Fluxo do ar de refrigeração em data centers

Marcelo Barboza, da Clarity Treinamentos

  Idealmente, é um ciclo fechado, como podemos ver na figura abaixo.

  Mas o mundo real está longe da perfeição, e há alguns problemas que afetam esse fluxo, afetando, consequentemente, a eficiência do sistema de refrigeração e, por conseguinte, aumentando seu custo, já que levará a um aumento no consumo de energia por parte dos CRACs.

  Podemos dividir esses em três diferentes tipos: ar frio desviado; recirculação do ar quente; e pressão negativa.

Ar frio desviado

  Neste caso, nem todo o ar resfriado pelo CRAC chega até os computadores. Parte dele se desvia de seu destino e acaba se misturando com o ar quente que retorna ao CRAC, como podemos ver na figura abaixo.

  Quando isso acontece, menos ar resfriado chega aos computadores, além de diminuir a temperatura do ar que retorna ao CRAC. Uma das consequências é o aumento da temperatura dos computadores, já que não chega ar suficiente para resfriá-los. Para compensar isso, precisamos aumentar a potência das ventoinhas do CRAC, aumentando também seu consumo elétrico.

  Outra consequência é a diminuição da temperatura do ar de retorno ao CARC. Como o ar desviado se mistura a esse retorno, sua temperatura acaba ficando inferior àquela do ar que sai dos computadores. Isso diminui a eficiência do CRAC e “engana” o sistema, pois, como o ar chega mais frio, “achamos” que está tudo bem quando, na verdade, poderia até estar ocorrendo algum “hot spot” no data center e nem ficamos sabendo!

  O ar frio é desviado quando o fornecemos em locais onde os computadores não poderão captá-lo. Por exemplo, quando colocamos placas de piso perfuradas em locais que não o “corredor frio”, quando deixamos abertos os furos de passagem de cabos atrás dos racks, ou quando o piso elevado não está bem alinhado. Também pode ocorrer quando o ar frio escapa por cima ou pelas laterais do corredor frio sem ser captado pelos computadores.

  O vídeo abaixo explica com mais detalhes o ar desviado.

Recirculação do ar quente

  Idealmente, todo o ar quente que sai dos computadores deveria retornar ao CRAC. Mas isso nem sempre acontece, e parte dele acaba recirculando pelo próprio computador, entrando novamente por sua captação de ar frio. Consequentemente, a temperatura do ar que entra pelo computador acaba aumentando, o que pode provocar sobreaquecimento, levando a desligamento, diminuição de vida útil e falhas. Isso nos obriga a aumentar a potência de resfriamento do CRAC, aumentando também seu consumo elétrico.

  Esse ar quente pode retornar para os próprios computadores por dentro, por cima ou pelas laterais dos racks. Para evitar isso, deve haver uma separação total entre o lado de trás do rack (corredor quente) e o lado da frente (corredor frio). E deve-se atentar para não instalar no rack equipamentos que tenham seu fluxo de ar divergente desse padrão.

  Uma boa ideia é sempre instalar placas cegas nas posições não usadas dos racks, e não deixar aberturas entre eles.

  O vídeo abaixo trata com mais detalhes a recirculação do ar quente.

Pressão negativa

  Abaixo do piso elevado, nas proximidades do CRAC downflow, o ar por ele fornecido ainda está com muita velocidade. E ar em velocidade possui menos pressão que ar parado. E, como sabemos, o ar flui de onde tem mais pressão para onde tem menos. Se colocarmos uma placa de piso perfurada muito perto (a menos de 1,8 m) do CRAC, o ar do ambiente será sugado para baixo do piso, pois ali haverá uma “pressão negativa” (menos pressão abaixo do piso do que acima).

  Ao ser sugado, o ar ambiente (mais quente) “contaminará” o ar recém resfriado fornecido pelo CRAC, aumentando sua temperatura. Os efeitos serão semelhantes aos do ar quente recirculado: aumento da temperatura do ar fornecido aos computadores. Para compensar, precisamos “esfriar” ainda mais a sala, gastando mais energia.

  O ideal é nunca posicionar as placas de piso perfuradas muito perto dos CRACs. Converse com o projetista do sistema de climatização para ver a distância mínima recomendada.

  O vídeo abaixo mostra um pouco mais sobre a pressão negativa.

Conclusão

  Refrigerar o data center e manter a temperatura dos computadores na faixa ideal é muito mais do que simplesmente ter os CRACs corretamente dimensionados, instalados e operacionais. O fluxo de ar é parte integrante do sistema de climatização do data center, e há muitos detalhes que devem ser observados para que os objetivos do sistema sejam alcançados.

 Numa próxima edição vou tratar sobre o confinamento dos corredores quentes do data center, que é uma solução que visa melhorar ainda mais o fluxo de ar entre os CRACs e os computadores.