Refrigeración de racks de servidores: flujo de aire, ventiladores y métodos

Refrigeración de racks de servidores: flujo de aire, ventiladores y métodos.Si hay una temperatura óptima, las cosas funcionan mejor. La refrigeración del servidor presenta desafíos únicos para el entorno en el que se encuentra un bastidor. Los racks del servidor están diseñados para ayudar a administrar el flujo de aire y mantener la temperatura en las especificaciones de funcionamiento. Elegir el tipo correcto de ventiladores y colocarlos correctamente permite a los gerentes de los centros de datos llevar aire frío desde los lugares correctos y empujar el aire caliente hacia dónde debe ir.



¿Por qué es tan importante el flujo de aire para la refrigeración del servidor?

Controlar el calor en un servidor puede ayudar a enfriar una habitación, reducir las facturas de electricidad o evitar que un servidor falle. Al igual que una computadora hogareña, los servidores tienen entradas y escapes, que traen aire frío de un lado y aire caliente del otro. Dado que un rack contiene esencialmente varias computadoras, no solo es importante administrar el flujo de aire en cada dispositivo sino también en el rack.

La planificación del flujo de aire para un rack de servidores se realiza para que todo el equipo pueda moverse en aire frío desde un lado y hacer que fluya fuera del rack. Esto generalmente significa soplar todo el aire caliente por la parte posterior del estante y dirigirlo hacia arriba y hacia el techo. A partir de ahí, los conductos de retorno pueden llevar el aire caliente a una cámara de retorno donde un CRAH (controlador de aire de la sala de computadoras) enfría el aire y dirige a las áreas que se enfrían. Además, los ventiladores del bastidor del servidor pueden garantizar que el flujo de aire se dirija a todos los lugares correctos.

Bandejas de ventilador

Las bandejas de ventilador se usan para ayudar a sacar el calor de un estante y se montan donde sea que exista un punto caliente. Por ejemplo, si no hay equipo en la parte superior de un estante cerrado, esa área puede calentarse debido a la baja circulación. Aquí es donde colocaría una bandeja de ventilador para mover el aire y detener el exceso de calor.

Los ventiladores de bastidor horizontales también sacan el calor de un servidor cuando se acumulan puntos calientes. Sin embargo, en lugar de empujar el aire hacia arriba o hacia abajo, lo empuja hacia afuera. Esto podría ser mejor en una situación en la que empujar el aire hacia arriba correría el riesgo de recircular el aire caliente de regreso a un área enfriada.

Si hay espacio abierto en un servidor, en lugar de usar paneles ciegos para llenar el espacio, se puede usar un ventilador de bastidor para ayudar a sacar el aire del bastidor. Aún así, los paneles ciegos son excelentes para administrar el flujo de aire y mantener una buena circulación.

Ruido del ventilador del bastidor del servidor

El daño auditivo puede ocurrir desde tan solo 85 decibelios, que es alrededor del volumen promedio de un centro de datos. En los centros de datos, la mejor manera de contrarrestar el ruido es mantener el equipo en habitaciones separadas a menos que sea necesario que estén juntos.

En el hogar, los niveles de ruido dependerán de la calidad del equipo con el que elija enfriar su rack y sala de servidores. Verifique la clasificación de decibelios de sus ventiladores para determinar qué tan fuertes serán en su habitación. Si tiene varios ventiladores, los decibelios no se apilan linealmente, por lo que en lugar de un ventilador de 70db funcionando con otro ventilador de 70db, el total será de alrededor de 73db en lugar de 140db. Los ventiladores con una clasificación de alrededor de 30 dB están en el lado más silencioso, mientras que los ventiladores de más de 65 dB probablemente sean irritantes.

La mejor manera de administrar el ruido del servidor es usar un rack acústico . Estos pueden ser muy caros, incluso con un rack de 12U que cuesta alrededor de $ 4000. El costo proviene de su capacidad para enfriar por completo un servidor mientras permanece en silencio. Algunos están disponibles a un precio más barato, pero tendrán significativamente menos funciones.

