Com el ventilador de refrigeració de sala de servidors EC redueix les factures elèctriques dels operadors de centres de dades

Les sales de servidors consumeixen una part gran i en augment de l’energia de les instal·lacions, i la refrigeració sovint representa la càrrega més elevada després dels propis equips informàtics. Un ventilador de refrigeració per a sales de servidors amb motor EC resol directament aquest cost en substituir el flux d’aire CA d’una velocitat fixa per una operació electrònicament commutada i de velocitat variable. Els operadors que actualitzen les antigues canonades d’extracció i d’alimentació amb tecnologia EC solen veure com disminueix la part de la factura corresponent a la refrigeració.

Per què els motors EC superen els ventiladors CA a càrrega parcial

Com s’integra el motor i el variador en un motor EC

Un ventilador de refrigeració per a sales de servidors de motor EC combina un motor de corrent continu sense escombres o un motor de corrent altern amb imants permanents amb un inversor i electrònica de control integrats en un sol muntatge d’rotor exterior. Aquesta integració elimina l’armari separat del variador de freqüència i les pèrdues associades a la cablejat en instal·lacions convencionals de corrent altern. Com que la commutació es fa electrònicament i no mitjançant escombres mecàniques, l’equip manté una alta eficiència motora en una àmplia gamma de velocitats. Rodaments de boles de precisió i rodetes equilibrades redueixen la fricció, de manera que més energia elèctrica d’entrada arriba al flux d’aire com a cabal d’aire útil.

On s’acumulen les pèrdues dels ventiladors de CA sota càrrega variable

Els ventiladors convencionals d’inducció de corrent altern estan ajustats per a un únic punt nominal. Quan una sala de dades necessita menys refrigeració, la solució habitual és una clapeta o un motor de velocitat fixa que funciona mitjançant una vàlvula de restricció, totes dues opcions malgasten energia en forma de calor i caiguda de pressió. Fins i tot amb un variador de freqüència extern, el motor d’inducció de corrent altern pateix pèrdues de ferro i de coure que augmenten de manera ineficient a càrrega parcial. El lliscament entre el camp giratori i el rotor afegeix pèrdues que un disseny commutat electrònic evita. Al llarg d’un any amb ocupació i càrrega de treball fluctuants, aquestes petites ineficiències per hora s’acumulen i provoquen un augment mesurable del consum elèctric i del cost operatiu.

Classes d’eficiència segons la norma IEC 60034-30

L’eficiència del motor no és una suposició; està regulada per la norma IEC 60034 per a màquines elèctriques rotatives, i la IEC 60034-30 defineix les classes d’eficiència per a motors de baixa tensió. Els nivells Premium i Super-Premium emprenen els fabricants cap a dissenys amb menys pèrdues, i especificar un ventilador de refrigeració per a sales de servidors amb motor EC segons aquestes classes ofereix als compradors una referència objectiva. Les afirmacions sobre el rendiment aerodinàmic s’han de verificar segons les normes AMCA 210 i ISO 5801, que estableixen el mètode d’assaig per al volum i la pressió. La protecció contra l’entrada de partícules segueix la norma IEC 60529, de manera que una classificació IP44 o IP54 indica als compradors fins a quin punt el ventilador resisteix la pols i les gotes d’aigua en una sala mecànica. El compliment de les directives RoHS i REACH és essencial per als enviaments destinats a la UE.

Funcionament de velocitat variable i PUE del centre de dades

Ajust de la velocitat del ventilador a la càrrega tèrmica en temps real

La demanda de refrigeració en una sala de servidors varia segons la densitat dels bastidors, la temperatura de l'aire exterior i l'horari de càrrega de treball. Un ventilador de refrigeració de velocitat variable segueix aquesta demanda augmentant o reduint les rpm per mantenir una temperatura d’alimentació objectiu, en lloc de fer circular un volum fix. Per tant, un ventilador de refrigeració per a sales de servidors amb motor EC s’ajusta millor a una estratègia sensible a la demanda que una unitat CA fixa, ja que el sistema de control de velocitat està integrat i el bucle de velocitat és molt precís. Quan la càrrega tèrmica disminueix durant la nit o els caps de setmana, el ventilador redueix la velocitat i el consum d’energia cau de forma pronunciada amb la velocitat per a un sistema donat.

