Infraestrutura Para Data Centers

7/31/2019 Infraestrutura Para Data Centers

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Engenharia GerencialProjetos, Consultoria e Gesto de Instalaes Eltricas

Power Premium Solutions

Eng. Jos Luiz De Martini

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Infra-estrutura para Data Centres

Planejando Data Centres de Alto Desempenho.

Eng. Eletricista Jos Luiz De Martini

Consultor especializado no planejamento e desenvolvimento de solues de infra-estrutura de altaeficincia, disponibilidade e confiabilidade para aplicaes de misso critica.

Engenheiro Eletricista, titular da Engenharia Gerencial SS Ltda e consultor na rea de InstalaesEltricas consumidoras de energia, com atuao em grandes centros comerciais e infra-estrutura desuprimento de energia para sistemas de misso critica, processamento e armazenamento de dados etelecomunicaes.

Colaboradores:

Eng. Mecnico Eduardo P. Teixeira Grecco

Consultor e projetista especializado em sistemas de ar condicionado, ventilao e exausto, comgrande atuao no segmento de planejamento e desenvolvimento de solues de infra-estrutura dealta eficincia, disponibilidade e confiabilidade para aplicaes de misso critica, telecomunicaes eprocessamento e armazenamento de dados. Engenheiro Mecnico, scio-diretor da ContractorsEngenheiros Associados.

Arquiteta Rosely Botti

Projetista especializada em projeto e desenvolvimento de solues arquitetnicas para aplicaes demisso critica. Arquiteta Diretora da Orbi Projetos e Solues.


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Apresentao.

Este trabalho, dividido em quatro partes, destina-se aos profissionais da Tecnologia deInformao e de Facilities e a todos que tem como objetivo estabelecer formas deimplantao e operao de Infra-estrutura destinada ao suporte de operaes de missocritica, em especial centros de dados.

Na primeira parte apresentamos de forma introdutria os elementos que devem serconsiderados no planejamento de data Centres, desde as boas praticas na rea da Tecnologiada Informao, planejamento de espaos e meios de refrigerao, com os impactos

provocados na demanda e consumo de energia. De forma indita so consideradasexigncias para data centres verdes Green IT e que devam seguirCdigos de Condutacomo o definido pela Unio Europia.

Na segunda so apresentados os conceitos e solues que garantam as tradicionaisexigncias quanto disponibilidade e confiabilidade e implantadas solues de elevadaeficincia energtica, incluindo demandas de alta densidade de energia.

Na terceira, trabalho elaborado pelo Eng. Eduardo Grecco, apresentando novas tecnologias esolues para climatizao, e na seqncia aspectos arquitetnicos para que os projetospossam comportar no s as reas especificas de produo, mas sim o conjunto total das

instalaes e sistemas, com a colaborao da Arqta Rosely Botti


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Parte 1: Planejando Data Centres de Alto Desempenho.

Nos ltimos dois anos houve uma significativa mudana nas preocupaes dos responsveispelas reas de TI em infra-estrutura onde a eficincia energtica passou a fazer parte dosfatores preponderantes no planejamento e implantao de estruturas fsicas.

De fato, se em maio de 2005 o Data Center Users Group identificava as seguintespreocupaes em pesquisa perante profissionais da rea de TI:

- Aquecimento e densidade de energia: 78%

- Disponibilidade: 57%- Limitaes de espao: 39%

Em 2007 a mesma pesquisa aponta como preocupaes principais:

- Aquecimento: 64%- Densidade de energia: 55%- Eficincia energtica: 39%- Disponibilidade: 33%- Limitaes de espao: 29%

Esta nova viso plenamente explicvel por uma serie de fatores:

- O volume de processamento cresce e assim a participao dos equipamentos de TI noperfil de consumo de energia das empresas idem, tornando-o significativo.- As solues de alta densidade, como blades e pizza-box (1 U) esto cada vez maispresentes.- A relao entre o investimento inicial e o custo operacional (Capex / Opex) fica muitoprxima ao longo de 5 a 10 anos.- As empresas esto engajadas em aes de sustentabilidade e eficincia energtica.

No Brasil a ComputerWorld avaliou que menos de 1% dos profissionais da rea identificamespontaneamente esta necessidade.

Na Europa o Centro de Pesquisa Conjunta da Comisso Europia publicou em novembro de2008 a primeira verso do Cdigo de Conduta para Eficincia Energtica para Data Center.


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Atender a estes requisitos em projetos de infra-estrutura significa que um DC:

- Deve ser confivel com disponibilidade adequada ao tipo de operao (24x7 ou 8x5).- Deve possuir capacidade (eltrica e climatizao) de forma escalvel, permitindo

crescimento gradual, sem ociosidade que acarrete em prejuzo financeiro e baixaeficincia energtica.- As solues devem ser determinadas com foco na eficincia energtica.

Mas o que um Data Center eficiente ?

Esta resposta no fcil de ser colocada como um ndice ou referencia matemtica, masresultado da combinao de aplicao de um conjunto de medidas que partem doplanejamento da produo em si.

