2018103_18335_Soluções+de+TI+e+eficiência+energética+para+datacenters

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SOLUÇÕES DE TI VERDE E EFICIÊNCIA ENERGÉTICA PARA 
DATACENTERS1 
Marco Kerchner da Silva 
 
 
Resumo: O presente trabalho busca analisar os relatórios sobre eficiência energética para 
datacenters da Energy Star (2016) e o relatório da Código de Conduta Europeu para 
Eficiência Energética em Datacenters (2017). Os relatórios analisados visam a encontrar 
melhores práticas para melhorar efetivamente a eficiência energética, trazer economia 
energética e de recursos e implementar o conceito de TI Verde, independentemente do 
tamanho do datacenter. O trabalho define as principais técnicas relacionadas a equipamentos 
de TI, energia e climatização, bem como diretrizes de gestão e monitoramentos necessários 
para o pleno funcionamento do datacenter sem que este sofra interrupções nem trabalhe com 
provisionamento excessivo de seus recursos. 
 
Palavras-chave: Datacenter verde, Eficiência energética, TI Verde. 
 
 
1 INTRODUÇÃO 
Os datacenters são grandes consumidores de energia elétrica e cada vez mais seus 
serviços são requisitados. Conforme sua demanda cresce, aumenta também a sua 
complexidade e a necessidade de um gerenciamento correto de sua utilização energética e de 
climatização. De acordo com o relatório da Emerson Network Power (DATACENTER 
DYNAMICS, 2016), 80% das despesas anuais do datacenter vêm de custos operacionais e de 
energia, o que na prática pode gerar um bom desperdício de recursos caso haja má adequação 
dos serviços, espaços físicos ou hardwares. De maneira mais agravante ainda, dependendo do 
tipo de fornecimento de energia, a utilização desnecessária pode contribuir para uma maior 
emissão de gases de efeito estufa na atmosfera. Por isso é tão importante monitorar e evitar 
desperdícios de energia. 
 
1 Artigo apresentado como Trabalho de Conclusão do Curso de Especialização em Datacenters: Projeto, 
Operação e Serviços, da Universidade do Sul de Santa Catarina, como requisito parcial para a obtenção do título 
de Especialista em Datacenter: projeto, operação e serviços. 
 
 
 
 
 
O monitoramento da eficiência energética engloba também a utilização média dos 
servidores e serviços, além de sua necessidade de refrigeração, uma vez que o trabalho gerado 
pela carga crítica precisa ser climatizado adequadamente. Sistemas de climatização são 
responsáveis por ao menos 45% do consumo de energia em um ambiente de datacenter 
(MARIN, 2016). 
Um relatório feito em 2016 pelo Laboratório Nacional de Lawrence Berkeley 
(2016, ES-1) mostrou que no ano de 2014 os datacenters nos EUA consumiram 70 bilhões de 
kWh, em torno de 1,8% da eletricidade do país. Sua projeção para 2020 era de 73 bilhões de 
kWh. O relatório explica que esse número foi drasticamente reduzido por diversos fatores, 
como melhorias na escalabilidade energética dos servidores, armazenamento, rede e 
melhorias na operação da infraestrutura. 
Sendo assim, é muito importante que se gerencie, de maneira mais incisiva, os 
recursos energéticos. Várias são as soluções e melhores práticas discutidas no mercado. 
Dentre elas podemos destacar a iniciativa da Energy Star, que provê uma visão geral de 12 
maneiras de economizar energia em datacenters e salas de servidores (ENERGY STAR, 
2016) e as diretrizes de melhores práticas do Código de Conduta Europeu para Eficiência 
Energética em Datacenters (ACTON et al, 2017). 
O presente trabalho, portanto, busca analisar de que formas um datacenter pode 
diminuir seu consumo de energia e melhorar sua eficiência energética, sem que os acordos de 
nível de serviço (SLA) deixem de ser cumpridos. De maneira específica, procura identificar 
estratégias de melhores práticas disponíveis no mercado, relacionar as soluções estudadas e 
analisar sua eficácia para, efetivamente, prover melhor eficiência energética. Sua estrutura é 
composta de uma breve fundamentação teórica, de modo a estabelecer os conceitos aqui 
explicitados, a análise do relatório da Energy Star e os estudos da Comissão da UE. Por fim, é 
tecida a conclusão acerca da assertividade das soluções, bem como apontados os desafios e 
temas que surgem para estudos futuros no tema de eficiência energética. 
 
