Presentación de PowerPoint...• 2005 TIA 942 • 2005 APC In Row Cooling / Contenimiento • 2008...

Optimización de sistemas de climatización para

centros de datos - Gerardo Alfonso

OPTIMIZACIÓN DE

SISTEMAS DE

CLIMATIZACIÓN PARA

CENTROS DE DATOS

GERARDO ANTONIO ALFONSO VELASQUEZ



Optimización de sistemas de climatización para centros de datos –Gerardo Alfonso


centros de Datos

Gerardo Alfonso.

Ingeniero Eléctrico,

ATD, DCDC,

Miembro IEEE, ASHRAE, TGG,

BICSI, ACIS, ACIEM y ACAIRE.

Consultor Senior Ingeal S.A.1



• Conocer los criterios básicos para diseñar y operar un sistema de

climatización para un centro de datos.

• Llevarse a su casa o empresa una idea para ahorrar energía en el

sistema de climatización para su centro de datos.

2

Objetivos

Optimización de sistemas de climatización para centros de datos – Gerardo Alfonso



Agenda • Historia.

• Marco Normativo.

• Criterios de Diseño – ASHRAE.

• Buenas prácticas – BICSI.

• Eficiencia Energética y Tecnologías Emergentes.

3 Optimización de sistemas de climatización para centros de datos – Gerardo Alfonso



Historia: Centro de Datos

Antecedentes • 1945: La Armada de USA desarrollo ENIAC (Electronic

Numerator, Integrator, Analizer, and Computer): Peso 30

toneladas, 180 metros cuadrados, 5000 operaciones por

segundo y 6 técnicos para que funcione.

• 1960´s de los tubos de vacío estado sólido (transistor). Más

pequeños, eficientes, confiables y económicos. Costo $5M y

renta $17,000 por mes.

• 1971 Intel primer microprocesador comercial. (4004).

• 1973 Centros de datos Recuperación desastres. Xerox

minicomputer Alto.




Historia: Centro de Datos

Antecedentes• 1977 ARCNET (primera LAN) por Chase Manhattan Bank.

Finales 1970´s Mainframes enfriamiento especial

• 1980´s IBM –PC´S

• 1988 IBM Application System/400 (AS/400)

• 1990´s Microcomputers “servidores” a los viejos centros de

datos. Boom de las punto com

• 2007 Un centro de datos Consumo 25000 casas.

• 2006 - 7 The Green Grid PUE 2.5 – 3-0

• 2008 Google DC PUE – 1.21

• 2015 SUPERNAP PUE – 1.18

• 2017 Supermicro 30,000 MicroBlade Servers en Silcon Valley

PUE – 1.06

5Optimización de sistemas de climatización para centros de datos – Gerardo Alfonso



Historia: Aire Acondicionado

Precisión• Ralhp C. Liebert (1918-1984) funda Capitol Refrigeration

Industries en 1946 y en 1965 forma Liebert Corporation como el

primer diseñador y fabricante de sistema de aire acondicionado

para centros de cómputo (CRAC). Estas unidades son capaces de

mantener la temperatura, la humedad y la calidad en rangos de

precisión.

• Pasillos: todos los equipos mirando al mismo lado.

• Estrategia: Se enfría todo el salón.

• Sensores: en el retorno.

• Temperatura: 18⁰C +/- 1⁰C

• Humedad Relativa: 45% +/- 5%




Historia: Aire Acondicionado

Hitos• 2000´s The Uptime Instute Pasillo frío – Pasillo Caliente. Minimizar

bypass de aire. Mejores prácticas. TIERS.

• 2004 ASHRAE “Thermal Guidelines” Área de trabajo. Temperatura y

Humedad la de entrada a los servidores.

• 2005 TIA 942

• 2005 APC In Row Cooling / Contenimiento

• 2008 ASHRAE “Thermal Guidelines” Amplía área de operación, nuevas

clases de equipos de cómputo. Áreas permitidas.

• 2010 – 2011 BICSI 002

• 2015 ASHRAE “Thermal Guidelines” operación a más baja humedad.

• 2016 ASHRAE 90.4

• 2017 TIA-942-B

• 2019 BICSI 009 / BICSI 002




Marco Normativo




Criterios de Diseño ASHRAE




Criterios de Diseño ASHRAE (*)


(*) ASHRAE. Thermal Guidelines for Data Processing Environmentes. 4th Edition



Buenas Prácticas BICSI (*)ASHRAE References:

-Cuartos de baterías: salida de aire según 62.1

-Thermal Guidelines, 3rd Ed.

-Design Considerations 2nd Ed.