Sistemas de climatización

Los sistemas de HVAC o calefacción, ventilación y refrigeración por aire incluyen todos los equipos que controlan el entorno de un hogar o negocio. Debido a que las salas de servidores generan calor en el interior de una manera única, estos sistemas pueden ser muy caros. Como mínimo, querrá una unidad de CA dedicada para su unidad de servidor y algún tipo de método para eliminar el aire de escape.

En un centro de datos, los profesionales aprovechan los pisos elevados y los techos muy altos para separar el aire caliente y el frío. Debajo del piso, el aire se recicla y se empuja a través de las baldosas hacia pasillos fríos. Por encima del techo, el aire caliente se introduce en los gases de escape y en un CRAH (Computer Room Air Handler) que utiliza ventiladores y agua fría para eliminar el calor.

Refrigeración líquida para servidores

La refrigeración líquida puede ser una forma extremadamente efectiva de controlar el calor en equipos individuales o en el rack del servidor como un todo. Este tipo de enfriamiento funciona bombeando líquido frío a una sincronización de calor. Esa sincronización de calor transfiere el calor al líquido, que luego se bombea nuevamente al enfriador para que se enfríe nuevamente.

Con una eficiencia mejorada viene la complejidad. La refrigeración líquida es difícil de implementar y es utilizada principalmente por empresas que exigen un alto rendimiento informático como Google y empresas comerciales de alta frecuencia . El enfriamiento por agua permite una mayor densidad de unidades de procesamiento y, por lo tanto, más potencia en un solo servidor. En el video a continuación, puede ver cómo Google armó su sistema de refrigeración líquida.

Elección de ventiladores para un rack de servidores

Para servidores domésticos o de oficina , es probable que no haya demandas térmicas extremas. Una preocupación mayor podría ser minimizar el costo de la electricidad, por lo que querrá probar varios métodos para evitar que los servidores calienten la habitación. Esto se puede hacer utilizando ventiladores de escape en el servidor que dirigen hacia arriba a un escape de techo o desde la parte posterior, hacia un escape de pared. Asegúrese de que el servidor esté lleno de equipos o paneles ciegos para garantizar que no recircula aire caliente a un área con aire frío o viceversa.

En una sala de servidores de tamaño mediano , idealmente tendrá pisos elevados y techos altos. Si no es así, aún puede usar el método de pasillo frío, pasillo caliente, pero necesitará un conducto que empuje la CA hacia los pasillos fríos y una cortina que proteja el frente de los servidores del escape caliente facilitado por los ventiladores . Para conocer diferentes métodos de diseños de refrigeración, vea este video informativo.

Los centros de datos que están preocupados por la informática de alto rendimiento pueden optar por un sistema de refrigeración líquida. Si eligen la refrigeración por aire, toda la instalación se construirá alrededor de servidores desde el principio, por lo que es probable que tengan pisos elevados para la refrigeración, espacio en el techo para los gases de escape y equipos de climatización de última generación para manejar grandes cantidades de calor.

¿Cómo funciona el flujo de aire en la refrigeración de racks?

El flujo de aire es una técnica clave para disipar el calor en racks de servidores. Funciona al dirigir aire frío hacia los componentes calientes y expulsar el aire caliente fuera del rack. Esto se logra mediante diseños que promueven la entrada de aire fresco por la parte frontal y su salida por la parte posterior. Para optimizar el flujo, es importante organizar los equipos siguiendo estándares como el «hot aisle/cold aisle», donde los racks se colocan en filas alternadas para separar las corrientes de aire caliente y frío. Un diseño adecuado minimiza puntos calientes y mejora la eficiencia energética del sistema.

¿Qué tipos de ventiladores se utilizan en la refrigeración de racks?

En la refrigeración de racks, se utilizan principalmente ventiladores axiales y centrífugos. Los ventiladores axiales son comunes debido a su capacidad para mover grandes volúmenes de aire a baja presión, ideales para enfriar múltiples servidores. Por otro lado, los ventiladores centrífugos son más eficientes en espacios reducidos y ofrecen mayor presión, lo que los hace útiles en configuraciones densas. Además, algunos sistemas emplean ventiladores inteligentes con sensores que ajustan automáticamente la velocidad según la temperatura. Estos dispositivos son esenciales para mantener un ambiente óptimo dentro del rack y evitar el sobrecalentamiento.

