Con el tiempo, los Centros de Datos han experimentado cambios significativos en tamaño, diseño, eficiencia y gestión. Al principio, los Centros de Datos se limitaban a pequeñas salas o espacios específicos dentro de los edificios de oficinas. Sin embargo, a medida que crecía la demanda de almacenamiento y procesamiento de datos, los Centros de Datos se fueron ampliando hasta convertirse en grandes instalaciones de miles o incluso millones de metros cuadrados. Algunos de los Data Center actuales son tan grandes que suelen denominarse Centros de Datos de «hiperescala».
Los Centros de Datos consumen una cantidad significativa de energía para alimentar y refrigerar el calor que disipan los equipos informáticos. Para hacer frente a esto, es necesario mejorar la eficiencia energética con fuentes de refrigeración más eficientes y que reaprovechen la energía disponible como la tecnología Free-cooling, y hardware más eficientes energéticamente, capaces de funcionar con temperaturas más altas.
Esquema general del sistema de climatización de un Centro de Datos
Los esquemas anteriores describen una instalación de HVAC estándar para un Centro de Datos. Esta solución muestra los principales elementos de la propuesta de Daikin, entr lo que se encuentran:
· Enfriadora aire-agua
· Unidad de tratamiento de aire de sala de ordenadores (CRAH)
· Sistema de control
· Servicio Postventa
En este artículo, hablaremos de los principales retos a la hora de elegir soluciones de control para Centros de Datos y de cómo Daikin puede ayudar a superarlos.
Reto nº 1: Cómo garantizar el funcionamiento correcto y continuo del sistema de refrigeración
En un sistema HVAC de un centro de datos, el control eficaz de varias unidades, incluidos los CRAH y los enfriadores, es fundamental para garantizar el correcto funcionamiento del sistema de refrigeración. La supervisión y el control de varias unidades permiten detectar y resolver rápidamente las averías. Esto ayuda a reducir el riesgo de interrupciones operativas debidas a problemas del sistema de refrigeración.
Razón nº 1: Para superar este reto, Daikin ofrece un gestor inteligente de Centros de Datos (iDCM), un panel externo que controla hasta 20 unidades, incluida la gestión de la bomba del circuito primario y el modo free-cooling. iDCM está diseñado para garantizar la máxima fiabilidad y aprovecha un avanzado algoritmo de aprendizaje automático, que funciona a partir de los datos del fabricante y los datos en directo registrados in situ.
iDCM identifica el estado de las unidades y define acciones según la lógica de control, al tiempo que calcula la capacidad de la enfriadora y estima el caudal suministrado.
El controlador del grupo de enfriadoras enciende o apaga estas en función de condiciones específicas, dependiendo de las temperaturas del agua de impulsión y de retorno en ambas secciones del circuito de agua primario. Tenemos dos etapas:
Puesta en marcha (Stage-Up): se produce cuando el controlador decide arrancar más enfriadoras. Las condiciones para la activación incluyen que la temperatura del agua del circuito primario esté por encima de la consigna de temperatura del agua de impulsión, más un cierto margen llamado «Compensación de subida de etapas». Este margen puede ser configurado por el usuario y garantiza que las enfriadoras sólo se activen cuando sea necesario.
Etapa de desactivación (Stage-Down): se produce cuando el controlador decide apagar las enfriadoras. Las condiciones para la desactivación incluyen que la temperatura del agua de impulsión del circuito primario sea inferior al valor de consigna de la temperatura del agua de impulsión, menos un margen denominado «Offset de Etapa de Descenso». El usuario configura este margen y se asegura de que las enfriadoras se apaguen cuando ya no sean necesarias, ahorrando energía.
Reto nº 2: Cómo garantizar la compatibilidad del control con el diseño de planta seleccionado
Un sistema de control debe ser compatible con los diseños de distintos proyectos para ser flexible y adaptarse a las necesidades del cliente. Este enfoque permite que los sistemas se diseñen e implementen específicamente para cada proyecto, garantizando una respuesta adecuada a los requisitos únicos de cada situación.
Razón nº 2: Daikin ofrece diversas soluciones específicamente diseñadas para Centros de Datos y cuidadosamente adaptadas a las necesidades de cada cliente. IDCM puede integrar muchos dispositivos de planta diferentes, como sensores, bombas de agua o válvulas hidrónicas, en función del tipo de circuito y de la capacidad global de la planta. Además, basándose en este enfoque personalizado, Daikin ofrece una solución integral de asistencia al cliente, que comienza con el diseño de la solución y se extiende a lo largo de todo el proceso de venta. Esto implica adaptar y gestionar el sistema para satisfacer los requisitos cambiantes del cliente. En conclusión, Daikin proporciona un sistema de control que ofrece una flexibilidad y versatilidad inigualables.
