La refrigeración líquida de los centros de datos reduce la potencia total de refrigeración cuando la electricidad ahorrada en los ventiladores de los servidores, la refrigeración de la sala y la refrigeración supera la electricidad adicional consumida por las bombas de refrigerante y los equipos de rechazo de calor. La mayor oportunidad suele presentarse con una carga térmica concentrada y sostenida que pueda refrigerarse con líquido relativamente caliente y una vía eficiente para rechazar el calor al exterior.

Una temperatura más baja del chip por sí sola no demuestra un ahorro energético. Tampoco lo demuestra sustituir el aire por agua. La decisión depende del sistema de refrigeración completo, incluidos los equipos que permanecen en servicio después de instalar la refrigeración líquida.

Compare la potencia de refrigeración completa con la misma carga de trabajo

Comience por definir el límite de medición. Para esta comparación, la potencia total de refrigeración debe incluir los ventiladores de los servidores, los ventiladores de las unidades de tratamiento de aire de la sala, las bombas de la CDU, las bombas de la instalación, los enfriadores, los ventiladores de las torres de refrigeración y los ventiladores de los enfriadores secos, dondequiera que se utilicen. Incluya los equipos auxiliares de refrigeración que funcionen de forma continua. Cuente cada carga eléctrica una sola vez.

Esto es importante porque los ventiladores de los servidores normalmente se incluyen en la medición de potencia de TI, mientras que los equipos centrales de refrigeración se sitúan fuera de ella. Comparar únicamente los medidores de refrigeración de la instalación puede omitir el ahorro de los ventiladores. Comparar solo la potencia de los servidores puede ocultar la energía adicional consumida por el bombeo y el rechazo de calor en otros puntos.

La prueba práctica es sencilla: ¿utiliza el sistema propuesto menos electricidad combinada para refrigeración y, al mismo tiempo, proporciona el mismo trabajo informático útil dentro de los límites térmicos requeridos?

Utilice cargas de trabajo, condiciones ambientales y requisitos de disponibilidad equivalentes. Un servidor refrigerado por líquido que ejecute una carga de trabajo mayor puede consumir más electricidad total y, al mismo tiempo, utilizar menos energía por tarea completada. Esto puede ser un resultado útil, pero por sí solo no demuestra una menor potencia de refrigeración.

El PUE puede respaldar la evaluación, pero no puede resolver por sí solo esta cuestión. Los cambios en la potencia de TI afectan a su denominador, y trasladar las funciones de refrigeración entre los ventiladores de los servidores y los equipos de la instalación cambia el punto en el que aparece la energía en la contabilidad.

El refrigerante caliente crea una oportunidad para reducir la refrigeración mecánica

El líquido transporta el calor eficazmente, pero el mayor beneficio para el sistema suele proceder de la temperatura a la que puede recogerlo. Si el servidor admite un refrigerante más caliente, la instalación puede elevar la temperatura del agua de refrigeración y reducir el funcionamiento de los compresores.

La viabilidad depende de toda la trayectoria térmica: el chip, la placa fría, el circuito de refrigeración tecnológica, el intercambiador de calor de la CDU, el circuito de la instalación y el equipo exterior de rechazo de calor. Cada etapa de transferencia de calor necesita una diferencia de temperatura. Un intercambiador de calor subdimensionado puede exigir agua más fría en la instalación, consumiendo parte del ahorro de refrigeración previsto mediante el funcionamiento con agua caliente.

Evalúe la temperatura de entrada permitida del servidor junto con el rendimiento térmico de la CDU al caudal y la carga previstos. Después, determine cómo rechazará la instalación el calor en las distintas condiciones meteorológicas locales. Los enfriadores secos dependen de la temperatura de bulbo seco exterior; los sistemas evaporativos también dependen de las condiciones de bulbo húmedo e introducen consideraciones relativas al consumo de agua.

El funcionamiento del economizador puede reducir el uso de los compresores, pero sigue requiriendo ventiladores y bombas. Durante los periodos de calor, puede seguir siendo necesaria la refrigeración mecánica o suplementaria. Por tanto, la energía anual de refrigeración debe evaluarse hora a hora según las condiciones meteorológicas y la carga, junto con una comprobación independiente de que el sistema satisface la demanda térmica máxima.

El calor capturado por el líquido determina el ahorro real de la refrigeración por aire

La refrigeración directa al chip suele dejar parte del calor en el flujo de aire. La memoria, el almacenamiento, las fuentes de alimentación y otros componentes pueden seguir necesitando flujo de aire, dependiendo del diseño del servidor. La cuestión relevante es cuánto calor transfiere al líquido la configuración propuesta con la carga de trabajo prevista.

Una alta proporción de captura de calor por el líquido crea mayores oportunidades para reducir la velocidad de los ventiladores de los servidores y el flujo de aire de la sala. Estos ahorros solo se producen si los equipos restantes pueden responder. Los ventiladores de velocidad fija, los ajustes mínimos de flujo de aire demasiado conservadores o las unidades de sala que atienden a racks refrigerados por aire adyacentes pueden mantener elevado el consumo eléctrico.

