el consentimiento escrito del titular del derecho de autor. www.apc.com Rev 2005-1 11 Figura 7 – Configuración de racks con pasillo caliente/pasillo frío Hilera 1 Hilera 2 Hilera 3 Hilera 4 7. Alinear las unidades CRAC con los pasillos calientes Las unidades CRAC deben alinearse con los pasillos calientes para optimizar la eficiencia del esquema de enfriamiento. La Figura 8 muestra una disposición típica de sala donde las unidades CRAC están ubicadas en forma balanceada en el perímetro de una sala en una configuración de pasillo caliente/pasillo frío. Figura 8 – Disposición típica de unidades CRAC CRAC PASILLO FRÍO PASILLO CALIENTE PASILLO FRÍO PASILLO CALIENTE PASILLO FRÍO CRAC CRAC CRAC En este ejemplo, las unidades CRAC ubicadas sobre las paredes laterales están demasiado cerca del pasillo frío, lo que provoca que la circulación de aire evite las rejillas del piso de ese pasillo. Sería más adecuado ubicar esas unidades CRAC sobre las paredes anterior y posterior para obtener una mejor circulación de aire por los pasillos. En la Figura 9, las unidades CRAC fueron desplazadas a las paredes anterior y posterior, y están alineadas con los pasillos calientes. Podría pensarse que las unidades CRAC deberían alinearse con los pasillos fríos para generar una circulación de aire hacia las rejillas del piso. Sin embargo, el análisis de dinámica de fluidos ©2005 de American Power Conversion. Todos los derechos reservados. Queda prohibida la utilización, reproducción, fotocopiado, transmisión o almacenamiento en cualquier sistema de recuperación de cualquier tipo de esta publicación, en todo o en parte, sin el consentimiento escrito del titular del derecho de autor. www.apc.com Rev 2005-1 12 computacional (CFD) demostró que, con tal configuración, el aire caliente de los pasillos calientes cruza entre los racks hacia el pasillo frío para regresar a las unidades CRAC, lo que provoca una mezcla de aire caliente y frío que aumenta la temperatura del aire suministrado a los frentes de los racks. Figura 9 – Disposición preferida de unidades CRAC CRAC PASILLO FRÍO PASILLO CALIENTE CRAC PASILLO FRÍO PASILLO CALIENTE PASILLO FRÍO CRAC CRAC En resumen, si se tiene un sistema de enfriamiento con piso elevado, es más importante alinear las unidades CRAC con la vía de retorno de aire (pasillos calientes) que con la vía de suministro de aire por la cámara bajo el piso elevado (pasillos fríos). 8. Organizar las rejillas del piso La circulación de aire en el rack y la disposición de los racks son factores clave para maximizar el rendimiento del esquema de enfriamiento. Sin embargo, la ubicación incorrecta de las rejillas del piso puede generar la mezcla del aire enfriado con el aire caliente extraído antes de llegar a los equipos, con los subsiguientes problemas y costos de rendimiento que se describieron anteriormente. La ubicación incorrecta de las rejillas de entrada o salida de aire es un problema frecuente que puede eliminar prácticamente todas las ventajas de un diseño de pasillo caliente/pasillo frío. La clave para una buena ubicación de las rejillas para suministro de aire es colocarlas tan cerca como sea posible de la entrada de aire de los equipos, lo que maximiza la conservación de aire frío en los pasillos fríos. En los casos de distribución de aire debajo del piso elevado, esto implica colocar losas perforadas solo en los pasillos fríos. La distribución en altura puede ser tan eficaz como la distribución por debajo del piso elevado. Pero, análogamente, la clave es que las rejillas de distribución estén ubicadas solo por encima de los pasillos fríos, y que las rejillas dirijan el aire en línea recta hacia abajo al pasillo frío (y no lateralmente con una rejilla ©2005 de American Power Conversion. Todos los derechos reservados. Queda prohibida la utilización, reproducción, fotocopiado, transmisión o almacenamiento en cualquier sistema de recuperación de cualquier tipo de esta publicación, en todo o en parte, sin el consentimiento escrito del titular del derecho de autor. www.apc.com Rev 2005-1 13 difusora). Tanto en los sistemas en altura como en los sistemas por debajo del piso