 
 
 
 
 
2 EFICIÊNCIA ENERGÉTICA E TI VERDE 
O presente trabalho é baseado nos conceitos de eficiência energética, datacenter e TI 
Verde (Green IT) e virtualização, discutidos nos relatórios lançados pelas iniciativas da 
Energy Star e da Comissão da União Europeia. 
 A preocupação com a demanda energética e suas consequências para o meio ambiente 
iniciou-se ainda na década de 70, originadas das primeiras crises de petróleo (ROMÉRO, 
2014). Após outubro de 1973, o preço do barril quase quadruplicou, aumentando 
consideravelmente os preços e produzindo uma grave crise no setor dos edifícios. Até aquele 
momento não havia políticas públicas ou governamentais que interferissem ou 
regulamentassem o consumo energético em edifícios. O que ocorreu após este período foi a 
aplicação em larga escala de regulamentos com força de lei visando a redução de consumos 
energéticos e políticas de incentivo buscando este mesmo fim. 
 Partindo dessa premissa, as soluções energéticas desenvolvidas seguiram algumas 
referências básicas, que encontramos especialmente nos dias de hoje. Segundo Roméro (2014, 
p. 9- 10): 
• Busca da diminuição do uso de combustíveis fósseis e maior uso de tecnologias e 
combustíveis renováveis; 
• Aumento da eficiência energética em toda a cadeia produtiva de energia (desde a 
extração e produção até o consumo); 
• Orientar mudanças no setor produtivo como um todo, visando ao aumento de 
eficiência no uso de materiais, transporte e combustíveis; 
• Foco no desenvolvimento tecnológico do setor energético, buscando alternativas 
ambientalmente benéficas; 
• Incentivo ao uso de combustíveis menos poluentes; 
• Redefinição ou estabelecimento de políticas energéticas que propiciem a formação de 
mercados para tecnologias ambientalmente benéficas que incorporem custos 
ambientais de alternativas não sustentáveis. 
 
 Segundo Lamberts (2012, p. 21), “A eficiência energética na arquitetura pode ser 
entendida como um atributo inerente à edificação representante de seu potencial em 
 
 
 
 
 
possibilitar conforto térmico, visual e acústico aos usuários com baixo consumo de energia”. 
Sua conclusão é de que um edifício é mais eficiente energeticamente que outro quando 
proporciona as mesmas condições ambientais com menor consumo de energia. Em relação a 
sites de datacenter, esta premissa sofre algumas modificações. Por utilizar equipamentos cuja 
demanda de disponibilidade total é muito alta e cujo consumo de energia também, a 
otimização do uso energético engloba o consumo das máquinas, a climatização necessária 
para dissipar seu calor, e a efetiva utilização dos equipamentos no melhor desempenho 
possível. 
 Tanenbaum (2016) define o datacenter como uma instalação centralizada que abriga 
um grande número de equipamentos de TI (como servidores, storages, equipamentos de rede, 
monitores, etc), que executam várias funções, como armazenamento, gerenciamento, 
processamento e troca de informação digital. 
 TI Verde, ou computação verde, é o estudo e a prática de projetar, construir e utilizar 
computadores, servidores, monitores, impressoras, dispositivos de armazenamento e redes e 
sistemas de comunicação de maneira eficiente e efetiva, com zero ou mínimo impacto 
ambiental (MURUGESAN, 2012). TI Verde é entendido como um imperativo econômico 
assim como ambiental, considerando os aspectos de redução de custo advindos da 
readequação dos equipamentos e do uso da energia, bem como o aspecto da responsabilidade 
social com o meio ambiente. 
 Energy Star é um programa voluntário da Agência de Proteção Ambiental dos Estados 
Unidos (EPA) que auxilia empresas e pessoas a economizar dinheiro e proteger o clima 
através da eficiênciaenergética. Foi criado em 1992 e busca a adoção de produtos, práticas e 
serviços visando a eficiência energética através de parcerias, ferramentas de medição de 
objetivos e educação dos consumidores (ENERGY STAR). Uma das iniciativas 
desenvolvidas foi a de uma visão geral de 12 maneiras de diminuir o consumo de energia em 
datacenters, considerando estratégias de implementação, quanto custa e quanto pode reduzir 
de consumo (ENERGY STAR). 
 O Código de Conduta para Eficiência Energética em Datacenters foi desenvolvido 
pela Comissão da União Europeia como uma resposta ao aumento do consumo de energia em 
datacenters e à necessidade de reduzir os impactos ambientais, econômicos e de segurança de 
 
