Impact of Hot and Cold Aisle Containment on Data Center

L'impatto del contenimento del corridoio
caldo e freddo sulla temperatura e
sull'efficienza del Data Center
White paper 135
Revisione 4
Di John Niemann
Kevin Brown
Victor Avelar
In sintesi
Il contenimento del corridoio sia caldo che freddo può
migliorare la prevedibilità e l'efficienza dei tradizionali
sistemi di raffreddamento dei Data Center. Anche se
entrambi i metodi riducono al minimo il
rimescolamento dell'aria calda e dell'aria fredda,
esistono differenze pratiche nell'implementazione e
nel funzionamento che si ripercuotono sensibilmente
sulle condizioni dell'ambiente lavorativo, sul PUE e sulle
ore di funzionamento in modalità di economizzazione.
La scelta del contenimento del corridoio caldo rispetto
a quello del corridoio freddo può garantire un risparmio
del 43% sui costi energetici annui dell'impianto di
raffreddamento, equivalenti a una riduzione del 15% del
PUE annualizzato. In questo articolo vengono
esaminate entrambe le metodologie e vengono
evidenziati i motivi per cui il contenimento del corridoio
caldo si rivela la soluzione migliore per i nuovi Data
Center.
I White Paper
by Schneider Electric fanno parte del più ampio catalogo di
white paper realizzati dal Data Center Science Center di Schneider Electric
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L'impatto del contenimento del corridoio caldo e freddo sulla temperatura
e sull'efficienza del Data Center
Introduzione
I costi energetici elevati e le percentuali di incremento dei consumi energetici impongono ai
professionisti del settore Data Center di valutare strategie di contenimento del corridoio caldo
e freddo. Secondo Bruce Myatt, EYP Mission Critical, la separazione dell'aria calda da quella
fredda "rappresenta una delle soluzioni di efficienza energetica più promettenti per i Data
Center nuovi e per quelli esistenti” (Mission Critical, autunno 2007). Oltre all'efficienza
energetica, il contenimento garantisce l'uniformità delle temperature di ingresso nelle
apparecchiature informatiche ed elimina i tipici punti caldi dei tradizionali Data Center
sprovvisti di contenimento.
Questo white paper è dedicato al contenimento dell'aria per i Data Center di nuova
realizzazione. Anche se il contenimento del corridoio caldo è la soluzione preferenziale per
tutte le nuove installazioni e in molti casi anche nel caso di ristrutturazioni con pavimento
rialzato, l'implementazione può essere difficoltosa o troppo costosa a causa dell'altezza
limitata e dell'inaccessibilità del plenum in controsoffitto. Anche se non rappresenta la
soluzione ottimale, il contenimento del corridoio freddo può essere preferibile proprio in
queste situazioni. Per una guida sul contenimento dell'aria per i Data Center già in opera,
consultare il white paper n. 153, Implementazione del contenimento dell'aria calda e fredda
nei Data Center esistenti.
Il contenimento del corridoio sia caldo che freddo garantisce notevoli risparmi energetici
rispetto alle configurazioni sprovviste di contenimento. In questo white paper vengono
analizzati e quantificati i consumi energetici di entrambi i metodi di contenimento, e viene
dimostrato che rispetto al contenimento del corridoio caldo il contenimento del corridoio
freddo può incrementare il risparmio energetico del 43% per gli impianti di raffreddamento,
grazie principalmente al numero maggiore di ore di funzionamento in modalità di
economizzazione. Viene dimostrata, inoltre, la convenienza del contenimento del corridoio
caldo per i Data Center di nuova realizzazione.
Vantaggi del
contenimento
in termini di
efficienza
Il contenimento dell'aria calda o fredda in un Data Center garantisce i seguenti vantaggi in
termini di efficienza. Tenere presente che l'organizzazione in file del corridoio caldo o
1
freddo costituisce un prerequisito per entrambi i tipi di contenimento.
• Gli impianti di raffreddamento possono essere impostati con una temperatura di
mandata superiore (risparmiando energia e incrementando la capacità di
raffreddamento) senza ripercussioni sulla temperatura di sicurezza dei carichi.
La temperatura degli impianti di raffreddamento perimetrali senza contenimento deve
essere impostata molto più bassa (cioè circa 13 °C o 55 °F) rispetto a quanto richiesto
dalle apparecchiature informatiche, per evitare la formazione di punti caldi. I punti caldi
si formano quando il calore viene attirato dall'aria fredda proveniente dall'unità di
raffreddamento sulla parte anteriore dei rack. Il contenimento consente di
incrementare le temperature di mandata di aria fredda aumentando il più possibile la
temperatura dell'aria di ritorno all'unità di raffreddamento. Il vantaggio dell'aumento
della temperatura di ritorno all'unità di raffreddamento garantisce un maggiore scambio
termico tra la serpentina di raffreddamento, incrementando la capacità di
raffreddamento e l'efficienza complessiva. Questo effetto si ottiene con tutte le
apparecchiature di condizionamento dell'aria. Alcune apparecchiature potrebbero
soffrire di limitazioni sulla gestione della temperatura massima di ritorno, ma in
generale la capacità di tutti gli impianti di raffreddamento è maggiore se l'aria di ritorno
è più calda.
1
A tal fine, i rack devono essere organizzati faccia a faccia su file adiacenti. Questo tipo di layout crea
corridoi caldi e freddi alternanti.
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2
L'impatto del contenimento del corridoio caldo e freddo sulla temperatura
e sull'efficienza del Data Center
• Eliminazione dei punti caldi. Il contenimento consente all'aria in mandata dell'unità di
Come incrementare
le ore di
funzionamento in
economizzazione?
raffreddamento di raggiungere la parte anteriore delle apparecchiature informatiche
senza mescolarsi con l'aria calda. In tal modo, la temperatura di mandata dell'aria
nell'unità di raffreddamento corrisponde alla temperatura dell'aria in ingresso nelle
apparecchiature informatiche, vale a dire che le temperature dell'aria in ingresso nelle
apparecchiature informatiche sono uniformi. Quando la miscelazione non avviene, la
temperatura dell'aria in mandata può essere aumentata senza creare punti caldi,
sfruttando al tempo stesso l'aumento delle ore di funzionamento in modalità di
economizzazione.
La funzione principale di un
refrigeratore consiste nella
rimozione del calore del Data
Center tramite la compressione
e
l'espansione
di
un
refrigerante, allo scopo di
mantenere l'acqua refrigerata a
una temperatura di mandata di
7 °C (45 °F).
Quando la temperatura esterna
è di circa 11 °C (19 °F)
superiore a quella dell'acqua
refrigerata, il refrigeratore può
essere disattivato. La torre di
raffreddamento,
a
questo
punto, bypassa il refrigeratore
ed elimina direttamente il
calore dal Data Center.
L'aumento della temperatura di
mandata dell'acqua refrigerata
implica un aumento del numero
di ore in cui il refrigeratore può
rimanere
spento
(ore
di
funzionamento in modalità di
economizzazione).
