Sistemas de gerenciamento térmico de alto desempenho representam alguns dos equipamentos mais caros no seu data center. Como resultado, os gestores de data centers estão comprometidos com a expansão da vida útil deste equipamento. Entretanto, sistemas térmicos são também responsáveis por uma grande parte das despesas com energia de um data center. Em um data center normal, a refrigeração representa aproximadamente 38% do total do consumo de energia. Equipamentos de refrigeração legados ou envelhecendo e com tecnologias mais antigas são normalmente muito menos eficientes energeticamente do que os modelos mais novos.
Os benefícios dos retrofits nos sistemas de gerenciamento térmico
Upgrades e retrofits em sistemas de refrigeração permitem que os gestores de data centers aproveitem tecnologias mais novas e energeticamente eficientes sem precisar substituir unidades inteiras. A economia de energia é em geral o ímpeto por trás desses projetos, mas ela é apenas uma entre muitas vantagens. Quando os donos de data centers investem em upgrades do sistema térmico, os resultados incluem:
- Economia de energia significativa e imediata que normalmente gera economia nos custos suficiente para um retorno do investimento (ROI) em dois ou três anos, ou menos
- Incentivos e descontos dos fornecedores locais e regionais de energia, que podem compensar os custos iniciais do projeto em até 50%
- Maior vida útil do equipamento de gerenciamento térmico, reduzindo, portanto, o custo total de propriedade (TCO)
- Maior confiabilidade e menos indisponibilidades (downtime) através da melhoria no desempenho do sistema
- Melhor visibilidade e controle sobre as condições ambientais no data center
- Maior capacidade de refrigeração
- Menor pegada de carbono e maior sustentabilidade operacional devidas ao menor consumo de energia
- Melhor produtividade da força de trabalho
Quais tipos de benefícios estão disponíveis para as unidades de gerenciamento térmico?
Há diversos tipos de sistemas de gerenciamento térmico para data centers, como os de água gelada (CW), refrigerante bombeado e sistemas de expansão direta. Cada tipo de sistema é feito de diversos componentes críticos, incluindo um compressor, um atuador de CW, serpentina, ventilador, sensores e controles. Alguns componentes como os compressores e as serpentinas, que tendem a ser os componentes mais caros do sistema, podem operar sem problemas por muitos anos. Entretanto, ventiladores, sensores e tecnologias de controle estão constantemente avançando. Se o seu equipamento de gerenciamento térmico tiver mais do que alguns anos, são boas as chances de que haja upgrades disponíveis que podem melhorar o desempenho do sistema. Na verdade, 90% das unidades de refrigeração dos data centers instaladas nos últimos 15 anos não têm os componentes que poderiam economizar até 80% no consumo atual de energia. Felizmente, os retrofits e upgrades para esses componentes são relativamente não invasivos, rápidos e tem um ótimo custo-benefício para serem implementados. Abaixo, exploramos cada tipo de upgrade com mais detalhes.
Upgrades/Retrofits de ventiladores
Os ventiladores são componentes importantes no uso de energia do sistema de refrigeração. Os ventiladores de fornecimento interno que são parte da maioria dos sistemas de gerenciamento térmico legado são normalmente de modelos centrífugos de velocidade constante. Eles operam com uma velocidade todo o tempo e são normalmente programados para operar com a carga pico. Entretanto, as condições de carga pico raramente existem na maioria das aplicações, significando que os ventiladores estão muitas vezes trabalhando muito mais do que precisariam, refrigerando o espaço em excesso e desperdiçando energia sem necessidade.
Os gestores de data centers podem resolver esse problema mudando para tecnologias de ventiladores de velocidade variável, que economizam energia ao possibilitar que os sistemas de refrigeração ajustem a velocidade do ventilador automaticamente para responder as condições reais na sala quando elas mudam. Ao invés de operarem continuamente para a carga pico, os ventiladores podem ser modulados automaticamente para mais ou para menos - de 25 a 100% dependendo do sistema - para adequar com eficácia a saída do fluxo de ar com os requisitos da carga na sala. Isso evita o excesso de refrigeração e pode reduzir o consumo de energia do ventilador em até 76%. Economias de energia tão expressivas podem ser obtidas graças à lei do cubo que define a relação velocidade-potência do ventilador. A lei diz que a potência é proporcional ao cubo da velocidade. Então, mesmo uma pequena redução na velocidade tem o potencial de reduzir significativamente o uso de energia.