elevado, las rejillas colocadas donde no haya equipos en funcionamiento deben cerrarse, ya que el aire que sale por ellas regresa a la unidad CRAC a una temperatura más baja, lo que incrementa la deshumidificación y reduce el rendimiento de la unidad CRAC. Las rejillas de piso ubicadas demasiado cerca de las unidades CRAC producen una presión negativa, lo que causa que el aire de la sala sea absorbido de regreso debajo del piso, como se muestra en la Figura 10. Se puede utilizar un dispositivo sencillo de medición de velocidad de aire para identificar ubicaciones para las losas perforadas que aseguren la presión estática correcta. Figura 10 – Movimiento relativo del aire en entornos de alta velocidad bajo piso elevado CRAC o CRAH Rack Nota: La orientación de los racks puede diferir en algunos centros de datos. El ejemplo que se muestra en la Figura 10 es diferente del modelo recomendado en la Figura 9, pero se lo incluye para demostrar el patrón de circulación de aire que se describió anteriormente. La clave de una buena ubicación para las rejillas de retorno de aire es colocarlas tan cerca de las salidas de aire de los equipos como sea posible para maximizar la acumulación de aire caliente en los pasillos calientes. En algunos casos, se utiliza una cámara en altura con falso cielorraso para recolectar el aire caliente, lo que facilita la alineación de las rejillas de retorno con los pasillos calientes. Cuando se utiliza un cielorraso de retorno global alto y abierto, el mejor enfoque es ubicar las rejillas de retorno de las unidades CRAC a la máxima altura posible en el cielorraso y, cuando sea viable, distribuir el retorno de aire utilizando ductos para intentar alinear las rejillas de retorno con los pasillos calientes. Incluso una tosca cámara de retorno con unas pocas rejillas de retorno de aire alineadas rudimentariamente con los pasillos calientes es preferible a un retorno único global en un lateral de la sala. En el caso de salas más pequeñas sin piso elevado ni ductos de circulación de aire, a menudo se ubican unidades CRAC de descarga superior o inferior en una esquina o sobre una pared de la sala. En estos casos, puede ser difícil alinear el suministro de aire frío con los pasillos fríos y el retorno de aire caliente con los pasillos calientes. En estas situaciones se pone en riesgo el rendimiento. Sin embargo, es posible mejorar el rendimiento de estos sistemas como se describe a continuación: ©2005 de American Power Conversion. Todos los derechos reservados. Queda prohibida la utilización, reproducción, fotocopiado, transmisión o almacenamiento en cualquier sistema de recuperación de cualquier tipo de esta publicación, en todo o en parte, sin el consentimiento escrito del titular del derecho de autor. www.apc.com Rev 2005-1 14 En el caso de unidades de descarga superior, ubique la unidad cerca de uno de los extremos de un pasillo caliente y agregue ductos para suministrar aire frío a puntos por encima de los pasillos fríos tan lejanos a la unidad CRAC como sea posible. En el caso de unidades de descarga inferior, ubique la unidad en uno de los extremos de un pasillo frío orientado de manera que envíe aire hacia el pasillo frío, y agregue una cámara de retorno de falso cielorraso o un sistema de ductos colgantes con rejillas de retorno por encima de los pasillos calientes. Una investigación sobre la mala ubicación de puntos de suministro y de retorno revela una causa fundamental subyacente: el personal siente la diferencia de temperatura entre los pasillos fríos y calientes, supone que estas condiciones son el resultado de un defecto e intentan resolverlo trasladando las rejillas de aire frío a los pasillos calientes y los retornos de aire caliente a los pasillos fríos. El personal supone que la condición esencial que intenta lograr un centro de datos bien diseñado, la separación entre aire caliente y aire frío, es una falla, y toma medidas para mezclar el aire, lo que pone en riesgo el rendimiento y aumenta los costos del sistema. Obviamente, los pasillos calientes deben estar calientes. 