 
 
 
 
suprimentos energéticos relacionados (EUROPEAN COMISSION). Foi desenvolvido em 
2008 através de uma iniciativa sem fins lucrativos. O Código de Conduta identifica e foca em 
questões-chave e soluções acordadas, descritas no documento de Melhores Práticas (ACTON 
et al., 2017). 
 Virtualização é o processo de criar uma representação baseada em software (ou 
virtual) de algo, em vez de um processo físico. A virtualização, além de poder ser empregada 
em aplicativos, servidores, armazenamento e redes, é a maneira mais eficaz de reduzir as 
despesas de TI e, ao mesmo tempo, aumentar a eficiência e a agilidade para empresas de 
todos os portes (VMWARE, 2017). 
 A virtualização funciona através de um hipervisor, ou Monitor de Máquina Virtual. Os 
hipervisores podem ser de dois tipos, conforme Tanenbaum (2016, p. 325): os do tipo 1, 
executados diretamente sobre o hardware (bare metal) e os do tipo 2, que utilizam os serviços 
e abstrações do próprio sistema operacional que já está sendo executado na máquina. Em 
qualquer um dos casos, a virtualização permite que um único computador seja hospedeiro de 
múltiplas máquinas virtuais, cada uma podendo executar um sistema operacional 
completamente diferente. Esta abordagem permite que uma falha em uma máquina não 
derrube nenhum outro servidor. 
 
2.1. ENERGY STAR 
 O estudo da Energy Star foca em doze oportunidades de economizar energia em um 
datacenter. Os tópicos são divididos em três temas principais: melhorias e mudanças a serem 
feitas nos equipamentos de TI, o fluxo de ar e de que forma ele flui para os equipamentos e 
melhorias nos equipamentos responsáveis pelo maior custo dentro de um datacenter. 
2.1.1. Virtualização de servidores 
 A virtualização de servidores surgiu com o advento da necessidade de consolidar 
servidores em uma única máquina física, utilizar de maneira mais eficiente os recursos 
computacionais e diminuir os gastos diretos e indiretos no datacenter. Proporciona 
escalabilidade, já que recursos podem ser facilmente adicionados ou retirados dos servidores 
conforme a necessidade, diminuição do tempo de indisponibilidade dos serviços e 
 
 
 
 
 
implementação rápida dos servidores. Reduz o tempo de recuperação de desastres e paradas 
não programadas, uma vez que servidores virtuais carregam mais rapidamente que os físicos. 
 Soluções de virtualização também permitem a realocação de serviços inteiros de um 
servidor para outro, sem que haja falha ou indisponibilidade nesses. A configuração de 
clusters (várias instâncias trabalhando como um único servidor) também possibilita serviços 
de alta disponibilidade, tolerantes a falhas e com balanceamento de carga de entrada. 
 A redução de custo proporcionada pela implementação de servidores de virtualização 
ocorre principalmente na utilização de energia total. Diminuindo a quantidade de servidores 
há menor necessidade energética e de refrigeração. A estimativa indicada é de que cada W/h 
diminuído no nível dos servidores reduz em 1,9W/h o consumo dos demais equipamentos. 
 