¿Cuáles son los métodos más comunes de refrigeración para racks de servidores?

Los métodos más comunes incluyen refrigeración por aire, líquido y sistemas híbridos. La refrigeración por aire utiliza ventiladores y conductos para dirigir el flujo de aire, siendo económica pero limitada en densidad. La refrigeración líquida, como inmersión o placas de enfriamiento, es más eficiente para disipar calor en racks de alta densidad. Los sistemas híbridos combinan ambos enfoques para equilibrar costos y rendimiento. Además, técnicas como el uso de pasillos fríos/calientes y contención de aire mejoran la eficiencia. La elección del método depende de factores como el tamaño del rack, la carga térmica y el presupuesto disponible.

¿Cómo afecta la organización interna del rack a la refrigeración?

La organización interna del rack tiene un impacto directo en la eficiencia de la refrigeración. Colocar los equipos de manera desordenada puede obstruir el flujo de aire, creando puntos calientes y reduciendo la efectividad del sistema. Es recomendable usar organizadores de cables y espaciadores para permitir una circulación adecuada. Además, distribuir los componentes de mayor generación de calor, como switches y servidores, ayuda a prevenir acumulaciones de calor. Un diseño bien planificado, junto con etiquetas claras y acceso fácil, facilita el mantenimiento y mejora la gestión térmica general del rack.

¿Qué es el sistema de contención de aire en racks de servidores?

El sistema de contención de aire es una estrategia que separa físicamente las corrientes de aire frío y caliente para mejorar la eficiencia de la refrigeración. En la contención de aire frío, se sella el pasillo frontal para dirigir todo el aire fresco hacia los servidores. En la contención de aire caliente, se encapsula el aire expulsado para llevarlo directamente al sistema de retorno del aire acondicionado. Este método reduce la mezcla de aire y minimiza el desperdicio energético. Al implementar contención, se logra un control más preciso de la temperatura, mejorando el rendimiento y reduciendo costos operativos.

¿Cómo influye la densidad de los racks en la refrigeración?

La densidad de los racks influye significativamente en la refrigeración, ya que racks más densos generan mayor cantidad de calor en un espacio reducido. Esto puede sobrecargar sistemas de enfriamiento tradicionales basados en aire, requiriendo soluciones avanzadas como refrigeración líquida. Además, una alta densidad aumenta el riesgo de puntos calientes si el flujo de aire no está bien diseñado. Para abordar estos desafíos, es fundamental utilizar ventiladores de alta capacidad, optimizar la distribución de equipos y monitorear constantemente la temperatura. Una gestión adecuada de la densidad garantiza un entorno seguro y eficiente para los servidores.

¿Qué papel juegan los sensores de temperatura en la refrigeración de racks?

Los sensores de temperatura son herramientas esenciales para monitorear y optimizar la refrigeración de racks. Proporcionan datos en tiempo real sobre las condiciones térmicas dentro del rack, permitiendo identificar puntos calientes o fallas en el sistema. Estos sensores pueden integrarse con software de gestión para ajustar automáticamente la velocidad de los ventiladores o activar alarmas en caso de anomalías. Además, ayudan a evaluar la eficacia de las estrategias de enfriamiento y a tomar decisiones informadas sobre mejoras. Su uso garantiza un control preciso y proactivo de la temperatura, minimizando riesgos operativos.

¿Cuál es la diferencia entre refrigeración activa y pasiva en racks?

La refrigeración activa utiliza dispositivos mecánicos, como ventiladores o sistemas de aire acondicionado, para disipar el calor generado por los servidores. Es ideal para racks de alta densidad y entornos exigentes. Por otro lado, la refrigeración pasiva depende de materiales conductores de calor, como disipadores o rejillas de ventilación, para transferir el calor sin intervención mecánica. Aunque es más económica y silenciosa, su eficiencia está limitada a cargas térmicas bajas. La elección entre ambas depende de las necesidades específicas del rack y el nivel de inversión disponible para el sistema de enfriamiento.

