Climatização de Datacenter – Parte 3

Racks com Alta Densidade e/ou Blade Servers

Quando a quantidade de Racks com Alta Densidade e/ou de Blade Servers for considerável, ou ainda quando os mesmos forem instalados em DC existentes onde o sistema de climatização já esteja operando próximo do limite máximo, devemos adotar estratégias diferenciadas de maneira a atender as necessidades destes equipamentos da maneira mais exclusiva quanto possível de maneira a preservar o funcionamento normal do restante do DC.

a) Sistemas Suplementares de Condicionamento

Para este tipo de solução normalmente é exigido um planejamento prévio de maneira a permitir a implementação destes sistemas adicionais sem interferência com os equipamentos existentes. As principais técnicas para esta alternativa são as seguintes :

Sistemas complementares localizados de acordo com a demanda de refrigeração. Utilizam refrigeração liquida bombeada evitando condensação de umidade.

• Instalação de dutos de exaustão e/ou ventiladores diretamente nos racks interligando a descarga de ar diretamente para o retorno geral do sistema
• Instalação de placas de piso especiais providas de ventiladores booster insuflando o ar no corredor “frio” e/ou diretamente sob o rack.
• Instalação de Racks especiais providos de sistema autônomo de refrigeração
• Condicionadores para instalação em linha formando conjunto ao lado dos racks.

b) Áreas Dedicadas de Alta Densidade

 Definir ambientes totalmente independentes dos demais especialmente concebidos para atender as altas cargas dissipadas. Estes ambientes podem ser substituídos por soluções específicas desenvolvidas por alguns fabricantes reunindo num mesmo conjunto os racks, o sistema de condicionamento e o sistema de força completo (incluindo UPS), viabilizando a instalação de racks de alta densidade até mesmo em locais providos apenas de sistemas de ar condicionado para conforto uma vez que o sistema de ar condicionado dos racks é totalmente independente.

 

Soluções com energia limpa – baixo consumo.

Tradicionalmente são empregados condicionadores de ar com expansão direta ou indireta, estes ligados usualmente em centrais de água gelada, com sistema de condensação a ar ou água.

Até pouco tempo até mesmo condicionadores destinados a sistemas de conforto (com baixa capacidade para calor sensível) eram usados em prol de um menor investimento inicial.

O resultado acabava sendo um péssimo PUE, ultrapassando a barreira de 2, ou seja o consumo de energia nos servidores acaba resultando em pelo menos o dobro no consumo total do Data Center.

Hoje devemos procurar condicionadores de alto rendimento, com alta taxa de calor sensível, capacidade variável e eficientes sistemas de controle.

Também já são realidade soluções como Free Cooling e aplicações Geotermais, pois todos os modelos de distribuição de ar citados permitem a eliminação de Hot Spots no DataCenter, tornando possível elevar a temperatura de ar frio para 24°C, reduzindo drasticamente a carga térmica e viabilizando estas opções.

 Diretriz para projeto.

Pelo exposto, fica evidente a necessidade da elaboração de um projeto perfeitamente desenvolvido para as efetivas necessidades de cada Cliente em particular, levando em consideração tanto a situação atual como a perspectiva de futuras ampliações.

Dessa maneira é de extrema importância que o sistema de ar condicionado seja modular contemplando reservas operacionais estratégicas que possam vir a suprir eventuais alterações de tecnologia nos equipamentos de processamento.

Apenas como exemplo, muitos ainda se lembram dos imensos computadores instalados no interior dos CPD que necessitavam de resfriamento direto por meio de água gelada. Estes computadores foram gradativamente substituídos por outros com maior capacidade de processamento, menor área ocupada e maior facilidade de refrigeração, eliminando a necessidade da utilização da água gelada. Todavia, nos dias de hoje já é bastante comum a utilização de racks refrigerados diretamente por trocadores acoplados aos mesmos, ou seja,retornamos a uma condição que todos nós julgávamos ultrapassada.

Assim sendo, entendemos que o correto planejamento do DC deva considerar o crescimento escalonado, tanto dos sistemas de processamento como das utilidades, e a curva teórica de adensamento prevista para, no mínimo, os próximos 10 anos para somente então determinaras efetivas necessidades de espaço físico, padrão construtivo, soluções de climatização e também de energia.

Fonte : http://www.cspi.com.br/cspi/default.asp – Engenharia Social

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Climatização de Datacenter – Parte 2

Estratégias para Atendimento.

a) Instalar os Condicionadores em Linha com os “Corredores Quentes”

Ao contrário do que possa parecer num primeiro momento, os condicionadores (CRAC) devem estar posicionados, na medida do possível, de frente para os corredores “quentes”, isto porque nessa configuração o ar quente proveniente dos racks seguirá preferencialmente em direção aos mesmos, não se misturando com o fluxo de ar nos corredores “frios”.

b) Implantar Corredores “Quentes” e “Frios”

 Com raras exceções, todos os servidores montados em racks possuem fluxo de ar horizontal no sentido frontal / traseiro. A figura abaixo mostra essa configuração onde todos os servidores estão com a frente voltada para o mesmo corredor (“corredor frio’), provido de placas perfuradas de insuflamento, da mesma forma que as partes traseiras (“corredor quente”) onde as placas de piso são cegas.

