Proyecto de climatización de un CPD y mejora de su eficiencia energética ¿cómo abordarlo?

Un CPD, o Centro de Procesamiento de Datos, es la instalación física de lo que actualmente conocemos como “la nube”. Se trata de salas o edificios diseñados para almacenar y distribuir la información digital generada por la sociedad.

Estos centros suelen tener muchas denominaciones: CPD, centro de datos, centro de proceso de datos, data center, centro de informática, sala de servidores, centro de cómputo (en Hispanoamérica) o sala técnica. En cualquier caso, estas infraestructuras suelen estar equipadas con servidores, almacenamiento de datos, equipos de red y sistemas de seguridad para garantizar el almacenamiento seguro y el acceso eficiente a la información.

A menudo, los CPD o salas de servidores requieren de reformas o ampliaciones de espacio, lo que requiere a su vez de un reacondicionamiento de sus instalaciones de climatización. Ese proceso de adecuación de instalaciones suele ser aprovechado para aplicar medidas de eficiencia energética, ya que estas infraestructuras tienen la necesidad constante de reducir su gasto energético.

En Campos contamos con una larga trayectoria en trabajos para CPD, ejecutando principalmente proyectos de construcción y reforma, así como proyectos de climatización y de eficiencia energética. Nuestra experiencia en el sector de las telecomunicaciones nos permite conocer las necesidades de estos emplazamientos, realizando nuestros trabajos “en caliente” sin perturbar el normal funcionamiento de las instalaciones.

En nuestro artículo, “Proyecto de construcción e instalaciones en un centro de procesamiento de datos ¿cómo abordarlo?” pusimos de manifiesto qué es un CPD y las necesidades más comunes de estas infraestructuras en cuanto a instalaciones eléctricas y construcciones o reformas. El presente artículo pretende ser la continuación del anterior, pero centrándonos ahora en la climatización del CPD y la mejora de su eficiencia energética, siempre desde nuestra perspectiva y experiencia adquirida por nuestro equipo del área de climatización y energía.

Principales desafíos en la climatización de un CPD y en la mejora de su eficiencia energética 

La climatización de un CPD y la mejora de su eficiencia energética presentan desafíos específicos debido a la alta demanda de energía y la sensibilidad de los equipos de TI. Algunos de estos desafíos son:

• Alto consumo energético: los equipos de TI, como servidores y equipos de almacenamiento, generan una gran cantidad de calor y consumen mucha energía. Esto puede aumentar significativamente los costes operativos y el impacto ambiental del CPD. 
• Climatización y refrigeración ineficiente: La climatización y refrigeración de los CPD es una de las principales fuentes de consumo de energía. Mantener una temperatura óptima en el interior del centro de datos sin desperdiciar energía es un desafío, especialmente cuando se enfrenta a cargas de trabajo variables y cambios en la demanda. Los sistemas de climatización y  refrigeración tradicionales, como la refrigeración por aire, pueden ser ineficientes y consumir mucha energía.
• Distribución del calor: la distribución del calor dentro del CPD puede ser desigual, lo que lleva a la formación de puntos calientes y aumenta la carga en los sistemas de climatización.
• Regulación de la temperatura y humedad: es fundamental mantener una temperatura y humedad constantes dentro del CPD para garantizar el rendimiento y la fiabilidad de los equipos. Las fluctuaciones en estos parámetros pueden provocar fallos en los sistemas y pérdida de datos.
• Redundancia y sistemas de respaldo: es necesario contar con sistemas de climatización redundantes y de respaldo para evitar interrupciones en caso de fallos en el equipo principal o cortes de energía.
• Pérdidas de energía: la conversión de energía eléctrica en calor en los sistemas de TI y la posterior extracción de ese calor mediante sistemas de refrigeración pueden resultar en pérdidas de energía significativas si no se gestionan adecuadamente.
• Monitorización y gestión remota: es importante contar con sistemas de monitorización y gestión remota que permitan supervisar y controlar los diferentes parámetros del CPD en tiempo real.
• Uso de energía renovable: considerar la posibilidad de utilizar fuentes de energía renovable, como paneles solares o energía eólica, para alimentar parcial o totalmente las operaciones del CPD.

Abordar estos desafíos requiere un enfoque integral que combine la implementación de tecnologías energéticamente eficientes, prácticas operativas optimizadas y sistemas de gestión de energía efectivos. Además, el seguimiento continuo y la evaluación de la eficiencia energética son fundamentales para identificar oportunidades de mejora y optimización de la climatización del  CPD.