As duas tecnologias mais eficazes para melhoria de ventiladores disponíveis para retrofits são:
- Ventiladores eletronicamente comutados (EC): Ventiladores EC são ventiladores de acionamento direto que são integrados no sistema de refrigeração através da substituição dos ventiladores e das montagens do motor. Eles são mais adequados para equipamentos downflow. Ventiladores EC realizam o controle da velocidade variando a tensão em CC entregue para o ventilador. Eles são inerentemente mais eficientes do que ventiladores centrífugos tradicionais devido ao seu design único, que usa um motor EC sem escovas em um impeller motorizado com as pás para trás. Como resultado, eles ainda economizam energia quando a unidade de refrigeração está a plena carga. Embora os ventiladores EC possam custar até 50% a mais do que os VSDs ou VFDs, eles geram maiores economias de energia e reduzem os custos totais de manutenção, em última instância resultando em um menor TCO. Além disso, a tecnologia do ventilador EC alimenta centenas de pontos de dados sobre a operação de ventiladores para o fabricante ou usuário final através de um controle inteligente ou de um sistema de gestão predial (BMS), os quais podem ser usados para otimizar ainda mais o ambiente.
Upgrade/Retrofits do controle
A maioria dos sistemas de gerenciamento térmico vem com um controle de nível básico que possibilita ao pessoal do data center configurar e monitorar a temperatura, umidade e fluxo de ar. Alguns controladores também fornecem informações sobre o tempo de funcionamento de componentes e histórico de alarmes. Embora as informações fornecidas por esses controles sejam críticas para monitorar o ambiente e garantir o tempo de disponibilidade (uptime), adicionar controles mais avançados e inteligentes pode otimizar ainda mais o desempenho do sistema de refrigeração e contribuir bastante para melhorar a eficiência energética.
Por exemplo, ao substituir controladores de sistema desatualizados pela mais recente plataforma de controle Vertiv™ Liebert® iCOM™ control platform, os gestores de data centers podem integrar diversas unidades de refrigeração em um sistema inteligente. As unidades funcionam juntas como uma equipe para refrigerar o ambiente.
No geral, upgrades do controle levam a cinco principais benefícios:
- Maior eficiência energética.. Controles avançados podem aumentar a eficiência energética em até 10-20% para uma unidade individual de refrigeração e até 50% por todo o sistema de refrigeração. Isso é conseguido ao evitar-se a luta entre unidades (onde algumas unidades aquecem e umidificam enquanto outras refrigeram e desumidificam) e ao garantir uma velocidade coordenada dos ventiladores para ter um fluxo de ar uniforme e consistente.
- Melhor confiabilidade. Um fluxo de ar melhorado, consistente, elimina os pontos de calor que poderiam avariar os equipamentos de TI sensíveis. Além disso, o modo de trabalho em equipe ajuda a proteger contra problemas em qualquer unidade individual. Se uma unidade em uma equipe parar de refrigerar, as outras poderão assumir sua função.
- Maior visibilidade. Os controles certos, em conjunto com os sensores certos (ver a seção de upgrades de sensores abaixo), oferecem uma janela para o ambiente do data center e permitem que o sistema de gerenciamento térmico seja conectado com o BMS. Isso dá a completa visibilidade das condições ambientais aos gestores de data centers, muitas vezes a partir de uma única tela - tornando fácil monitorar as condições e identificar qualquer problema que precise de atenção.