O ponto inicial deveria ser a consolidao das aplicaes e planejamento operacional de TI,que no ser objeto deste nosso estudo.

Podemos enumerar algumas boas praticas que conduzem a uma significativa reduo deinvestimentos e custos operacionais. Como so aplicados em cascata resultam ao final dacadeia em redues que so absorvidas com efetivo retorno dos recursos aplicados.

O importante termos a conscincia que estas medidas representam a mdio e longo prazoreduo de custos e, portanto so sempre viveis. Ou seja, a diferena no esta em gastarmais ou menos, mas sim em fazer certo ou errado.

Os responsveis por TI podem adotar as seguintes providencias com reduo de custos comenergia:

Procedimento Red. %Especificar e adquirir processadores de baixo consumo 10Especificar e adquirir servidores com fontes de alta eficincia 11Ativar os recursos de Power Management dos computadores 8Virtualizao de servidores. Estudos mostram que 20% de virtualizaopode resultar em 8% de reduo de consumo de energia

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Utilizar solues de menor espao, como blade servers 1Planejar o arranjo em corredores quentes e frios evitando a mistura de arquente/frio

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Utilizar condicionadores de capacidade e vazo varivel 4Adotar alimentao 220 V~ 240 V, com UPS em 380~400 V, semtransformador

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Agindo em cascata, estas aes podem resultar em praticamente 50% de reduo de

consumo de energia na rea de produo, quando comparado a um Data Center padro.


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Se estivermos planejando um novo Data Center ou mesmo uma ampliao e pudermosconsiderar estas providencias isto resultar nos seguintes benefcios:

- Reduo do espao de produo em at 65%.- Reduo da demanda de refrigerao em at 34%- Reduo da demanda de energia (UPS) em at 33%- Reduo da capacidade eltrica total (entrada e geradores) em at 47%

Estes nmeros referem-se exclusivamente as necessidades finais de produo. Na seleo da

configurao da infra-estrutura so aplicveis outras providencias quanto ao projeto, opode equipamentos e insumos energticos.

Observem que sistemas redundantes so consumidores de energia, funo da baixaeficincia dos equipamentos a meia carga. As solues neste caso so:

- Avaliar a disponibilidade exigida (24 x 7 ou 8 x 5).- Considerar a contratao de servios de hosting para aplicaes sazonais ou que nosejam parte fundamental do core business.- Questionar a configurao do modelo de redundncia, por exemplo, 2 N, redundantecentralizado ou 1,5N, redundante distribudo, pois este utiliza menos equipamento,

operando com maior eficincia e menores custos de manuteno.- Selecionar os equipamentos (UPS e ar condicionado) com elevada eficincia a meiacarga.

Existe um ndice de referencia de eficincia energtica, conhecido como PUE, ou PowerUtilization Effectiveness. Este relaciona a energia efetivamente consumida nos processos deTI com a energia total consumida. Definido pelo The Uptime Institute tem como envoltriao valor 2, ou seja para cada W usado no produo outro W agregado na entrada de energia.

Bons projetos, desde o inicio da dcada, j atingem aqui no Brasil, valores da ordem de 1.6,porm melhorando as solues, principalmente climatizao possvel obter melhor ndice.

Notem que a reduo de espao e o maior adensamento de equipamentos (blades, porexemplo) o ponto de partida, porm a alta densidade enseja solues de extrema eficinciae inovadoras de refrigerao.

Na America do Norte mais de 11% dos novos servidores so blades, na Europa 9% e naAmrica Latina menos que 6%. Para um universo de 300.000 servidores (AL) ao ano apenas20.000 seriam blades.

Podemos reduzir com projeto adequado e criteriosa escolha quanto configurao e seleo

de componentes em cerca de 10% o consumo de energia, evitando perdas de transformaoe converso de energia, a ser visto na segunda parte deste trabalho.


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Parte 2: Instalaes Eltricas - Data Centres de Alto Desempenho.

Vimos anteriormente que a preocupao com eficincia energtica comea ser objeto dedeciso nos projetos, porm haveria certa contraposio entre eficincia energtica edisponibilidade ou confiabilidade ?

Se de fato a demanda por servios com continuidade assegurada bsica, portanto comporsolues que sem reduzir a disponibilidade signifiquem menores perdas com energia oalvo obrigatrio de novos projetos.

Praticando solues deste tipo podemos reduzir o CAPEX e OPEX em pelo menos 30%.

Vejam neste grfico o resultado obtido pelo Google em seus mais recentes Data Centres.

O uso de servidoresadequados permitereduzir o consumo deenergia nosequipamentos de TI(cor laranja). Soluesgerais de projeto

reduzem o consumototal de energia doData Center, sobre umdata Center padro.Estimam em mais de30% por ano porservidor o ganho comestas medidas.

Podemos atingir este objetivo com a adoo de praticas de planejamento de aes da rea de

TI e seguir com os projetos de construo e instalaes sempre analisando eficinciaenergtica em cada deciso.

A tabela a seguir resume as exigncias referenciadas pelo The Uptime Institute e EIA/TIA942Anexo G e deve ser avaliada quanto a real necessidade de suporte a misso critica.