Importancia del PUE en la eficiencia energética de un CPD

En este contexto debemos hablar del PUE (Power Usage Effectiveness) ya que, en la actualidad, se hace imprescindible medir este aspecto para conocer el nivel de eficiencia de un centro de datos. 

El PUE es una métrica establecida por The Green Grid para evaluar la eficiencia de los centros de datos. Se compara la cantidad total de energía consumida por el centro de datos con la energía que realmente se utiliza en el equipo de tecnología de la información (TI). Esto proporciona información sobre la cantidad de energía que se pierde en diferentes  sistemas, como por ejemplo los de refrigeración.

Los desafíos comentados anteriormente están también relacionados con el PUE, ya que el objetivo de cualquier proyecto de climatización del CPD y eficiencia energética persigue un PUE que oscile entre 1.3 – 1.5.

Con el uso de nuevas técnicas de refrigeración se está imponiendo también el uso de otros ratios de control de eficiencia en los centros de datos. Por un lado, el WUE (water usage effectiveness) representa la cantidad de agua utilizada para refrigerar cada kWh de potencia IT. Por otro lado, el ERF (energy reuse factor) indica la cantidad de energía reutilizada frente al total de energía del centro. Por último, el DER (data center efficiency ratio) indica la cantidad de energía consumida total entre la energía consumida por la carga IT.

Principales medidas a implementar en un proyecto de climatización de un CPD basado en la máxima eficiencia energética

Habitualmente, un proyecto de climatización CPD con foco en un aumento de su eficiencia energética se inicia cuando la superficie va a ser reformada o ampliada. Es en ese momento cuando se aprovecha para reacondicionar las instalaciones de climatización y de electricidad con sistemas y medidas más eficientes. En otros casos, también muy habituales, los proyectos de climatización y eficiencia energética se ponen en marcha tras detectar altos consumos de energía en CPD ya existentes.

En España, muchos CPD son de tamaño pequeño y mediano, con áreas de alrededor de 300 metros cuadrados. Estos centros de procesamiento de datos a menudo necesitan actualizaciones y expansiones a medida que sus instalaciones se vuelven obsoletas, ineficientes o insuficientes en capacidad. Por lo tanto, se hace necesario realizar reformas o aumentos en su tamaño e instalaciones (climatización,  electricidad, etc) para mantenerse al día con las demandas tecnológicas.

Como hemos comentado anteriormente, la gestión del clima y la refrigeración en los CPD supone una gran parte del consumo energético. Lograr una temperatura adecuada dentro del centro de datos sin derrochar energía es un desafío, especialmente ante fluctuaciones en la carga de trabajo y cambios en la demanda. Algunas de las medidas más comunes para reformar, ampliar o modernizar los sistemas de climatización en un CPD ya existente, así como para mejorar su eficiencia energética son: 

Instalación, renovación o reacondicionamiento de climatizadores existentes

En muchos casos, el proyecto de climatización de un CPD incluye la instalación,  renovación o reacondicionamiento de los climatizadores existentes, De esta forma, los equipos de climatización (nuevos o  reacondicionados) garantizan una temperatura y humedad adecuadas dentro del centro de datos. 

Un sistema de climatización confiable es fundamental para garantizar la disponibilidad continua de los servicios en el centro de datos. El reacondicionamiento puede ayudar a prevenir fallos inesperados en el sistema de climatización que podrían provocar interrupciones en la operación del centro de datos.

El sistema HVAC utilizado en centros de datos de tamaño mediano es, en ocasiones, configurado por climatizadores autónomos que ofrecen sistemas muy sofisticados, los cuales permiten tener controlados todos los parámetros psicométricos del aire interior y hacerlo siempre con el menor consumo de energía posible.

Instalación, renovación o reacondicionamiento de enfriadoras en el CPD 

Para mejorar la refrigeración del CPD,  es común entre nuestros trabajos la desinstalación de las enfriadoras existentes y la instalación de nuevas enfriadoras. Esto supone en muchas ocasiones una ampliación del sistema de climatización CPD, necesaria para cubrir las necesidades de los centros de datos tras las ampliaciones de sus nuevas salas de servidores.

En los centros de datos, los equipos como servidores, routers y unidades de almacenamiento, generan grandes cantidades de calor debido a la actividad computacional intensiva. Si este calor no se disipa de manera efectiva, puede provocar un sobrecalentamiento de los equipos, lo que a su vez puede derivar en fallos, tiempos de inactividad y daños irreparables.

Las enfriadoras son equipos centrales en las instalaciones HVAC de un centro de datos. Son los equipos encargados de proporcionar la energía frigorífica al sistema de distribución formado generalmente por una red de tuberías con agua y glicol en su interior.