Questa
situazione, ad esempio, si
verifica se in ogni anno per
1.000 ore la temperatura
esterna è inferiore di 11 °C (19
°F) rispetto alla temperatura
dell'acqua refrigerata di 7 °C
(45 °F). Ma se la temperatura
dell'acqua refrigerata aumenta
di 13 °C (55 °F), le ore di
funzionamento in modalità di
economizzazione
diventano
3.700.
Contenimento
del corridoio
freddo
• Aumento delle ore di funzionamento in economizzazione. Quando la temperatura
esterna è inferiore a quella interna, l'eliminazione del calore all'esterno non richiede
2
l'azionamento dei compressori degli impianti di raffreddamento . L'aumento del
setpoint della temperatura negli impianti di raffreddamento garantisce un maggior
numero di ore in cui i compressori dell'impianto rimangono fermi senza consumare
3
energia.
• Riduzione dei costi per l'umidificazione e la deumidificazione. Evitando che l'aria
calda si mescoli con quella fredda, è possibile aumentare le temperature dell'aria in
mandata degli impianti di raffreddamento in modo che gli impianti funzionino al di sopra
del punto di rugiada. Quando la temperatura dell'aria in mandata è superiore al punto
di rugiada, l'umidità non viene eliminata dall'aria. Se l'umidità non viene eliminata,
l'aggiunta di umidità è inutile, per cui si risparmiano acqua ed energia.
• Migliore utilizzo dell'infrastruttura fisica e corretto dimensionamento per
incrementare l'efficienza delle apparecchiature. Se le apparecchiature sono
4
notevolmente sovradimensionate, le perdite fisse sono maggiori rispetto a quelle
relative a un corretto dimensionamento. Il sovradimensionamento, tuttavia, è
necessario per il raffreddamento tradizionale, in quanto occorrono ventilatori più potenti
per far fronte agli ostacoli sotto il pavimento e per pressurizzare il plenum del
pavimento rialzato.
Un sistema di contenimento del corridoio freddo (CACS) racchiude il corridoio freddo in modo
tale che il resto del Data Center diventa un grosso plenum di ritorno dell'aria calda. Con il
contenimento del corridoio freddo, i flussi d'aria calda e fredda nel Data Center vengono
separati. Tenere presente che questo metodo di contenimento richiede un'organizzazione
coerente delle file di rack del corridoio caldo e freddo.
La Figura 1 illustra il principio basilare del contenimento dell'aria calda in un Data Center
dotato di unità di raffreddamento perimetrali e pavimento rialzato. L'implementazione di un
sistema CACS in questo tipo di Data Center si ottiene includendo la parte superiore e le
estremità dei corridoi freddi, e consente l'ammodernamento di molti Data Center esistenti in
maniera particolarmente conveniente. Per ulteriori informazioni su questo argomento,
consultare il white paper n. 153, Implementazione del contenimento dell'aria calda e fredda
nei Data Center esistenti.
A volte nei Data Center vengono implementate molte soluzioni, che si potrebbero definire
"palliative", che prevedono l'impiego di vari tipi di tende in materiale plastico sospese al
controsoffitto allo scopo di racchiudere il corridoio freddo (Figura 2). Alcuni fornitori
propongono pannelli per controsoffitto e portelli montati ai rack adiacenti per favorire la
separazione dei corridoi freddi dall'aria calda che circola nell'ambiente.
2
La differenza tra la temperatura esterna e quella interna deve essere sufficientemente elevata per
tenere conto dell'inefficienza degli scambiatori di calori, dell'isolamento imperfetto e di altre perdite.
3
I setpoint possono essere limitati in tutti gli impianti di raffreddamento dell'edificio condivisi dal Data
Center
4
Le perdite fisse sono quantificabili come una costante indipendente dal carico. La velocità costante dei
ventilatori dei condizionatori rappresenta un esempio di perdita fissa, in quanto tale velocità non varia
al variare del carico.
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L'impatto del contenimento del corridoio caldo e freddo sulla temperatura
e sull'efficienza del Data Center
Figura 1
Sistema di contenimento
CACS (Cold-aisle Containment
System) del corridoio freddo
con approccio al
raffreddamento basato
sull'ambiente
Aria CALDA libera
nell'ambiente
Unità di
raffreddamento
Corridoio
freddo
Unità di
raffreddamento
Tende i n m at er i al e
pl ast i co sospese al
cont r osof f i t t o al l e
est r em i t à del cor r i doi o
f r eddo
Figura 2
Esempio di sistema di
contenimento “palliativo”
del corridoio freddo
Contenimento
del corridoio
caldo
Pavi m ent o r i al zat o con
pi ast r el l e per f or at e per
l a di st r i buzi one del l 'ar i a
f r edda
Un sistema di contenimento del corridoio caldo (HACS) racchiude il corridoio caldo per
raccogliere l'aria calda proveniente dalle apparecchiature informatiche, in modo tale che il
resto dell'ambiente diventi un grosso plenum di mandata di aria fredda. Con il contenimento
del corridoio caldo, i flussi d'aria calda e fredda sono separati. Tenere presente che questo
metodo di contenimento richiede un'organizzazione coerente delle file di rack del corridoio
caldo e freddo. La Figura 3 illustra il principio basilare di un sistema HACS (Hot-Aisle
Containment System) di contenimento del corridoio caldo. Tenere presente che esistono due
metodi basilari per il contenimento del corridoio caldo: con raffreddamento delle file e tramite
condotti. La Figura 4 illustra un esempio di contenimento del corridoio caldo tramite
raffreddamento delle file con unità di raffreddamento file funzionanti come un pod
indipendente.
In alternativa, il sistema HACS può essere provvisto di condotti di collegamento a un'unità
CRAH (Computer Room Air Handler) di trattamento dell'aria per ambienti informatici o di un
grosso condizionatore remoto e un ampio condotto che coprono l'intero corridoio caldo
(Figura 5). Il vantaggio principale del contenimento del corridoio caldo tramite condotti
consiste nella possibilità di sfruttare le modalità di economizzazione già in opera. Questo tipo
di sistema HACS è preferibile nei Data Center multifunzionali in virtù del guadagno in termini
di efficienza tramite le modalità di economizzazione dell'aria. Un sistema simile può
richiedere grossi plenum per l'aria o anche un edificio a parte per la gestione efficiente del
notevole volume d'aria. Questa variante dei sistemi HACS, quindi, viene adottata
principalmente per i Data Center di nuova realizzazione o di notevoli dimensioni. Tenere
presente che i vantaggi dei sistemi HACS descritti sono sfruttabili anche con i sistemi CACS;
in questo white paper, però, verrà dimostrato che il risparmio energetico con i sistemi HACS è
maggiore.
