Upload
others
View
15
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
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
Optimización de sistemas de climatización para centros de datos –Gerardo Alfonso
Optimización de sistemas de climatización para
centros de Datos
Gerardo Alfonso.
Ingeniero Eléctrico,
ATD, DCDC,
Miembro IEEE, ASHRAE, TGG,
BICSI, ACIS, ACIEM y ACAIRE.
Consultor Senior Ingeal S.A.1
Optimización de sistemas de climatización para
centros de datos - Gerardo Alfonso
• 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
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
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.
4 Optimización de sistemas de climatización para centros de datos – Gerardo Alfonso
Optimización de sistemas de climatización para
centros de datos - Gerardo Alfonso
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
Optimización 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%
6Optimización de sistemas de climatización para centros de datos – Gerardo Alfonso
Optimización de sistemas de climatización para
centros de datos - Gerardo Alfonso
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
7 Optimización de sistemas de climatización para centros de datos – Gerardo Alfonso
Optimización de sistemas de climatización para
centros de datos - Gerardo Alfonso
Marco Normativo
8Optimización de sistemas de climatización para centros de datos – Gerardo Alfonso
Optimización de sistemas de climatización para
centros de datos - Gerardo Alfonso
Criterios de Diseño ASHRAE
9Optimización de sistemas de climatización para centros de datos – Gerardo Alfonso
Optimización de sistemas de climatización para
centros de datos - Gerardo Alfonso
Criterios de Diseño ASHRAE (*)
10 Optimización de sistemas de climatización para centros de datos – Gerardo Alfonso
(*) ASHRAE. Thermal Guidelines for Data Processing Environmentes. 4th Edition
Optimización de sistemas de climatización para
centros de datos - Gerardo Alfonso
Criterios de Diseño ASHRAE (*)
11Optimización de sistemas de climatización para centros de datos – Gerardo Alfonso
(*) ASHRAE. Thermal Guidelines for Data Processing Environmentes. 4th Edition
Optimización de sistemas de climatización para
centros de datos - Gerardo Alfonso
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
12Optimización de sistemas de climatización para centros de datos – Gerardo Alfonso
Optimización de sistemas de climatización para
centros de datos - Gerardo Alfonso
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
13Optimización de sistemas de climatización para centros de datos – Gerardo Alfonso
Optimización de sistemas de climatización para
centros de datos - Gerardo Alfonso
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
14Optimización de sistemas de climatización para centros de datos – Gerardo Alfonso
(*) BICSI. ANSI/BICSI 002 - 2014
Optimización de sistemas de climatización para
centros de datos - Gerardo Alfonso
Eficiencia energética y tecnologías emergentes
15Optimización de sistemas de climatización para centros de datos – Gerardo Alfonso
(*) ASHRAE/TGG. PUE: A Comprehensive of the Metric
Optimización de sistemas de climatización para
centros de datos - Gerardo Alfonso
Eficiencia energética y tecnologías emergentes
16Optimización de sistemas de climatización para centros de datos – Gerardo Alfonso
(1)
(*) ASHRAE/TGG. PUE: A Comprehensive of the Metric(1) The Uptime Institute. 2018 Data Center Survey Results. All RightsReserve
Optimización de sistemas de climatización para
centros de datos - Gerardo Alfonso
Eficiencia energética y tecnologías emergentes
17Optimización de sistemas de climatización para centros de datos – Gerardo Alfonso
• 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
Optimización de sistemas de climatización para
centros de datos - Gerardo Alfonso
Eficiencia energética y tecnologías emergentes
17Optimización de sistemas de climatización para centros de datos – Gerardo Alfonso
• 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
Optimización de sistemas de climatización para
centros de datos - Gerardo Alfonso
Eficiencia energética y tecnologías emergentes
18Optimización de sistemas de climatización para centros de datos – Gerardo Alfonso
• 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.
Optimización de sistemas de climatización para
centros de datos - Gerardo Alfonso
Eficiencia energética y tecnologías emergentes
19Optimización de sistemas de climatización para centros de datos – Gerardo Alfonso
• 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
Optimización de sistemas de climatización para
centros de datos - Gerardo Alfonso
Eficiencia energética y tecnologías emergentes
20Optimización de sistemas de climatización para centros de datos – Gerardo Alfonso
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
Optimización de sistemas de climatización para
centros de datos - Gerardo Alfonso
Eficiencia energética y tecnologías emergentes
21Optimización de sistemas de climatización para centros de datos – Gerardo Alfonso
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
Optimización de sistemas de climatización para
centros de datos - Gerardo Alfonso
Eficiencia energética y tecnologías emergentes
22Optimización de sistemas de climatización para centros de datos – Gerardo Alfonso
Optimización de sistemas de climatización para
centros de datos - Gerardo Alfonso
Referencias bibliográficas
23Optimización de sistemas de climatización para centros de datos – Gerardo Alfonso
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.
Optimización de sistemas de climatización para
centros de datos - Gerardo Alfonso
Referencias bibliográficas
24Optimización de sistemas de climatización para centros de datos – Gerardo Alfonso
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.
Optimización de sistemas de climatización para
centros de datos - Gerardo Alfonso25
Optimización de sistemas de climatización para centros de datos – Gerardo Alfonso
Optimización de sistemas de climatización para
centros de datos - Gerardo Alfonso26
Optimización de sistemas de climatización para centros de datos – Gerardo Alfonso