Resposta Estratégica à Onda de Calor em Data Centers
A Onda de Calor Esperada
Nos últimos dias os modelos meteorológicos divulgaram previsões climáticas indicando temperaturas que excederão as máximas estimadas e registradas em diversas regiões do Brasil.
Para o próximo domingo, 24/09/2023, às 15 h, o modelo europeu ECMWF (veja figura abaixo) prevê que as temperaturas vão atingir máximas 37 °C em São Paulo, 38 °C em Ribeirão Preto, 42 °C em Presidente Prudente e 35 °C em Brasília. O modelo americano GFS prevê condições ainda mais críticas de 40 °C em São Paulo e 37 °C em Brasília, por exemplo.
Em algumas dessas cidades, caso essas temperaturas efetivamente ocorram, elas já atingirão ou superarão as estimativas da ASHRAE para um futuro de 20 anos, conforme descrito no Handbook Fundamentals, em sua versão mais recente em 2021.
É importante destacar que essas estimativas climáticas são fundamentais para o projeto de Data Centers, uma vez que instituições de renome mundial se baseiam nesses valores para recomendar as diretrizes de resfriamento adequadas. Portanto, um alerta se acende para os gestores das instalações em operação, que precisam ficar atentos ao funcionamento dos seus equipamentos de climatização durante esses picos de calor.
Nesse cenário desafiador, é fundamental prestar atenção especial aos sistemas de climatização, uma vez que eles podem apresentar comportamentos diferenciados durante esses períodos de calor extremo.
Preparação para a Onda de Calor em Ambientes Críticos
1. Verifique a limpeza dos trocadores de calor e o funcionamento adequado dos ventiladores de condensadores e chillers
Os trocadores de calor dos condensadores (rejeitadores de calor para o ambiente) devem estar limpos para otimizar a troca de calor com o ar. Já os ventiladores são peças-chave no processo de dissipação de calor nos condensadores e chillers. É crucial garantir que esses equipamentos estejam funcionando de maneira eficiente durante períodos de calor extremo. Realize verificações minuciosas para garantir que não haja obstruções nas aletas, verifique se os ventiladores estão operando a uma velocidade semelhante e esteja atento a quaisquer ruídos incomuns. Caso haja indícios de falhas ou desempenho inadequado, é altamente recomendável a substituição imediata para evitar interrupções no processo de resfriamento. Entre em contato com o suporte autorizado dos equipamentos o mais rápido possível e solicite orientações técnicas. Essa prática é consistente com as diretrizes de manutenção preventiva para sistemas de resfriamento (Fonte: ASHRAE, "Thermal Guidelines for Data Processing Environments").
2. Intercale a Estratégica da Operação dos Condensadores e Chillers
Uma estratégia eficaz para reduzir os riscos de recirculação de ar quente entre os condensadores e chillers é a operação intercalada com a máxima distância física entre os equipamentos operantes, sempre que possível. Evitar que máquinas próximas funcionem simultaneamente ajuda a minimizar a recirculação de ar quente no sistema de condensação, mantendo a eficiência térmica. No entanto, se você já realizou uma análise detalhada de Dinâmica dos Fluidos (CFD) para esses equipamentos, consulte os relatórios técnicos da equipe que conduziu a análise. É comum que esses estudos identifiquem necessidades específicas de configuração para a sua instalação, o que pode fornecer orientações valiosas em situações críticas de calor extremo.
3. Priorize o Funcionamento dos Sistemas Críticos
Em condições de calor extremo, considere a possibilidade de interromper temporariamente o funcionamento de equipamentos de rejeição de calor não críticos que estejam próximos aos chillers ou condensadores. Essa medida visa mitigar os riscos de recirculação de ar quente em direção aos condensadores críticos. Além disso, essa ação pode aliviar a carga elétrica, uma vez que temperaturas externas elevadas tendem a reduzir a eficiência dos sistemas de climatização, resultando em maior consumo de energia.
4. Minimize as Entradas e Saídas do Ambiente Crítico
Durante períodos de ondas de calor, é essencial minimizar as entradas e saídas de ar nas áreas críticas do Data Center. Feche portas e janelas desnecessárias e implemente soluções temporárias para vedar aberturas e vazamentos. Além disso, considere restringir o acesso não essencial ao Data Center para preservar a eficiência térmica do ambiente. Essa prática é fundamental para reduzir a carga de trabalho dos condicionadores de ar e manter a temperatura interna estável.
5. Intensifique o Monitoramento
Aumentar a frequência do monitoramento das condições térmicas e de resfriamento é essencial para detectar precocemente problemas relacionados ao calor. Mantenha o sistema de monitoramento em tempo real ativo na sala de operações e manutenção, com uma equipe dedicada à observação constante das temperaturas internas. Revise os planos de resposta para o caso de hotspots ou falhas no sistema, permitindo a identificação rápida de anomalias e ação imediata. Essa abordagem é respaldada por várias fontes, incluindo o padrão ANSI/BICSI 002-2019, que enfatiza a importância do acompanhamento contínuo do ambiente do Data Center.
6. Verifique e Teste os Sistemas de Termoacumulação
Para instalações que contam com sistemas de termoacumulação, é imperativo que os gestores verifiquem o funcionamento adequado dos tanques de termoacumulação. Além disso, é crucial examinar o bom funcionamento das válvulas e bombas necessárias para a utilização desses mecanismos em caso de falha momentânea de qualquer equipamento externo de rejeição de calor. Os sistemas de termoacumulação têm o potencial de oferecer resiliência adicional em momentos críticos, e a verificação regular assegura que eles estejam prontos para entrar em operação quando necessário. Essa recomendação está alinhada com as melhores práticas de gerenciamento térmico, destacadas no documento da ASHRAE intitulado "Thermal Guidelines for Data Processing Environments".
