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Punti caldi nei data center: cause ed effetti

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Quale temperatura in un data center?

Standard Ashrae

Lo standard Ashrae (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) sulla temperatura dei data center è una raccomandazione standardizzata per la gestione della temperatura nei data center. Questo standard viene regolarmente aggiornato per tenere conto dei progressi tecnologici e delle migliori pratiche del settore.

Tableau Ashrae - data center - 2023
Classe AHSRAE in base alle temperature mantenute nel data centre

Lo standard Ashrae raccomanda un intervallo di temperature per i data center, piuttosto che una temperatura specifica. L’intervallo tipico consigliato è tra i 18°C e i 27°C (64°F e 81°F). Ciò offre flessibilità agli operatori dei data center, che possono regolare la temperatura in base alle loro esigenze specifiche.

Uno degli obiettivi principali di questo standard è quello di ottimizzare l’efficienza energetica dei data center, mantenendo al contempo condizioni adeguate per il funzionamento delle apparecchiature. Temperature troppo alte possono causare il surriscaldamento dei componenti e il malfunzionamento dei sistemi, mentre temperature troppo basse possono aumentare il consumo energetico del sistema di raffreddamento.

Origine dei punti caldi in un data center

Spiegazione dei principali fenomeni termo-aerodinamici

Diagramma dei disturbi dell'aria in un data center - origine dei punti caldi

I punti caldi in un data center sono definiti dall’ASHRAE TC 9.9 come aree in cui l’aria che entra nei server, nei sistemi di archiviazione, nei router o in altre apparecchiature elettroniche supera i 27 °C. L’area posteriore dei rack e le aree nei corridoi caldi non sono considerati punti caldi. I punti caldi possono ridurre l’affidabilità e danneggiare le apparecchiature elettroniche a causa dell’incapacità di dissipare il calore generato.

I produttori di server e apparecchiature informatiche possono giustificare il rifiuto del servizio di garanzia sulla base della violazione dei termini del contratto di assistenza per la presenza di zone calde.

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Simulazione CFD di un data center con surriscaldamento generalizzato (senza suddivisione)

Quali sono le prese d'aria parassite che possono esserci in un data center?

Di solito si tratta di ingressi di cavi non sigillati o di canalizzazioni dalla sala computer, di fessure di canalizzazioni dell’aria, di fessure alla base di supporti portanti o semplicemente di fori nelle pareti o nelle porte. Nel caso del pavimento sopraelevato stesso, possono essere presenti aperture per l’ingresso dei cavi, aperture sotto gli armadi, piastre perforate ridondanti che non possono essere posizionate nei corridoi freddi, aperture nel pavimento intorno alla sala computer (dietro le unità di controllo dell’aria, sotto le unità di distribuzione dell’energia).

Un'eccessiva capacità di raffreddamento in un data center può essere dannosa per

Sorprendentemente, la mancanza di capacità di raffreddamento non è l’unica causa dei punti caldi. Un’eccessiva capacità di raffreddamento può causare la comparsa di punti caldi. Come può accadere?

Se sono necessarie 8 unità di raffreddamento per raffreddare la sala computer nel data center e 10 o 12 sono installate e funzionanti, dove ovviamente ciascuna delle 10 o 12 unità funzionerà con meno potenza (rispetto a quando avrebbero avuto solo 8 unità di raffreddamento lavorato). Ciò comporta una diminuzione dell’apporto d’aria e del carico, che a sua volta provoca ulteriori punti caldi nelle aree con bassa pressione statica (zone morte).

Eliminare i punti caldi nel data center

Protocollo per la riduzione dei punti caldi

Ci sono diversi passaggi per eliminare i punti caldi in un data center:

1. Monitoraggio della temperatura: utilizza dei sensori di temperatura per monitorare e identificare i punti caldi del data center. In questo modo sarà possibile individuare tempestivamente i problemi di surriscaldamento.

2. Disposizione efficiente dei server: i server devono essere disposti in modo ottimale, con il massimo spazio tra loro per consentire una migliore circolazione dell’aria. Evita il disordine e gli ostacoli che potrebbero impedire la circolazione dell’aria fredda.

3. Utilizzo di rack di raffreddamento: utilizza i rack di raffreddamento per i server che generano un calore eccessivo. Questi rack possono dissipare il calore in modo più efficiente e consentono una migliore circolazione dell’aria.

4. Usare la gestione dei cavi: organizza i cavi in modo ordinato in modo che non blocchino il flusso d’aria. I cavi mal organizzati possono creare punti caldi.

