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Copyright marzo de 2015 por TECSUP
Climatizacin del Data Center
Departamento de Informtica
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Aunque algunos espacios de apoyo para eldata center, tales como
el cuarto debateras y UPS, tienen requerimientosespeciales de aire
acondicionado, el focoprincipal en el diseo del sistema de
climatizacin del D.C. es el cuarto decomputadoras.
Los cuartos modernos de computadoras noestn diseados para
proporcionar conforta las personas.
Las temperaturas, velocidades del aire
yniveles de ruido a menudo exceden losniveles de confort de las
personas.
Los altos niveles de energa estn llevandoa los D.C. Hacia
niveles industriales.
Climatizacin del Data Center
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Las condiciones de operacin normales existen cuando el sistema
declimatizacin proporciona el aire acondicionado suficiente
paramantener el cuarto de computadoras dentro de las
especificaciones.
Los
equipos de TI de alta densidad producen excesivas cantidades
decalor poniendo en riesgo el funcionamiento de los equipos. Un
adecuado diseo puede enfriar correctamente gabinetes de alta
densidad.
La prdida del sistema de enfriamiento, sea por prdida de energa
opor falla de los equipos, en data centers de densidad media
puedetambin
provocar altas temperaturas en el ambiente y en la toma de
aire de los equipos.
Operacin Normal vs Prdida de Control
Ambiental
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El diseo apropiado del sistema de climatizacin del DCrequiere la
coordinacin en el planeamiento del cableado deenerga y redes y la
ubicacin de los equipos.
Los requerimientos de energa determinan los de
climatizacin. El cableado, sea superior o por debajo del piso,
necesita
ser hecho de
modo que no restrinja el paso del aire frio oel retiro de aire
caliente.
La ubicacin de los equipos de TI tanto dentro de lahabitacin
(ej. arreglo de pasillo frio caliente) como dentrodel gabinete,
necesitan ser realizados
con la prioridad delflujo de aire frio en mente.
Diseo integrado
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El control de las condiciones ambientales dentro de la reas
deprocesamiento de datos as como las reas de apoyo tal como la
salaelctrica, es crtico para el funcionamiento de los equipos de
cmputo.
El diseo del sistema de climatizacin debera considerar y proveer
lo
siguiente: Controles
para temperatura y humedad en las entradas de los equiposde
cmputo.
Adecuada filtracin y ventilacin.
Patrones de flujo de aire para la disipacin de calor dentro del
cuarto
Evitar la recirculacin de aire caliente.
La redundancia en los sistemas de enfriamiento para el
cumplimientode la Clasificacin de clase.
Caractersticas arquitectnicas tales como barreras para vapor
o
humedad.
Diseo del Sistema de Climatizacin
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Consideraciones Generales del Sistema de
Climatizacin.Diversos factores influyen en lasnecesidades de
climatizacin delcuarto de computadoras. Entre otrastenemos:
Tamao del cuarto de cmputo.
Densidad de enfriamiento en sutotalidad: se recomienda usar
lacarga operativa real en lugar de lasealada en las placas.
kW mximo por gabinete o mdulo.
Carga total en equipos de TI dentrodel cuarto de
computadoras.
Nmero y capacidad de equiposde climatizacin.
Requerimiento de clase/confiabilidad.
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Ubicacin del cuarto en relacin con los espacios de
soportemecnico y el exterior del edificio.
La altura del techo.
Ausencia o presencia de piso elevado.
Altura del piso elevado. Necesidades de expansin futura.
Personal de Mantenimiento disponible.
Clima
Consideraciones Generales del Sistema de
Climatizacin.
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Consideraciones Generales del Sistema de
Climatizacin.
Febrero 2014: 31.8C
Setiembre 2013: 13.4C
Fuente: http://www.senamhi.gob.pe/?p=0701
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Consideraciones Generales del Sistema de
Climatizacin.
Mayor esfuerzo de los Sistemas de enfriamientoMayor consumo de
energa
Mayor probabilidad de corte de energa
Mantenimientos Preventivos
Monitoreo de los Facilities : 24 x 7Pruebas de Contingencia
completas
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Un control preciso de la temperatura y humedad en elcuarto de
cmputo puede conseguirse si se mantienen lascondiciones en las
entradas de aire de los equipos dentrode la siguiente gua.