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Nvel Condio Exigncia ou Soluo1 - Podemos programar paradas de

manuteno.- No h prejuzos reais em paradasintempestivas

- Fontes singelas.- Vias simples de alimentao

2 - Podemos programar parada de manutenoanualmente.- Os custos so ponderveis em caso deparada intempestiva

- Fontes singelas redundantes.- Vias simples de alimentao

3 - No podemos programar paradas paramanuteno.- Os prejuzos em caso de interrupes soimponderveis

- Fontes redundantes (uma ativa euma alternativa) ou (duas ativasTier IV).- Vias alternativas de alimentao.

Portanto quando as condies permitem paradas para manuteno e custo pondervel nocaso de paradas intempestivas um projeto nvel 2, pode ser adequado.

Lembrando que se a Disponibilidade definida pelo desenho do projeto a Confiabilidadeleva em conta muito outros aspectos, que vo da seleo dos componentes, testes ecomissionamento, manuteno e operao.

Os DC que se apresentem com PUE abaixo de 1,3 so de Nvel 2, porm garantidos porconta de projeto, execuo, comissionamento e operao de alta qualidade.

O ndice PUE a relao entre a Energia Consumida Total (Refrigerao, Servios Prediaise Equipamentos de TI) / Energia til (equipamentos de TI).

A energia total inclui as perdas com transporte de energia (condutores), transformao erendimento dos UPS, incluindo a correspondente refrigerao.

Se um determinado UPS operando prximo a 80% de sua capacidade possuir rendimento emtorno de 95%, ter em torno de 92% quando com 40% de carregamento.

O mesmo ocorre com transformadores, assim o resultado para um sistema de tipo 3 tercomputo de 7% a 9% com perdas no sistema eltrico.


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Em termos de custo tabelando em valores presentes esta condio e adotando um DataCenter com demanda de energia ininterrupta de 900 kW e soluo adequada de climatizao,com demanda total de ~ 1500 kW, teremos, para um Tier 3, redundante centralizado:

Tier 3 Base Investimento / OpexSistema eltrico R$ 14,3 mil / kW R$ 21.450.000,00Energia (10 anos) 90 000 MWh R$ 28.500,000,00

Custo total (10 anos) R$ 49.950.000,00Custo mensal por rack 10 kW/rack90 racks R$ 4.625,00

Se em uma condio melhorada em relao ao desenho da soluo de disponibilidade eadequada escolha dos componentes reduzirmos em 30% as perdas teramos uma reduo deat 2,5% neste montante, ou seja, R$ 712 mil, sem perda quanto disponibilidade desejada.

Considerando, portanto apenas o ganho em relao a perdas de transformao,condicionamento e transporte de energia teramos para um Tier 3, redundante distribudo:

Tier 3 Base Investimento / OpexSistema eltrico R$ 11.5 mil / kW R$ 17.250.000,00Energia (10 anos) Reduo de 2,5% R$ 27.788.000,00


- Crescimento modular.

Se as tecnologias de TI evoluem rapidamente, um prdio para Data Center deve serprojetado para pelo menos 20 anos de vida til.

A soluo crescimento modular, seja em rea construda e equipada quanto na filosofia dossistemas, pois as exigncias mudam. Na virada do sculo tnhamos racks com servidorestipo torre (2~3 kW/rack), depois os 1U (6~8 kW/rack, agora blades (15~18 kW/rack) e

supermaquinas com at 60~80 kW/Rack.

O projeto ideal deve considerar implantao passo a passo, como por exemplo, data centressegmentados permitindo economia inicial e operacional.

- Configurao 2N Redundante centralizado ou 1,5 N, redundante distribudo.

O modelo convencional para exigncias de Tier III ou IV preconiza que todos os sistemasdevem ser alimentados por duas fontes ativas. Para demandas at 1.000 kW, a soluo comdois sistemas independentes e fontes duplas a soluo padro. Esta soluo conhecidacomo 2N, e exige a duplicao de todos os elementos que compe o sistema eltrico

exigindo investimento e custeio das perdas por baixa eficincia e meia carga.


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Na condio dos circuitos terminais os servidores teriam seus dois cordes de alimentaoligados as fontes A e B, e para cargas singelas, o uso de chaves de comutao esttica.

Hoje so comuns projetos de Data Centres com demanda acima de 10.000 kW e paraprojetos acima de 1.000 kW este modelo tem dois agravantes:

- Investimento inicial muito alto.- Perdas significativas de energia com cada ramo carregado na faixa entre 40 a 45%da potencia nominal.

Uma soluo praticada para reduzir este impacto esta no modelo 1,5 N, conhecido poralguns como tri-bus, ou seja, trs barramentos ou sistemas, com redundncia distribuda.

Cada barramento projetado para operar e regime com at 2/3 da capacidade e com aadequada distribuio das cargas. Quais os benefcios:

- Menor investimento sendo instalada 1,5 vezes a demanda requerida contra 2 vezesno modelo convencional.- Melhor rendimento, com equipamentos trabalhando entre 60 a 65% da capacidadenominal.