7. Revise os POPs e Treinamentos com a Equipe
É importante revisar os Procedimentos Operacionais Padrão (POPs) e realizar treinamentos com sua equipe de operação. Realize simulações de falhas, verifique o funcionamento adequado dos instrumentos de comunicação e reforce as funções e responsabilidades de cada membro da equipe. Fomentar um espírito de colaboração e trabalho em equipe, com ênfase na crítica importância das operações e na unidade da equipe, aumentará a capacidade de resposta a eventos inesperados.
Para Clientes da TerMind que já passaram pelo Diagnóstico e Otimização Térmica e/ou fazem parte do PRPP – Programa de Revalidação Periódica da Performance:
8. Revise os Planos de Ação
Para os clientes que já contrataram os serviços de consultoria da TerMind, é de suma importância continuar a aproveitar os benefícios dos estudos e recomendações anteriores. Recomendamos que você revise e atualize regularmente os Planos de Ação que foram fornecidos em nossos estudos. Esses planos são elaborados com base em análises detalhadas do seu Data Center, incluindo simulações de Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD), e desempenham um papel crucial na manutenção da eficiência térmica, especialmente durante os picos de temperatura e carga.
9. Mitigue a Recirculação de Ar, principalmente nos pontos identificados no CFD
A contínua redução das recirculações de ar é uma prática crítica que frequentemente identificamos em nossos diagnósticos. Nossos estudos provavelmente identificaram áreas em seu ambiente com potencial para recirculação de ar, as quais podem ser abordadas para otimizar o funcionamento geral do Data Center. Implementar medidas para minimizar a recirculação, como ajustes na disposição dos equipamentos, instalação de barreiras físicas ou modificações no sistema de distribuição de ar, é altamente recomendado. Revise os Planos de Ação e os Relatórios de Estudo das Soluções, se necessário, para ter um guia claro sobre como abordar essas áreas de recirculação e melhorar o desempenho térmico.
10. Atenção Especial aos Hotspots Identificados nos Estudos CFD
Nossos estudos de Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) proporcionaram informações valiosas ao identificar hotspots e áreas de risco térmico em seu Data Center. É fundamental manter uma atenção especial a esses locais críticos. Recomendamos fortemente que você implemente medidas corretivas específicas para resolver problemas de superaquecimento nas áreas de hotspot. Isso pode incluir ajustes no fluxo de ar, aumento da autoridade sobre o sistema de resfriamento e implementação de soluções direcionadas. A implementação cuidadosa e contínua dessas medidas garantirá que o seu Data Center mantenha um comportamento operacional normalizado mesmo durante ondas de calor extremo, preservando a confiabilidade e a operação ininterrupta dos sistemas de TI críticos.
11. Verifique os Setpoints
Nem sempre é a melhor estratégia reduzir os setpoints dos equipamentos de resfriamento durante ondas de calor. Essa ação pode levar os condicionadores de ar a condições de operação ainda mais severas, induzindo mais equipamentos a operar simultaneamente, aumentando as recirculações de ar nas áreas externas e, consequentemente, aumentando o risco de falhas nos equipamentos. Recomendamos que você verifique as recomendações específicas dos seus Planos de Ação em relação aos setpoints e, se julgar necessário, não hesite em entrar em contato conosco para revisar essas estratégias em conjunto.
Médio Prazo: Estratégias para um Data Center Resiliente e Eficiente
A área de Data Centers atualmente dispõe de mecanismos de avaliação semelhantes aos utilizados na aviação e no desenvolvimento da Fórmula 1. Desenvolver um planejamento térmico abrangente que inclua avaliações periódicas, simulações de Dinâmica dos Fluidos Computacional (CFD) em conjunto com a otimização do ambiente, equipamentos e fluxo de ar é uma abordagem quase imprescindível para lidar adequadamente com a criticidade e a dinamicidade dessa operação.
1. Avaliação Inicial e Diagnóstico
Inicie sua jornada de otimização térmica com uma avaliação abrangente do seu ambiente de Data Center. Isso deve incluir o mapeamento dos equipamentos, fluxos de ar, dispositivos de insuflamento e retorno, disposição das cargas e layout dos corredores. Todo esse diagnóstico deve ser incorporado em análises CFD e energéticas para uma compreensão completa do seu Data Center.
2. Estudo de Medidas de Otimização
Planeje uma etapa subsequente de estudo de medidas de otimização. Isso envolve avaliar a viabilidade técnica e econômica de cada proposta, bem como os resultados esperados. Cada medida deve ser cuidadosamente avaliada com simulações computacionais para prever os resultados, permitindo tomadas de decisão assertivas.
3. Definição de um Plano de Ação Estruturado
Defina um Plano de Ação que leve em consideração um cenário futuro bem definido. Divida as medidas a serem implementadas em curto, médio e longo prazo, de modo a escalonar o investimento e a atenção da equipe. Acompanhe os resultados de cada implementação com atualizações periódicas das simulações CFD para garantir que as mudanças estejam atingindo os objetivos esperados.
4. Implementação de um PRPP
Implemente um PRPP – Programa de Revalidação Periódica da Performance Térmica, para revalidar o comportamento do seu ambiente periodicamente, atualizando avaliação do CFD e garantindo que antecipações mudanças constantes do ambiente.
Nossa equipe está a sua disposição para cooperar na implementação de cada um desses passos e trabalhar na melhoria contínua do seu ambiente e da sua equipe.
Autoria: Geraldo Pithon
