A demanda por resfriamento está aumentando nos data centers e seus operadores estão tentando manter o equilíbrio. À medida que o rack e as cargas de trabalho aumentam com o crescimento das funções e dos serviços de inteligência artificial (IA), os objetivos empresariais se expandem e os data centers fazem a transição para tecnologias escaláveis, os operadores das instalações estão encontrando técnicas e métodos para maximizar a utilização da água.
O que é eficácia no uso de água (WUE)?
Conforme os operadores encontram designs e inovações de resfriamento eficientes, uma métrica e uma abordagem testadas envolve o rastreamento da eficácia no uso de água (WUE). A WUE mede a eficiência com que um data center usa água para resfriamento. Introduzida pela The Green Grid, tornou-se uma métrica fundamental conforme a IA impulsiona as densidades dos racks para até 130 kW. O Relatório sobre o Uso de Energia em Data Centers dos EUA 2024 da Berkeley Lab reforçou essa tendência de crescimento já que os dados mostraram que a WUE média nos data centers dos EUA aumentou de 0,36 kW para 0,45 kW–0,48 kW, à medida que os sites de hyperscale e de colocation se expandiram.
Figura 1. WUE média anual dos sites de data centers nos EUA (Fonte: Relatório sobre o uso de energia em data centers nos EUA de 2024 do Berkeley Lab)
Rastrear a WUE ajuda as equipes a identificar oportunidades para melhorar a utilização da água, otimizar estratégias de resfriamento e tomar decisões informadas sobre upgrades da infraestrutura. Para as organizações, monitorar o uso e controlá-lo pode se traduzir em menores gastos da infraestrutura com utilidades, menos dores de cabeça com as regulamentações e resiliência mais forte no longo prazo.
A equação abaixo calcula quanta água um data center usa para dar suporte a cada quilowatt-hora de energia de TI. Como regra geral, um resultado menor indica uma utilização de água mais eficiente.
Rastrear a WUE estabelece os parâmetros básicos. Melhorá-la geralmente começa com a forma como os sistemas de resfriamento gerenciam a reutilização da água, especialmente durante o ciclo de concentração.
Ciclo de concentração: Uma alavanca para melhor WUE
Equilibrar o ciclo de concentração (CoC) - a razão das impurezas sólidas da água reutilizada e recirculada em comparação com as impurezas sólidas da água de reposição descarregada e concentrada por evaporação - pode reduzir as necessidades de água de reposição em até 20%, contribuindo para uma economia nos custos. Alcançar um CoC equilibrado requer tratamento químico para controlar a incrustação e bioincrustação, o que também protege os trocadores de calor a jusante. Inversores de frequência variável (VFDs) nos ventiladores e bombas da torre podem reduzir o uso de energia ao igualar a saída com a demanda, reduzindo indiretamente o uso de água através da redução das taxas de evaporação. Essas medidas podem melhorar a WUE sem exigir grandes alterações no ciclo de resfriamento.
Principais estratégias para otimizar o uso de água no data center
Embora o resfriamento líquido permaneça eficaz, seu papel deve ser ponderado em relação às alternativas emergentes.
- Sistemas de resfriamento líquido de circuito fechado: Os sistemas de circuito fechado recirculam a água através de trocadores de calor, reduzindo a captação de água em 50% a 70%, dependendo do clima e da carga. Este design reduz o tratamento químico, simplifica o monitoramento e mantém a qualidade da água consistente. Mas ele também requer um planejamento cuidadoso para lidar com a rejeição de calor em ambientes de alta densidade, especialmente em áreas com limitações na disponibilidade de água.
- Sistemas de resfriamento híbridos: Os sistemas híbridos combinam resfriamento a ar e a líquido para melhorar a performance térmica e reduzir o uso de água. Esses sistemas geralmente operam em modo seco durante a maior parte do ano, usando ar ambiente para rejeitar o calor e manter a WUE próxima de zero. Eles funcionam bem em climas moderados, mas podem ter dificuldades para manter a eficiência em condições extremas ou durante cargas de pico.
- Refrigerantes de baixo GWP como uma alternativa prática: Para instalações que enfrentam limitações de água, os refrigerantes de baixo potencial de aquecimento global (GWP) oferecem uma performance otimizada e uma disponibilidade protegida, ao mesmo tempo que atendem novas regulamentações.
Monitoramento e otimização em tempo real
A eficiência do resfriamento depende de mais do que apenas do hardware — exige um controle rigoroso do monitoramento e visibilidade em tempo real. Sensores que rastreiam mudanças de temperatura, umidade e fluxo alimentam os dados nas plataformas que ajustam os setpoints automaticamente com base nas condições climáticas e na carga. Sistemas como o Vertiv™ Liebert® iCOM™-S analisam centenas de pontos de dados para ajustar as temperaturas da água, a velocidade dos ventiladores e a saída de resfriamento. Isso pode reduzir oscilações na WUE, sinalizar anomalias precocemente e oferecer suporte à manutenção preditiva. Para os operadores, isso também significa menos surpresas, melhor uso dos recursos e uma performance mais estável em cargas de trabalho que se alteram.
Escalando o resfriamento sem escalar a demanda por água
A aplicação de estratégias focadas na WUE, como sistemas de circuito fechado, resfriamento híbrido e controles automatizados, pode dar suporte a cargas de trabalho de alta densidade enquanto mantém o consumo de água estável. Essa abordagem ajuda os operadores a gerenciar o uso de recursos com mais precisão, reduzir os custos operacionais e permanecer alinhados com as normas ambientais.
Saiba como a Vertiv aplica essas estratégias em data centers do mundo real. Explore o Relatório de Negócios Responsáveis 2024 da Vertiv para obter mais informações sobre eficiência hídrica.