- Mesmo ndice de disponibilidade, obtido no modelo redundante centralizado.

As restries e os cuidados a serem tomados so:

- Exige gerenciamento do carregamento de cada sistema.- Apresenta pequena perda quanto confiabilidade facilmente compensada com umadequado projeto, seleo, testes e comissionamento dos sistemas.

- Tipo de UPS a ser usado.

Este componente chave para a capacidade, confiabilidade e disponibilidade do sistemaeltrico e hoje h um bom leque de opes. principalmente para grandes sistemas:

- Estticos (com baterias) ou dinmicos (inerciais) ou fly-wheel.

- Dupla conversao ou de regulao paralela (p.ex. delta conversion).

Os estticos de dupla converso apresentam bom custo inicial e so mais comuns, pormtem menor rendimento. Os de regulao paralela apresentam elevada eficincia e autonomianas mesmas condies dos estticos de dupla converso.

Os dinmicos (com fly-wheel) com custo inicial mais elevado exigem projeto especifico emfuno do reduzido tempo de operao sem rede (15 a 20 segundos), porm so muitoeficientes e confiveis intrinsecamente, por no dependerem de baterias.


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Os dinmicos (fly-wheel) de grande capacidade, com mdulos a partir de 1000 kW muitousados em instalaes de maior porte, podem ser ligados nas redes de mdia tenso,simplificando enormemente o projeto oferecendo altos ndices de disponibilidade sem perdada confiabilidade e custos.

Independente da tecnologia os principais fabricantes tem apostado em solues modulares,contradizendo modelos mais antigos de calculo de confiabilidade que os classificaria comode baixo ndice em funo do grande numero de mdulos

- Tenso a ser adotada.

Seguindo padro Norte Americano, muitos Data Centres tem sido projetados em 480 V, coma necessidade de transformadores acoplando os UPS a carga, normalmente servidoresligados de 120 a 208 V.

Estes transformadores so aptos a operar com significativo contedo harmnico na carga,tem, no entanto, trs inconvenientes:

- Corrente de magnetizao a jusante dos UPS.- Perdas de energia.- Espao ocupado.

Com a melhor qualidade das fontes de alimentao, com menor contedo harmnico e sendoos UPS aptos a manipular esta condio, o conjunto das boas praticas de eficinciaenergtica aponta para adoo de sistemas em 380~400 V, e servidores ligados diretamenteem 220~240 V.

- Adaptabilidade dos sistemas de climatizao.

Para diferentes densidades de carga, existem diferentes solues de climatizao, queexigem diferentes demandas de espaos fsicos. Se para densidades de at 2 ~3 kW/mpodemos pensar em condicionadores tipo down-flow, insuflamento pelo piso e retornoambiente, esta soluo pode no ser adequada acima destes montantes.

O projeto de arquitetura e a capacidade de energia devem considerar solues combinadasusando desde refrigerao localizada nos equipamentos e racks, sistemas como Rear DoorHeat Exchanger, IN-Row, XDV, alm de condies ideais para insuflamento e retornode ar ambiente, como visto na parte 3, deste trabalho.

Podemos ainda ajustar os projeto de climatizao as reais condies locais, usando recursosde free-cooling, energia geothermal, cursos dgua existentes.


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Vejamos a mesma tabela de custos com energia e sistema eltrico quando podemos reduzir ademanda e consumo eltricos com climatizao, em pelo menos 30%.

Sistema Base Investimento / OpexSistema eltrico(1.340 kW) R$ 11.5 mil / kW R$ 15.540.000,00Energia (10 anos) Reduo de 15% R$ 23.620.000,00


Chegamos a 22% de reduo de custo total de propriedade (Opex + Capex) por

servidor em dez anos de operao, apenas com aes de projeto de construo e instalaes.

- Confiabilidade, Comissionamento, Manuteno e Controle.

Um adequado sistema de gerenciamento e controle das utilidades, controlando energia eclimatizao deve ser parte natural de qualquer projeto, pois associado a um bomprocedimento de comissionamento, coordenao e seletividade da proteo eltrica emanuteno so os verdadeiros indicadores da Confiabilidade, muito mais slido do quemodelos estatsticos padronizados.

Grande parte do desperdcio de energia com climatizao vem da operao em contraponto

dos condicionadores, onde algumas unidades umidificam e outras desumidificam ereaquecem ao mesmo tempo. Um adequado sistema de controle descarta este problema.

A soluo de redundncia distribuda, modelo 1,5N, tambm exige um monitoramenteconstante das demandas.

Enfim se o desenho dos sistemas define a disponibilidade do projeto, estas medidas acabampor eleger o ndice de confiabilidade resultante para uma operao de longa durao,normalmente superior a 10 anos.

Ou seja, um projeto reduzido como propomos pode aparentemente ser menos confivel,porm com estas medidas pode no s recuperar como incrementar a confiabilidade, at emfuno do menor numero de componentes necessrios.


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Parte 3: Instalaes de Climatizao.

