La progettazione di un data center comprende il sistema architettonico (layout del rack), strutturale, meccanico, elettrico, antincendio e di cablaggio. La progettazione sostenibile è essenziale perché un data center può consumare 40-100 volte più elettricità rispetto a uno spazio ufficio di dimensioni simili.
Linee guida di progettazione
Poiché un data center comporta l'82-85% dell'investimento di capitale iniziale in apparecchiature meccaniche ed elettriche, il progetto del data center è generalmente considerato un progetto guidato da un ingegnere. Le aree da considerare per la progettazione sostenibile includono la selezione del sito, la progettazione architettonica/ingegneristica, le migliori pratiche di efficienza energetica, la ridondanza, l'implementazione graduale, ecc. Esistono molte migliori pratiche riguardanti la selezione del sito e la progettazione degli edifici nel programma Leadership in Energy and Environmental Design (LEED) . Il programma LEED è un programma di certificazione volontario sviluppato dall'US Green Building Council (USGBC).
All'inizio del processo di progettazione dell'architettura, la spaziatura delle colonne e l'elevazione del pavimento correttamente progettate garantiranno investimenti di capitale adeguati e ridurranno al minimo le spese operative. Una planimetria con un'adeguata spaziatura tra le colonne massimizza le installazioni dei rack ICT e raggiunge la densità di potenza con una distribuzione efficiente del raffreddamento. Un'elevazione da pavimento a pavimento deve essere attentamente pianificata per includere l'altezza e lo spazio per il sistema meccanico, elettrico, strutturale, di illuminazione, antincendio e di cablaggio.
Società tecniche internazionali hanno sviluppato molte utili linee guida di progettazione che sono trattate in dettaglio in altri capitoli di questo manuale:
- ASHRAE TC9.9: apparecchiature di rete per data center
- ASHRAE TC9.9: Linee guida termiche e best practice per le apparecchiature di alimentazione dei data center
- ASHRAE 90.1: Norma energetica per gli edifici
- ASHRAE: linee guida sulla contaminazione da gas e particolato per data center
- Guida alle best practice per la progettazione di data center a efficienza energetica
- Codice di condotta dell'UE sull'efficienza energetica dei data center
- BICSI 002: Best practice per la progettazione e l'implementazione di data center
- FEMA P-414: "Installazione di vincoli sismici per condotti e tubi"
- FEMA 413: "Installazione di vincoli sismici per apparecchiature elettriche"
- FEMA, SCE, VISCMA, "Installazione di vincoli sismici per apparecchiature meccaniche"
- GB 50174: Codice per la Progettazione dei Data Center
- ISO 50001: Specifiche e certificazione per la gestione dell'energia
- Sistemi di valutazione LEED
- Schema dello standard per la struttura del data center del Japan Data Center Council (JDCC)
- TIA‐942: Standard per le infrastrutture di telecomunicazione per i data center
Lo standard cinese GB 50174 "Codice per la progettazione dei data center" fornisce un approccio olistico alla progettazione dei data center che copre la selezione del sito e il layout delle apparecchiature, i requisiti ambientali, l'edificio e la struttura, il condizionamento dell'aria (sistema meccanico), il sistema elettrico, la schermatura elettromagnetica, la rete e sistema di cablaggio, sistema intelligente, approvvigionamento idrico e drenaggio, protezione antincendio e sicurezza.
Affidabilità e ridondanza
La "ridondanza" garantisce una maggiore affidabilità, ma ha un profondo impatto sugli investimenti iniziali e sui costi operativi correnti:
Fluidodinamica computazionale
Mentre i data center potrebbero essere progettati applicando le migliori pratiche, le posizioni dei sistemi (rack, CRAC, ecc.) potrebbero non essere nella loro disposizione ottimale collettivamente. La tecnologia della fluidodinamica computazionale (CFD) è stata utilizzata per decenni nei progetti di camere bianche dei semiconduttori per garantire un flusso d'aria uniforme all'interno di una camera bianca. Durante la fase iniziale di progettazione dell'edificio e del layout del rack, CFD offre un'analisi scientifica e una soluzione per visualizzare i modelli di flusso d'aria e i punti caldi e convalidare la capacità di raffreddamento, il layout del rack e la posizione delle unità di raffreddamento. È possibile visualizzare il flusso d'aria nei corridoi caldi e freddi per ottimizzare il design della stanza. Durante la fase operativa, CFD potrebbe essere utilizzato per emulare e gestire il flusso d'aria per garantire che il percorso dell'aria non ricircoli, bypass o crei un flusso di pressione negativa.
Migliori pratiche
Anche se la progettazione di data center ad alta efficienza energetica è ancora in evoluzione, molte best practice potrebbero essere applicate sia che si progetti una piccola sala server o un grande data center. Una delle best practice consiste nel creare o utilizzare server ENERGY STAR e unità a stato solido.
La Commissione europea ha pubblicato un esauriente "Best Practices for the EU Code of Conduct on Data Centers". Il Federal Energy Management Program del Dipartimento dell'Energia degli Stati Uniti ha pubblicato la "Guida alle migliori pratiche per la progettazione di data center ad alta efficienza energetica". Entrambi, e molte altre pubblicazioni, potrebbero essere consultati quando si prepara una specifica di progettazione del data center.
Ecco un breve elenco di best practice e tecnologie emergenti:
- Raffreddamento a liquido a livello di rack e raffreddamento a immersione in liquido
- Aumentare le regolazioni della temperatura e dell'umidità di ingresso del server (Specifiche ASHRAE)
- Configurazione e contenimento del corridoio caldo e freddo
- Gestione dell'aria (per interrompere il bypass, la miscelazione di aria calda e fredda e il ricircolo)
- Raffreddamento libero con economizzatore lato aria o economizzatore lato acqua
- UPS ad alta efficienza
- Azionamenti a velocità variabile
- Raffreddamento a liquido diretto a livello di rack
- Tecnologia delle celle a combustibile
- Produzione combinata di calore ed elettricità (CHP) nei data center
- Distribuzione dell'energia in corrente continua
- Applicazioni di intelligenza artificiale e analisi dei dati nel controllo delle operazioni.
Vale la pena notare che i server possono funzionare al di fuori degli intervalli di umidità e temperatura consigliati da ASHRAE.