¿Cómo se optimiza el flujo de aire en racks de alta densidad?

Optimizar el flujo de aire en racks de alta densidad implica técnicas avanzadas como el uso de ventiladores de alta capacidad, contención de aire y diseño modular. Es importante asegurar que el aire frío llegue directamente a los componentes críticos y que el aire caliente sea expulsado eficientemente. Además, se pueden implementar soluciones como chimeneas de calor o sistemas de inyección de aire frío desde el piso técnico. Organizar los equipos en función de su generación de calor y utilizar paneles ciegos para cubrir espacios vacíos también mejora la eficiencia. Estas estrategias garantizan un funcionamiento estable incluso en entornos exigentes.

¿Qué ventajas ofrece la refrigeración líquida para racks de servidores?

La refrigeración líquida ofrece ventajas significativas, especialmente en racks de alta densidad. Es más eficiente que el aire para disipar calor, reduciendo el consumo energético y los costos operativos. Además, permite un enfriamiento más uniforme y preciso, minimizando el riesgo de sobrecalentamiento. Métodos como la inmersión total sumergen los servidores en líquidos no conductores, mientras que las placas de enfriamiento dirigen líquido a través de componentes específicos. Esta tecnología es escalable y adaptable, lo que la convierte en una opción ideal para centros de datos modernos con demandas térmicas intensas.

¿Cómo afecta la ubicación del rack a la refrigeración?

La ubicación del rack influye en la eficiencia de la refrigeración debido a factores como la proximidad a sistemas de aire acondicionado, fuentes de calor externas y la disposición del espacio. Racks colocados cerca de ventanas o áreas soleadas pueden absorber calor adicional, aumentando la carga térmica. Por otro lado, racks alejados de unidades de enfriamiento pueden experimentar menor flujo de aire frío. Es fundamental posicionar los racks en áreas bien ventiladas y lejos de fuentes de calor. Además, considerar la altura del techo y la distribución del espacio ayuda a maximizar la efectividad del sistema de refrigeración.

¿Qué tecnologías emergentes están transformando la refrigeración de racks?

Tecnologías emergentes como la inteligencia artificial (IA), la refrigeración por inmersión y los sistemas de gestión térmica avanzados están revolucionando la refrigeración de racks. La IA permite optimizar el flujo de aire y ajustar dinámicamente los sistemas de enfriamiento según las necesidades reales. La refrigeración por inmersión utiliza líquidos no conductores para disipar calor de manera extremadamente eficiente. Además, sistemas de monitoreo remoto y análisis predictivo facilitan la identificación temprana de problemas. Estas innovaciones mejoran la eficiencia energética, reducen costos y permiten gestionar entornos térmicos complejos con mayor precisión.

¿Cómo se calcula la carga térmica de un rack de servidores?

Calcular la carga térmica de un rack implica sumar el calor generado por todos los componentes, como servidores, switches y fuentes de alimentación. Cada dispositivo tiene una potencia nominal en vatios, que se convierte en calor durante su operación. También se deben considerar factores como la iluminación ambiental y el calor residual de otros equipos cercanos. Herramientas de simulación y software especializado pueden ayudar a estimar la carga térmica total. Este cálculo es esencial para dimensionar correctamente el sistema de refrigeración y garantizar que pueda manejar la demanda térmica del rack.

¿Qué medidas preventivas se pueden tomar para mejorar la refrigeración de racks?

Para mejorar la refrigeración de racks, se pueden tomar medidas preventivas como realizar auditorías térmicas regulares, limpiar filtros y ventiladores, y verificar el estado de los sistemas de enfriamiento. Además, es recomendable usar paneles ciegos para cubrir espacios vacíos en los racks y evitar fugas de aire. Implementar sensores de temperatura y humedad ayuda a detectar problemas antes de que escalen. Capacitar al personal sobre buenas prácticas de gestión térmica también es clave. Estas acciones proactivas minimizan riesgos, optimizan el rendimiento y prolongan la vida útil del hardware.

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