2.1.2. Desativar servidores sem uso 
 Aposentar servidores em desuso significa identificar e remover servidores sem 
finalidade, que não estejam ativos ou cujas aplicações não sejam mais utilizadas. Esta análise 
envolve geralmente a desativação destes servidores, enquanto se aguarda alguma 
indisponibilidade referente a ele. Outra possibilidade é a migração da carga de trabalho para 
outro servidor, e posterior análise de como o serviço se comporta. 
Os estudos apontados pela Energy Star (MONROE apud ENERGY STAR, 2009; 
BRILL apud ENERGY STAR; GLANZ apud ENERGY STAR, 2012) variam entre 8% e 
50% a estimativa da quantidade de servidores que permanecem ativos sem utilização em 
datacenters. Desativar servidores em desuso permite a remoção de servidores e/ou o 
adiamento de aquisições, diminuindo assim o consumo de energia e refrigeração. De acordo 
com o Uptime Institute (apud ENERGY STAR, 2012), cada 1U removido de uso em um rack 
pode anualmente economizar US$500 em energia, licenças de sistemas operacionais e US$ 
1500 em custos de manutenção e hardware. 
 
2.1.3 Consolidação de Servidores 
 A consolidação de servidores busca diminuir a quantidade de servidores físicos 
utilizados para um mesmo serviço sem que estes fiquem ociosos ou com baixa relação de 
utilização/energia gasta. Consolidar estruturas de servidores é uma tática ótima por integrar 
 
 
 
 
 
vários servidores diferentes em uma única máquina física, diminuindo gastos com energia e 
refrigeração, diminuindo a necessidade de espaço físico em racks, diminuindo gastos com 
suporte e permitindo estruturas mais enxutas e otimizadas. 
 A consolidação de servidores pode ser realizada de diversas formas, como 
combinando aplicações em um único servidor com uma instância de sistema operacional 
rodando; criando grupos (também conhecidos como clusters) de servidores, que atuem como 
uma única aplicação e necessitem apenas de um único servidor de backup; virtualizando 
servidores, conforme visto no item 1 e diminuindo o portfólio de aplicações, removendo 
serviços redundantes. 
 Os benefícios de consolidar servidores são os mesmos encontrados na virtualização e 
na desativação de servidores em desuso. Outra questão importante é simplificar a 
complexidade dos servidores, permitindo que a padronização dos servidores seja mais fácil, o 
que diminui gastos com manutenções e aumenta o tempo total de disponibilidade dos 
serviços. 
2.1.4 Melhor gerenciamento do armazenamento de dados 
 O armazenamento de dados é um dos setores da TI que cresce mais rapidamente. 
Energy Star (MARKO apud ENERGY STAR, 2012) cita um estudo de 2012 que identificava 
um crescimento anual da demanda por armazenamento entre 10% e 49%. Havendo uma 
demanda tão insurgente, faz-se necessário o gerenciamento efetivo do armazenamento de 
dados utilizados. As definições de melhores práticas nesse caso focam em salvar menos dados 
para usar menos energia e utilizar hardwares mais atualizados que utilizem menos energia. 
 As melhores práticas indicadas são as seguintes: 
• Provisionamento automatizado de storage, dimensionando a necessidade atual 
corretamente e realocando espaço não utilizado; 
• Compressão dos dados, especialmente para dados não utilizados com muita 
frequência. As compressões garantem uma economia de 15% a 30% de espaço; 
• Redução de arquivos duplicados. Alguns softwares conseguem condensar a 
quantidade de dados duplicados em uma empresa em até 95% apenas encontrando e 
eliminando cópias desnecessárias; 
 
 
 
 
 
