Refrigeração para Data Centers | Eficiência, controlo e estabilidade num mundo de alta densidade

Embora a tendência seja aquela de imaginar estas instalações como salas tecnológicas cheias de cabos e servidores (que por acaso até são), na realidade funcionam como ecossistemas ambientais de extrema fragilidade, onde a qualidade ambiental interior, (temperatura, humidade, concentração de CO2, partículas voláteis, estabilidade térmica) é tão importante quanto a própria capacidade de arrefecimento dos sistemas de refrigeração.

As cargas computacionais crescem sem parar e tecnologias como a IA (Inteligência Artificial), a HPC (High Performance Computing) ou o “Machine learning” geram volumes de calor que exigem um

controlo da temperatura ambiente minucioso. Neste contexto, a refrigeração deixa de ser um simples mecanismo para dissipar o calor e torna-se o núcleo invisível que sustenta a resiliência operacional de quase todos os serviços digitais, e nesse sentido a sua performance deve ser salvaguardada.

Sem uma gestão da temperatura ambiente precisa e eficaz, aumentam os riscos de sobreaquecimento, de deterioro dos componentes eletrónicos e consequentemente aumentam os custos operacionais. Por isso, os sistemas avançados de controlo, a monitorização em tempo real e o acesso imediato a dados de comportamento dos sistemas AVAC, tais como caudal, pressão, temperatura e até inclusivamente a humidade interior, deixaram de ser opcionais.

Ao contrário do que acontece em outros edifícios e aplicações, um Data Center é um organismo vivo: Os servidores são retirados para manutenção, são adicionados novos equipamentos ou o perfil de carga térmica sofre alterações. Estas modificações afetam tanto o comportamento térmico e hidráulico das instalações AVAC como a qualidade do ar interior nos espaços.

Um caudal de água de refrigeração demasiado baixo pode causar danos nos servidores; um caudal excessivo pode corroer os canais das placas frias. Mas, além disso, outras situações e parâmetros devem ser geridos adequadamente.

• Uma humidade mal controlada pode causar descargas eletrostáticas ou condensação indesejada sobre os componentes.
• Uma distribuição desigual do ar pode criar pontos quentes dentro das salas.
• A presença de partículas em suspensão pode afetar os componentes eletrónicos sensíveis.

É aqui que as soluções inteligentes fazem a diferença, uma vez que é necessário dispor de dispositivos capazes de controlar e ajustar o sistema em tempo real, monitorizando o caudal, a pressão diferencial, a temperatura, a humidade e a qualidade do ar, fornecendo informação transparente para antecipar problemas e otimizar o desempenho.

Por exemplo, nos sistemas técnicos de distribuição de água refrigerada, a capacidade de regular a pressão diferencial ou manter caudais constantes, mesmo quando um servidor é temporariamente retirado ou colocado fora de serviço, é essencial para evitar flutuações.

Ao mesmo tempo, a monitorização das condições psicrométricas do ar interior evita condições que possam comprometer a estabilidade dos espaços técnicos.

O aumento das densidades térmicas está a impulsionar tecnologias como o “Liquid Cooling”, especialmente o “Direct-to-Chip”. Esta técnica retira o calor diretamente dos chips através de “Cold Plates” ou placas de refrigeração, permitindo lidar com cargas extremas.

Mas mesmo um sistema como o Liquid Cooling depende da qualidade ambiental interior, sendo que o ar dos “white space” continua a ser a envolvente do Data Center, independentemente de o calor ser removido por água.

• O ar deve ser mantido dentro de intervalos seguros para evitar a condensação em superfícies frias.
• A humidade deve ser controlada com precisão para não interferir com os componentes expostos.

Outras tecnologias, como RDHx (Rear Door Heat exchanger), CDU (Cooling Distribution Unit) ou até mesmo IC (Immersion Cooling), ampliam o conjunto de soluções. No entanto, todas elas requerem um controlo exaustivo do ambiente interior.

Já vimos até agora os riscos que defrontam as instalações técnicas num Data Center, resumidamente e de modo não exaustivo:

• Descargas eletrostáticas;
• Condensação em superfícies frias;
• Pontos quentes;
• Danos em placas frias e servidores;
• Partículas que afetam os componentes eletrónicos.

Entretanto, para manter em linha estes riscos, precisamos de ter sempre em consideração uma série de fatores que vamos descrever seguidamente.

Estamos a falar nomeadamente dos seguintes parâmetros:

1. Caudal dos fluidos térmicos (ar, água, misturas de água + glicol…)
2. Pressão diferencial
3. Temperatura
4. Humidade e qualidade do ar

Sem a medição destes dados em tempo real, e a sua transmissão ao SACE/GTC (sistema de controlo centralizado) um Data Center perde estabilidade, sendo, portanto, fundamental dispor de um controlo unificado que monitorize tanto o circuito hidráulico como o ambiente interior do espaço técnico.

A forma como o caudal é controlado faz uma diferença significativa no desempenho e na eficiência deste tipo de sistemas.

• Caudal constante

Quando o fluxo para o rack é controlado através da manutenção de um caudal total constante, este continua a receber a mesma quantidade de líquido de refrigeração mesmo que um servidor seja removido. Isto faz com que as placas de refrigeração restantes recebam um caudal excessivo, resultando num aumento da pressão no rack e num arrefecimento desigual e, portanto, ineficiente.

• Pressão diferencial constante

Em contrapartida, quando se mantém uma pressão diferencial constante através do rack, o caudal ajusta-se automaticamente com base no número de servidores ativos. Se um servidor for retirado de serviço, o caudal para cada placa de refrigeração permanece consistente, garantindo um arrefecimento equilibrado e eficiente sem excesso de fornecimento nem desperdício de energia.

Além disso, a destacar que estaremos a cumprir as especificações de caudal das placas de refrigeração, eliminando o risco de erosão do material devida a um excesso de pressão diferencial no elemento.

constantes das condições do ambiente interior. Para tal, é imprescindível dispor de dispositivos de campo inteligentes que forneçam informação em tempo real e alertas precoces para que os sistemas de controlo possam atuar a tempo em caso de desvios nas medições em relação às condições de projeto.

Para isto, estes dispositivos devem estar capacitados para operação remota, e habilitados para a sua integração em plataformas de gestão.

A monitorização contínua transforma a operação: permite antecipar avarias, reduzir intervenções manuais, planificar operações de manutenção e garantir que tanto o circuito de refrigeração como o ambiente interior se mantêm em intervalos ótimos.

Em suma, garantir que os períodos de quebra de funcionamento são reduzidos à mínima expressão, resultando num custo operacional eficiente.

O setor cresce de forma imparável e exige infraestruturas capazes de se adaptar à escala sem comprometer os standards de qualidade ambiental interna. Isto implica:

• Design flexível.
• Controlos hidráulicos avançados.
• Sistemas a funcionar em harmonia.
• Monitorização ambiental e térmica unificada.
• Dados contínuos que permitam decisões informadas.

Em última análise, a qualidade ambiental do espaço técnico - ar, humidade, temperatura, partículas, estabilidade - é tão importante quanto a potência de arrefecimento. Não se trata apenas de retirar calor: trata-se de criar as condições ideais para proteger a infraestrutura digital que sustenta o nosso mundo.

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