Cavo o rotaia? Pianificazione dell'infrastruttura di un centro dati

In passato, la maggior parte degli operatori di data center optava per una soluzione basata su cavi installati tramite trunking sul soffitto del data center o nel pavimento sopraelevato, da dove forniva l'alimentazione all'hardware nei rack tramite cavi PDU (power distribution unit). A rigore, la decisione non è stata presa ma, per mancanza di alternative tecniche, si è optato per la soluzione standard con linee via cavo. I sistemi per la distribuzione di energia su rotaia erano già presenti sul mercato in casi isolati, ma queste soluzioni, originariamente destinate solo all'uso in ambienti industriali, presentavano all'epoca ancora diversi svantaggi: Ad esempio, le scatole in uscita sulle sbarre erano così generosamente dimensionate da poter essere comodamente alloggiate in capannoni di produzione alti dieci o anche 15 metri, ma difficilmente erano adatte all'uso in data center con soffitti bassi, rack densamente stipati e pavimenti rialzati. Anche i punti di connessione avvitati tra le singole ciabatte hanno causato problemi. Con le oscillazioni di temperatura al di sopra del corridoio freddo o caldo, i connettori si allentavano o addirittura si staccavano completamente. Per rimediare, è stato necessario scollegare l'alimentazione, il che ovviamente non è una buona idea quando si alimenta un rack con server di produzione.

Inoltre, l'installazione di ogni scatola in uscita, ad esempio per l'alimentazione di un nuovo rack, richiedeva tempi di pianificazione sufficienti e tempi di inattività calcolati per l'impiego di un elettricista. Oggi i sistemi di distribuzione dell'energia su rotaia, progettati specificamente per l'uso nei data center, non solo rappresentano una reale alternativa alle soluzioni di cablaggio, ma sono addirittura superiori ad esse in termini di economicità, facilità d'uso e flessibilità.

Il principio di funzionamento dei sistemi di canalizzazione a sbarramento

In una soluzione chiamata Starline, ad esempio, l'energia viene distribuita su rotaia tramite profili modulari ed espandibili fissati al soffitto dell'edificio o al pavimento sopraelevato. I singoli profili di alluminio sono collegati tra loro tramite connettori a innesto senza viti e bulloni, dimensionati in termini di lunghezza per garantire una dissipazione ottimale del calore ed escludere così qualsiasi allentamento o addirittura allentamento degli elementi di collegamento a causa della temperatura. L'alimentazione avviene in un unico punto centrale e alimenta l'intero sistema ferroviario con correnti di 100, 225, 250, 400 o 800 ampere e con una tensione fino a 415 volt, a seconda delle esigenze.

Ovunque sia necessaria l'alimentazione in un ambiente IT, ad esempio in un rack di server, è possibile inserire facilmente una scatola in uscita nel profilo del binario come unità di distribuzione. L'installazione avviene in due sole fasi, ovvero l'inserimento dell'accoppiamento della scatola in uscita nell'alloggiamento del profilo ferroviario e una rotazione finale di 90 gradi. - Questa semplice procedura dovrebbe essere familiare a chiunque abbia lavorato con i blocchi di costruzione Fischertechnik. Sopra le scatole di uscita sono disponibili connessioni di alimentazione monofase o trifase, attraverso le quali è possibile collegare le ciabatte PDU dell'armadio, che consentono di alimentare tutto l'hardware di un rack.

Alimentazione dei rack tramite scatole o cavi in uscita

Le scatole di derivazione possono essere montate in qualsiasi punto della sbarra Starline, il che rappresenta un notevole vantaggio rispetto ai pannelli per cavi, che possono essere montati solo in punti fissi predefiniti e a distanza costante l'uno dall'altro. Di conseguenza, il posizionamento dei rack nelle soluzioni basate su cavi dipende dalle specifiche dell'infrastruttura di alimentazione. Questa circostanza comporta naturalmente delle perdite in termini di possibilità di posizionamento dei rack e della loro densità, nonché di espansioni, smontaggio e flessibilità dell'ambiente IT nel suo complesso. Ancora più decisivo, tuttavia, è il fatto che l'installazione di nuove scatole di derivazione con sistemi di canalizzazioni a sbarre richiede solo pochi minuti e non settimane, come nel caso dei sistemi a cavo. Questa enorme differenza di tempo non è dovuta solo al fatto che di solito un elettricista impiega da uno a due giorni per realizzare una giunzione di cavi. La maggior parte del tempo è occupata dalla fase di pianificazione: Infatti, per creare una derivazione per una PDU dell'armadio, l'intera alimentazione dei rack alimentati tramite il pannello cavi corrispondente deve essere interrotta come tempo di inattività programmato e poi riavviata lentamente. È qui che i sistemi a binario si rivelano vincenti, poiché l'ampliamento con ulteriori scatole in uscita può essere effettuato semplicemente collegandosi al binario e ruotando di 90 gradi mentre l'alimentazione è in funzione e quindi in qualsiasi momento.