Com millora el PUE quan els ventiladors deixen de funcionar a màxima velocitat

L’eficiència de consum d’energia (PUE) és la relació entre l’energia total de la instal·lació i l’energia dels sistemes informàtics (IT), i els ventiladors de refrigeració representen una part important d’aquest consum addicional. Cada watt estalviat per la cadena de ventiladors redueix el consum total de la instal·lació i fa que el PUE s’acosti més a 1,0. Un ventilador de refrigeració per a sales de servidors amb motor EC redueix aquest consum addicional sense sacrificar el cabal d’aire d’alimentació, ja que el seu disseny evita les pèrdues associades al reglatge i a la ineficiència de les unitats CA en càrregues parcials.

Cas de l'operador — Reforma d'una sala de servidors en co-ubicació

Antecedents i augment del cost de l'energia elèctrica

Un proveïdor regional de co-ubicació gestionava una sala de servidors de 400 m² amb aire condicionat perimetral i tres ventiladors d'extracció axials de velocitat fixa a l'illa calenta. La instal·lació va avaluar una actualització dels ventiladors de refrigeració de la sala de servidors amb motors EC abans de qualsevol canvi de compressor, ja que la refrigeració ja representava una part important de la factura d'electricitat.

Problema amb l'extracció AC de velocitat fixa

Els ventiladors d'inducció AC instal·lats funcionaven a una única velocitat independentment de la càrrega. Durant les nits fresques i els caps de setmana de baix trànsit, l'extracció continuava treballant al volum màxim, mentre que les clapetes restringien l'aire de retorn i dissipaven energia en forma de pèrdua de pressió. Aquest desequilibri també provocava cicles curts als refredadors, augmentant el temps de funcionament dels compressors. El seguiment va mostrar que els ventiladors operaven gairebé a potència màxima més del 70 % de les hores d'un mes, fins i tot quan la càrrega tèrmica estava molt per sota del disseny. L'enfocament fix no permetia ajustar el cabal d'aire a la càrrega tèrmica real.

Solució amb ventilador de refrigeració per a sales d’ordinadors amb motor EC

La reforma va substituir les tres unitats CA per mòduls de ventiladors de refrigeració per a sales d’ordinadors amb motor EC, classificats per al mateix cabal d’aire i pressió estàtica, mantenint els conductes i la fixació existents. Cada ventilador EC portava el seu propi accionament i es connectava als sensors de temperatura de la sala mitjançant un controlador senzill. Els punts de consigna es van ajustar de manera que el cabal d’aire d’alimentació seguís la temperatura de l’aire de retorn, i l’extracció es va escalar segons l’alimentació per mantenir la pressió neutra. Les bobines de coure pur, els rodaments de precisió i els impulsors equilibrats van permetre una funció contínua, mentre que les marques CE i UKCA cobrien la instal·lació en mercats d’exportació. Després de la posada en servei, els ventiladors van mantenir les condicions de la sala amb un consum energètic sensiblement inferior al de l’antiga configuració de velocitat fixa.

Resum

Reduir les factures d’electricitat dels centres de dades comença per eliminar el desaprofitament causat pels sistemes de refrigeració de velocitat fixa. Un ventilador de refrigeració per a sales de servidors amb motor EC ofereix aquest estalvi gràcies a la combinació d’un motor sense escombres i commutat electrònicament, amb control de velocitat integrat, de manera que el cabal d’aire segueix la càrrega tèrmica real en lloc de funcionar a màxima potència. L’avantatge en eficiència respecte als motors d’inducció CA prové de l’electrònica de comandament integrada, de les menors pèrdues a càrrega parcial i de les parts giratòries equilibrades. Per als operadors que consideren una actualització, la lògica és senzilla: ajustar la velocitat del ventilador a la demanda, verificar el rendiment segons les normes AMCA 210 i ISO 5801, i mantenir sota control la càrrega de refrigeració —i també el PUE—.