• Utilização de snapshots, ou backups incrementais, salvando apenas a parte 
modificada. Isso pode economizar 80% a 95% de energia, comparado com cópias 
integrais dos arquivos; 
• Provisionamento “justo” de armazenamento, alocando espaço apenas para o que a 
aplicação precisa e para a expectativa de crescimento no futuro, mas direcionando a 
energia apenas para o que está atualmente em uso. Essa prática pode economizar de 
40% a 60% de energia; 
• Configuração do tipo correto de RAID, conforme os níveis de redundância e 
desempenho requeridos. RAID1 funciona melhor para dados de missão crítica, e 
RAID5 para outrosdados; 
• Classificação dos dados conforme a demanda, realocando dados menos acessados para 
discos de menor desempenho e de menor consumo de energia. 
 Além dessas práticas, a escolha de um hardware que consuma menos energia também 
é indicada. Recomenda-se o uso de discos de menor velocidade (SATA 7,5 K em vez de 
discos SAS 15K, por exemplo), para armazenamentos de menor necessidade e SSD (Solid 
State Drive) para acessos mais requisitados, por suas ótimas velocidades de leitura. 
2.1.5 Aquisição de servidores, UPS e UDEs mais energeticamente eficientes 
 A aquisição de hardware mais energeticamente eficiente trabalha com novas 
tecnologias que possibilitem ao equipamento ter o mesmo desempenho utilizando menos 
energia. No caso de servidores, a utilização de fontes de energia mais eficientes, melhores 
reguladores de voltagem, processadores que consomem menos energia e coolers mais 
eficientes são as funcionalidades desejadas. 
 Em relação aos processadores, há tecnologias de economia de energia e limitação da 
velocidade da CPU que reduzem a taxa de frequência e a voltagem quando o processador está 
em espera, diminuindo o uso de energia e a geração de calor e fazendo os coolers trabalharem 
mais silenciosamente. Outra estratégia é utilizar sistemas operacionais, como o Windows 
Server 2008 R2, que desativem núcleos de processamento conforme a carga de trabalho atual.
 As fontes de alimentação ininterruptas (UPS) são as cargas elétricas ativadas numa 
 
 
 
 
 
eventual falha da rede de distribuição primária. Seu maior gasto de energia vem de perdas de 
comutação entre os transformadores e o inversor. Sistemas com gerenciamento de energia 
podem oferecer até 3% a mais de eficiência energética do que transformadores antigos ou 
genéricos, já que possibilitam o controle de todo o ciclo de comutação, diminuindo perdas. Os 
aparelhos qualificados pela EnergyStar conseguem cortar perdas de energia em 18% a 55% 
(ENERGY STAR), e em determinados aparelhos oferecer uma economia de até 18 mil 
dólares anualmente. 
 As UDEs (Unidades de Distribuição de Energia) são aparelhos que entregam energia 
estabilizada para os demais equipamentos do rack. Em um datacenter, estes aparelhos 
oferecem informações de monitoramento sobre os equipamentos conectados, bem como 
controles de energia remotos. Alguns modelos também oferecem transformadores de alta 
eficiência, no mesmo padrão dos UPS. 
2.1.6 Layout de corredores quentes e frios 
A estratégia de dispor os racks para criar corredores quentes e frios foi desenvolvida 
por conta da necessidade de dissipar o calor de maneira mais eficiente nos servidores. Nessa 
estratégia, organizam-se as fileiras de racks de tal modo que a parte da frente dos servidores 
fique virada umas para as outras, deixando a parte de trás dos servidores confinada. O ar frio 
das unidades de resfriamento é insuflado diretamente para os racks, através de grelhas 
dispostas no piso elevado da sala. Os corredores confinados irão, portanto, organizar o calor 
da sala em pequenos corredores, que não serão dissipados no ambiente ao redor. Isso reduz 
perdas de energia e prolonga a vida útil dos servidores. 
 Essa disposição gerencia melhor o fluxo de ar, diminuindo os custos de climatização. 
Essa organização da sala é excelente para estruturas em projeto, o que simplifica a instalação 
e comissionamento dos equipamentos relacionados. Em datacenters que já atuam com outra 
disposição, o projeto é mais trabalhoso e dispendioso, pois serão necessários reajustes nos 
cabos para os racks reposicionados, ajustes no sistema de climatização, custos elétricos para 
reconfigurar a distribuição de energia, bem como os custos com pessoal. Se não for bem 
projetado, o ambiente atual pode sofrer uma indisponibilidade considerável. 
 