9. Instalar dispositivos para aumentar la circulación de aire Cuando la capacidad total de enfriamiento promedio es adecuada, pero se han generado concentraciones de calor por el uso de racks de alta densidad, es posible enfriar mejor las cargas dentro de los racks mediante la incorporación de dispositivos asistidos por ventiladores que mejoran la circulación de aire y pueden aumentar la capacidad de enfriamiento a un nivel de entre 3 y 8 kW por rack. Los dispositivos como la Unidad de distribución de aire (ADU) de APC “toman prestado” aire de los racks adyacentes de manera eficaz (Figura 11). Como sucede con todos los dispositivos de extracción de aire, debe tenerse cuidado al posicionar el dispositivo para asegurar que el aire que se toma del espacio lateral no produzca un sobrecalentamiento de los racks adyacentes. Estos dispositivos deben recibir alimentación de una UPS para evitar que los equipos se apaguen por problemas térmicos durante una interrupción en el suministro eléctrico. En entornos de alta densidad, puede producirse una sobrecarga térmica durante el tiempo que lleva poner en marcha el generador de respaldo. ©2005 de American Power Conversion. Todos los derechos reservados. Queda prohibida la utilización, reproducción, fotocopiado, transmisión o almacenamiento en cualquier sistema de recuperación de cualquier tipo de esta publicación, en todo o en parte, sin el consentimiento escrito del titular del derecho de autor. www.apc.com Rev 2005-1 15 Figura 11 – Unidad para suministro de aire de montaje en rack con canalización total Los dispositivos en forma de bandeja para ventiladores, como las ADU de APC, pueden instalarse en la parte inferior del rack y dirigen la circulación de aire en forma vertical para crear una "cortina" de aire frío entre la puerta frontal y los servidores. Deben utilizarse paneles de obturación (vea el paso 3 de este informe) para asegurar la integridad de esta nueva cámara de aire. Figura 12 – Unidad para retorno de aire de montaje en rack con canalización total En el caso de densidades mayores, puede quitarse la puerta posterior del gabinete y reemplazarse por un dispositivo de circulación de aire, como la Unidad de extracción de aire (ARU) de APC. El aire caliente extraído que normalmente se expulsaría hacia el pasillo caliente se recolecta e impulsa hacia arriba, donde se lo envía por medio de ductos a la cámara de aire de retorno. Así se elimina la recirculación en el rack y mejora la eficiencia y capacidad de la unidad CRAC. Con estos dispositivos, deben utilizarse paneles de obturación y paneles laterales para rack. ©2005 de American Power Conversion. Todos los derechos reservados. Queda prohibida la utilización, reproducción, fotocopiado, transmisión o almacenamiento en cualquier sistema de recuperación de cualquier tipo de esta publicación, en todo o en parte, sin el consentimiento escrito del titular del derecho de autor. www.apc.com Rev 2005-1 16 10. Instalar dispositivos autónomos para alta densidad Cuando los requisitos de energía y enfriamiento dentro de un rack superan los 8 kW, se vuelve cada vez más difícil suministrar una corriente de aire frío sostenida a las entradas de todos los servidores si solo se cuenta con la circulación de aire proveniente de las losas perforadas del piso. En situaciones de alta densidad extrema, con consumos superiores a los 8 kW por rack, se requiere que el aire frío se suministre directamente a todos los niveles del rack (y no desde la parte superior o inferior) para asegurar una temperatura uniforme en todos los niveles. Los sistemas autónomos para enfriamiento de alta densidad que cumplen con este objetivo están diseñados para instalarse en un centro de datos sin tener impacto en ningún otro rack ni en los sistemas de enfriamiento existentes. Desde el punto de vista térmico, estos sistemas son “independientes de la sala” y tomarán aire frío del ambiente y lo volverán a descargar en la sala a la misma temperatura, o bien utilizarán su propia circulación de aire dentro de un gabinete sellado. Se muestran dos ejemplos de estos sistemas en la Figura 13 y la Figura 14. Figura 13 – Sistema integrado de enfriamiento de racks (para varios racks) En el caso