Podemos otimizar ainda mais essa configuração mediante a utilização de um forro falso provido de grelhas posicionadas nos “corredores quentes”, com o ar seguindo até o condicionador de ar cujo retorno deverá ser dutado até o pleno formado entre o forro e a laje. Nessa situação, todo o ar quente é imediatamente removido e não influencia em nada os demais racks.

c) Não deixar espaços vagos no rack entre os servidores

Caso seja necessário deixarem-se espaços vagos entre servidores instalados num mesmo rack, os mesmos deverão ser fechados com tampas a propriadas de maneira e evitar o curto-circuito de ar quente.

O mesmo procedimento deve ser adotado com relação aos espaços abertos no piso elevado para passagens de cabos.

d) Distribuir igualmente os Racks com Maior Densidade pelo DC

Quando instalamos conjuntos de vários Racks de Alta Densidade, a maior parte dos sistemas de climatização usualmente utilizados se mostram deficientes, isso porque a vazão de ar por setor é relativamente limitada e não terá condições de atender as exigências dos mesmos.Por outro lado, caso os Racks estejam distribuídos pelo DC, tal problema pode ser facilmente contornado uma vez que é intuitivo que a capacidade total do sistema também é praticamente distribuída.

continua ....
Fonte : http://www.cspi.com.br/cspi/default.asp – Engenharia Gerencial

leia Parte 1

Climatização de Datacenter

Para um Data Center (DC), independentemente do porte, a questão mais comum que se apresenta é qual a carga dissipada que deverá ser considerada já que, dependendo da densidade do DC), as melhores soluções serão distintas.

 Esta questão é extremamente crítica devido ao impacto financeiro que cada solução terá no custo final de implantação, além da vida útil, possibilidade de aumento de capacidade, custos operacionais, entre outros.

 Normalmente, os sistemas de ar condicionado e de eletricidade podem atingir a até 2/3 do total do investimento previsto para a construção de um DC. Existem outros fatores que devem ser levados em conta por ocasião das definições de potência elétrica e de climatização tais como:

• Tipo dos equipamentos utilizados,
• Taxa de migração dos equipamentos de processamento para novas tecnologias,
• Variações de densidade de cargas de acordo com o efetivo lay out,
• Tipo do DC (Corporativo, Financeiro, Governamental, Co-Location, etc)
• Variações de projeto para áreas com baixa carga ou densidade

Como exemplo os atuais Blade Servers, 1U Servers e as Storage Areas Networks apresentam densidades superiores a 5000 W/m2. Por outro lado, na grande maioria dos DC, existe uma combinação de equipamentos de tecnologia “antiga” com “novas”, que resultam em densidades da ordem de 400 a 500 W/m2, mesclando áreas de altíssima densidade com outras de densidade extremamente baixa. Ou seja, é intuitivo que as soluções para ambas as situações devem ser diferentes e específicas a cada realidade.

O Data Center é um ambiente que oferece serviços de alto valor agregado pelas garantias intrínsecas de confiabilidade, redundância e performance necessárias para o armazenamento de dados, back up de informações, gerenciamento de aplicações, monitoramento, emissão de relatórios on line, suporte técnico, enfim, quaisquer aplicações em que seja imprescindível a operação ininterrupta durante 24 horas, 365 dias por ano, aplicações estas classificadas como de “missão crítica”

Os prédios que abrigam ambientes com essa classificação devem ser concebidos com base tecnológica redundante, ou seja, possuir toda a infra-estrutura necessária ao perfeito funcionamento destes ambientes de maneira plenamente segura.

Uma infra-estrutura segura não significa apenas instalar uma quantidade maior de equipamentos, Condicionadores, Chillers, UPS, Geradores, pois, se a concepção dos respectivos sistemas não for adequada, a confiabilidade dos mesmos estará irremediavelmente comprometida, ainda que existam equipamentos redundantes.

Visão Geral

A potência consumida pelos equipamentos instalados em um único rack pode ser extremamente variável dentro de um mesmo DC, ou seja, podemos ter tanto racks com potências inferiores a 500W como outros com potência superior a 20 kW, como no caso dos Blade Servers.

Por outro lado, em grande parte dos atuais DC brasileiros, a carga média é da ordem de 2 kW/m2, ou seja, não podemos nos preocupar apenas e tão somente com a “carga total dissipada” no dimensionamento do sistema de ar condicionado e sim como essa carga está efetivamente distribuída, ou melhor, “concentrada”, de maneira a permitir a adoção de medidas específicas para o atendimento destes pontos que, com certeza, deverão possuir uma atenção diferenciada.