No incio dos estudos para implantao de um Data Center (DC), independentemente doporte, a questo mais comum que se apresenta qual a carga dissipada que dever serconsiderada j que, dependendo da densidade do DC), as melhores solues sero distintas.

Esta questo extremamente crtica devido ao impacto financeiro que cada soluo ter nocusto final de implantao, alm da vida til, possibilidade de aumento de capacidade,custos operacionais, entre outros.

Normalmente, os sistemas de ar condicionado e de eletricidade podem atingir a at 2/3 dototal do investimento previsto para a construo de um DC.

Existem muitos fatores que devem ser levados em conta por ocasio das definies depotncia eltrica e de climatizao tais como:

- tipo dos equipamentos utilizados,- taxa de migrao dos equipamentos de processamento para novas tecnologias,- variaes de densidade de cargas de acordo com o efetivo lay out,- tipo do DC (Corporativo, Financeiro, Governamental, Co-Location, etc)- Variaes de projeto para reas com baixa carga ou densidade.

Como exemplo os atuais Blade Servers, 1U Servers e as Storage Areas Networksapresentam densidades superiores a 5000 W/m2. Por outro lado, na grande maioria dos DC,existe uma combinao de equipamentos de tecnologia antiga com novas, que resultam

em densidades da ordem de 400 a 500 W/m2, mesclando reas de altssima densidade comoutras de densidade extremamente baixa. Ou seja, intuitivo que as solues para ambas assituaes devem ser diferentes e especficas a cada realidade.

O Data Center um ambiente que oferece servios de alto valor agregado pelas garantiasintrnsecas de confiabilidade, redundncia e performance necessrias para o armazenamentode dados, back up de informaes, gerenciamento de aplicaes, monitoramento, emisso derelatrios on line, suporte tcnico, enfim, quaisquer aplicaes em que seja imprescindvel aoperao ininterrupta durante 24 horas, 365 dias por ano, aplicaes estas classificadas comode misso crtica.

Os prdios que abrigam ambientes com essa classificao devem ser concebidos com basetecnolgica redundante, ou seja, possuir toda a infra-estrutura necessria ao perfeitofuncionamento destes ambientes de maneira plenamente segura.

Uma infra-estrutura segura no significa apenas instalar uma quantidade maior deequipamentos, Condicionadores, Chillers, UPS, Geradores, pois, se a concepo dos

respectivos sistemas no for adequada, a confiabilidade dos mesmos estarirremediavelmente comprometida, ainda que existam equipamentos redundantes.


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Estratgias para Atendimento.

a) Instalar os Condicionadores em Linha com os Corredores Quentes

Ao contrrio do que possa parecer num primeiro momento, os condicionadores (CRAC) devemestar posicionados, na medida do possvel, de frente para os corredores quentes, isto porque

nessa configurao o ar quente proveniente dos racks seguir preferencialmente em direo aosmesmos, no se misturando com o fluxo de ar nos corr edores frios.

CRAC CRAC

Co

rredorFrio

CorredorQuente

Co

rredorFrio

CorredorQuente

Co

rredorFrio

CRAC CRAC


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b) Implantar Corredores Quentes e Frios

Com raras excees, todos os servidores montados em racks possuem fluxo de ar horizontalno sentido frontal / traseiro. A figura abaixo mostra essa configurao onde todos osservidores esto com a frente voltada para o mesmo corredor (corredor frio), provido de

placas perfuradas de insuflamento, da mesma forma que as partes traseiras (corredorquente) onde as placas de piso so cegas.

Podemos otimizar ainda mais essa configurao mediante a utilizao de um forro falsoprovido de grelhas posicionadas nos corredores quentes, com o ar seguindo at ocondicionador de ar cujo retorno dever ser dutado at o pleno formado entre o forro e a laje.

Nessa situao, todo o ar quente imediatamente removido e no influencia em nada osdemais racks.


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c) No deixar espaos vagos no rack entre os servidores

Caso seja necessrio deixarem-se espaos vagos entre servidores instalados num mesmorack, os mesmos devero ser fechados com tampas apropriadas de maneira e evitar o curto-circuito de ar quente.

O mesmo procedimento deve ser adotado com relao aos espaos abertos no piso elevadopara passagens de cabos.


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d) Distribuir igualmente os Racks com Maior Densidade pelo DC

Quando instalamos conjuntos de vrios Racks de Alta Densidade, a maior parte dos sistemasde climatizao usualmente utilizados se mostram deficientes, isso porque a vazo de ar porsetor relativamente limitada e no ter condies de atender as exigncias dos mesmos.Por outro lado, caso os Racks estejam distribudos pelo DC, tal problema pode serfacilmente contornado uma vez que intuitivo que a capacidade total do sistema tambm praticamente distribuda.

