Free cooling: qué es y por qué se ha impuesto en los data center

La eficiencia energética empieza a cobrar peso en estos entornos.

Publicado el 22 Mar 2023

Free cooling: qué es y por qué se ha impuesto en los data center

¿Qué es el free cooling?

El free cooling es el proceso por cual se emplea una baja temperatura externa al data center como fuente de refrigeración natural, lo que permite a una enfriadora de agua o a un sistema de aire acondicionado industrial prescindir total o parcialmente del proceso de refrigeración mecánica. El uso del free cooling en un centro de procesamiento de datos significa que, cuando el aire exterior es lo suficientemente frío para cubrir las necesidades de refrigeración de la planta, la enfriadora del sistema es redundante, o al menos tiene menos trabajo que hacer. Y como el compresor que acciona la enfriadora es el principal causante del consumo de energía, se pueden conseguir ahorros significativos.

¿Cómo funciona?

Hay varias formas de conseguir el free cooling. Para muchos sistemas refrigerados por agua, el free cooling utilizará un gran intercambiador de placas y bastidores para transferir el aire frío entre una torre de refrigeración y un bucle de agua fría. También el sistema utiliza agua del condensador más fría de lo normal para trasladar la refrigeración sin necesidad de compresor.

Para poder refrigerar mediante free cooling, es indispensable que la climatización del local sea por aire. Además, el sistema de climatización debe estar diseñado con una serie de compuertas que permitan utilizar esta tecnología y refrescar la estancia.

Ventajas e inconvenientes del free cooling

Cabe destacar que, en la práctica, la refrigeración por free cooling no es del todo gratuita, ya que se necesitan bombas, ventiladores y otros equipos de tratamiento de aire/agua, y esos equipos también requieren reparaciones y mantenimiento periódicos. No obstante, el sistema garantiza un ahorro considerable en el consumo de energía. La razón es sencilla: en los lugares donde el ambiente es más frío que en el interior de las instalaciones, el sistema funciona más horas y, por tanto, ahorra energía.

Algunos analistas apuntan a que gracias a esta técnica de refrigeración es posible lograr una reducción del 70% en el consumo de energía. Si añadimos un importante ahorro de OPEX (gracias a la supervisión remota) y una significativa reducción de las emisiones de CO2 (gracias a la ventilación forzada), el free-cooling se convierte en una solución indispensable para la eficiencia energética.

No obstante, el free cooling también presenta sus inconvenientes. Al bajar la temperatura ambiente, en ocasiones puede aumentar la humedad relativa del aire. Entonces es posible formarse condensación en las superficies frías, lo que puede aumentar el porcentaje de humedad de la sala. Una situación que puede evitarse deshumidificando (parcialmente) el aire antes de suministrarlo.

El free cooling presenta importantes ventajas para el medio ambiente
El free cooling presenta importantes ventajas para el medio ambiente

Repercusión en el medio ambiente

El free cooling reducirá el consumo de energía mecánica, disminuirá la huella de carbono, reducirá la carga sobre las piezas mecánicas y, por tanto, bajará el coste de mantenimiento y prolongará la vida útil de su equipo de refrigeración.

Sistemas de refrigeración complementarios

En el presente artículo, nos hemos centrado en las ventajas del free cooling, pero también queremos comentar los principales métodos de refrigeración que se utilizan hoy en día.

Refrigeración por aire

Este método de refrigeración es ideal para centros de datos pequeños o antiguos que combinan suelos elevados con diseños de pasillos calientes y fríos. Cuando la unidad de aire acondicionado de la sala de ordenadores (CRAC) o la unidad de tratamiento de aire de la sala de ordenadores (CRAH) envía aire frío, la presión por debajo del suelo elevado aumenta y envía el aire frío a las entradas de los equipos. El aire frío desplaza al aire caliente, que vuelve al CRAC o CRAH, donde se enfría y recircula.

Distribución en pasillos fríos y calientes

En esta disposición, los armarios y bastidores de servidores se disponen en hilera, con cada hilera orientada en dirección opuesta a la anterior. Esta configuración de equipos tiene las entradas de aire frío y las salidas de aire caliente enfrentadas, creando pasillos alternos de aire caliente y frío.

Refrigeración líquida

Una tecnología relativamente nueva es la refrigeración líquida. Es un sistema de refrigeración más eficaz y rentable porque puede instalarse en los dispositivos del centro de datos que más lo necesitan. El líquido es más eficiente que el aire a la hora de transferir el calor lejos de las fuentes emisoras. También puede soportar mayores densidades de equipos y elementos que generan un calor superior a la media, como los centros de datos de alta densidad y edge computing.

Existen dos tipos principales de refrigeración líquida:

Refrigeración líquida por inmersión. En este artículo de Data Center Market desengranamos todas sus ventajas, pero aquí nos limitamos a comentar su definición. Se trata de una técnica que consiste en sumergir componentes informáticos (o incluso servidores completos) en un líquido conductor térmico, pero no eléctrico (refrigerante dieléctrico).

Refrigeración líquida directa al chip. Este método utiliza tubos flexibles para llevar líquido dieléctrico no inflamable directamente al chip de procesamiento o al componente de la placa base que genera más calor, como la CPU o la GPU. El fluido absorbe el calor convirtiéndose en vapor, que transporta el calor fuera del equipo a través del mismo tubo.

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Lucía Bonilla

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