 
 
 
 
2.1.7 Confinamento de corredores quentes e frios 
O confinamento de corredores, sejam eles quentes ou frios, refere-se a barreiras físicas 
usadas junto aos corredores quentes e frios para eliminar a mistura do ar frio insuflado com o 
ar quente. Dessa forma, requer-se menos da climatização e as temperaturas são mais 
facilmente gerenciáveis. 
 Essa mudança pode ser realizada tanto nos corredores quentes quanto nos frios, sem 
haver nenhuma diferença substancial entre um e outro. Em relação à datacenters que utilizam 
o layout de corredores quentes e frios, o confinamento pode resultar em uma economia de 5% 
a 10% em energia, e reduzir a energia de ventiladores e chillers em 20% a 25%. 
2.1.8 Unidades de ventilação com velocidade variável 
As CRAC (Computer Room Air Conditioning), bem como as CRAH (Computer Room 
Air Handler) são as unidades de ventilação utilizadas para lidar com a demanda de 
climatização das salas de datacenter. Tipicamente, esses são alguns dos aparelhos que 
consomem maior quantidade de energia. Entretanto, a maior parte dessas unidades não possui 
uma maneira de variar a velocidade dos ventiladores, acompanhando a demanda da carga dos 
servidores. 
 Os VSDs (Variable Speed Drives) permitem que as flutuações da carga necessária 
pelos servidores sejam atendidas de maneira eficiente, economizando energia. Uma redução 
em 10% da velocidade do ventilador reduz seu uso elétrico em aproximadamente 25%. 
2.1.9 Dispositivos de gerenciamento de fluxo de ar propriamente implantados 
 Quanto ao nível de ar frio gerado para climatização, Energy Star aponta um estudo de 
longo prazo realizado pelo Uptime Institute (UPTIME INSTITUTE apud ENERGY STAR, 
2004), que indicou que apenas 60% do ar insuflado para os racks era usado para refrigerar os 
equipamentos. Também identificou que 10% dos datacenters possuíam hot spots. 
 Sendo assim, é estritamente necessário que algumas medidas sejam tomadas para 
aumentar a porcentagem de ar frio que chega até os equipamentos. As medidas levantadas por 
Energy Star são o uso de difusoras, posicionadas na entrada dos racks para direcionar o ar frio 
diretamente para os equipamentos; uso de painéis cegos em espaços sem utilização no rack, 
para bloquear a fuga de correntes de ar quentes em lugares indevidos; uso de cabeamento 
 
 
 
 
 
estruturado, melhorando a circulação de ar e a disposição do ar quente saindo do rack; 
eliminação de obstruções debaixo do piso elevado, especialmente observando o espaço 
utilizado pelo cabeamento e o posicionamento e configuração corretos das placas perfuradas 
para evitar perdas. 
 
2.1.10 Ajustes de temperatura e umidade de entrada 
 Até muito recentemente acreditava-se que o controle de umidade no datacenter deveria 
ser rigorosamente gerenciado. Em 2008, a ASHRAE (American Society of Heating, 
Refrigeration and Air-Conditioning Engineers), associação americana de padronização para 
climatização, aumentou os limites recomendados de temperatura e umidade para datacenters. 
Os limites passaram de 20ºC a 25ºC, com 55% de umidade relativa do ar, para 18ºC a 27ºC, 
com umidade relativa de 60%. Fazer as unidades CRAC trabalharem menos para manter a 
umidade em níveis mais restritos consegue economizar energia. 
 Modificar os níveis atuais pelos quais um datacenter trabalha requer um controle 
rigoroso da temperatura de todos os pontos passíveis de hot spots. É necessário distribuir 
sensores por racks, piso elevado e na própria unidade CRAC. Além disso, verificar os 
indicadores de temperatura e umidade conforme a temperatura geral vai sendo elevada 
gradualmente. A Energy Star recomenda que a diferença entre o servidor mais baixo no rack e 
o mais alto esteja entre 21ºC e 25ºC (ou seja, 4ºC de diferença entre o ponto mais baixo e o 
mais alto). 
 Essa medida (42U apud ENERGY STAR, 2008) pode economizar 4% a 5% em custos 
com energia a cada 1ºF (mais ou menos 0,56ºC). Outra medida que traria benefícios seria 
desligar os umidificadores das unidades CRAC e programar umidificadores ultrassônicos, que 
não utilizam resistências ou caldeiras para gerar vapor. Essa mudançapode resultar numa 
economia de 50% do valor gasto (BULLOCK apud ENERGY STAR). 
2.1.11 Economizadores a ar 
 O economizador a ar utiliza o ar externo do prédio e o distribui diretamente aos 
servidores. Em vez de utilizar o ar recirculado e congelado, o ar quente dos servidores é 
 