Situao 1: DC com racks de alta densidade em conjunto

Situao 2: DC com racks de alta densidade distribudos pelo DC

Rack com 10 kWRack com 2,5 kW


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Atendimento de Racks com Alta Densidade e/ou Blade Servers

Quando a quantidade de Racks com Alta Densidade e/ou de Blade Servers for considervel,ou ainda quando os mesmos forem instalados em DC existentes onde o sistema declimatizao j esteja operando prximo do limite mximo, devemos adotar estratgiasdiferenciadas de maneira a atender as necessidades destes equipamentos da maneira maisexclusiva quanto possvel de maneira a preservar o funcionamento normal do restante doDC.

a) Sistemas Suplementares de Condicionamento

Para este tipo de soluo normalmente exigido um planejamento prvio de maneira apermitir a implantao destes sistemas adicionais sem interferncia com os equipamentosexistentes.

As principais tcnicas para esta alternativa so as seguintes:

Sistemas complementares localizados de acordo com a demanda de refrigerao. Utilizamrefrigerao liquida bombeada evitando condensao de umidade.


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Instalao de dutos de exausto e/ouventiladores diretamente nos racks interligandoa descarga de ar diretamente para o retornogeral do sistema

Instalao de placas de piso especiais providasde ventiladores booster insuflando o ar nocorredor frio e/ou diretamente sob o rack

Instalao de Racks especiais providos desistema autnomo de refrigerao

Condicionadores para instalao em linha formandoconjunto ao lado dos racks.


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b) reas Dedicadas de Alta Densidade

Definir ambientes totalmente independentes dos demais especialmente concebidos paraatender as altas cargas dissipadas. Estes ambientes podem ser substitudos por soluesespecficas desenvolvidas por alguns fabricantes reunindo num mesmo conjunto os racks, osistema de condicionamento e o sistema de fora completo (incluindo UPS), viabilizando ainstalao de racks de alta densidade at mesmo em locais providos apenas de sistemas de arcondicionado para conforto uma vez que o sistema de ar condicionado dos racks

totalmente independente.


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Solues com energia limpabaixo consumo.

Tradicionalmente so empregados condicionadores de ar com expanso direta ou indireta,estes ligados usualmente em centrais de gua gelada, com sistema de condensao a ar ougua.

At pouco tempo at mesmo condicionadores destinados a sistemas de conforto (com baixacapacidade para calor sensvel) eram usados em prol de um menor investimento inicial.

O resultado acabava sendo um pssimo PUE, ultrapassando a barreira de 2, ou seja o

consumo de energia nos servidores acaba resultando em pelo menos o dobro no consumototal do Data Center.

Hoje devemos procurar condicionadores de alto rendimento, com alta taxa de calor sensvel,capacidade varivel e eficientes sistemas de controle.

Tambm j so realidade solues como Free Cooling e aplicaes Geotermais, pois todosos modelos de distribuio de ar citados permitem a eliminao de Hot Spots no DataCenter, tornando possvel elevar a temperatura de ar frio para 24C, reduzindo drasticamentea carga trmica e viabilizando estas opes.

Diretriz para projeto.

Pelo exposto, fica evidente a necessidade da elaborao de um projeto perfeitamentedesenvolvido para as efetivas necessidades de cada Cliente em particular, levando emconsiderao tanto a situao atual como a perspectiva de futuras ampliaes.

Dessa maneira de extrema importncia que o sistema de ar condicionado seja modularcontemplando reservas operacionais estratgicas que possam vir a suprir eventuaisalteraes de tecnologia nos equipamentos de processamento.

Apenas como exemplo, muitos ainda se lembram dos imensos computadores instalados nointerior dos CPD que necessitavam de resfriamento direto por meio de gua gelada. Estescomputadores foram gradativamente substitudos por outros com maior capacidade deprocessamento, menor rea ocupada e maior facilidade de refrigerao, eliminando anecessidade da utilizao da gua gelada. Todavia, nos dias de hoje j bastante comum autilizao de racks refrigerados diretamente por trocadores acoplados aos mesmos, ou seja,retornamos a uma condio que todos ns julgvamos ultrapassada.

Assim sendo, entendemos que o correto planejamento do DC deva considerar o crescimentoescalonado, tanto dos sistemas de processamento como das utilidades, e a curva terica deadensamento prevista para, no mnimo, os prximos 10 anos para somente ento determinar

as efetivas necessidades de espao fsico, padro construtivo, solues de climatizao etambm de energia.


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Parte 4: Requerimentos de arquitetura.

Como visto nas partes anteriores, o projeto de arquitetura deve considerar a avaliao dasnecessidades presentes e futuras e assim iniciando com a viabilizao e escolha dalocalizao e seleo do imvel e chegando as caractersticas fsicas da edificao econdies especficas de capacidade e segurana, sob o vis da certificao atravs dasnormas especficas e das boas prticas de sustentabilidade.

O que deve ser um Data Center?

Um Data Center um conjunto integrado de componentes de alta tecnologia que permitemfornecer servios de infra-estrutura- processamento e armazenamento de dados, em largaescala - de alto valor agregado, para que organizaes de qualquer porte possam ter ao seualcance uma estrutura de grande capacidade e flexibilidade, alta segurana para processar earmazenar informaes.

Como categorizar os Data Centres?

Uma maneira ampla de classificar um Data Center categoriz-lo pelo porte, e podem ser:

1 - Server CLOSETUnidades instaladas em gabinetes, tpico de pequenos escritrios,

lojas e estabelecimentos isolados.