Modificación de la instalación de agua del CPD

En muchas ocasiones, al instalar, renovar o reacondicionar las unidades de enfriamiento de un centro de datos, es necesario modificar la infraestructura de suministro de agua del CPD.

En estos casos, la modificación de la instalación de agua puede implicar ajustes en las tuberías existentes, la incorporación de nuevos conductos o la instalación de equipos adicionales, todo con el fin de garantizar un suministro de agua adecuado y eficiente para el funcionamiento óptimo del sistema de enfriamiento del centro de datos.

Instalación de Free Cooling

Se trata de instalaciones de climatización que permiten aprovechar el aire exterior para refrigerar los CPD, contribuyendo a una mayor eficiencia energética. 

Por un lado, los sistemas de free cooling directo aprovechan la entrada de aire frío del exterior cuando las condiciones son favorables, lo que disminuye la necesidad de utilizar sistemas de refrigeración mecánica durante períodos extensos.

Por otro lado, en los sistemas de free cooling indirecto, el aire exterior se utiliza para enfriar un líquido refrigerante, como el agua, que luego se emplea para refrigerar el interior del edificio. En resumen, el agua actúa como un transportador de frío hacia el CPD en estos casos.

Confinamiento de zonas

En un centro de procesamiento de datos, es crucial mejorar la circulación de los flujos de aire para asegurar que todos los equipos reciban el enfriamiento adecuado y no se vean afectados por mezclas no controladas de corrientes de aire. Una solución común implica el uso de cerramientos para aislar los pasillos fríos y calientes.

Recientemente, ha habido una tendencia hacia el confinamiento del aire caliente en lugar del frío, lo que mejora la redundancia de los sistemas de climatización y la eficiencia general. Sin embargo, actualmente cobra un mayor protagonismo la opción de enfriar directamente los equipos en lugar de controlar el entorno que los rodea.

Instalación de sistemas de calidad de red

Otra forma efectiva de mejorar la eficiencia energética de un CPD es mediante la mejora de su calidad de red, es decir, de su suministro eléctrico. En muchos casos, estos centros pueden experimentar distorsiones, sobrecargas o pérdidas de energía en su red eléctrica.

Instalando una serie de dispositivos diseñados para mejorar la calidad de la red eléctrica, es posible lograr un ahorro significativo en la factura de la luz, al mismo tiempo que se contribuye a la preservación del medio ambiente.

Instalación de sistemas de monitorización y control remoto

Como hemos comentado anteriormente, es esencial disponer de sistemas de monitorización y gestión remota que posibiliten la supervisión y control en tiempo real de los distintos aspectos del centro de procesamiento de datos con el objetivo de optimizar su eficiencia energética.

En este sentido, desde Campos hemos desarrollado una plataforma de gestión de infraestructuras, denominada ‘e-brain’, destinada a la monitorización y control remoto en tiempo real de instalaciones y equipos de climatización de centros de datos, como consumos de energía, control de accesos, instalaciones eléctricas, etc

Este sistema permite actuar de forma coordinada y rápida ante un problema en la instalación y disponer de la información necesaria para implementar soluciones de eficiencia energética adaptadas a las necesidades de la infraestructura.

Instalación de energías renovables

Cada vez es más común emplear energías renovables, como la solar o la eólica, para proporcionar parte o la totalidad de la energía necesaria para las operaciones del centro de procesamiento de datos.

Desde Campos acometemos habitualmente instalaciones de autoconsumo fotovoltaico en centros de datos, lo que contribuye a conseguir importantes ahorros energéticos en estos edificios y  al fomento del autoconsumo de energía verde, con su consecuente reducción de emisiones de CO2.  

Campos: especialistas en proyectos de climatización CPD con foco en una mayor  eficiencia energética 

Desde Campos llevamos a cabo tanto el diseño, como la instalación de proyectos de climatización y eficiencia energética en CPD. Nuestro equipo de ingenieros e instaladores está especializado en abordar este tipo de soluciones en data centers. Se trata de proyectos complejos y muy específicos que requieren de mucho conocimiento y experiencia en ingeniería e instalaciones de climatización en centros de datos. 

La implementación de estas soluciones persiguen la mejora de la eficiencia del centro de datos; un requisito cada vez más necesario en este sector y, en gran parte, de los CPD ya construidos en España. 

Con este tipo de proyectos de climatización CPD conseguimos mejorar de forma muy significativa el rendimiento y la eficiencia energética de estas infraestructuras, lo que supone la consecución de importantes beneficios a nivel tanto económico como medioambiental.

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