Story

Răcirea centrelor de date: Tipuri de răcire și cerințe pentru tehnologia de măsurare

Posted on by admin

Sisteme și tehnologii de răcire

Răcirea centrelor de date este unul dintre cele mai critice și intense procese din punct de vedere energetic în operațiunile IT. Aceasta reprezintă adesea mai mult de 30% din consumul total de energie. Alegerea sistemului de răcire potrivit are un impact decisiv asupra eficienței și fiabilității operaționale. La rândul său, sistemul de răcire implementat determină ce senzori trebuie instalați și în ce puncte de măsurare. Acest articol oferă o imagine de ansamblu asupra:

    • celor mai comune tipuri de sisteme de răcire pentru centrele de date,

    • cerințelor acestora în ceea ce privește tehnologia de măsurare și

    • modului în care senzorii E+E susțin funcționarea stabilă și conformă cu standardele a centrelor de date.

Răcirea: Cel mai mare atu pentru eficiența energetică și stabilitatea centrelor de date

Previziunile Agenției Internaționale a Energiei (IEA) indică o dublare a consumului global de energie electrică în centrele de date până în 2030. În contextul acestei cereri de energie în creștere rapidă, răcirea eficientă devine un factor decisiv pentru funcționarea economică și sustenabilă a centrelor de date. Cerințele sunt considerabile:

    • Sistemele configurate incorect sau monitorizate insuficient nu doar că duc la costuri de operare ridicate, dar cresc și riscul de defecțiuni. 31% dintre centrele de date se confruntă cu cel puțin o pană de curent sau o întrerupere pe an.

    • Creșterea temperaturii aerului de alimentare al serverelor cu doar 1 °C poate reduce necesarul de energie pentru răcire cu până la 9%. Totuși, acest potențial enorm de economisire poate fi realizat în siguranță doar dacă temperatura este monitorizată cu precizie și în mod cuprinzător în întregul centru de date.

    • Standardele și ghidurile cheie, în special cele emise de ASHRAE (Asociația Americană a Inginerilor de Încălzire, Refrigerare și Aer Condiționat) și seria europeană de standarde EN 50600, definesc cerințe clare pentru temperatură și umiditate.

Cine nu monitorizează sistemele de răcire din centrele de date risipește energie și riscă întreruperi în funcționare.

Răcirea cu aer: Abordarea consacrată în răcirea centrelor de date

Răcirea cu aer rămâne standardul în majoritatea centrelor de date existente. Răcirea centrelor de date pe bază de aer folosește principiul de confinare a culoarelor pentru a menține aerul rece de alimentare strict separat de aerul cald evacuat de servere.

Confinarea culoarului rece vs. Confinarea culoarului cald

Există două variante de confinare a culoarelor, fiecare urmând o abordare diferită:

  • Confinarea culoarului rece (CAC – Cold Aisle Containment): În acest caz, culoarul rece din care serverele trag aerul proaspăt de răcire este închis și separat de restul centrului de date. Acest lucru previne amestecarea aerului rece cu aerul cald ambiental înainte de a ajunge la servere.

  • Confinarea culoarului cald (HAC – Hot Aisle Containment): Prin această metodă, culoarul cald este cel închis. Aerul cald evacuat de servere este colectat și returnat direct în sistemul de răcire. Acest lucru menține restul spațiului din centrul de date rece.

Ambele metode urmăresc să crească temperatura aerului de retur către sistemul de răcire, ceea ce îi îmbunătățește eficiența. Alegerea între CAC și HAC depinde adesea de condițiile structurale și de configurația specifică a infrastructurii IT.

Răcirea cu lichid: Viitorul răcirii centrelor de date

Odată cu creșterea densității rack-urilor, în special din cauza aplicațiilor AI (inteligență artificială), răcirea cu aer își atinge limitele fizice. Industria preconizează că aceasta va fi completată sau înlocuită treptat de răcirea cu lichid în următorii 5 până la 10 ani. În aceste sisteme de răcire cu lichid pentru centrele de date, disiparea căldurii este semnificativ mai eficientă.

Tipuri de răcire cu lichid

Răcirea cu lichid poate fi împărțită în diferite abordări care variază ca complexitate și eficiență:

  • Răcire directă cu lichid (DLC – Direct Liquid Cooling) / Direct-to-Chip: Agentul de răcire este direcționat prin tuburi mici și așa-numitele plăci reci (cold plates) direct către cele mai fierbinți componente, cum ar fi procesoarele (CPU) și plăcile grafice (GPU). Lichidul absoarbe căldura și o transportă la distanță.

  • Răcirea prin imersie (Immersion cooling): Aceasta este cea mai radicală și cea mai eficientă metodă de răcire a centrelor de date. Serverele întregi sau componentele IT sunt scufundate direct într-un lichid de răcire dielectric (neconducător de electricitate), maximizând transferul de căldură.