-Environmental envelope 2011

Rechazo de calor:

-Chillers:

• Evaporativo

• Enfriado por aire con condensador o dry cooler

• Enfriado por aire

-CRAH

-Liquid Cooling

-Closed Cabinet Cooling

-Row Integrated




Buenas Prácticas BICSI (*)• Presurización: TIA-942-B 3 a 12Pa (0.012 a 0.05 pulgadas de agua)

• Contaminación: filtros MERV 13 Para aire exterior (Ashrae 80 a 90%). Limitar

las fugas y bypass < 1%. A 0.7kPa (3 inWC)

• Filtros estándar 20 al 30%

• Filtros de alta eficiencia hasta 85%

• Derateo: Ashrae 1 grado centígrado por cada 300m por encima de 1800m

• Max altitud: Ashrae 3050m NEBS 4000M

• Nivel de ruido: ASHRAE NC-45 (Beranek Noise Criteria)

• Considerar CFD

• Delta T:

-Server 11 a 17 grados C

-CRAC 8 a 11 grados C. Puede manejar 50% más de servidores




Buenas Prácticas BICSI (*)

• Expansión directa (una condensadora con una CRAC)

-CRAC

-Integrated cooling (CRAC serving row cooling unit)

-Closed cabinet

• Dual cooling

• Rack Cooling Index

• Ventilación: Presión positiva (sala de cómputo y cuarto de entrada)

0.25 cambios de aire por hora según GR-3028 CORE

• Cuarto de baterías Hidrógeno limitado a 1%

• Clases: F0 .. F4


(*) BICSI. ANSI/BICSI 002 - 2014



Eficiencia energética y tecnologías emergentes


(*) ASHRAE/TGG. PUE: A Comprehensive of the Metric





(1)

(*) ASHRAE/TGG. PUE: A Comprehensive of the Metric(1) The Uptime Institute. 2018 Data Center Survey Results. All RightsReserve





• Razón PUE, que define la banda de operación

como representación del índice de eficiencia

energética.

• La conformidad térmica TI, que toma La operación

de los equipos de TI a temperatura adecuada en

condiciones de operación normal.

• La resiliencia térmica TI, que tiene en cuenta la

operación de los equipos de TI a temperatura

adecuada durante una falla de los equipos de

acondicionamiento ambiental o durante un

mantenimiento (Aires Acondicionados).

(*) The Performance Indicator

(*) The Green Grid. WP#68





• Nivel 1 sólo evalúa el estado operacional del sitio.

No hay predicción, por lo que no es necesario

utilizar un modelo 3D.

• Nivel 2 es una extensión del nivel 1, pero tomando

datos más exactos. Para esto se toman las

temperaturas de entrada a los equipos a nivel de

chasis, al igual que la potencia se mide a nivel de

equipo de TI.

• Nivel 3 incorpora la investigación del

comportamiento del sitio en estadios futuros, así

como del actual. (*) The Green Grid. WP#68





• Toma como referencia el estándar ANSI /

ASHRAE 90.1.

• Electrical Loss Component ELC

• Mechanical Load Component MLC

Potencia en KW de componente mecánico

divido potencia de equipos de TI en KW

Se tiene en cuenta las zonas climáticas y

para cada una hay un objetivo.





• Contenimientos (Pasillo frío o Pasillo

caliente).

• Eliminar bypass y recirculación.

• Piso Falso.

• Liquid Cooling.

• Free Cooling. (Directo / Indirecto)

• Rack Cooling.

• Server Cooling.

• Rear Heat Door Exchangers

• Nuevo ASHRAE 127

• Caso Bogotá





4 993

258

521

1297

1838

1518

1327

1144

642

1036

0

200

400

600

800

1000

1200

1400

1600

1800

2000

-1 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23

N

u

m

b

e

r

o

f

H

o

u

r

/

y

e

a

r

External air temperature °C

HISTOGRAMA BOGOTA

Preparado por Datos de El Dorado, Bogotá. 2546 m





1,2%

23,7%

38,3%35,5%

1,2%

0,0%

5,0%

10,0%

15,0%

20,0%

25,0%

30,0%

35,0%

40,0%

45,0%

T < 5° C 5°C ≤ T <10°C 10°C ≤ T < 15°C 15°C ≤ T < 20°C 20°C ≤ T < 25°C

H

O

R

A

S

/

A

Ñ

O

Temperatura Externa °C

HISTOGRAMA BOGOTA

Preparado por Datos de El Dorado, Bogotá. 2546 m



Referencias bibliográficas


ASHRAE: Thermal Guidelines for Data Procesing Environments,

2015

ASHRAE: ANSI/ASHRAE 90-4-2016

BICSI: ANSI/BICSI 002-2014

TIA: ANSI/TIA 942-B-2017

INGEAL: Página web noticias www.ingeal.com

TGG: Whitepaper # 68

ASHRAE / TGG: PUE: A Comprehensive Examination of the Metric.

The Uptime Institute

Schneider Electric: APC products.

Vertiv: Liebert products.

http://www.ingeal.com/



Referencias bibliográficas


ASHRAE: Thermal Guidelines for Data Procesing Environments,

2015

ASHRAE: ANSI/ASHRAE 90-4-2016

BICSI: ANSI/BICSI 002-2014

TIA: ANSI/TIA 942-2014

INGEAL: Página web noticias www.ingeal.com

TGG: Whitepaper # 68

ASHRAE / TGG: PUE: A Comprehensive Examination of the Metric.

The Uptime Institute

Schneider Electric: APC products.

Vertiv: Liebert products.

http://www.ingeal.com/


centros de datos - Gerardo Alfonso25



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