Centros de dados sustentáveis: otimizando a refrigeração dos servidores

Por , 4 de Fevereiro de 2016 a las 19:00
Centros de dados sustentáveis: otimizando a refrigeração dos servidores
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Centros de dados sustentáveis: otimizando a refrigeração dos servidores

Por , 4 de Fevereiro de 2016 a las 19:00

Repassamos algumas técnicas que são utilizadas hoje em dia em centros de dados sustentáveis para economizar energia e refrigerar os servidores de forma otimizada.

Quando falamos sobre os primeiros centros de dados e alguns servidores históricos, comentamos que o ENIAC (1946), em funcionamento, era capaz de elevar a temperatura da sala em que estava até alcançar insuportáveis 50 graus. Se visitamos um centro de dados hoje, a temperatura que encontramos é muito menor e a atmosfera é controlada para garantir as condições ambientais ideais para o funcionamento dos servidores que estão alojados lá.

Quando se entra em um centro de dados pela primeira vez, o frio e o barulho são, talvez, dois dos aspectos que mais chamam a atenção; dois fatores que estão interrelacionados, porque grande parte do ruído é produzido pelos sistemas de ventilação dos servidores. Como um smartphone ou um computador pessoal, um servidor se aquece quando se encontra em funcionamento e quanto maior for sua atividade ou carga, o consumo de energia aumentará e também a energia dissipada em forma de calor.

Se não refrigerássemos os servidores e somente dependêssemos de seus sistemas de injeção e exaustão de ar, estes terminariam por quebrar e, provavelmente um ou outro componente se queimaria por causa do calor produzido. Portanto, como podemos imaginar, garantir as melhores condições de desempenho de um servidor é uma tarefa crítica que requer grandes investimentos em sistemas de refrigeração e, ao longo do tempo, evoluiu muito e abriu as portas de uma nova geração de centros de dados sustentáveis.

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Imagem: Intel. Centro de dados da Intel na Islândia.

Corredores frios e corredores quentes

Embora seja uma descrição muito simplista, quando entramos em um centro de dados, podemos ver corredores contendo racks de servidores e outros corredores formados pela traseira dos armários. Nos corredores que se formam com a parte dianteira destes armários, normalmente, faz frio porque o ar frio entra no servidor pela frente e, por conseguinte, os corredores formados pela parte traseira dos armários são quentes (porque chega ar quente a partir dos servidores).

O controle dos corredores frios e corredores quentes é fundamental para garantir que nosso centro de dados funcione corretamente e a tarefa é muito mais complexa do que injetar ar frio e remover o ar quente. Estamos diante de um desafio e um grande problema de engenharia porque, no ambiente atual, é fundamental minimizar os custos operacionais e, como podemos imaginar, manter as condições ambientais de um centro de dados tem um grande peso dos custos operacionais de qualquer data center.

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Imagem: Intel. Centro de dados da Intel na Islândia.

Para nos dar uma ideia do que estamos falando, 2% das emissões de dióxido de carbono gerado em todo o mundo estão vinculadas ao setor de tecnologia, um setor que é capaz de consumir cerca de 1% da potência mundial. Neste contexto, e considerando que nossas necessidades de computação aumentam exponencialmente, torna-se necessário procurar fontes alternativas de energia (investindo em energias renováveis) e otimizar a refrigeração apostando em soluções muito mais inovadoras que os sistemas de ar convencionais.

Além do ar condicionado

A busca da eficiência e a economia de energia abriu muitas linhas de pesquisa que visam tornar os centros de dados mais verdes e, sobretudo, sustentáveis. Desenvolveram sistemas de ar condicionado eficientes, capazes de economizar cerca de 90% da energia necessária para seu funcionamento: economia substancial que poderiam reduzir a pegada ecológica da indústria tecnológica e, portanto, da cloud computing.

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Imagem: ALT1040. Centro de Dados de Yahoo! em Nueva York.

A arquitetura dos centros de dados é outra das linhas de trabalho que muitas empresas do setor seguiram para tornar seus data centers mais eficientes. Um dos exemplos mais conhecidos é o do Yahoo! e seus “galinheiros“, uma arquitetura que a empresa adotou em seus data centers em Nova York e Suíça e que, de acordo com a empresa, permite poupar cerca de 40% de energia e alocar apenas 1% do total de energia consumida para a climatização.

Água e óleo

Além do desenvolvimento de novos sistemas de ar ou alterações na arquitetura dos edifícios para otimizar as necessidades de climatização, hoje eles estão explorando outras maneiras de conseguir o ambiente ideal nos centros de dados.

A refrigeração com água é um dos sistemas mais populares entre as empresas do setor tecnológico. A água é usada hoje em dia como um sistema de refrigeração dentro dos servidores, sistemas que em certa medida podem lembrar o radiador de um carro e que se usam, por exemplo, para esfriar supercomputadores.

A refrigeração por água também é utilizada como substituto, ou complemento, da refrigeração de ar em um centro de dados. Google, por exemplo, adquiriu as instalações de uma antiga fábrica de papel e reutilizou seu sistema de tubulação para construir um centro de dados que se resfria com a água de um rio que corre ao lado das instalações (e cuja água foi utilizada na fábrica de papel).

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Imagem: Green Revolution Cooling. Servidores submergidos em óleo mineral.

A água não é o único líquido que é usado hoje na refrigeração dos servidores, embora possa parecer estranho, o uso de óleos minerais também está se tornando muito popular nesta nova geração de centros de dados sustentáveis. Óleos minerais? Embora possa parecer que estamos falando de um motor, empresas como a Intel desenvolveram óleos minerais que não conduzem eletricidade e nos que se submergem os servidores para esfriar sem elementos mecânicos.

Imaginemos um servidor sem chassis e sem ventiladores que, literalmente, submergimos em um banho de óleo usado para resfriar os componentes. Tais sistemas permitem uma redução de 90% ou 95% da energia utilizada para a refrigeração dos servidores e, ao eliminar-se a ventilação mecânica, pode-se poupar cerca de 10% ou 20% do consumo de energia do servidor.

Reutilização do calor

Se bem falamos mais na otimização dos sistemas de refrigeração dos centros de dados, o calor gerado também pode ser aproveitado. Sim, o calor dissipado pelos servidores pode ser usado e reinvestido em aplicações que podem nos fazer economizar energia; o mais simples e próximo é usar o calor em sistemas de calefação ou para aquecer água nos mesmos locais onde o centro de dados está localizado, mas também este calor pode ser estendido a outros usuários.

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Imagem: Green Revolution Cooling. Servidores submergidos em óleo mineral.

Da mesma forma que em Viena a incineração de resíduos é utilizada para o aquecimento de muitos edifícios da cidade (e também para o sistema de fornecimento de água quente), o calor dissipado em alguns centros de dados pode ser reutilizado para provocar a economia de energia em terceiros e fazer que esses centros de dados sustentáveis possam exercer sua influência para além das suas próprias instalações físicas.

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