A Parte 1 desta série discutiu os principais fatores para mitigar o uso excessivo de água em data centers. A gestão de energia é outra área de foco para essas instalações, especificamente quando se trata de troca de calor.
Os data centers usam cerca de 2% da energia nos EUA, mas não houve um modelo ideal para avaliar a eficiência energética devido à rápida evolução dos projetos de data centers. As densidades dos racks em instalações de dados modernas podem variar de 40 a 500 W/pé2 e resultar em carga de calor desigual, tornando a modelagem típica de energia de edifícios comerciais um ajuste ruim. Além disso, os equipamentos de TI, refrigeração e HVAC nem sempre estão evoluindo na mesma proporção.
Os operadores medem a eficácia do uso de energia (PUE) como uma maneira de controlar o consumo de energia em suas instalações.
A ameaça do biofilme à eficiência da troca de calor
Às vezes, os operadores podem ignorar o impacto que o tratamento inadequado da água pode ter sobre o consumo de energia. A incrustação microbiológica em sistemas de troca de calor no lado da água e água resfriada pode ser o culpado que faz ou quebra as metas de PUE e sustentabilidade de um local.
Em superfícies de troca de calor do lado da água, a incrustação não só resultará em um consumo de energia muito maior devido à baixa eficiência de troca de calor, mas muitas vezes encurtará a vida útil do próprio equipamento de troca de calor.
A incrustação microbiológica também pode ser um grande problema em sistemas de água resfriada, especialmente quando grandes tanques de armazenamento térmico são usados. O controle microbiológico adequado é frequentemente negligenciado nesta área porque a água resfriada é considerada um sistema “fechado”. No entanto, o baixo fluxo no tanque cria uma área madura para sedimentar, promovendo o crescimento de bactérias e biofilme.
Os altos custos da troca de calor ineficiente
Quando o biofilme se espalha e se estabelece em superfícies de troca de calor, ele inibirá significativamente a eficiência da troca de calor. Considerando que a condutividade térmica de cobre, alumínio e aço inoxidável é de 384,0, 138,5 e 16,3 W/mK, respectivamente, a condutividade térmica do biofilme tem uma média de 0,65 W/mK1. Uma camada de biofilme que reduz o diâmetro do tubo em 10% reduziria a troca de calor em 55%.
Na linguagem dos custos operacionais, uma camada de biofilme de 0,6 mm de espessura em superfícies de troca de calor de um resfriador de 500 toneladas custaria US$ 15.000 adicionais por ano para operar.
A falha prematura e inesperada do equipamento pode ser uma ameaça ao tempo de atividade e à confiabilidade do data center. A vida útil do tubo do resfriador é drasticamente reduzida por problemas microbiológicos persistentes. A desativação do equipamento para retubagem ou substituição não é barata nem ideal para preservar a redundância. O mesmo resfriador de 500 toneladas custaria quase US$ 125.000 para retubar ou US$ 350.000 para substituir completamente.
Um pouco de prevenção é um longo caminho
Os data centers da geração 5 estão se afastando constantemente dos sistemas tradicionais de resfriamento da fábrica de resfriadores, optando por soluções mais modulares projetadas para serem mais eficientes em termos de água e energia.
Essas estratégias de resfriamento de nova geração ainda dependem muito da água para resfriamento e não estão sem seus desafios de tratamento. Os micróbios ainda se proliferam nesses sistemas, e programas de pré-tratamento ou prevenção adequados de água são necessários para preservar a vida útil do equipamento. Não implementar uma estratégia de tratamento apropriada pode levar a riscos à saúde por meio de patógenos transmitidos pela água e substituição desnecessária precoce do meio de resfriamento. Um pouco de manutenção preventiva pode ajudar muito nos sistemas de refrigeração de nova geração.
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Lembre-se sempre de que todos os sistemas são diferentes e que é necessário o devido empenho para determinar a viabilidade de utilizar esses métodos. Consulte os manuais e guias do seu equipamento.
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Citações:
1. Sun, K., Lui, N., Lui, X., Hong, T., “Modelos de energia prototípica para data centers”, Divisão de Tecnologia de Construção e Sistemas Urbanos Lawrence Berkeley National Laboratory, janeiro de 2021.
2. Bioincrustação: https://doi.org/10.1002/bit.260230902
3. Seminário EPRI- 2015 Cooling Tower
4. Crocker, Michael. Eficiência do Resfriador: Uma Calculadora para Estimar o Custo da Incrustação do Condensador. http://innovastechnologies.com/chiller-efficiency-calculator-for-estimating-condenser-fouling-costs/
Estimativa de custo baseada em um resfriador de 500 toneladas com 3.000 horas operacionais anuais e um custo de eletricidade de US$ 0,09/kWhr.
Fontes adicionais
1. Heslin, Kevin. Sustentabilidade corporativa parece elusiva: Como isso pode ajudar? 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 e Fanara, Andrew.Report to Congress on Server and Data Center Energy Efficiency: Public Law 109-431. Estados Unidos. https://doi.org/10.2172/929723