 
 
 
 
direcionado para fora e irá se misturar com o ar gelado externo, criando as condições de 
temperatura e umidades desejadas para os equipamentos. 
 O economizador a ar é integrado com o sistema central de climatização, filtrando 
partículas e contaminantes antes de enviar o ar externo ao datacenter. Essa solução pode ser 
eficiente mesmo em lugares com climas mais quentes, pois pode aproveitar noites mais frias 
ou as temperaturas do inverno. Energy Star cita um estudo da Intel (INTEL apud ENERGY 
STAR, 2008), que testou servidores utilizando ar externo por completo. Anualmente, uma 
instalação de 500kW pode economizar US$144,000 e uma de 10MW até US$2,87 milhões. O 
estudo também não encontrou diferenças significativas entre a frequência de falhas usando ar 
externo e o ar condicionado. 
2.1.12 Economizadores a água 
 Economizadores a água podem ser uma ótima opção para datacenters com plantas de 
resfriamento por água ou ar. Sua torre de resfriamento gera água gelada, que servirá como 
substituta do chiller durante os meses de inverno. Oferece-se, assim, uma redundância ao 
chiller, diminuindo o risco de indisponibilidade no datacenter em caso de uma eventual falha. 
 Esses economizadores são melhor aproveitados em climas que oferecem temperaturas 
abaixo de 12ºC por mais de 3.000 horas por ano. Em questão de economia, o uso destes 
economizadores pode apresentar uma redução energética de até 70% (PG&E apud ENERGY 
STAR, 2006). 
 
2.2 ESTUDO DA COMISSÃO UE 
 O Estudo da Comissão da União Europeia institui seis partes no estudo das soluções 
de eficiência energética: a de gestão e diretrizes gerais, focando na utilização, planejamento e 
gerenciamento do datacenter; os serviços e equipamentos de TI; climatização; energia; a 
estrutura física do datacenter e monitoramentos. O documento institui as práticas mínimas 
esperadas e a quais setores ou tipos de implementação são designados. Seus tipos são: todo o 
datacenter, relacionado ao que já existe e está ativo atualmente; novos softwares, para novas 
instalações realizadas e upgrades futuros; novos equipamentos de TI, para novas instalações 
realizadas; práticas para prédios novos ou reformas de maior impacto na estrutura atual e as 
práticas opcionais, passivas a estudos pontuais. 
 
 
 
 
 