Metas ambientales del Cuarto de
Cmputo.
Temperatura
de
Operacin
Recomenda
da
Cambio de
Temperatur
a por hora
Humedad
Relativa
Recomenda
da
Mximo
Punto de
Condensaci
n
ANSI/TIA-942 RecomiendaASHRAE Recomienda ASHRAE RecomiendaASHRAE
RecomiendaASHRAE
NEBS 18~27C 30C 55% 28C
ASHRAE 18~27C 5C 60% 15C
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Metas ambientales del Cuarto de
Cmputo.(TIA 942) 6.3 Energy efficient design
6.3.1 General
Recomienda: ASHRAE, Best Practices for Datacom FacilityEnergy
Efficiency, Second Edition (2009).
ASHRAEAmerican Society of Heating, Refrigerating, and
Air-Conditioning Engineers / Sociedad Americana de Ingenieros
deCalefaccin, Refrigeracin y Aire Acondicionado.- Fundada en1894,
ASHRAE es una asociacin de tecnologa para edificios
con ms de 50.000 miembros mundialmente. La asociacin ysus
miembros se enfocan en los sistemas de edificios, laeficiencia
energtica, la calidad del aire interior y lasostenibilidad dentro
de la industria.
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Para los D.C., tanto la salida de aire caliente de los equipos,
como lasalida de aire fro de los CRACs (Computer Room Air
Conditioning),se encuentran fuera de los lmites recomendados por
ASHRAE.
Las condiciones de la salida de aire de los equipos estn a
menudoalrededor de 38C y 20% H.R.. Un CRAC tpico entrega aire
entre13~16C, y cerca de 90% H.R.
Para conseguir 18~27C en la entrada de aire de los equipos,
debeocurrir una mezcla de aire en las proporciones correctas, y el
aireresultante distribuida uniformemente alrededor de los
servidores.
Los puntos de medicin de temperatura del aire en la entrada de
losgabinetes deberan ser seleccionados de acuerdo con
lasrecomendaciones de ASHRAE.
Guas de Temperatura y Mezcla de Aire
Caliente/Fro.
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Guas de Temperatura y Mezcla de Aire
Caliente/Fro.
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Diferencias de Temperaturas.
La elevacin detemperatura a travs delos servidores no
esconstante puesto que lamayora de servidores
utilizan ventiladores develocidad variable parabalancear
latemperatura, pero escomn 17C.
Los CRACs trabajancon una diferencia detemperatura, basada enla
carga, normalmente
de 8C
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El diseo difiere principalmentedel diseo de un sistema generalen
que el foco principal son lascondiciones en la entrada de airede
los equipos, por ejemplo, en
la parte frontal de los gabinetes yracks.
Los sensores de temperaturaque estn incorporados en los
CRACs se encuentranusualmente ubicados en laentrada de aire de
retorno y norepresentan la temperatura en laentrada de los
equipos.
Consideraciones Especiales de Diseo.
Se puede solicitar sensoressincronizados entre la entrada de
Aire a los servidores con los CRACs
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Deben ser seleccionadossegn las recomendacionesde ASHRAE.
Los sensores de medicin de
temperatura deben sercalibrados regularmente.
De preferencia se deben usarlos sensores de temperatura
de los servidores o losintegrados en los PDUs delos
gabinetes.
Sensores de Temperatura.
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Una vez que se conocen lascondiciones trmicas para elcuarto de
cmputo, el siguientepaso en el diseo del sistema declimatizacin es
el clculo decarga trmica.
Lea el calor generado en elcuarto de cmputo, asumiendoque no hay
paredes ni ventanasexternas, depende de ladisipacin trmica de
sus
componentes, incluyendo: Equipos de TI
Equipos de Iluminacin
Equipos de Distribucin deEnerga
Clculo de la carga trmica del Cuarto de
Cmputo
Transformador
Iluminacin
Equipos de TI
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Los equipos de TI del cuarto de cmputo generan lamayor carga
trmica al convertir prcticamente toda lapotencia que consumen en
calor, el cual se necesitaeliminar. Consumo de energa de TI =
Disipacin trmica de TI
Si la potencia de los equipos de TI es 100kw, entonces
estos100kw necesitan considerarse como la contribucin a la
cargatrmica de los equipos TI.