5. Ottimizzare la ventilazione e il flusso d’aria: garantire una buona ventilazione nel data center. Garantire un buon flusso d’aria attraverso il data center aiuterà a eliminare i punti caldi.

Simulazione CFD di un punto caldo in un centro dati

Per garantire una buona circolazione dell’aria nel data center, è necessario installare solo il numero necessario di piastrelle perforate nei corridoi freddi del data center. Le lastre per pavimenti sopraelevati non devono essere posizionate in corridoi caldi o in uno spazio inutilizzato della sala computer. Per calcolare il numero di tegole perforate necessarie nella progettazione di un data center, è necessario fare riferimento agli studi di dimensionamento CFD.

La posizione delle griglie di diffusione deve corrispondere al carico termico di ciascun involucro. Le linee guida generali per il posizionamento delle piastrelle sono mostrate nella tabella seguente.

Implementazione di corridoi caldi e freddi

I corridoi caldi e freddi di un data center sono concetti di gestione della circolazione dell’aria progettati per mantenere una temperatura ottimale all’interno del data center.

Il corridoio freddo è lo spazio in cui l ‘aria fresca viene introdotta nel data center. Le apparecchiature IT, come i server, vengono posizionate in modo da essere rivolte verso questo corridoio freddo, in modo da catturare e sfruttare l’aria fresca per raffreddare i loro componenti interni.

Il corridoio caldo è il luogo in cui l’aria calda viene estratta dal data center. I sistemi di condizionamento e raffreddamento del data center evacuano l’aria calda da questo corridoio utilizzando apparecchiature come unità di raffreddamento, ventole e condotti di scarico del calore.

Simulazione CFD di un punto caldo in un centro dati

L’obiettivo della separazione tra corridoi caldi e freddi è quello di massimizzare l’efficienza di raffreddamento riducendo al minimo la miscelazione tra i due tipi di aria. In questo modo si riduce il consumo energetico necessario per mantenere una temperatura adeguata e si migliorano le prestazioni e la durata delle apparecchiature informatiche.

Questo concetto di separazione dell’aria calda da quella fredda ottimizza i costi energetici del data center riducendo al minimo le perdite di energia associate alla miscelazione di aria calda e fredda. Inoltre, mantiene una temperatura uniforme nel data center e riduce il rischio di surriscaldamento delle apparecchiature.

Perché effettuare una simulazione CFD di un data center?

La simulazione CFD fornisce informazioni sulla relazione tra il funzionamento dei sistemi meccanici e le variazioni del carico termico delle apparecchiature informatiche. Grazie a queste informazioni, il personale IT e di sede può ottimizzare l’efficienza del flusso d’aria e massimizzare la capacità di raffreddamento.

Modélisation de l'élévation en température en entrée de serveur pour un data center
Simulazione CFD dei punti caldi in un data center

È inoltre necessario sigillare gli armadi delle apparecchiature non utilizzate . Ciò comporta l’installazione di pannelli vuoti per coprire qualsiasi spazio aperto nel rack non occupato dalle apparecchiature. Sigillare anche tutte le fessure laterali tra le guide di montaggio e le pareti del mobile, nonché le aperture sul fondo e sulla parte superiore del mobile. Non lasciare che l’aria calda ricircoli dal retro dell’armadio alla parte anteriore.

Lasciare il massimo spazio possibile sotto il pavimentorialzato per una migliore circolazione dell’aria. Rimuovere cavi, detriti, ecc.

Per verificare se tutto è stato fatto correttamente, misurate la temperatura all’ingresso del server, in particolare nelle file superiori degli armadi di telecomunicazione. A tale scopo si possono utilizzare diversi termometri: un termometro IR senza contatto, termometri a strisce LCD o monitor di temperatura RF senza fili. Se l’aria di aspirazione è troppo fredda o troppo calda, è possibile aggiungere, spostare o sostituire le piastre perforate. Questo controllo deve essere effettuato regolarmente, soprattutto in caso di installazione di nuove apparecchiature o di smantellamento di quelle vecchie.

Simulazione del flusso d'aria e analisi CFD

Per beneficiare di tutte queste misure, è necessariostudiare attentamente il carico termico, la capacità delle apparecchiature di raffreddamento e il flusso d’aria nella sala computer del data center.

Naturalmente si dovranno sostenere dei costi aggiuntivi, ma sono giustificati. Secondo le statistiche degli esperti che si occupano dell‘ottimizzazione del sistema di condizionamento dei data center, la riduzione minima del consumo energetico attraverso le azioni sopra descritte va dal 10% al 36%.

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