2 - Server ROOMSalas dedicadas a instalaes de equipamentos de TI, porm como parteintegrada de uma instalao comum.

3 - Localized DATACENTERConjunto destinado a receber os equipamentos de TIdestinado a suportar as atividades de uma mesmo campus ou sitio.

4Mid-tier DATACENTERData Center destinado a aplicaes complexas e variadas deTI, cobrindo necessidades corporativas em mbito global.

5 - Enterprise DATACENTERData Center com objetivos estabelecidos no prpriomodelo de negocio em si.

E, como se estabeleceram os padres de projeto?

Um pouco de histria: at a TIA-942

Nos ltimos 20 anos, padres para instalaes de cabeamento tem sido a base para garantirdesign, instalaes e performance adequados para redes de telecomunicaes.


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A TIA (Telecommunications Industry Association) revolucionou a indstria, quandopublicou a primeira TIA-568 Commercial Building Telecommunications Wiring Standard,que descreveu os requisitos de design, instalaes e performance para sistemas decabeamento em edifcios comerciais.

No conjunto, os padres capacitaram a indstria para efetivamente avanar de forma maisrpida e com maior alcance.

Porm de inicio os Data Centres, foram projetados sem nenhum padro pr estabelecido,muitas vezes referenciados por solues internas como as da IBM e de instituies como o

The Uptime Institute.

Em Abril de 2005, a TIA respondeu a essa necessidade com a TIA-942Telecommunications Infraestructure Standards for Data Centres, o primeiro padroespecfico para infra-estrutura de Data Centres.

Proposto para ser usado por projetistas de Data Centres, antes do processo dedesenvolvimento da edificao, a TIA-942 envolve as premissas e requerimentos para:

Terreno e layout Infra-estrutura de cabeamento Graus de confiabilidade (Tiers) Consideraes sobre entorno

Essas normas so constantemente atualizadas, de forma a contemplar as modificaes, novastcnicas e evoluo de todos os componente do processo.

O que so os Nveis de Confiabilidade (TIERs)?

A performance do Data Center pode ser descrita por uma srie de termos comoconfiabilidade, disponibilidade, nem sempre fceis de serem calculados.

- Disponibilidade relaciona o tempo mdio entre falhas (MTBF) e o tempo derecuperao, MTTR, e pode ser diretamente as condies de permisso paramanuteno previstas em projeto.

- Confiabilidade por sua vez expressa a possibilidade de falha de um componente esua conseqncia para a operao para um determinado tempo de misso.

A caracterizao dos nveis ou camadas (TIER) oferece um guia pratico para orientar oprojeto de um Data Center sem que complexos clculos precisem ser obrigatoriamenteaplicados.


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Existe sempre um compromisso entre o custo total de propriedade (TCO) e a escolha de umacamada. Ou seja, quanto mais elevado o Tier do Data Center (menor downtime) maior serseu custo de implantao e operao.

No projeto do Data Center a parte do planejamento requer muito cuidado pois aqui quenormalmente se encontram os maiores erros. Deve-se construir uma especificao resultantedas preferncias e limitaes do projeto.

Os mtodos de classificao mais conhecidos so o The Uptime Institute's Tier PerformanceStandards, TIA 942 e Syska Henessy Group's Criticality Levels.

Uptime Performance Standard foi criado em 1995 o guia preferencial em projetos de DataCentres, mas no especifica detalhes de projeto, embora esta entidade possua inmerostrabalhos de referencia publicados.

O anexo G da TIA 942 que trata da construo e instalaes para Data Center baseado nosprincpios do The Uptime Institute.

A escolha da camada de criticidade considerando qualquer um dos mtodos deve vir de umbalano entre o custo do downtime (ou prejuzos por paradas) e o equivalente custo total depropriedade (TCO).

Devemos considerar se estamos falando de um novo projeto (greenfield) ou de um DataCenter j existente (retrofit).

Para cada um dos 4 TIERs, esto descritas as recomendaes para arquitetura, segurana,sistemas eltricos, sistemas mecnicos e de telecomunicaes. O mais importante que osprojetistas saibam transpor para o projeto estes conceitos, preservando a viabilidade donegcio e os custos, pensando sempre na eficincia energtica.

Fundamental: O custo inicial e a eficincia energtica fortemente influenciado pelo

projeto de arquitetura, que deve oferecer suporte para todos os aspectos descritos nas

etapas anteriores deste trabalho.

E, qual impacto nos projetos de Arquitetura?

Primeiramente, a arquitetura o meio pelo qual se promovem solues e instalaes querefletem a imagem de uma empresa de alta tecnologia sendo a forma de externarcompetncia, confiabilidade e posicionamento no mercado.

atravs das solues de Arquitetura, que se obtm um Data Center confivel, com altadisponibilidade respeitando-se os custos e o meio ambiente, maximizando o investimento.


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Devem ser feitas, na etapa inicial do projeto, as consideraes referentes expanso ecrescimento gradual, de forma a evitar custos iniciais desnecessrios e perda de eficinciaenergtica.

