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Free Cooling para Centros de Datos

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Hace seis años, el uso de aire exterior en climas fríos para los centros de datos era limitado. Aunque el "free cooling" empleando aire frío exterior, o air-side economization, es tan antigua como la civilización, los centros de datos se han mostrado renuentes a adoptar esta tecnología. Esto puede ser debido a que el aire frío exterior es naturalmente seco, y cuando se recoge el calor en el área del centro de datos, su humedad relativa desciende a niveles donde se necesita humidificación para proteger los equipos informáticos de la electricidad estática.

Aunque algunos abogan por el mantenimiento de un nivel mucho más bajo de humedad en el interior de los centros de datos, lo que reduciría la necesidad de humidificación (ASHRAE TC 9.9, Mission Critical Facilities, centros de datos, espacios de tecnología y equipo electrónico está revisando sus recomendaciones para reducir los niveles de humedad aceptables y recomendados para aumentar el uso de economizadores de aire), los usuarios deben aceptarlo.

El enfoque convencional de humidificar grandes cantidades de aire requiere la inyección de vapor de agua, por lo general de calderas o calentadores de bandeja. La generación de vapor de agua requiere energía. La industria aprendió rápidamente de su experiencia que se requiere más energía para humidificar el aire seco exterior que el ahorro por el uso de "free cooling"  (con aire exterior), y los economizadores  de aire no ofrecen ahorro para los centros de datos. Otra razón para no utilizarlos es la preocupación por los contaminantes que se encuentran en el aire exterior con la consecuente necesidad de emplear mayor filtración.

Estos problemas fueron abordados de manera eficiente en un innovador sistema instalado en un nuevo centro de datos que emplea tecnología de punta en West Jordan, Utah. La primera de las cuatro superceldas  de 7,2 MW fue construida, dejando espacio para una futura expansión. El centro de datos de 25.000 ft2 (2323 m2) es soportado con una estructura de  95.000 ft2 (8826 m2) para albergar los equipos de infraestructura y unos 44.000 ft2 (4088 m2) de espacio para oficinas. El sistema ha funcionado durante más de un año, y su puesta a punto operativa está en curso. En la Tabla 1. se presentan los datos de uso de energía por equipo (ventiladores de aire y la planta de enfriamiento) para el centro de datos principal, así como los del área de UPS como fracción del consumo de energía de los equipos de TI a partir de agosto 2012-julio 2013.

La relación del uso de la energía para refrigeración versus el consumo de energía de los equipos informáticos varía desde un mínimo de 1,05 en el invierno a un máximo de 1,25 en verano, dependiendo de la temperatura exterior de bulbo húmedo. El parcial de utilización de energía sólo para enfriamiento (PUE: 1 medido como la proporción entre el consumo total de energía de enfriamiento dividido por el consumo de energía de los equipos TI) midió menos de 1,05 en febrero y menos de 1,10 para todo el año como se resume en la Tabla 1 y se muestra en la Figura 1.

La Figura 2 muestra un gráfico del PUE parcial que considera sólo la refrigeración versus la temperatura exterior de bulbo húmedo promedio diario. El uso de la energía de refrigeración consta de tres componentes: ventiladores para la distribución del aire a la sala de datos; ventiladores para la distribución del aire a la sala de UPS; y la planta de enfriamiento para distribuir la refrigeración a las unidades manejadoras de aire. El total de energía de refrigeración necesaria para remover cada kWh de calor generado por los equipos informáticos fue bastante baja durante los períodos de bajas temperaturas exteriores de bulbo húmedo cuando se disponía de free cooling para enfriamiento y humidificación, pero aumentaron cuando la temperatura exterior de bulbo húmedo se incremente pues se necesita más enfriamiento evaporativo para complementar el faltante de enfriamiento del aire exterior.

En nuestro diseño y operación, hemos elegido para operar nuestro sistema con free cooling cuando la temperatura exterior de bulbo húmedo estaba por debajo de 52 ° F (11 ° C) (74% de las horas anuales) con un suministro de aire de menos de 59 ° F (15 ° C). Nuestra razón de diseño se discutirá más adelante. Es posible utilizar free cooling, incluso a temperaturas exteriores de bulbo húmedo más altas y cercanas a 65 ° F (18 ° C) (> 99% del tiempo en este clima) ya que todavía se puede suministrar aire frío  a 72 ° F (22 ° C) utilizando enfriamiento evaporativo con una aproximación de 7 ° F (4 ° C),

El artículo completo se puede leer en la página de Ashrae (miembros) o comprarlo. Haga click aquí

 

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Versión libre al español por Gerardo Alfonso - Colombia Chapter 

Fragmento tomado del artículo del mismo nombre que apareció en el ASHRAE Journal, vol. 56, no. 10, de Octubre de 2014.

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