Confronto delle prestazioni in ambienti di data center ad alta densità e mission-critical

Gli ulteriori vantaggi di un'alimentazione su rotaia sono particolarmente evidenti nei settori mission-critical come gli ambienti di sviluppo e di test. Spesso soffrono di condizioni spaziali anguste in cui tutte le apparecchiature IT sono densamente stipate. Inoltre, i sistemi vengono spesso riconfigurati e interi rack vengono spostati per replicare scenari IT "reali" in cui lo sviluppo e i test avvengono in condizioni reali. I pannelli portacavi non sono in grado di tenere il passo con la velocità di configurazione richiesta, né dal punto di vista strutturale né dal punto di vista del design tecnico, perché, come già detto, sono limitati in termini di numero di PDU dell'armadio disponibili e vincolati a marcatori di diramazione fissi. Inoltre, il tempo necessario per installare una PDU in una nuova sede è sempre pari alla durata del periodo di inattività previsto. E i tempi di installazione, che possono arrivare fino a una settimana, sono un criterio assolutamente imprescindibile, soprattutto per le aziende posizionate a livello internazionale che sviluppano e ricercano 24 ore su 24 secondo il principio "follow-the-sun".

Pertanto, l'uso di un sistema a binario in queste aree è consigliato non solo per la possibilità di aggiungere e spostare le prese in pochi minuti senza interrompere l'alimentazione: Le scatole di uscita sono solitamente progettate in modo tale che un'unità offra contemporaneamente diverse prese per il collegamento di PDU per armadi, che di conseguenza alimentano contemporaneamente diversi rack. In questo modo, ad esempio in ambienti di prova o dimostrativi densamente popolati, da un lato i rack possono essere alimentati con velocità di 16, 20, 32 o 63 ampere e dall'altro è possibile alimentare contemporaneamente dispositivi a 230 VAC. Per garantire che la distribuzione dell'energia non sia solo flessibile e variabile, ma anche protetta, le scatole di alimentazione sono solitamente dotate di interruttori e protezioni fisiche multiple. La ridondanza dell'intera infrastruttura di distribuzione dell'energia, obbligatoria soprattutto nel settore mission-critical, può essere facilmente realizzata con un secondo sistema di binari parallelo al binario principale.

Costi ed efficienza economica

Se si considerano i costi di entrambi i sistemi di distribuzione dell'energia, le soluzioni a pannelli di cavi si distinguono inizialmente per i costi di materiale puro per un'installazione iniziale. I cavi sono naturalmente più economici dei profili in alluminio. I sistemi su rotaia compensano questo vantaggio e superano i pannelli a cavo non appena si considerano i costi per la creazione di un'infrastruttura di alimentazione, comprese le diramazioni per le PDU dell'armadio e il loro funzionamento e manutenzione per un periodo di un anno: A seconda delle dimensioni e della complessità della distribuzione dell'energia, i sistemi su rotaia comportano costi di installazione e manutenzione inferiori del 30-50% rispetto alle soluzioni tradizionali su cavo. Anche il vantaggio economico delle soluzioni ferroviarie aumenta gradualmente ad ogni espansione. Grazie a questi potenziali di risparmio, a medio e lungo termine si stima un vantaggio TCO (Total Cost of Ownership) del 20-30% rispetto ai sistemi via cavo. Questo vantaggio può essere ancora maggiore se si tiene conto della lunga durata e della riutilizzabilità dei sistemi di binari, nonché degli effetti positivi secondari sui costi che derivano, ad esempio, dall'eliminazione dei cablaggi spessi un metro nel pavimento sopraelevato e dalla relativa ottimizzazione del flusso d'aria di raffreddamento e della pressione dell'aria fredda, nonché dall'aumento finale dell'efficienza di raffreddamento complessiva.

Conclusione

La distribuzione dell'energia elettrica nei data center su rotaia non è solo una reale alternativa ai sistemi basati su cavi, ma è anche diventata una soluzione di scelta grazie ai suoi vantaggi tecnologici e funzionali. E l'aspetto particolare è che il valore e l'efficienza di un sistema di distribuzione di energia su binario possono essere ulteriormente incrementati da una soluzione complementare per il monitoraggio dell'energia. Integrati fin dall'inizio nelle scatole di alimentazione o nelle derivazioni finali di un sistema di canali a sbarre, o anche montati in un secondo momento, i moduli di misura via radio registrano i valori vitali della corrente a livello di distribuzione spaziale, come volt, ampere, watt, consumo di corrente, frequenza, fattore di potenza, potenza apparente o picchi di consumo, e li rendono disponibili agli esperti dei data center o delle strutture tramite display locale, interfaccia utente dedicata o applicazione DCIM o BMS di terze parti. In questo modo, non solo l'alimentazione può essere distribuita in modo sicuro e affidabile sulla rotaia, ma allo stesso tempo i professionisti dei data center hanno a disposizione gli strumenti necessari per distribuire in modo ottimale i carichi, rendere i consumi più efficienti, risparmiare energia e proteggere i loro data center da guasti al sistema di alimentazione.