O custo da edificao, em si, representa menos de 10% do valor total do Data Center, masesse custo tem impacto na etapa inicial, e principalmente nos custos de operao emanuteno. Um projeto de arquitetura que no responda adequadamente as condiesideais de instalaes poder resultar em custos irreparveis.

O projeto deve considerar, antecipadamente, o processo de desenvolvimento da edificao,incluindo a coordenao efetiva, que atravesse as diversas reas de expertise, incluindo

telecomunicaes, gerao de energia e sistemas mecnicos.

Muito se fala em requerimentos para instalaes, porm as referencias citadas trazem todasas premissas a serem atendidas pela Arquitetura e Construo.

Alm das Certificaes, o que h? As inovaes!

O foco em Sustentabilidade deve permear todo o projeto, acompanhando as novastecnologias que se fazem presente, como as solues de maior eficincia energtica e a altadensidade.

O projeto de arquitetura deve adequar a edificao, usando novos materiais e aplicar asprticas de um projeto sustentvel.

Um exemplo de resposta ao crescente adensamento de cargas, suprir a nova demanda dosData Center com solues adequadas de refrigerao como visto na terceira parte destetrabalho.

O custo do sistema de refrigerao depender e muito do projeto Arquitetnico, incluindo aia escolha quanto a localizao e seleo do imvel.

O emprego de solues com utilizao dos sistemas modulares de climatizao podeprescindir da utilizao de pisos elevados em determinadas condies, reduzindo custos.

H ainda a Norma de desempenho de Projetos, que entrar em vigor em Maio de 2010, e quede forma mais incisiva, responsabiliza o autor do projeto pelo desempenho da edificao.


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Conteudo e programa para projeto arquitetnico.

O projeto de arquitetura e construo civil para um Data Center deve considerar o seguinteprograma mnimo:

- Implantao geral no terreno prevendo:

- Estacionamentos.- Areas para equipamentos tcnicos.

- Portaria e dependncias de recepo e controle.- Paisagismo.

- Edificao (ou edificaes) contendo:

- Data Center Room com os equipamentos de produo.- Salas para telecomunicaes.- reas para Command Center (NOC), reunies e equipe de operao.- reas auxiliares, depsitos, manuteno, desembalagem e recebimento.- reas de infra-estrutura eltrica e de climatizao.- reas para conforto humano.

A concepo do projeto deve atender aos requisitos das referencias citadas, como a TIA 942,quanto a segurana do complexo e oferecer todos os meios para que os equipamentos deproduo, controle e telecomunicaes e infra estrutura de energia e climatizao sejaminstalados e operados com a mxima eficincia e adaptabilidade.


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Concluso.

Resumindo todas as aes, com o efeito em cascata e partindo do modelo Data Center queno seja tomado pelas praticas apresentadas, podemos ter uma diferena de at 2,8 vezesmenos consumo de energia para a mesma capacidade ou volume de processamento, com osrespectivos ganhos em termos financeiros.

Iniciar com o adequado planejamento das aes de TI e dimensionamento correto do dataCenter considerando o crescimento escalonado das necessidades e a curva de adensamentoprevista para os prximos 10 a 15 anos e ento modelar as necessidades de espao

(arquitetura e construo civil) e ento implantar solues de climatizao e energiaatendendo a estes princpios.

Devemos evitar um dos erros mais comuns. O custo do edifcio (imvel e obras civis) muito pequeno em relao ao custo total do Data Center, 10% talvez, e um edifcioinadequado pode significar elevado custo de implantao das instalaes e respectivoconsumo de energia.

Referencias para consulta.

Este trabalho conta com as informaes pessoais do autor e as referencias, que

recomendamos conhecer, incluindo os links associados.

- A Roadmap for Reducing Energy Consumption In The Data CenterRaphael Garcia / Emerson Networking Power

- Google Efficiente Computinghttp://www.google.com/corporate/green/datacenters

- Suns Energy Efficiente DataCenter Tourhttp://www.sun.com/aboutsun/environment/media/datacenter_tour.xml http://blogs.sun.com/geekism/entry/i_ll_show_you_mine

- U.S. Department of Energyhttp://www.lbl.gov/

- The Uptime Institutehttp://www.uptimeinstitute.org/

- Upsite Technologieshttp://upsitetechnologies.com/

- European CommissionDirectorate GeneralJRC- Joint Research Centre- Institute for Energy Renewable Energies Unit

- Code of Conduct on Data Centres Energy Efficiency - Version 1.0, 30 October 2008
http://www.sun.com/aboutsun/environment/media/datacenter_tour.xmlhttp://www.sun.com/aboutsun/environment/media/datacenter_tour.xmlhttp://blogs.sun.com/geekism/entry/i_ll_show_you_minehttp://blogs.sun.com/geekism/entry/i_ll_show_you_minehttp://www.uptimeinstitute.org/http://www.uptimeinstitute.org/http://blogs.sun.com/geekism/entry/i_ll_show_you_minehttp://www.sun.com/aboutsun/environment/media/datacenter_tour.xml

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