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4
L'impatto del contenimento del corridoio caldo e freddo sulla temperatura
e sull'efficienza del Data Center
Figura 3
Aria FREDDA libera
nell'ambiente
Sistema di contenimento
del corridoio caldo tramite
condotti, implementato
con un impianto basato
sull'ambiente
Corridoio
caldo
Unità di raffreddamento
Unità di raffreddamento
Figura 4
Esempio di sistema di
raffreddamento del corridoio
caldo per file funzionante
come un pod indipendente
(l'immagine illustra il sistema
Schneider Electric EcoAisle)
Figura 5
Sistema di contenimento del
corridoio caldo tramite
condotti, collegato a un
condizionatore remoto
I metodi sopra descritti contengono un intero corridoio; nel caso di rack ad alta densità sparsi
qua e là, però, può avere senso contenere i singoli rack tramite un condotto. Questo metodo
prevede l'installazione di un condotto sul retro del rack per contenere l'aria calda di scarico e
di un condotto nel controsoffitto (Figura 6). Per ulteriori informazioni su questo metodo,
consultare il white paper n. 182, L'uso di sistemi di contenimento dell'aria tramite condotti nei
Data Center.
Figura 6
Esempio di metodo di
contenimento dell'aria
tramite condotti
(l'immagine illustra il sistema
Schneider Electric con
condotto di scarico verticale)
Effetti del
contenimento
sull'ambiente
lavorativo
A prescindere dal tipo di sistema di contenimento, occorre considerare la presenza del
personale nel Data Center. Quest'area sprovvista di contenimento deve essere mantenuta a
5
una temperatura ragionevole, conforme alle normative a tutela della salute e della sicurezza
5
Esempio: BGI-579 (Germania); ISO 7243 (norma internazionale); manuale tecnico OSHA, sezione III
(Stati Uniti)
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5
L'impatto del contenimento del corridoio caldo e freddo sulla temperatura
e sull'efficienza del Data Center
6
per il superamento della temperatura di bulbo umido globale . Tenere presente la seguente
differenza nell'aria sprovvista di contenimento:
• Con il contenimento del corridoio freddo, la temperatura dell'aria nella zona sprovvista
di contenimento equivale a quella del corridoio caldo, come mostrato nell'area rossa
nella Figura 7.
• Con il contenimento del corridoio caldo, la temperatura dell'aria nella zona sprovvista di
contenimento equivale a quella del corridoio freddo, come mostrato nell'area blu nella
Figura 7.
Contenimento con corridoio freddo
Libreria
di nastri
Storage
Apparecchiature
non in rack che
assorbono aria
più calda
L'area di lavoro senza contenimento diventa un corridoio caldo
Contenimento con corridoio freddo
Contenimento con corridoio freddo
Contenimento con corridoio freddo
CRAH
CRAH
Figura 7
CRAH
CRAH
Contenimento con corridoio freddo
Ambienti di lavoro
sprovvisti di
contenimento con
contenimento del
corridoio freddo
e caldo
Contenimento con corridoio caldo
Libreria
di nastri
Storage
Apparecchiature
non in rack che
assorbono aria alla
stessa temperatura
dei server
L'area di lavoro senza contenimento diventa un corridoio freddo
Contenimento con corridoio caldo
Contenimento con corridoio caldo
Contenimento con corridoio caldo
CRAH
CRAH
CRAH
CRAH
Contenimento con corridoio caldo
Con i sistemi CACS, nella zona sprovvista di contenimento, le temperature raggiungono
quelle del corridoio caldo: temperature proibitive per il personale informatico che lavora
permanentemente nel Data Center. Con un sistema HACS, le temperature nel corridoio
caldo rimangono confinate nel corridoio caldo di dimensioni inferiori e non raggiungono il
personale informatico che lavora permanentemente nella zona sprovvista di contenimento.
Tenere presente che se il personale informatico deve lavorare nel corridoio caldo di un
sistema HACS, le elevate temperature vengono mitigate temporaneamente aprendo il
corridoio in modo che penetri aria più fresca. Anche se il corridoio caldo rimane chiuso,
inoltre, le norme sulle temperature sul lavoro vengono comunque rispettate per due motivi:
1) il personale non staziona permanentemente nell'ambiente caldo (cioè nel corridoio caldo),
6
Manuale tecnico OSHA (Occupational Safety & Health Administration), sezione III, capitolo 4; norma
ISO (International Organization for Standardization) 7243, “Ambienti caldi: stima delle sollecitazioni
termiche sul personale in base all'indice WBGT” (Wet-Bulb Globe Temperature), ossia la temperatura
di bulbo umido globale.
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L'impatto del contenimento del corridoio caldo e freddo sulla temperatura
e sull'efficienza del Data Center
WBGT
La “temperatura di bulbo umido
globale” o WBGT è un indice
che misura le sollecitazioni
termiche a cui è sottoposto il personale
presente
nell'ambiente.
WBGT = 0,7 * NWB + 0,3 * GT
come nel caso dei sistemi CACS; 2) la maggior parte delle attività di routine vengono
effettuate davanti ai rack informatici. Per il motivo n. 1), l'OSHA consente un regime di lavoro
del 25% e un regime di sosta del 75% nel corridoio caldo HACS, con una massima
7
temperatura WBGT di 32,2 °C (90 °F). Ciò implica che la temperatura del corridoio caldo
HACS può aumentare fino a 47 °C (117 °F). La maggiore temperatura consentita con il
sistema HACS rappresenta la differenza principale tra i sistemi HACS e CACS, dal
momento che le unità CRAH possono funzionare con una maggiore efficienza.
NWB è la temperatura di bulbo
umido naturale, GT è la
temperatura globale
Per ulteriori informazioni sulle condizioni degli ambienti di lavoro, consultare il white paper n. 123,
L'impatto dei corridoi caldi ad alta densità sulle condizioni di lavoro del personale informatico.
La temperatura NWB viene
misurata collocando una garza
imbevuta d'acqua sul bulbo di
un termometro a mercurio.
L'evaporazione
riduce
la
temperatura relativa fino alla
temperatura di bulbo secco ed
è una rappresentazione diretta
della facilità con cui una
persona può dissipare il calore
grazie alla sudorazione. Per
un Data Center, la temperatura
di bulbo secco può essere
utilizzata
in
luogo
della
temperatura
GT
senza
pregiudizi
in
termini
di
precisione. “Bulbo secco” si
riferisce
alla
temperatura
misurata con un comune
termometro
analogico
o
digitale.
Oltre al comfort del personale, è importante anche il funzionamento affidabile delle
apparecchiature informatiche. L'edizione 2011 dello Standard ASHRAE TC9.9 raccomanda
che le temperature di ingresso dei server siano comprese tra 18 e 27 °C (64,4-80,6 °F). Con
un sistema CACS, la temperatura nella zona sprovvista di contenimento può superare
tranquillamente i 27 °C (80 °F) e nel caso di apparecchiature informatiche ad alta densità può
superare perfino i 38 °C (100 °F). Per tale motivo, chiunque entri in un Data Center
generalmente rimane sorpreso di tale calore e non può permanervi a lungo. Con un sistema
CACS, le persone devono essere avvertite che questa maggiore temperatura è “normale” e
non è pericolosa per il sistema. Ciò può rivelarsi un problema per chi non è abituato ad
entrare in un Data Center, dove le temperature sono superiori.
Nei Data Center con temperature elevate, inoltre, è necessario adottare particolari
accorgimenti per le apparecchiature informatiche non in rack, ad esempio mainframe e
librerie di nastri. Con i sistemi CACS gli approcci sono principalmente due: creare un
ambiente separato per le apparecchiature non in rack oppure introdurre aria fredda nel
corridoio caldo.