A princípio, a solução mais simples seria dimensionarmos todo o DC para uma carga de 20 kW / rack, com refrigeração redundante. Todavia, se assim procedermos, o resultado será um enorme e extremamente ineficiente DC e, além disso, inviável tanto técnica como economicamente para a grande maioria das situações. Ou seja, se adotarmos premissas incorretas no momento em que estivermos projetando um DC de alta densidade, iremos aumentar desnecessariamente todos os custos inerentes, quer sejam de implantação, quer sejam de operação e também de infra-estrutura “super-dimensionada” e do desperdício de áreas construídas a maior.

Assim sendo, o primeiro passo a tomar é rever o conceito de “densidade de carga” pois podemos cometer erros críticos quando nos limitarmos apenas ao significado original da mesma, ou seja, W/m 2 ou até mesmo W/ambiente. Se a potência consumida em todos os racks fosse aproximadamente a mesma, tal informação seria suficiente para projetarmos o DC. Todavia, na prática, não é isso que observamos, pois a variação de potência entre os diversos racks varia enormemente em função das características e aplicações de cada um deles.

A partir disso precisamos entender que a densidade de carga pode (e deve) estar relacionada ao rack (carga máxima por rack), às filas (carga máxima por fila) e, finalmente, pelo ambiente(carga máxima por área de piso). Tais diferenças conceituais são fundamentais para permitir a escolha mais adequada do sistema a ser utilizado visando atender as necessidades específicas de cada equipamento e/ou conjunto de equipamentos.

Atualmente é cada vez mais freqüente a utilização de servidores Blade, tanto nos DC existentes como naqueles em planejamento. Exatamente em função da alta carga dissipada, tais equipamentos requerem soluções específicas que devem ser rigorosamente observadas de modo a otimizar ao máximo todos os recursos disponibilizados. É preciso inclusive avaliar a possibilidade de instalarmos todos os Blade Servers numa área independente com tratamento diferenciado das demais já que as exigências de resfriamento são elevadas. Caso não seja possível isolar os Blade e/ou tratar-se de um DC existente, deve-se, na medida do possível, distribuir-se os Blades uniformemente pelo ambiente.

Fonte : http://www.cspi.com.br/cspi/default.asp – Engenharia Social

Continua ……..

Datacenters modulares

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Leia também : TCO dataCenter

TCO do DataCenter

Não existe uma metodologia padrão para calculo do TCO de DataCenters. De uma forma geral pode-se afirmar que o TCO de um DataCenter é dado pela seguinte fórmula:

TCO (DC) = DataCenter depreciação + DataCenter Opex + Ti depreciação + TI Opex.

Na formula os custos do DataCenter relacionados a construção das instalações, equipamentos de energia e refrigeração (DataCenter depreciação e DataCenterOpex)  estão separados dos custos da carga de TI (TI depreciação e TI opex) que envolve servidores , storage, redes e softwares.

O custo de capital (CAPEX) do DataCenter varia largamente e depende de localização, projetos, velocidade da construção, TIER, Grandes DataCenters custam em média $12-15/W no EUA. A depreciação utilizada em DataCenter é tipicamente de 10-15 anos.

No caso do DataCenter, 80% em média é custo com os equipamentos de energia e refrigeração e 20% é custos com a construção em si. Em instalações convencionais a relação é o contrario.

Os objetivos para energia e densidade de calor (total KW, KW/cabinet ou W/m2) e o nível de disponibilidade (TIER) afetam diretamente o custo de capital do DataCenter junto com o tamanho de espaço fisico.

O custo operacional (opex) também é muito dificil de ser calculado pois depende dos padrões utilizados, etc. Nos EUA este custo sem o custo da energia é da ordem de $0,02-$0,08w por mês. O custo operacional dos equipamentos de TI também varia muito e depende dos contratos acordados.

A maior fonte de de melhoria de TCO do DC é fazer o correto dimensionamento dos equipamentos de energia e refrigeração. A energia pode representar de 20% a 40% do TCO de um DataCenter.

Uma outra forma de pensar quanto custa o DataCenter é tentar saber quanto vai para o DataCenter do orçamento total de TI. Segundo um pesquisa da McKinsey & Company revela que dos 100% do orçamento da TI, 25% vai para o DataCenter em grande empresas americanas. Se o orçamento médio de TI é de US$ 4M, 1M vai para o DataCenter. A porção do orçamento de TI que vai para a infraestrutura e para o DataCenter cresce na medida em que mais processos são digitalizados e na medida em que as organizações passam a reter mais informações sobre clientes e fornecedores. Também as imposições legais tornam o DataCenter o ponto central de infraestrutura de TI.

fonte : Livro DataCenter de Manoel Veras.

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