de densidades mayores que las que pueden lograrse utilizando dispositivos de circulación de aire como las unidades ADU y ARU que se acaban de describir, la infraestructura completa de energía y enfriamiento (distribución de energía, disyuntores, instalación de cables de datos en altura, UPS y enfriamiento) está disponible en sistemas integrados para enfriamiento de racks. El aire caliente de los servidores (hasta 20 kW por rack) se descarga en un pasillo caliente cerrado y se desplaza por la unidad de enfriamiento para descargarse en la sala a temperatura ambiente. ©2005 de American Power Conversion. Todos los derechos reservados. Queda prohibida la utilización, reproducción, fotocopiado, transmisión o almacenamiento en cualquier sistema de recuperación de cualquier tipo de esta publicación, en todo o en parte, sin el consentimiento escrito del titular del derecho de autor. www.apc.com Rev 2005-1 17 Figura 14 – Sistema integrado de enfriamiento de racks (para un único rack) En el caso de cargas de alta densidad de hasta 15 kW por rack, otro enfoque viable es el Sistema de gabinete autónomo (ACS) de APC. La unidad ACS es un centro de datos completo en un gabinete que incorpora los aspectos de enfriamiento, energía, control de incendios y seguridad que se requieren cuando se trabaja con cargas de muy alta densidad. La unidad de enfriamiento se ubica dentro del gabinete, con lo que se asegura la máxima eficacia en el suministro de aire frío a los equipos montados en el rack. El aire caliente se recicla hacia la unidad de enfriamiento integral y no sale del gabinete. Conclusión La instalación de la tecnología más reciente de servidores Blade brinda muchas ventajas. Sin embargo, si se los implementa en la forma más compacta que permite su tamaño, estos servidores requieren de dos a cinco veces la energía por rack que debe abastecerse a los servidores tradicionales, y generan una salida de calor que puede muy fácilmente causar el apagado de los sistemas por problemas térmicos si no se implementan estrategias de enfriamiento proactivas. Para evitar por completo las fallas de los equipos, las disminuciones inexplicables en la actividad y la reducción de la vida útil de los equipos, es crucial implementar un régimen periódico de controles de integridad a fin de asegurar que los equipos de enfriamiento funcionen dentro de los rangos de valores de capacidad, eficiencia y redundancia de diseño. Los pasos detallados en este informe ayudarán a mantener el centro de datos en funcionamiento con un máximo de eficiencia para preservar los procesos de negocios a los que brinda soporte y evitar problemas futuros. Las pautas mencionadas en los pasos 1 a 8 ayudarán a mantener un centro de datos típico en funcionamiento dentro de los límites de diseño originales. Los pasos 9 y 10 ofrecen sugerencias adicionales sobre cómo superar el límite práctico de diseño para la densidad de enfriamiento de un centro de datos típico, sin necesidad de rediseñar o reconstruir drásticamente, instalando soluciones de enfriamiento autónomas para trabajar con aplicaciones de servidores de alta densidad. ©2005 de American Power Conversion. Todos los derechos reservados. Queda prohibida la utilización, reproducción, fotocopiado, transmisión o almacenamiento en cualquier sistema de recuperación de cualquier tipo de esta publicación, en todo o en parte, sin el consentimiento escrito del titular del derecho de autor. www.apc.com Rev 2005-1 18 Acerca del autor Peter Hannaford es Director de Marketing de Productos de la región EMEA de APC. Es miembro del British Chartered Management Institute y del British Institute of Directors, y participó en el diseño y la construcción de infraestructuras de centros de datos en todo el mundo que en total ocupan más de un millón de pies cuadrados. ©2005 de American Power Conversion. Todos los derechos reservados. Queda prohibida la utilización, reproducción, fotocopiado, transmisión o almacenamiento en cualquier sistema de recuperación de cualquier tipo de esta publicación, en todo o en parte, sin el consentimiento escrito del titular del derecho de autor. www.apc.com Rev 2005-1 19