Max WBGT indicata
dall'OSHA:
Lavoro continuo: 30 °C (86 °F)
Lavoro 25%, sosta 75%: 32 °C
(90 °F)
Creazione di un ambiente separato per le apparecchiature non in rack
La collocazione delle apparecchiature informatiche non in rack in un ambiente separato
consente di raffreddare tali apparecchiature senza ripercussioni sulla temperatura dell'aria
del corridoio caldo nel Data Center principale. Il pavimento rialzato in questo ambiente può
sfruttare le stesse unità di raffreddamento del Data Center o può essere isolato e utilizzare
unità di raffreddamento dedicate. La dimensione di questo ambiente deve essere stimata in
base alla quantità di apparecchiature non in rack previste per tutto il ciclo di vita del Data
Center.
Introduzione di aria fredda nel corridoio caldo
Con i sistemi CACS, per le apparecchiature informatiche non in rack è necessario
predisporre condutture dedicate per introdurre aria fredda nei corridoi freddi dotati di
contenimento. L'aggiunta di piastrelle perforate nel corridoio caldo contribuisce a
raffreddare queste apparecchiature ma si ripercuote negativamente sullo scopo del
contenimento. Le prese elettriche, l'illuminazione, gli impianti antincendio e altri impianti
presenti nell'ambiente, inoltre, devono essere oggetto di attenta valutazione per stabilirne
l'efficienza ad elevata temperatura.
Analisi dei sistemi
CACS e HACS
È stata eseguita un'analisi teorica per confrontare i sistemi CACS e HACS senza perdite di
aria calda o fredda, per stabilirne il massimo rendimento. La perdita con pavimento rialzato
generalmente si attesta sul 25-50%, mentre la perdita del sistema di contenimento si aggira
comunemente sul 3-10%. I presupposti adottati per questa analisi sono inclusi
nell'Appendice. Il numero di ore di funzionamento in modalità di economizzazione e il
relativo PUE sono stati stimati per questa situazione adottando un modello di ore di
7
La temperatura di bulbo umido globale (WBGT) è una misura delle sollecitazioni termiche e dipende in
larga parte dall'umidità relativa dell'ambiente lavorativo. La massima temperatura del corridoio caldo di
47 °C (117 °F) presuppone un'umidità del corridoio freddo del 45%.
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L'impatto del contenimento del corridoio caldo e freddo sulla temperatura
e sull'efficienza del Data Center
funzionamento in economizzazione e un modello di PUE per il Data Center. È stato
analizzato anche un Data Center tradizionale sprovvisto di contenimento ma dotato di
modalità di economizzazione; tale analisi costituisce una base per il confronto dell'impatto dei
sistemi CACS e HACS. I Data Center con sistemi CACS e HACS sono stati entrambi
analizzati in base a tre condizioni di temperatura:
1. Temperatura dell'aria in ingresso mantenuta costante a 27 °C (80,6 °F), ossia la
temperatura massima dell'aria in ingresso raccomandata dall'ASHRAE
8
a.
Significatività per i sistemi CACS: senza limite di temperatura nella zona
sprovvista di contenimento (cioè il corridoio caldo) che influisce sul comfort
delle persone e sulle apparecchiature informatiche non in rack.
b.
Significatività per i sistemi HACS: limitazione della temperatura nella zona
sprovvista di contenimento (cioè il corridoio freddo) a quella dell'aria in
ingresso nelle apparecchiature informatiche
2. Temperatura nella zona sprovvista di contenimento mantenuta costante a 27 °C (80,6
°F), ossia la massima temperatura dell'aria in ingresso raccomandata dall'ASHRAE.
a.
Significatività per i sistemi CACS: riduzione della temperatura dell'aria in
ingresso nelle apparecchiature informatiche per mantenere la temperatura
nella zona sprovvista di contenimento (cioè il corridoio caldo).
b.
Significatività per i sistemi HACS: limitazione della temperatura dell'aria in
ingresso nelle apparecchiature informatiche a quella della zona sprovvista
di contenimento (cioè il corridoio freddo)
3. La temperatura nella zona sprovvista di contenimento viene mantenuta costante a 24 °C
9
(75 °F), cioè la temperatura interna standard che garantisce il comfort del personale.
a.
Significatività per i sistemi CACS: riduzione sostanziale della temperatura
dell'aria in ingresso nelle apparecchiature informatiche per mantenere la
temperatura nella zona sprovvista di contenimento (cioè il corridoio caldo).
b.
Significatività per i sistemi HACS: limitazione della temperatura dell'aria in
ingresso nelle apparecchiature informatiche a quella della zona sprovvista
di contenimento (cioè il corridoio freddo)
La Tabella 1 contiene un riepilogo dei risultati dell'analisi adottando i seguenti parametri:
• Temperatura di bulbo secco dell'aria in ingresso nelle apparecchiature informatiche
• Zona sprovvista di contenimento: temperatura di bulbo secco (DB) e temperatura di
bulbo umido globale (WBGT)
• Ore di funzionamento in modalità di economizzazione: numero di ore annue in cui il
refrigeratore rimane spento
• Metri cubi al secondo (m3/s) o piedi cubi al minuto (CFM): flusso d'aria totale erogato
dalle unità CRAH sotto forma di percentuale del flusso d'aria totale delle
apparecchiature informatiche
• PUE: metrica che esprime l'efficienza del Data Center in base agli standard del settore
La prima riga della tabella indica a scopo di confronto i valori basilari per un Data Center
sprovvisto di contenimento.
Risultati dello scenario n. 1
In questo scenario, sia i sistemi CACS che i sistemi HACS consentono 6.218 ore di
funzionamento in modalità di economizzazione e un PUE pari a 1,65. Ciò determina il
8
ASHRAE TC 9.9 2011 Thermal Guidelines for Data Processing Environments – Expanded Data Center
Classes and Usage Guidance, pag. 4
9
ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers), Fundamentals
Handbook, 2001, pag. 28.5
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L'impatto del contenimento del corridoio caldo e freddo sulla temperatura
e sull'efficienza del Data Center
punto in cui l'efficienza dei sistemi CACS e quella dei sistemi HACS si equivalgono
quando non occorre tenere conto del comfort del personale. Con un sistema CACS,
tuttavia, la temperatura della zona sprovvista di contenimento è 41 °C (106 °F) con
un'umidità relativa del 21%, equivalente a una temperatura WBGT di 28 °C (83 °F), prossima
al limite WGBT massimo raccomandato dall'OSHA, ossia 30 °C (86 °F). Questo ambiente di
lavoro non è realistico per il personale informatico e le apparecchiature informatiche non in
rack. In realtà, una temperatura così elevata implica perdite di aria fredda nella zona
sprovvista di contenimento. L'effetto di tali perdite viene trattato in un paragrafo successivo,
“Effetto delle perdite d'aria sull'analisi teorica”.