El sistema de control de Daikin puede integrarse con el sistema de gestión de edificios (Building Management System BMS), lo que permite una supervisión de alto nivel y un control centralizado de toda la infraestructura del Data Center, garantizando una gestión y un funcionamiento eficientes de las instalaciones. Con el protocolo BMS, el sistema puede ser totalmente conectable con la lógica de gestión BMS del cliente.
Entre la gama de funciones que ofrece este Gestor Inteligente de Centros de Datos (iDCM) adaptadas específicamente para satisfacer necesidades concretas, podemos enumerar:
Secuenciación y puesta en funcionamiento (Sequencing and Staging): El sistema permite secuenciar y poner en funcionamiento hasta 20 unidades, lo que es fundamental para gestionar eficazmente las cargas de refrigeración en grandes Centros de Datos. También admite el modo free-cooling, que reduce significativamente el consumo de energía.
Control y supervisión completos: la solución iDCM proporciona un control completo del bucle primario y una supervisión detallada de las unidades. Esto incluye la supervisión del consumo de energía, la capacidad y el caudal de las enfriadoras para garantizar un rendimiento y una eficiencia óptimos.
Optimización IA: Mediante la integración de Inteligencia Artificial (IA), se pueden aplicar algoritmos de optimización avanzados en tiempo real para mejorar aún más la eficiencia energética y el rendimiento general del sistema.
Compatibilidad con lazos Tier III: Totalmente compatible con bucles de Centros de Datos Tier III (Sistema N+1), como ejecución especial también para TIER IV (Sistema 2N) bajo demanda.
Nuestra solución cumple los estrictos requisitos de redundancia y tolerancia a fallos en infraestructuras críticas.
Sensores integrados: Con hasta 8 sensores integrados, incluidas sondas de temperatura, sondas de presión diferencial y caudalímetros, nuestro sistema proporciona información detallada sobre las condiciones ambientales y el rendimiento del sistema, lo que facilita el mantenimiento proactivo y la optimización.
En conjunto, estas características hacen de la solución de control de Daikin la elección ideal para aplicaciones de Centros de Datos, proporcionando sólidas capacidades de control, monitorización y optimización para garantizar un funcionamiento fiable y energéticamente eficiente de infraestructuras críticas.
Reto nº 3: Compatibilidad del control con las unidades del sistema de refrigeración
Cuando se trata de implantar una solución de Centro de Datos, en la mayoría de los casos la solución de control la proporciona un integrador de sistemas, que es una empresa externa al proveedor de las unidades. De este modo, el integrador de sistemas desarrolla una solución de control sin disponer de información sobre la lógica interna de la unidad y el punto óptimo de funcionamiento.
Razón nº 3: Por el contrario, Daikin puede ofrecer una solución de Centro de Datos «completa» integrando sus unidades en un sistema de control propio. Gracias a este enfoque, el sistema de control puede integrar la lógica ya diseñada para el software de control de la unidad individual, con el fin de maximizar la eficiencia de todo el sistema en función de la carga en tiempo real y las condiciones ambientales.
La integración completa del software de la unidad en el iDCM desbloquea algunas funciones adicionales en términos de gestión de la unidad, aumentando la fiabilidad y en el control del modo free-cooling. El control de la temperatura de suministro es más estable que la lógica del BMS estándar.
Reto nº 4: Cómo optimizar la eficiencia de un gran sistema de climatización
Un enfoque centrado en la eficiencia puede mejorar significativamente el rendimiento global del centro de datos, lo que se demuestra por la reducción del consumo de energía y de los costes operativos asociados.
Equilibrio de la carga para una configuración óptima de las unidades
La adaptabilidad a los cambios en la carga y la temperatura ambiente externa en función del número de dispositivos activos es importante. Al controlar muchas unidades, es necesario adaptarse rápidamente a dichos cambios manteniendo unas condiciones de refrigeración óptimas en todo momento.
Razón nº 4: Daikin iDCM incorpora una sofisticada lógica de optimización energética denominada Smart Sequencing. Se trata de una función de control avanzada que se basa en modelos de aprendizaje automático de las enfriadoras para seleccionar la combinación óptima de unidades que garantice el menor consumo energético.
El algoritmo de aprendizaje automático construye el perfil de rendimiento de las enfriadoras basándose en los datos históricos del know-how del fabricante y en los datos registrados por el iDCM in situ. El controlador encuentra un número óptimo diferente de unidades que han mantenido su rendimiento, priorizando su funcionamiento a mayor carga para maximizar la eficiencia.
Mantener las unidades en condiciones óptimas con IA predictiva
En un sistema de refrigeración de un Centro de Datos, es extremadamente importante mantener las unidades en condiciones óptimas en todo momento para garantizar un funcionamiento fiable y reducir así el riesgo de tiempos de inactividad. El mantenimiento regular también prolonga la vida útil de los equipos, reduciendo la necesidad de costosas sustituciones y protegiendo la inversión de la empresa. Por último, ayuda a garantizar la seguridad de los equipos, evitando daños y asegurando la continuidad de las operaciones.