Clculo de los Requerimientos de
Enfriamiento de los Equipos de TI
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Para calcular la disipacin trmica del sistema deiluminacin, se
necesita conocer el rea en mt2.
La disipacin trmica en watts = 21.53W x m2
Si el DC es de 100 mt2, la carga trmica de iluminacinser
2.15kw
Disipacin Trmica de la Iluminacin
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Una vez que se conocen losrequerimientos para el cuarto
decmputo, se deben tomar decisionessobre el tipo de equipos que se
usarn.
Las arquitecturas bsicas para laclimatizacin son: Distribucin
por debajo del piso elevado
Distribucin elevada Distribucin horizontal: upflow o inrow
Eleccin de la Arquitectura de
Climatizacin
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El diseo ms comn para laclimatizacin de DC utiliza elpiso
elevado para la entregade aire frio a travs de
baldosas perforadas.
Este sistema permiteflexibilidad en la entrega de
aire al modificar la ubicacinde la baldosa perforada.
Distribucin por Debajo del Piso Elevado
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Ubicacin flexible de los equipos
Menos lmites de ubicacin a lasunidades de CRAC
Ms compatible con drenaje delcondensado
No requiere ductera superiorobstruyendo el camino de retorno
deaire o interfiriendo con la iluminacincon los cabezales de los
sprinklers oel sistema de distribucin de energa
superior. Permite el uso de prcticamente
cualquier tecnologa de enfriamientoindependientemente de
laconfiguracin.
Ventajas de la Distribucin de Aire por
debajo del Piso Elevado
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El espacio debajo del piso elevado sirve para ladistribucin de
aire por lo que todo el cableado debecumplir con: Estar instalado
en canastillas
Ser aprobado para procesamiento de dato Ser LSZH (Low Smoke Zero
Halogen)
Un mal planeamiento de los servicio bajo el piso puedenresultar
en el bloqueo del aire y un pobre desempeo del
enfriamiento. Un mal manejo en la apertura de los cables puede
generar
un menor flujo de aire en las baldosas perforadas.
Desventajas de la Distribucin de Aire por
debajo del Piso Elevado
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El retorno del aire se hace normalmente a travs delcuarto en ese
tipo de sistemas donde los CRACs puedentener extensiones de ductos
de aire incorporados sobreellos.
Enfriamiento Bajo el Piso: Retorno del Aire
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La eleccin del piso debera estar basada en las
diferentesnecesidades del flujo de aire, distribucin de
energa,cableado de comunicaciones y redes y distribucin detuberas
de agua donde sea aplicable.
Alturas del piso elevado mayores a 90 cm introducencostos
adicionales al sistema del piso y no mejoransignificativamente la
distribucin del aire para densidades
de potencia menores de 1350 w/m2 Para DCs con densidades de
potencia de 1610 a 2150
w/m2 se debera considerar alturas de 1mt.
La Altura del Piso Elevado
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El plenum del piso se debe mantenerlimpio y libre de obstruccin
en lospasillos fros.
La distribucin de aire frio puede noser uniforme a lo largo del
cuarto
debido a la dificultad de conseguirpresin de aire uniforme
debajo delpiso elevado.
La distribucin de aire frio dentro de unrack particular puede no
ser parejo ya
que los equipos ms altos en el rackpueden estar sujetos a la
recirculacinde aire caliente si la altura del techo noes la
suficiente.
Especiales Consideraciones en
Climatizacin por el Piso Elevado
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Se elige en ocasiones cuando no est disponible el
pisoelevado.
Normalmente limita la eleccin del equipo de aire, permiteque el
aire frio sea descargado en el pasillo fro.
Los ductos de aire deberan entregar el aire slo en elpasillo
fro, no lateralmente o en los pasillos calientes.
Distribucin Area
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Se debe trabajar siempre con configuracin de pasillo frioy
caliente.
Se debe prestar atencin al camino de retorno de aire.
Se debe dejar suficiente espacio entre el rack y el techo
para asegurar un rea para que el aire caliente puedaretornar
hacia las tomas de aire.
No es fcil de redirigir el aire cuando los equipos
sonreubicados.
La ductera area debe ser coordinada de cerca con lailuminacin,
sprinklers y cableado de energa y red encaso que tambin sean
areos.