Tabella 1
Impatto del controllo della temperatura della zona sprovvista di contenimento per sistemi CACS e HACS
Tipo di contenimento
Aria in
ingresso
Sistema tradizionale
sprovvisto di contenimento
13-27 °C
(56-81 °F)
Zona sprovvista
di contenimento
DB
24 °C
(75 °F)
WBGT
17 °C
(63 °F)
Ore Eco
Flusso
d'aria 10
PUE
Commenti
2.814
149%
1,84
Linea di base con perdite di aria fredda del 49% e perdite
di aria calda del 20% 11
Scenario n. 1: Temperatura dell'aria in ingresso nelle apparecchiature informatiche mantenuta costante a 27 °C (80,6 °F)
CACS
Temperatura massima di ingresso
nelle apparecchiature informatiche
raccomandata dall'ASHRAE, senza
limiti di temperatura della zona
sprovvista di contenimento
HACS
Temperatura massima dell'aria in
ingresso nelle apparecchiature
informatiche raccomandata
dall'ASHRAE, senza limiti di
temperatura nella zona sprovvista di
contenimento
27 °C
(81 °F)
27 °C
(81 °F)
41 °C
(106 °F)
27 °C
(81 °F)
28 °C
(83 °F)
21 °C
(70 °F)
6.218
6.218
100%
100%
1,65
La temperatura WBGT è inferiore di soli 2 °C (3 °F)
rispetto alla temperatura massima raccomandata dallo
standard OSHA. Include una riduzione del 37% nelle
perdite di potenza dei refrigeratori. Ciò è dovuto
all'aumento della temperatura di mandata nelle
apparecchiature informatiche, che consente l'incremento
della temperatura CW di mandata.
1,65
Temperatura WBGT inferiore di 9 °C (16 °F) rispetto al
limite massimo previsto nello standard OSHA. Include
una riduzione del 37% di perdite di potenza dei
refrigeratori con un aumento della temperatura CW di
mandata. *Tenere presente che la temperatura del
corridoio caldo è 41 °C (106 °F).
Scenario n. 2: Temperatura nella zona sprovvista di contenimento mantenuta costante a 27 °C (80,6 °F)
CACS
Temperatura massima della zona
sprovvista di contenimento: 27 °C
(80,6 °F)
13 °C
(56 °F)
27 °C
(81 °F)
18 °C
(64 °F)
2.075
100%
1,86
Conforme agli standard OSHA e ASHRAE. Include un
aumento del 5% delle perdite di potenza dei refrigeratori.
Ciò è dovuto alla minore temperatura di mandata alle
apparecchiature IT che riduce la temperatura CW di
mandata.
HACS
Temperatura massima della zona
sprovvista di contenimento: 27 °C
(80,6 °F)
27 °C (81
°F)
27 °C
(81 °F)
21 °C
(70 °F)
6.218
100%
1,65
Il risultato equivale a quello dei sistemi HACS dello
scenario n. 1.
Scenario n. 3: Temperatura nella zona sprovvista di contenimento mantenuta costante a 24 °C (75 °F)
CACS
Temperatura massima dell'area
sprovvista di contenimento: 24 °C (75
°F)
HACS
Temperatura massima della zona
sprovvista di contenimento: 24 °C (75
°F)
10 °C (50
°F)
24 °C (75
°F)
10
24 °C
(75 °F)
24 °C
(75 °F)
15 °C
(59 °F)
18 °C
(65 °F)
0
5.319
100%
100%
1,98
Ambiente di lavoro accettabile ma con minore efficienza
rispetto alla linea di base della prima riga. Include un
aumento del 15% delle perdite di potenza dei refrigeratori
a causa della riduzione della temperatura di mandata
nelle apparecchiature informatiche e della riduzione della
temperatura CW di mandata.
1,69
Maggiore efficienza, conforme agli standard OSHA e
ASHRAE. Include una riduzione del 28% di perdite di
potenza dei refrigeratori con un aumento della
temperatura CW di mandata. *Tenere presente che la
temperatura del corridoio caldo è 38 °C (100 °F).
Flusso volumetrico totale (in percentuale del flusso d'aria delle apparecchiature informatiche)
11
Le perdite di aria calda si verificano quando l'aria calda di scarico dei server si mescola con l'aria in
mandata del pavimento rialzato, aumentando la temperatura di ingresso nei server. Le perdite di aria
fredda si verificano quando l'aria fredda proveniente dalle zone vuote nel pavimento rialzato si mescola
con l'aria di ritorno, abbassando la temperatura di ritorno e riducendo l'efficienza delle unità di
raffreddamento.
Schneider Electric – Data Center Science Center
Rev 4
9
L'impatto del contenimento del corridoio caldo e freddo sulla temperatura
e sull'efficienza del Data Center
Risultati dello scenario n. 2
In questo scenario, il mantenimento della temperatura della zona sprovvista di contenimento
a 27 °C (80,6 °F) implica una limitazione del sistema CACS a 2.075 ore annue di
funzionamento in modalità di economizzazione e un PUE peggiore del 13% rispetto allo
scenario n. 1. La temperatura risultante dell'aria in ingresso nelle apparecchiature
informatiche è 13 °C (56 °F). I risultati per i sistemi HACS non cambiano, dal momento che la
temperatura dell'aria in ingresso nelle apparecchiature informatiche dello scenario n. 1
corrisponde al limite di temperatura della zona sprovvista di contenimento dello scenario n. 2.
Sia i sistemi CACS che i sistemi HACS nello scenario n. 2 consentono una temperatura
accettabile dell'aria in ingresso nelle apparecchiature informatiche, ma non una temperatura
confortevole nell'ambiente lavorativo. I sistemi HACS consentono altre 4.143 ore di
funzionamento in modalità di economizzazione e garantiscono un miglioramento
dell'11% del PUE rispetto ai sistemi CACS.
Risultati dello scenario n. 3
In questo scenario, il limite della temperatura della zona sprovvista di contenimento si
abbassa a 24 °C (75 °F) per il comfort del personale. Questa temperatura minore implica
l'azzeramento delle ore annue di funzionamento in modalità di economizzazione dei sistemi
CACS, un peggioramento del PUE del 6% rispetto allo scenario n. 2 e una temperatura
dell'aria in ingresso nelle apparecchiature informatiche di 10 °C (50 °F). Le ore di
funzionamento in modalità di economizzazione dei sistemi HACS si riducono a 5.319 e il PUE
si abbassa a 1,69 (un peggioramento del 2% rispetto allo scenario n. 2). Entrambi i sistemi
CACS e HACS nello scenario 3 garantiscono una temperatura dell'ambiente di lavoro
confortevole e una temperatura dell'aria in ingresso nelle apparecchiature IT accettabile. I
sistemi HACS consentono altre 5.319 ore di funzionamento in modalità di
economizzazione e garantiscono un miglioramento dell'15% del PUE rispetto ai sistemi
CACS.
Nella Tabella 2 viene ripartito e quantificato il consumo energetico tra i sistemi CACS e
HACS nello scenario n. 2 e n. 3. I costi energetici sono ripartiti tra apparecchiature
informatiche, alimentazione, raffreddamento e consumo energetico totale del Data Center.