Preguntes freqüents

Pregunta

Què defineix l’eficiència d’un ventilador de refrigeració EC?

Resposta: L’eficiència prové de la integració d’un motor sense escombres amb un inversor integrat, de manera que la commutació és electrònica. El disseny manté una alta eficiència del motor en tot el rang de velocitats i evita les pèrdues per escombres i lliscament presents en les unitats d’inducció CA. El rendiment aerodinàmic verificat segons les normes AMCA 210 i ISO 5801, així com les classes d’eficiència IEC 60034, ofereixen als compradors punts de comparació objectius. Les baixes pèrdues a càrrega parcial són la raó principal per la qual aquests ventiladors són adequats per a la demanda variable de sales de servidors.

Pregunta

Per què la velocitat variable redueix el cost energètic del centre de dades?

Resposta: La demanda de refrigeració varia segons la càrrega de treball, l’aire exterior i l’activitat dels inquilins. Un ventilador de velocitat variable redueix les rpm quan la càrrega tèrmica disminueix, i la potència del ventilador cau de forma pronunciada amb la velocitat; per tant, l’unitat consumeix molt menys a càrrega parcial que un ventilador CA de velocitat fixa regulat mitjançant clapetes. Menys energia consumida pel ventilador significa menys costos generals de la instal·lació i una millora del PUE. L’estalvi s’acumula durant milers d’hores d’operació cada any, sense sacrificar la temperatura de l’aire d’alimentació ni l’equilibri de pressió.

Pregunta

Com s’instal·la un ventilador EC en una sala existent?

Resposta: La posada en marxa comença amb l’enregistrament del cabal d’aire inicial, la pressió estàtica i les temperatures de la sala. El ventilador de refrigeració per a sales de servidors amb motor EC es munta als conductes existents; a continuació, el controlador es connecta als sensors d’entrada i de retorn. Els valors consigna es regulen de manera que la velocitat segueixi la càrrega tèrmica, mentre l’extracció roman equilibrada respecte a l’entrada. Un curt període de mesura confirma que les temperatures es mantenen i que el consum energètic disminueix. Seguir les normes IEC 60529 i fer una comprovació bàsica d’equilibri evita l’entrada de pols i la formació de zones calentes després de la posada en marxa.

Pregunta

Es poden reutilitzar els conductes antics de CA amb ventiladors EC?

Resposta: En la majoria de retrofits es conserven els conductes, les reixes i els punts de muntatge originals perquè els mòduls EC estan dissenyats per oferir el mateix cabal volumètric i la mateixa pressió estàtica. La reutilització de la infraestructura redueix els costos d’instal·lació i el temps d’inactivitat. El pas fonamental consisteix a confirmar la corba del sistema per assegurar que el nou ventilador treballi a la seva zona d’eficiència, i no contra un camí obstruït o massa gran. Una inspecció in situ del grau de protecció IP i de l’espai lliure garanteix que l’unitat amb rotor exterior estancada sigui accessible per a la seva revisió.

Pregunta

Els ventiladors EC requereixen rutines especials de manteniment?

Resposta: La cura habitual és similar a la d’altres ventiladors industrials estancs: mantingueu netes les reixes d’admissió, verifiqueu que els coixinets no facin sorolls inusuals i confirmeu els punts de consigna després de qualsevol canvi de disposició. L’accionament integrat redueix el manteniment separat del variador de freqüència (VFD), però els filtres i l’equilibri de l’impulsor continuen sent importants per al cabal d’aire. Inspeccioneu-los segons el calendari d’operació i comproveu les juntes de protecció contra la intrusió perquè el pols no hi entri. La selecció d’unitats construïdes amb coixinets de precisió i bobinats de coure afavoreix una durada llarga i estable entre intervals de servei.