- Maior produtividade da força de trabalho. Além da visibilidade simplificada para as condições do data center, os controles avançados possibilitam o gerenciamento de todas as unidades a partir de um local centralizado e muitas vezes incluem recursos para autossintonia adaptativa, permitindo que as unidades respondam automaticamente às condições na sala. Isso reduz o trabalho braçal do pessoal, dando aos membros da equipe mais tempo para suas atividades que agregam mais valor.
- Maior vida útil do equipamento. O modo de trabalho em equipe reduz o desgaste das unidades individuais, prolongando o tempo de serviço do equipamento.
Upgrades de sensores
Sensores avançados em geral vêm de mãos dadas com novos sistemas de controle. Em diversos casos, sistemas de gerenciamento térmico dependem de um único sensor do ar de retorno para determinar a temperatura adequada para o ar de fornecimento. Isso pode resultar em refrigeração excessiva ou pode tornar o ar de fornecimento mais frio do que precisaria ser porque os gestores de data centers irão querer considerar uma margem de erro - melhor estar muito frio do que não o suficiente e arriscar avariar os equipamentos. Substituir o sensor do ar de retorno por até seis sensores do fornecimento, posicionados diretamente na corrente de ar e no espaço que refrigera os equipamentos de TI, proporciona as medições exatas de temperatura que determinam com maior precisão a capacidade de refrigeração necessária. Sensores remotos adicionais podem ser posicionados estrategicamente para medir a temperatura do ar e dar o feedback para os ventiladores. Isso permite que os ventiladores respondam com a quantidade certa de fluxo de ar. Essa dissociação da capacidade e dos sensores do fluxo de ar proporciona uma operação mais confiável e mais eficiente, possibilitando, em última instância, a menor capacidade de refrigeração e o menor índice de velocidade dos ventiladores possíveis para ter uma refrigeração e uma confiabilidade adequadas.
Confinamento de corredor
Para otimizar os upgrades de ventiladores, controles e sensores, os data centers devem estar configurados para separar as correntes de ar quente e de ar frio. Uma configuração de corredor quente/corredor frio garante a eficiência da infraestrutura do data center ao manter o ar quente rejeitado pelos equipamentos de TI separados do ar frio que refrigera os equipamentos. Portanto, os sistemas de refrigeração não precisam trabalhar tanto para gerenciar a temperatura do ar de fornecimento.
Um sistema físico de confinamento de corredor ou uma barreira que encapsule os corredores frios dão suporte a essa disposição, evitando ainda mais que o ar frio e o ar quente se misturem e aumentando a eficiência do sistema de refrigeração em 25-50%. Isso pode aumentar a capacidade de nossos sistemas de refrigeração e possibilitar densidade adicional de TI em cada rack, sem necessidade de acrescentar mais equipamentos de refrigeração.
Serviços de upgrades térmicos
Os especialistas em infraestrutura da Vertiv podem ajudá-lo a determinar os upgrades adequados com base na idade e nos recursos do seu equipamento de gerenciamento térmico existente. Conforme você considera suas opções, nossa equipe pode ajudá-lo:
- Calculando as melhorias na eficiência e as potenciais economias nos custos de cada upgrade
- Identificando e solicitando os incentivos e descontos devidos pela eficiência que podem estar disponíveis com os fornecedores de energia locais e regionais
- Determinando o Retorno do Investimento (ROI) e o tempo para projetar o payback
Quando você decidir seguir em frente com os upgrades, técnicos da Vertiv treinados em fábrica podem instalar de forma profissional seus novos ventiladores, plataforma de controle, sensores e/ou sistemas de confinamento de corredores com poucas ou nenhuma disrupção nas operações do data center, o posicionando para aproveitar imediatamente as economias de custos e a tranquilidade gerada pelo gerenciamento térmico mais eficiente e com melhor desempenho.
Acesse a internet para saber mais sobre os upgrades de equipamentos térmicosou para ler nosso recente estudo de caso no setor da saúde para um exemplo de um projeto de upgrade térmico da Vertiv que resultou em 360 mil dólares de economia com energia, ganhou 700 mil dólares de descontos e pagou-se integralmente em menos do que três anos.