Razón nº 5: La Inteligencia Artificial de Daikin iDCM almacena y monitoriza los parámetros de las unidades relacionados con su ciclo de vida. Estos parámetros se utilizan después para secuenciar las máquinas, dando prioridad a las que presentan una mejor curva de eficiencia y favoreciendo a las que tienen un menor desgaste.
Una de las principales ventajas es que actualiza continuamente su modelo de aprendizaje automático de las enfriadoras de la planta basándose en los datos registrados in situ, lo que permite aprender el rendimiento a lo largo del tiempo y detectar la degradación del rendimiento.
En un sistema estándar, normalmente el controlador hace funcionar las enfriadoras en paralelo, repartiendo la carga entre todas las máquinas, sin saber qué unidad es la más eficiente durante su ciclo de vida. Con la IA, sin embargo, las curvas de carga se actualizan dinámicamente a partir de datos en tiempo real, optimizando el sistema de forma más eficaz. Las actualizaciones de las curvas de carga basadas en IA permiten una optimización dinámica basada en datos de aplicaciones reales actualizados constantemente. iDCM apaga de forma inteligente las unidades innecesarias para optimizar los beneficios de la refrigeración gratuita. Este dispositivo secuencia las unidades dando prioridad a aquellas con las mejores curvas de eficiencia para ahorrar energía.
Optimización para todas las condiciones de funcionamiento, incluido el modo de free-cooling
Otro requisito es conseguir la máxima eficiencia y rendimiento en todos los modos de funcionamiento.
Razón nº 6 Con el iDCM, diseñado específicamente para Centros de Datos, es posible garantizar una alta eficiencia y rendimiento de refrigeración tanto en modo estándar como en modo free-cooling. El iDCM selecciona el modo de funcionamiento en función de los siguientes criterios:
Activación de free cooling: Cuando la temperatura del aire exterior es inferior a la temperatura del agua entrante en un delta T de free cooling preestablecido (ajustable), el sistema inicia el free cooling. Una vez que el controlador del grupo de enfriadoras confirma que esto es factible, se da una orden simultánea de free-cooling a todas las enfriadoras.
Cambio de modo de free-cooling: Si es necesario, se envía una orden de modo mixto de free-cooling desde el controlador a la unidad enfriadora, permitiendo la máxima utilización del free-cooling a la vez que se cumplen los requisitos de capacidad del sistema.
Activación del modo compresor total: La enfriadora funciona en modo compresor total cuando el delta T entre la temperatura del agua entrante y la temperatura del aire ambiente es inferior a 2 °C (ajustable).
Reto nº 5: Considerar los costes de los sistemas de control
Reducir los costes operativos puede reportar varias ventajas. En primer lugar, mejora la eficacia operativa al optimizar el uso de los recursos. También garantiza una mayor sostenibilidad económica a largo plazo.
Razón nº 7: La solución del sistema de control de Daikin integra el control del circuito primario y el control de la enfriadora. Al tener la función de control dentro de la unidad, como la monitorización del rendimiento, el número de dispositivos de campo controlados se ha reducido de forma efectiva, a la vez que se ha mejorado la propuesta de valor. La monitorización del rendimiento es un algoritmo integrado en el software de cada unidad que compone la solución de enfriadoras para Centros de Datos de Daikin. Esto permite a cada unidad calcular los datos de eficiencia y energía, evaluar el rendimiento e identificar posibles áreas de mejora y anomalías sin necesidad de instalar dispositivos adicionales como medidores de energía o caudal.
En términos de rentabilidad, iDCM ofrece una doble ventaja. En primer lugar, beneficios significativos en términos de costes de instalación. iDCM requiere menos sensores que los sistemas tradicionales de control de plantas HVAC, maximizando el uso de los sensores instalados en las unidades. Como resultado, se reducen los costes relacionados con la instalación. Además, el tiempo necesario para la instalación también se racionaliza, ya que hay menos cables que gestionar y menos conexiones que realizar.
Además, también se reducen los costes de mantenimiento. Con menos sensores instalados, hay menos piezas que se desgastan y menos componentes que sustituir con el tiempo. Esto se traduce en menores costes de mantenimiento a largo plazo y en una mayor reducción de los costes totales.
Razón nº 8: No todas las instalaciones de Centros de Datos tienen el mismo número de unidades. Para hacer frente a este reto, Daikin iDCM está disponible en diferentes tamaños dependiendo del número de unidades dentro del diseño de la instalación, estos son:
- IDCM004 hasta 4 unidades secuenciadas;
- IDCM008: hasta 8 unidades secuenciadas;
- IDCM012: hasta 12 unidades secuenciadas;
- IDCM016: hasta 16 unidades secuenciadas;
- IDCM020: hasta 20 unidades secuenciadas.
Esto permite explotar una solución de precio escalable que se adapta y es específica para un número preciso de unidades. Este enfoque modular garantiza una alternativa competitiva en el mercado al proporcionar una solución rentable que se adapta a cada tipo de planta, facilitando la configuración del sistema de control.