La Parte 1 de esta serie analizó los factores clave para mitigar el uso excesivo de agua en los centros de datos. La gestión energética es otra área de enfoque para estas instalaciones, específicamente cuando se trata del intercambio de calor.
Los centros de datos utilizan aproximadamente el 2 % de la energía en los EE. UU., pero no ha habido un modelo ideal para evaluar la eficiencia energética debido a los diseños de centros de datos que evolucionan rápidamente. Las densidades de rack en las instalaciones de datos modernas pueden variar de 40 a 500 W/ft2 y dar como resultado una carga de calor desigual, lo que hace que el modelado de energía de edificios comerciales típico sea un ajuste deficiente. Además, los equipos de TI, refrigeración y HVAC no siempre evolucionan a la misma velocidad.
Los operadores miden la efectividad del uso de energía (PUE) como una forma de controlar el consumo de energía en sus instalaciones.
La amenaza de la biopelícula a la eficiencia del intercambio térmico
A veces, los operadores pueden pasar por alto el impacto que el tratamiento inadecuado del agua puede tener en el consumo de energía. El ensuciamiento microbiológico en el intercambio de calor del lado del agua y los sistemas de agua helada puede ser el culpable que hace o rompe los objetivos de sostenibilidad y PUE de un sitio.
En las superficies de intercambio de calor del lado del agua, la contaminación no solo dará como resultado un consumo de energía mucho más alto debido a la eficiencia deficiente del intercambio de calor, sino que a menudo acortará la vida útil del equipo de intercambio de calor en sí.
La contaminación microbiológica también puede ser un gran problema en los sistemas de agua helada, especialmente cuando se utilizan tanques de almacenamiento térmico grandes. El control microbiológico adecuado a menudo se pasa por alto en esta área porque el agua refrigerada se considera un sistema “cerrado”. Sin embargo, el bajo flujo en el tanque crea un área madura para que el sedimento se asiente, lo que promueve el crecimiento de bacterias y biopelículas.
Los altos costos del intercambio de calor ineficiente
Cuando la biopelícula se propaga y se establece en superficies de intercambio de calor, inhibirá significativamente la eficiencia del intercambio de calor. Mientras que la conductividad térmica del cobre, el aluminio y el acero inoxidable son 384,0, 138,5 y 16,3 W/mK respectivamente, la conductividad térmica de la biopelícula promedia 0,65 W/mK1. Una capa de biopelícula que reduce el diámetro del tubo en un 10 % reduciría el intercambio de calor en un 55 %.
En el lenguaje de los costos operativos, una capa de biopelícula de 0,6 mm de grosor en superficies de intercambio de calor de una enfriadora de 500 toneladas costaría $15.000 adicionales por año para operar.
La falla prematura e inesperada del equipo puede ser una amenaza para el tiempo de actividad y la confiabilidad del centro de datos. La vida útil del tubo del enfriador se reduce drásticamente por problemas microbiológicos persistentes. Retirar el equipo para la retubación o el reemplazo no es barato ni ideal para preservar la redundancia. La misma enfriadora de 500 toneladas costaría casi $125,000 en retubo o $350,000 en reemplazo total.
Un poco de prevención es de gran ayuda
Los centros de datos de la generación 5 se alejan constantemente de los sistemas tradicionales de enfriamiento de la planta de enfriamiento, optando por soluciones más modulares diseñadas para ser más fáciles de usar en agua y energía.
Estas estrategias de enfriamiento de nueva generación todavía dependen en gran medida del agua para el enfriamiento y no están exentas de sus desafíos de tratamiento. Los microbios siguen proliferando en estos sistemas, y se necesitan programas adecuados de pretratamiento o prevención del agua para preservar la vida útil del equipo. No implementar una estrategia de tratamiento adecuada puede provocar peligros para la salud a través de patógenos transmitidos por el agua y reemplazos tempranos innecesarios de medios de enfriamiento. Un poco de mantenimiento preventivo puede ser muy útil en los sistemas de enfriamiento de nueva generación.
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Recuerde siempre que todos los sistemas son diferentes y que es necesario ser diligente para determinar la viabilidad de utilizar estos métodos. Consulte los manuales y guías de su equipo.
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Citaciones:
1. Sun, K., Lui, N., Lui, X., Hong, T., “Prototype Energy Models for Data Centers”, División de Tecnología de Construcción y Sistemas Urbanos Lawrence Berkeley National Laboratory, enero de 2021.
2. Ensuciamiento biológico: https://doi.org/10.1002/bit.260230902
3. EPRI- Seminario de torres de enfriamiento 2015
4. Crocker, Michael. Eficiencia de la enfriadora: Una calculadora para calcular el costo de la contaminación del condensador. http://innovastechnologies.com/chiller-efficiency-calculator-for-estimating-condenser-fouling-costs/
Estimación de costos basada en una enfriadora de 500 toneladas con 3.000 horas de operación anuales y un costo de electricidad de $0,09/kWh.
Fuentes adicionales
1. Heslin, Kevin. La sostenibilidad corporativa parece esquiva: ¿Cómo puede ayudar? https://www.7x24exchange.org/corporate-sustainability-seems-elusive-how-can-it-help/
2. Alliance to Save Energy, Incorporated, ICF, Incorporated, ERG, U.S. Environmental Protection Agency, Brown, Richard E, Brown, Richard, Masanet, Eric, Nordman, Bruce, Tschudi, Bill, Shehabi, Arman, Stanley, John, Koomey, Jonathan, Sartor, Dale, Chan, Peter, Loper, Joe, Capana, Steve, Hedman, Bruce, Duff, Rebecca, Haines, Evan, Sass, Danielle y Fanara, Andrew.Informe al Congreso sobre eficiencia energética de servidores y centros de datos: Ley pública 109-431. Estados Unidos. https://doi.org/10.2172/929723