• L'energia per le apparecchiature informatiche include tutte le apparecchiature e in
questa analisi è mantenuta costante a 700 kW
• L'energia di alimentazione include le perdite di apparecchiature di manovra, generatori
UPS, apparecchiature ausiliarie principali e critiche, UPS, illuminazione e distribuzione
dell'alimentazione critica
• L'energia di raffreddamento include le perdite di refrigeratori, torre di raffreddamento,
pompe dell'acqua refrigerata, pompe dell'acqua del condensatore e unità CRAH
perimetrali
• L'energia totale è la somma dell'energia per le apparecchiature informatiche,
l'alimentazione e il raffreddamento, ed è direttamente correlata al PUE
Schneider Electric – Data Center Science Center
Rev 4
10
L'impatto del contenimento del corridoio caldo e freddo sulla temperatura
e sull'efficienza del Data Center
Energia per
le
Energia per
Energia per
apparecchi
il
l'alimentazi
ature
raffreddam
one
informatich
ento
e
Energia
totale
+
PUE
=
Scenario n. 2: temperatura nella zona sprovvista di contenimento
mantenuta costante a 27 °C (80,6 °F)
Tabella 2
Ripartizione dei costi tra
sistemi CACS e HACS per lo
scenario n. 2 e n. 3
CACS
$ 735.840
$ 213.018
$ 422.874
$ 1.371.732
1,86
HACS
$ 735.840
$ 211.654
$ 266.928
$ 1.214.422
1,65
0%
1%
37%
11%
11%
Risparmio
%
+
Scenario n. 3: temperatura nella zona sprovvista di contenimento
mantenuta costante a 24 °C (75 °F)
CACS
$ 735.840
$ 213.846
$ 509.354
$ 1.459.040
1,98
HACS
$ 735.840
$ 211.867
$ 292.503
$ 1.240.209
1,69
0%
1%
43%
15%
15%
Risparmio
%
In un Data Center Tipico con carico del 50%, è l'energia per le apparecchiature informatiche
che incide maggiormente sui costi energetici, seguita dai costi energetici per l'impianto di
raffreddamento. Dalla Tabella 2 si evince che la riduzione della temperatura della zona
sprovvista di contenimento implica un incremento dell'uso dell'energia per i sistemi
CACS (6%) molto superiore rispetto ai sistemi HACS (2%). Il motivo è il seguente:
quando si mantiene costante la temperatura della zona sprovvista di contenimento, il setpoint
dell'acqua refrigerata per i sistemi CACS è sempre inferiore rispetto a quello dei sistemi
HACS. La penalizzazione del setpoint dell'acqua refrigerata per i sistemi CACS e il
delta T tra i server, infatti, sono direttamente correlati. Se il delta T tra i server aumenta,
aumenta anche la penalizzazione per i sistemi CACS.
Considerando il risparmio percentuale nello scenario n. 3, quindi, i sistemi HACS consumano
il 43% in meno di energia per gli impianti di raffreddamento rispetto ai sistemi CACS. Le ore
di funzionamento in modalità di economizzazione quando il refrigeratore è spento
contribuiscono maggiormente a questo risparmio, come mostrato nella Figura 8. A questa
temperatura dell'ambiente lavorativo, il sistema CACS non può sfruttare le ore di
funzionamento in modalità di economizzatore a causa della bassa temperatura dell'acqua
refrigerata in mandata (2,4 °F o 36 °F). La lieve differenza di energia dell'impianto di
alimentazione è dovuta a un aumento delle perdite delle apparecchiature di manovra causate
dalle ore aggiuntive di funzionamento del refrigeratore con il sistema CACS.
Rispetto al caso di base di un sistema tradizionale sprovvisto di contenimento, il sistema
CACS dello scenario n. 3 consuma il 25% in più di energia per l'impianto di raffreddamento e
l'8% in più di energia totale per il Data Center. Rispetto al caso di base di un sistema
tradizionale sprovvisto di contenimento, il sistema HACS consuma il 28% in meno di energia
per l'impianto di raffreddamento e l'8% in meno di energia totale per il Data Center.
Da questa analisi emerge chiaramente che con le limitazioni della temperatura
dell'ambiente lavorativo e nei climi temperati il contenimento del corridoio caldo
consente un numero maggiore di ore di funzionamento in modalità di economizzazione
Schneider Electric – Data Center Science Center
Rev 4
11
L'impatto del contenimento del corridoio caldo e freddo sulla temperatura
e sull'efficienza del Data Center
Figura 8
Ripartizione dei consumi
energetici annui degli impianti
di raffreddamento per lo
scenario n. 3
Energia(kW
(kW/h)
Energy
hrs)
e garantisce un PUE inferiore rispetto al contenimento del corridoio freddo. Questo
risultato è valido a prescindere dal tipo di unità di raffreddamento o dal sistema di
espulsione del calore (raffreddamento perimetrale contro raffreddamento file, acqua
refrigerata contro espansione diretta).
2,750,000
2,500,000
2,250,000
2,000,000
1,750,000
1,500,000
1,250,000
1,000,000
750,000
500,000
250,000
0
HACS
CACS
CRAH
Chiller
Torre di
Cooling
raffreddamento
Tower
Pompe
Pompe di
CW
Heat
Rej
espulsione
di
del
calore
raffreddamento
Pumps
Pumps
Perdite d'aria calda e
Effetto della perdita d'aria sull'analisi teorica
La maggior parte dell'aria
calda
di
scarico
delle
apparecchiature informatiche
torna all'unità CRAH, dove
viene raffreddata. Le perdite di
aria calda si verificano quando
l'aria
di
scarico
delle
apparecchiature informatiche
torna
agli
ingressi
delle
apparecchiature informatiche e
si mescola con l'aria fredda in
ingresso.
Nell'analisi precedente sono stati considerati sistemi CACS e HACS totalmente isolati, in
modo da escludere perdite tra i flussi di aria calda e fredda. Questo improbabile presupposto
consente di calcolare la massima efficienza delle unità CRAH effettuando un confronto equo
tra sistemi CACS e HACS. Nella realtà, con i sistemi CACS o HACS si verifica sempre una
perdita di aria fredda che richiede un maggiore flusso d'aria del ventilatore dell'unità CRAH
rispetto a quello delle apparecchiature informatiche. Questo risultato è valido anche con unità
CRAH con ventilatori a velocità variabile. L'equilibrio del flusso d'aria deve essere pari al
flusso d'aria delle apparecchiature informatiche più la percentuale di perdita di aria dal
sistema di contenimento, ad esempio il pavimento rialzato. Ad esempio, se le unità CRAH
3
forniscono 47 m /s (100.000 CFM) d'aria e le apparecchiature informatiche consumano 38
3
3
m /s d'aria (80.000 CFM), i rimanenti 9 m /s (20.000 CFM) devono tornare alle unità CRAH.
fredda
Le perdite di aria fredda si
verificano quando l'aria fredda
di mandata dell'unità CRAH si
mescola con l'aria calda di
ritorno dell'unità CRAH senza
raggiungere gli ingressi delle
apparecchiature informatiche.