Esta es una limitación habitual en las modernizaciones. La refrigeración líquida puede resolver el problema térmico de un rack mientras la planta de refrigeración de la sala continúa funcionando prácticamente como antes. El alivio de capacidad y la estabilidad de la temperatura siguen teniendo valor, pero su valor financiero debe evaluarse por separado de los ahorros energéticos medidos.

Una alta densidad de rack refuerza el argumento cuando la refrigeración por aire requiere un flujo de aire considerable o aire de suministro más frío. No establece una densidad universal de equilibrio. Una instalación refrigerada por aire y bien gestionada, con condiciones exteriores favorables, puede ofrecer menos potencia de refrigeración evitable que una instalación ineficiente con una densidad menor.

El diseño hidráulico puede conservar o consumir los ahorros

La potencia de las bombas depende del caudal, la pérdida de presión y la eficiencia de la bomba. Las placas frías, las mangueras, los desconectores rápidos, las válvulas, los filtros y los colectores contribuyen a la resistencia. Seleccionar una CDU únicamente por su capacidad nominal de refrigeración puede hacer que se pase por alto la potencia necesaria para hacer circular el refrigerante por el circuito real del rack.

Aumentar el caudal puede reducir el aumento de temperatura del refrigerante, pero también incrementa la resistencia hidráulica y la demanda de bombeo. El punto de funcionamiento adecuado proporciona a cada servidor el caudal térmico necesario sin una circulación excesiva. Las propiedades del refrigerante también son importantes: la viscosidad y la capacidad calorífica afectan a la pérdida de presión y al transporte de calor, por lo que los cálculos deben utilizar el fluido previsto y la temperatura de funcionamiento correspondiente.

La distribución también debe adaptarse a la demanda de cada ramal. Un ramal con suministro insuficiente puede obligar a los operadores a aumentar la velocidad de la bomba de todo el circuito. El objetivo es proporcionar un caudal adecuado a cada servidor; un caudal uniforme solo es apropiado cuando los requisitos de los ramales son iguales.

Para la integración en armarios, Shandong Liangdi Energy Saving Technology Co., Ltd. ofrece uncolector refrigerado por líquido en configuraciones de una y dos filas, con opciones de material SUS304/316L y personalización para distintos armarios de servidores. Estas opciones de configuración son relevantes para la disposición y la distribución, mientras que la evaluación energética sigue requiriendo datos de pérdida de presión y caudal de los ramales correspondientes al conjunto seleccionado.

La selección de materiales también debe tener en cuenta todo el circuito en contacto con el fluido y la composición química del refrigerante. Un colector de acero inoxidable no establece por sí solo la compatibilidad entre placas frías, juntas, conectores y otros componentes.

Los controles a carga parcial suelen determinar el resultado anual

Un sistema dimensionado para un despliegue completo puede atender inicialmente solo a unos pocos racks ocupados. Si las bombas y los ventiladores exteriores continúan funcionando cerca de su régimen de diseño, su consumo fijo puede superar los ahorros con cargas bajas. Los equipos redundantes y los requisitos de caudal mínimo también afectan al resultado.

Solicite curvas de potencia en todo el rango de funcionamiento previsto, incluido el despliegue inicial. Examine si las bombas modulan, cómo se activan y desactivan las etapas de los equipos y qué señales de temperatura o presión controlan esas acciones. Una estrategia de control debe mantener un caudal seguro en los ramales y evitar al mismo tiempo una circulación innecesaria.

Los controles también deben coordinar los sistemas líquido y de aire. Puede ser necesario ajustar la configuración de la refrigeración de la sala a medida que una mayor cantidad de calor se transfiere al circuito líquido. De lo contrario, ambos sistemas pueden seguir consumiendo una cantidad considerable de energía aunque la carga del lado del aire haya disminuido.

El almacenamiento térmico requiere un tratamiento independiente. Puede proporcionar amortiguación o trasladar la demanda de refrigeración a otro momento, pero la carga, el bombeo y las pérdidas térmicas afectan a la energía total. Una reducción de la demanda eléctrica máxima es un beneficio diferente de una reducción de la electricidad consumida para refrigeración.

Base la decisión en las condiciones que podrían revertirla

Una comparación útil debe mostrar cuándo aumenta la ventaja, cuándo se reduce y qué ocurre si el despliegue difiere del plan.

Antes de seleccionar los equipos, establezca la electricidad de refrigeración de referencia, el perfil de carga de trabajo previsto y la evolución de la población de racks. Obtenga los límites de refrigerante del servidor y las características de captura de calor, y combínelos con el rendimiento de la CDU, la distribución y el rechazo de calor. Exija que la comparación incluya la refrigeración por aire residual y la configuración de redundancia prevista.

Durante la puesta en servicio, mida conjuntamente la carga de trabajo útil, las temperaturas del refrigerante, el caudal, las cargas eléctricas de refrigeración y las condiciones ambientales. Compruebe tanto el funcionamiento estable como los cambios de carga. El argumento de inversión más sólido es aquel que mantiene una ventaja energética en todo el rango de funcionamiento previsto, con ajustes de control claros y criterios de aceptación medibles.