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Como otimizar a refrigeração em um datacenter

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Uma das grandes fontes de gastos recorrentes de um datacenter com certeza é a refrigeração: consumo de energia e manutenção dos equipamentos são os custos diretos, porém surgem outros custos indiretos como potência elétrica (necessidade de troca de fiação elétrica e transformadores por conta da carga). Apesar disso a vasta maioria dos datacenter não procura otimizar este aspecto, o que é um grande erro. Com alguns truques simples, é possível otimizar a refrigeração de uma datacenter, reduzir custos e diminuir os problemas de manutenção.

Antes de começarmos a entender como otimizar, precisamos entender o problema e suas características. Em um data center, cada Watt consumido se transforma em calor, diretamente, sem perdas (ou seja, não existe perda na perda). Se os equipamentos de um datacenter (tirando o consumo do ar-condicionado) está consumindo 4.000Wh de energia, ele está gerando 4.000W/h de calor, que precisa ser removido. Um sistema de refrigeração (depende da sua eficiência) consome de 3 a 5 vezes mais energia do que consegue remover do ambiente, assim, 4.000W/h de calor vai demandar ao redor de 15.000Wh de ar condicionado (considerando um ciclo de 50% ligado, 50% desligado). Ou seja, um data center que tenha equipamentos que consumam 4KWh gasta no total quase 20KWh. Considerando um custo médio de R$ 0,30 por KWh isso dá um total de mais de R$ 52.000,00 por ano só de energia elétrica, sem considerar a manutenção do ar-condicionado. Se houver uma economia de 20% nesse custo, são R$ 10.000,00 de economia no ano. Além disso, o meio ambiente agradecerá imensamente.

Um bom começo é na escolha dos equipamentos. A informação referente ao consumo dos servidores, switchs, roteadores você encontra nos catálogos dos fabricantes. Compare também essa informação na hora de realizar uma nova aquisição. Também vale a pena verificar o consumo do que você já tem (será que aquele switch antigo mas que "ainda funciona" não está gerando um gasto de energia exagerado?). Também procure equipamentos que tenham ventilação "front-to-back", da frente para trás, daqui a pouco explico porque eles são melhores.

O segundo ponto é a regulagem do ar-condicionado. Na época dos mainframes e inicio da tecnologia de componentes de microprocessados, era necessário uma sala frigorífica para manter esses equipamentos. Sem entrar em muitos detalhes, é importante saber que as coisas mudaram, mas ninguém avisou aos datacenters. Hoje em dia não é mais necessário ter uma sala de datacenter gelada. Desde 2008 o Google vem liderando uma campanha para que se aumente a temperatura dos datacenter para 26C (80F). A 26C dá para entrar no datacenter de bermuda. Neste artigo interessante temos mais detalhes: Google: Raise Your Data Center Temperature

Naquele artigo é comentado sobre um estudo da Intel que mostra que o aumento da temperatura - com a tecnologia de componentes de hoje - não aumenta a taxa de falhas e o artigo também comenta que cada grau a mais significa 4% a menos de consumo de energia.

Existem alguns argumentos contra o aumento da temperatura do datacenter que, a meu ver, são falhos:
  • "O Google tem servidores especiais, que aguentam maior temperatura". Isso é verdade, porém o argumento do Google é voltado para ambientes normais. Nos datacenter Google (que usam servidores especiais) a coisa é ainda pior, na casa dos 30C.
  • "Manter a temperatura baixa dá mais tempo de resposta em caso de falha". Isso também é verdade. Um datacenter a 22C demora mais para esquentar (no caso de pane no ar-condicionado) que um que esteja a 26C. Uns 10 minutos a mais... No caso do seu datacenter, em 10 minutos você consegue reparar o ar-condicionado? Acho que não. Por outro lado um ar-condicionado trabalhando a 22C vai falhar com muito mais frequência que outro a 26C. Aumentar a temperatura não impacta muito no tempo que você terá para responder a uma falha, mas impacta muito na durabilidade e confiabilidade dos equipamentos de ar-condicionado.
  • "Os equipamentos duram mais quando estão refrigerados". Isso era uma verdade antigamente, hoje eles já são projetados para trabalhar em ambientes com temperaturas mais altas, o próprio estudo da Intel descrito no artigo indicado acima mostra isso.
Também é importante tirar do datacenter toda fonte desnecessária de calor. Alguns exemplos:
  • a iluminação, mesmo que com lâmpadas "frias", geram calor. Utilizem sensores de presença ou crie políticas de manter as luzes apagadas. Já vi datacenter mantinham as luzes acessas 24x7...
  • os ventiladores nos topos dos racks normalmente servem apenas para gerar ruído e calor. Hoje em dias os racks ficam totalmente lotados, barrando o fluxo de ar de baixo para cima (ex.: normalmente logo abaixo do ventilador do rack existe um switch que bloqueia completamente o fluxo de ar). Além de não servir para praticamente nada, o ventilador gera calor. Se você estiver se perguntando: mas o ventilador me refresca em casa, como ele pode gerar calor? A resposta é: temos umidade na pele a água, quando muda de estado líquido para gasoso carrega calor, não existe umidade no datacenter (o rack não gera suor).
  • Equipamentos de operadoras (modems, conversores, etc.) podem ficar fora do datacenter. O mesmo vale para os no-breaks, que geram muito calor mesmo quando estão apenas regulando a tensão.
Uma outra dica é compreender como o ar-quente e o ar-frio se comportam. Quando eles se misturam, o frio gerado pelo ar-condicionado não chega aos equipamentos, então aqui vão algumas dicas:
  • o ar frio desce pelas laterais (paredes), ar-quente sobe pelo centro. Direcione o ar-condicionado para as bordas da sala de datacenter e deixe o centro o mais livre possível.
  • use equipamentos e racks que façam ventilação frente-trás (front-to-back, que comentei a pouco) aonde o ar-frio entra pela frente e saia por trás. Assim você consegue colocar os racks um do lado do outro. Além disso irá criar corredores com ar frio (frente dos racks) e corredores de ar quente, sem que os fluxos de ar se misturem.
  • eliminar porta frontal e traseira. Faça o controle de acesso na porta do datacenter. Se não for possível, utilize portas vazadas, que protejam os equipamentos sem barrar o fluxo de ar.
Por último, vale a pena dar uma olhada na isolação térmica (espuma) que protege os canos do ar-condicionado (caso seu sistema seja split), principalmente os canos de liquido frio. Com o tempo essa espuma se decompõe, expondo os canos, que acabam "perdendo o frio" antes de chegar nos condensadores.


Me acompanhe no Twitter: Marcelo L. Rodrigues (@mlrodrig) sur Twitter

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Atualizado 21-02-2012 em 22:27 por mlrodrig

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Comentários

  1. Avatar de kleberbrasil
    Ficou muito bom esse artigo, tenho aplicado essas técnicas a alguns anos pelo simples motivo em economizar energia, que aqui no TO é 0,43 o Kw/h sem imposto. Realmente existe mitos sobre refrigeração, muito bom mesmo, parabéns!
  2. Avatar de alexandrecorrea
    nosso DC fica em 28 graus, nao foi por querer, mas um ar estragou e a sala ficou mais quente... e assim ficou até hoje sem nenhum problema... apenas troquei o ar, mas mantivemos em 28 !!
  3. Avatar de emerson99medeiros
    Realmente muito Util !

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