Ducteras mayores a 1.2 mt necesitan que los sprinklers
se ubiquen debajo de ellas.
Consideraciones Especiales de la
Distribucin Area
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Una altura de al menos 3 mt entre el techo y el pisoelevado
permitir un efectivo camino de retorno de airecaliente por encima
de los racks y gabinetes.
Para DCs con reas de servidores de alta densidad, se
recomiendan techos con alturas mayores a 3 mt.
Distribucin Area y Retorno de Aire
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Los CRACs deberan soportar fuentes de doble entrada. Cada cuarto
de cmputo debera tener al menos un CRAC
redundante.
No setear los set points por debajo o por encima de lo
necesario para mantener: Temperatura en la toma de aire del
equipo entre 18 y 27 C.
Humedad relativa hasta 60%
Setear todos los CRACs con el mismo punto de humedad y usar
una banda muerta del 5% en el set point de la humedad En los Dcs
con piso elevado, los CRACs deberan tener
una base independiente de modo que no transmitan lasvibraciones
al sistema de piso elevado
Mejores Prcticas
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Los CRACs y los ductos de aire deberan estar ubicadospara
mejorar el funcionamiento adecuado de los pasilloscalientes y fros.
Si los CRACs no estn totalmente entubados tanto para el retorno
de
aire como para la descarga, deberan estar perpendiculares a las
filasde los equipos.
Los ductos de entrada de aire deberan estar ubicados en los
pasilloscalientes.
Las baldosas perforadas o las baldosas con parrillas deberan
estar
ubicadas en los pasillos fros (no se deben usar ambos tipos
debaldosas a la vez)
Los ductos de toma de aire caliente de los CRACs deberan
estarubicados tan altos como sean posibles en el techo y estar
alineadoscon los pasillos calientes.
Ubicacin del CRAC
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Las unidades de enfriamiento pueden estar ubicadas dentro delas
filas de los racks de equipos para los casos en que estostomen aire
fro por enfrente y descarguen aire caliente por atrs. Estas
unidades estn diseadas para tomar el aire caliente por detrs y
descargar el aire fro directamente al pasillo fro frente a los
gabinetes.
La posibilidad de que el aire caliente y frio se mezclen es
menor debido aque las unidades estn cerca de la fuente de
calor.
No se necesita un sistema de piso elevado.
sta configuracin puede trabajar bien para densidades de carga
baja amedia.
Aplicable en techos de baja altura.
Potencia del ventilador puede ser inferior, y la capacidad y la
eficienciapuede ser mayor debido a la temperatura del aire de
retorno superiores alas unidades de refrigeracin
Equipos INROW
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Equipos INROW
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La redundancia de un sistema de climatizacin de un DCestar dado
en funcin de la Clase esperada. La energa elctrica debera tener un
back up con generador.
Los DCs con cargas de alta densidad deberan tener alguna
previsin
para evitar que los equipos calienten durante el encendido
delgenerador, tales como tener ventiladores alimentados por el
UPS.
El sistema de control de los CRACs deberan tener alimentadores
deenerga del back up.
La alimentacin de energa a os equipos de climatizacin deber
igualar a la clase de confiabilidad mecnica.
Redundancia y Confiabilidad del Sistema
de Climatizacin
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Anlisis Termo grfico del Cuarto de
ComputadorasAnalizar el distribucin del piso Tcnicodel centro de
Datos y el consumo deenerga y carga de calor
Calcular los requisitos de flujo de aire dedistribucin de
refrigeracin
Establecer un modelo CFD (Data CenterComputational Fluid
Dynamics) lnea debase
Calibrar el modelo CFD basado enmediciones de flujo de aire y
temperatura.
Proponer soluciones a los problemas derefrigeracin identificadas
por el modelo y
el campo de estudio de CFD
60F= 15.56C
90F= 32.22C
75F= 23.89C
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Brinde recomendacionesrelacionadas con el sistemade climatizacin
de DC.
Propone un sistema por
encima, por debajo del piso oinrow? Explique sus razones.
D recomendaciones sobre laredundancia basada en los
requisitos de la Clase.
Actividad
![[기아워캠9기] 박정환 활동결과보고_프랑스(U07)](https://img.dokumen.tips/doc/110x75/55b639ccbb61ebe10f8b46f1/9-u07.jpg)