Perdite
di aria
fredda
CRAH
Perdite
di aria
calda
Front
Front
Front
IT
IT
IT
Rack Rack Rack
Tutta l'aria non utilizzata per raffreddare le apparecchiature informatiche rappresenta uno
spreco di energia. Questa energia sprecata assume due forme: 1) energia del ventilatore
per lo spostamento dell'aria; 2) energia della pompa per lo spostamento dell'acqua refrigerata
nella serpentina dell'unità CRAH. La miscelazione di aria calda e fredda, inoltre, riduce la
capacità dell'unità CRAH. Maggiore è il mescolamento dell'aria, maggiore è il numero di
unità CRAH necessarie per rimuovere la stessa quantità di calore mantenendo
contemporaneamente un'adeguata temperatura dell'aria in ingresso nelle apparecchiature
informatiche.
Per comprendere l'effetto della perdita di aria, l'analisi precedente è stata ripetuta utilizzando
diverse percentuali di perdita di aria. A causa della maggiore energia del ventilatore
necessaria per le unità CRAH supplementari, l'aumento di energia per il sistema CACS si è
rivelato superiore a quello per il sistema HACS. Ciò è dovuto alla maggiore quantità di aria
fredda che si mescola nel corridoio di aria calda con i sistemi CACS rispetto ai sistemi HACS.
Il corridoio di aria calda nei sistemi HACS è influenzato solo dalle aperture per i cavi in ogni
rack, mentre il corridoio di aria calda nei sistemi CACS è influenzato dalle aperture per i cavi
nei rack, dalle aperture attorno al perimetro del Data Center e dalle aperture sotto le unità
PDU. Ciò provoca una maggiore perdita di aria fredda di circa il 50% rispetto si sistemi
HACS. Il risparmio energetico per il raffreddamento nei sistemi HACS e CACS rimane più o
meno lo stesso.
Schneider Electric – Data Center Science Center
Rev 4
12
L'impatto del contenimento del corridoio caldo e freddo sulla temperatura
e sull'efficienza del Data Center
Riepilogo del confronto tra sistemi CACS e HACS
La Tabella 3 riepiloga i sistemi CACS e HACS in base alle caratteristiche descritte in questo
white paper. Le celle in verde indicano la scelta migliore per le specifiche caratteristiche.
Tabella 3
Riepilogo del confronto tra contenimento del
corridoio freddo e contenimento del corridoio caldo
Caratteristica
CACS
Possibilità di impostare la
temperatura dell'ambiente
lavorativo a 24 °C (75 °F),
ossia la temperatura interna
di progetto standard
Sfruttamento delle ore
potenziali di funzionamento
in modalità di
economizzazione
Temperatura accettabile
per le apparecchiature non
in rack
No
No
No
HACS
Commenti
Sì
Con i sistemi HACS, è possibile impostare setpoint di raffreddamento più elevati,
mantenendo contemporaneamente una temperatura dell'ambiente lavorativo di 24
°C (75 °F) e sfruttando le ore di funzionamento in modalità di economizzazione.
L'incremento dei setpoint di raffreddamento nei sistemi CACS implica temperature
improponibili nel Data Center. Ciò causa una sensazione negativa di chi entra in
un Data Center così caldo.
Sì
Il numero di ore di funzionamento in modalità di economizzazione con i sistemi
CACS è limitato dalla temperatura massima nel corridoio caldo (l'ambiente
lavorativo) e dalle limitazioni della temperatura delle apparecchiature informatiche
non in rack non collocate in un ambiente dedicato.
Sì
Con i sistemi CAS, la zona del Data Center sprovvista di contenimento si riscalda
notevolmente a causa del contenimento dei corridoi freddi. È opportuno, inoltre,
tenere conto del funzionamento ad elevate temperature delle apparecchiature
informatiche perimetrali (ad es. librerie nastri) nella zona sprovvista di
contenimento. Il rischio di surriscaldamento delle apparecchiature informatiche
perimetrali aumenta con la riduzione delle perdite di aria fredda.
Semplicità di
implementazione con il
raffreddamento
dell'ambiente
Sì
No
I sistemi CACS sono preferibili in caso di ristrutturazioni di Data Center con
pavimento rialzato e con raffreddamento a livello di ambiente con ritorno immerso
(che estrae l'aria calda di ritorno dall'ambiente). I sistemi HACS senza
raffreddamento basato su file o controsoffitto richiederebbero una conduttura di
ritorno particolare. Per ulteriori informazioni su questo argomento, consultare il
white paper n. 153, Implementazione del contenimento dell'aria calda e fredda nei
Data Center esistenti.
Progettazione di Data
Center di nuova
realizzazione
No
Sì
I costi di realizzazione di un nuovo Data Center con sistemi CACS o HACS più o
meno si equivalgono. La scelta di un sistema HACS per un Data Center di nuova
realizzazione migliora l'efficienza complessiva, l'ambiente lavorativo e i costi globali
Considerazioni
sui sistemi
antincendio
A seconda della posizione del Data Center, potrebbe essere necessario prevedere impianti di
rivelazione e spegnimento incendi all'interno della zona chiusa dei sistemi HACS o CACS. Il
principale meccanismo antincendio generalmente è costituito da sprinkler che si arrivano con
il calore. Un sistema secondario spesso è costituito da sostanze gassose attivabili da
rilevatori di fumo. Lo standard NFPA (National Fire Protection Association) 75 non esprime
un'opinione sui metodi più adeguati ai sistemi HACS o CACS (sprinkler o sostanze gassose).
Lo standard NFPA 75, tuttavia, riporta i due requisiti seguenti, applicabili sia ai sistemi HACS
che ai sistemi CACS:
• “Le unità AISS (Automated Information Storage System (AISS) con sostanze
3
combustibili e capacità di immagazzinamento aggregata superiore a 0,76 m devono
essere protette con un impianto sprinkler automatico o con un sistema di estinzione
con sostanze gassose ad ampia diffusione.”. Ciò è importante perché crea un
precedente per la rivelazione e lo spegnimento degli incendi in un spazio chiuso nel
Data Center.
Schneider Electric – Data Center Science Center
Rev 4
13
L'impatto del contenimento del corridoio caldo e freddo sulla temperatura
e sull'efficienza del Data Center
• “Gli impianti sprinkler automatici che proteggono le zone o gli ambienti informatici
devono essere gestiti in conformità allo standard NFPA 25 per quanto riguarda
l'ispezione, i test e la manutenzione degli impianti antincendio ad acqua.”.
Nella pratica, in varie sedi i sistemi HACS e CACS con impianti di spegnimento a sprinkler e
sostanze gassose sono stati installati e regolarmente approvati. La nota applicativa APC 159
fornisce ulteriori dettagli sulle problematiche e sulle procedure comuni per l'implementazione
di impianti antincendio in ambienti con contenimento del corridoio caldo. Per i requisiti
specifici delle varie sedi, rivolgersi ad AHJ. Tenere presente che qualunque plenum (cioè
con pavimento rialzato o a controsoffitto) deve essere adeguato alla distribuzione dell'aria.