  • Răcirea cu lichid bifazică (Two-phase liquid cooling): În această variantă avansată, care poate fi utilizată atât în DLC, cât și în răcirea prin imersie, agentul de răcire se evaporă direct pe suprafața fierbinte a componentei. Schimbarea de fază din lichid în gaz elimină o cantitate extrem de mare de căldură din hardware.

Răcirea cu lichid: Cerințe pentru tehnologia de măsurare

Răcirea cu lichid în centrele de date aduce noi provocări de măsurare:

  • Riscul de condens: În sistemele de răcire cu lichid, punctul de rouă din rack trebuie monitorizat cu precizie pentru a preveni formarea condensului pe componentele critice.

  • Eficiența turnului de răcire: Pentru funcționarea turnurilor de răcire, măsurarea exactă a temperaturii bulbului umed este crucială pentru a controla optim răcirea prin evaporare.

  • Calitatea agentului de răcire: O problemă critică este prezența umidității în agenții de răcire. Monitorizarea continuă a calității, de exemplu utilizând senzorii E+E de umiditate în ulei, este esențială pentru a proteja proprietățile mediului de răcire.

Cum sprijină senzorii E+E o răcire eficientă și sigură a centrelor de date

Fiecare sistem de răcire impune cerințe diferite tehnologiei senzorilor. Cu toate acestea, ceea ce se măsoară nu este singurul factor decisiv. Amplasarea senzorilor este la fel de importantă. Senzorii plasați incorect sau impreciși pot duce la suprarăcirea sau supraîncălzirea echipamentelor IT. O funcționare eficientă din punct de vedere energetic și sigură împotriva defecțiunilor necesită senzori preciși și stabili pe termen lung. O măsurare a temperaturii cu doar 0,5 °C mai precisă poate reduce consumul de energie pentru răcire cu 4-5%.

Senzorii E+E au fost dezvoltați pentru funcționarea solicitantă 24/7 în centrele de date și oferă:

  • acuratețe ridicată a măsurătorilor cu potențial direct de economisire (până la ±0,1 °C pentru temperatură)

  • straturi de protecție ale senzorilor (coating) pentru protecție împotriva coroziunii

  • stabilitate ridicată pe termen lung, fără derivă (drift), datorită funcțiilor precum ARC (Automatic Recovery) și Condensation Guard

  • conformitate cu standardele ASHRAE, DIN EN 50600 / ISO/IEC 22237

  • compatibilitate BMS/BAS (Modbus RTU)

Următorul tabel arată ce valori de măsurare și senzori sunt decisivi pentru cele mai comune tipuri de sisteme de răcire pentru centre de date:
Sistem de răcire Parametru critic de măsurare De ce contează (Importanță) Senzor E+E

Air Cooling


(Răcire cu aer)

 Temperatura la intrarea/ieșirea din rack Detectarea punctelor fierbinți (hot-spots), conformitate ASHRAE (18–27 °C) EE074, HTS401, EE451
  Umiditatea relativă Protecție ESD (descărcări electrostatice), prevenirea coroziunii și a condensului (optim: 50–55% RH) EE072, HTS401
  Presiunea diferențială între culoarul rece și cel cald Asigurarea cascadelor de presiune (10–20 Pa), detectarea scurgerilor EE610
  Viteza aerului în plenumul de sub podea / la intrarea în rack Controlul ventilatoarelor, prevenirea refluxului (0–1 m/s), optimizarea energiei EE671, EE650, EE660

Liquid Cooling / DLC


(Răcire cu lichid / Direct-to-Chip)

 Temperatura apei de răcire pe tur/retur Controlul schimbătorului de căldură, eficiență EE074, EE431, EE471
  Punctul de rouă în rack Protecție împotriva condensului pentru rack-uri de GPU (>30 kW) EE072, EE046 Condensation Monitor

Cooling tower


(Turn de răcire)

 Temperatura + umiditatea aerului exterior Strategie de răcire gratuită (free cooling), posibilitate de PUE < 1.2 EE260, EE451

Immersion cooling


(Răcire prin imersie)

 Umiditatea în agentul de răcire Monitorizarea calității fluidului dielectric, detectarea scurgerilor EE364 / MOP301

Răcirea centrelor de date necesită tehnologie de măsurare specifică aplicației

Alegerea sistemului de răcire este o decizie strategică. Răcirea cu aer rămâne standardul pentru multe sisteme existente. Răcirea cu lichid devine din ce în ce mai importantă în aplicațiile centrelor de date cu densitate mare. Ceea ce au în comun toate conceptele este că, fără date valide de la senzori, niciun sistem de răcire nu poate fi operat în siguranță, eficient și în conformitate cu standardele. Acest lucru necesită tehnologia de măsurare potrivită.

E+E Elektronik este partenerul dumneavoastră de încredere pentru monitorizarea precisă a tuturor tipurilor de răcire a centrelor de date și oferă soluții de senzori adaptate, robuste și ușor de integrat.


Sursa: Acest conținut aparține partenerilor noștri de la E+E Elektronik. Vezi articolul original: Data Centre Cooling: Cooling Types and Requirements for Measurement Technology.

admin