Schneider Electric – Data Center Science Center
Rev 4
14
L'impatto del contenimento del corridoio caldo e freddo sulla temperatura
e sull'efficienza del Data Center
Conclusioni
Evitare la miscelazione di aria calda e fredda è fondamentale per qualunque strategia di
raffreddamento efficiente del Data Center. Rispetto agli approcci di raffreddamento
tradizionali, sia i sistemi HACS che i sistemi CACS garantiscono una maggiore efficienza e
densità di alimentazione. Un sistema HACS di contenimento del corridoio caldo è più
efficiente di un sistema di contenimento CACS del corridoio freddo, in quanto consente
maggiori temperature del corridoio caldo e maggiori temperature dell'acqua refrigerata,
garantendo un maggior numero di ore di funzionamento in modalità di economizzazione e
notevoli risparmi sui costi dell'elettricità. I setpoint di raffreddamento possono essere più
elevati, mantenendo contemporaneamente una temperatura confortevole nella zona del Data
Center sprovvista di contenimento.
L'analisi effettuata in questo white paper dimostra che con i sistemi HACS è possibile
risparmiare il 43% sui costi energetici annui per il raffreddamento, corrispondenti a una
riduzione del PUE annualizzato del 15% rispetto ai sistemi CACS, mantenendo la
temperatura di 24 °C (75 °F) nella zona del Data Center sprovvista di contenimento; da ciò si
evince chiaramente che in tutti i Data Center di nuova realizzazione conviene adottare una
strategia di contenimento con sistemi HACS. Nei casi in cui il contenimento inizialmente non
sia richiesto, per i Data Center di nuova realizzazione è opportuno prevedere la futura
implementazione di sistemi HACS. Per i Data Center esistenti con pavimento rialzato e unità
di raffreddamento perimetrali potrebbe essere più semplice e più conveniente
l'implementazione di sistemi CACS. Per assistenza su questo argomento, consultare il white
paper n. 153, Implementazione del contenimento dell'aria calda e fredda nei Data Center
esistenti.
Note sull'autore
John Niemann è responsabile in Schneider Electric della linea di prodotti di raffreddamento di
dimensioni limitate e dedicati alle file, e gestisce la pianificazione, il supporto e il marketing per
tali linee di prodotti. Dal 2004 dirige la gestione di tutti i prodotti di raffreddamento APC
InRow™. Vanta 12 anni di esperienza nei sistemi HVAC. La sua carriera è iniziata nel settore
degli impianti di riscaldamento, ventilazione e condizionamento nel mercato commerciale e
industriale, concentrandosi su impianti personalizzati per il trattamento dell'aria e la
refrigerazione, e sul recupero dell'energia e sulla filtrazione in ambienti critici. La sua
esperienza nel campo HVAC include la progettazione di applicazioni, lo sviluppo, la gestione
dei prodotti e le vendite di apparecchiature tecniche. John è membro di ASHRAE e The Green
Grid, ed è laureato in ingegneria meccanica alla Washington University di St. Louis, nel
Missouri.
Kevin Brown è VP della divisione Schneider Electric dedicata alle strategie e alle offerte di
soluzioni globali per Data Center. È laureato in ingegneria meccanica alla Cornell University.
Prima di assumere questo ruolo in Schneider Electric, è stato direttore dello sviluppo marketing
presso Airxchange, produttore di unità e componenti di ventilazione per il recupero energetico
nel settore HVAC. Prima di entrare a far parte di Airxchange, ha ricoperto svariati ruoli
gestionali in Schneider Electric, tra cui direttore del gruppo di sviluppo software.
Victor Avelar è Senior Research Analyst presso il Data Center Science Center di Schneider
Electric. È responsabile della progettazione di Data Center e della ricerca nel settore
operativo; fornisce consulenze ai clienti sulla valutazione dei rischi e sulle procedure di
progettazione finalizzate all'ottimizzazione della disponibilità e dell'efficienza degli ambienti dei
Data Center. È laureato in ingegneria meccanica al Rensselaer Polytechnic Institute ed è
titolare di un master del Babson College. È membro dell'AFCOM e dell'American Society for
Quality.
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Rev 4
15
L'impatto del contenimento del corridoio caldo e freddo sulla temperatura
e sull'efficienza del Data Center
Risorse
L'impatto dei corridoi caldi ad alta densità sulle condizioni
di lavoro del personale informatico
White paper 123
Implementazione del contenimento dell'aria calda e fredda
nei Data Center esistenti
White paper 153
L'uso di sistemi di contenimento dell'aria tramite condotti
nei Data Center
White paper 182
Visualizza tutti i
White Paper
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Per feedback e commenti relativi a questo white paper:
Data Center Science Center
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Se avete richieste specifiche sulla progettazione del vostro data center:
Contattate il vostro referente commerciale Schneider Electric
www.apc.com/support/contact/index.cfm
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Rev 4
16
L'impatto del contenimento del corridoio caldo e freddo sulla temperatura
e sull'efficienza del Data Center
Appendice:
Presupposti
dell'analisi
Nell'analisi dei sistemi HACS, CACS e dei Data Center tradizionali con pavimento rialzato
senza contenimento sono stati adottati i seguenti presupposti:
• Dimensioni del Data Center: 11×22,6×3 m
• Capacità del Data Center: 1.400 kW (senza ridondanza)
• Ubicazione: Chicago, Illinois, Stati Uniti
• Costo medio dell'elettricità: $ 0,12/kWh
• Carico informatico totale: 700 kW
• Densità dell'alimentazione: media 7 kW/rack
• Quantità di rack e armadi informatici: 100
• Raffreddamento perimetrale con pavimento rialzato di 61 cm
• Delta temperatura media tra i server: 13,9 °C (25 °F)
• Aria in ingresso nei server con umidità relativa del 45%
• Perdite di aria fredda del pavimento rialzato senza contenimento: 40%
• Perdite di aria calda senza contenimento: 20%
• Perdite di aria fredda del pavimento rialzato con sistema CACS: 0%
• Perdite di aria fredda del pavimento rialzato con sistema HACS: 0%
• Efficienza delle serpentine delle unità CRAH: 0,619
• Efficienza dello scambiatore di calore dell'economizzatore: 0,7
• Delta T di progetto dell'acqua refrigerata: 6,7 °C (12 °F)
• Impianto di refrigerazione dedicato per il Data Center
• COP refrigeratore: 4 a 50% del carico
• Carico impianto acqua refrigerata: 49-52% a seconda dello scenario
• Temperatura minima dell'acqua della torre: 4,4 °C (40 °F) limitata dal riscaldatore di
bacino per impedire il congelamento
• Range di progetto della torre di raffreddamento: 5,6 °C (10 °F)
• Ventilatori delle apparecchiature informatiche a velocità costante (i ventilatori a velocità
variabile incrementano i consumi energetici informatici in quanto la temperatura
dell'aria in ingresso nelle apparecchiature informatiche supera una soglia impostata)
• Raffreddamento sensibile al 100% (cioè senza bisogno di umidificazione o
deumidificazione)
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Rev 4
17