2.2.1 Gestão e Diretrizes 
 A primeira prática indicada é a de desenvolver o envolvimento dos grupos 
organizacionais, estabelecendo um comitê de aprovação contendo representantes de todas as 
disciplinas. As aprovações desse grupo para quaisquer decisões significativas garantirão que o 
impacto das decisões será entendido e uma solução efetiva alcançada. 
 Em políticas gerais, há quatro práticas entendidas para todo o datacenter: Considerar o 
impacto ambiental incorporado nos dispositivos instalados, utilizando auditorias para checar 
quais áreas de otimização, consolidação e agregação são prioritárias para investimento de 
material; utilizar uma porcentagem de energia sustentável, comprada de terceiros ou 
produzida pela empresa; Introduzir um plano de gerenciamento ambiental. A ISO 14001, por 
exemplo, serviria como diretriz; introduzir um plano de gerenciamento energético. A ISO 
50001, por exemplo, serviria como diretriz. 
Para novos prédios ou reformas, a primeira prática indicada é a de adquirir 
equipamentos elétricos e mecânicos que não requerem resfriamento em sua operação normal, 
sendo o UPS a exceção a esse caso. O quesito de resiliência e provisionamento apresenta 
quatro práticas: criar redundância para os requerimentos de negócio, utilizando apenas o que 
as análises de impacto requerem; considerar múltiplos níveis de resiliência, usando vários 
níveis de energia e refrigeração para diferentes andares do edifício; planejamento do 
datacenter para uma expansão modular, fazendo com que o datacenter cresça conforme a sua 
necessidade e fazer os módulos de expansão do datacenter trabalharem de maneira eficiente, 
maximizando a sua carga total de trabalho. 
Sobre as práticas opcionais podemos citar a de impacto das cargas de trabalho 
variáveis, considerando o tipo de demanda que será atendida; a de criar um plano para o ciclo 
de vida dos ativos, podendo-se utilizar para isso a ISO 14040, e do uso de energias 
alternativas no datacenter. As duas últimas medidas não impactam diretamente na eficiência 
energética, mas procuram reduzir o impacto do uso de combustíveis fósseis e melhorar a 
sustentabilidade. 
 
 
 
 
 
 
2.2.2 Serviços e Equipamentos de TI 
As práticas referentes a serviços e equipamentos de TI se dividem em quatro 
categorias: a seleção e instalação de novos equipamentos de TI; a configuração de novos 
serviços de TI; o gerenciamento dos equipamentos já existentes e o gerenciamento de dados. 
 Em questão dos equipamentos de TI, as práticas recomendadas são as seguintes: 
 
 Incluir a performance de eficiência energética do dispositivo de TI como fator de 
decisão prioritário ao adquirir novos servidores; 
 Incluir a temperatura e umidade de operação do dispositivo de TI como fator de 
decisão prioritário ao adquirir novos servidores; 
 Selecionar equipamentos de TI adequados à capacidade de resfriamento e densidade 
energética do datacenter; 
 Checar a capacidade energética máxima do equipamento dentro do espectro de 
temperaturas permitidas a ele; 
 Selecionar equipamentos de TI adequados à direção da corrente de ar do datacenter; 
 Habilitar o gerenciamento de configurações de energia nos equipamentos de TI; 
 Provisionar o uso de energia atual baseado nos componentes instalados; 
 Uso de hardware compatível com os programas da Energy Star; 
 Uso de hardware para relatórios de energia e temperatura, como um DCIM; 
 Selecionar equipamentos de TI contendo conversores de energia direta e alternada de 
alta eficiência, com índices de 90% ou mais. 
 
Para novos serviços de TI instituem-se as práticas de desenvolver sistemas usando 
tecnologias de Grid e Virtualização e criar regras de aprovação para serviços que necessitem 
de hardware dedicado; reduzir os níveis de redundância de hardware da TI, determinando o 
impacto de negócios para cada serviço; reduzir a quantidade de equipamentos destinados à 
continuidade de negócios e recuperação de desastres, determinando apenas a quantidade 
necessária, além de selecionar e desenvolver softwares eficientes, focando especialmente na 
carga de utilização em relação aos recursos de hardware disponíveis. Outras práticas 
opcionais envolvem também eliminar clusters de hardwares 2N, acabando com o hardware 
 
 
 
 
 
sobressalente, e incentivar em soluções de outsourcing o uso de energia como uma cláusula 
do contrato. 
 No gerenciamento de equipamentos de TI e serviços existentes, os pontos 
desenvolvidos envolvem auditorias dos equipamentos existentes e seu estado de uso, o 
descomissionamento de equipamentos sem uso e a auditoria dos requerimentos ambientais 
dos equipamentos usados, checando se equipamentos com restrições de temperatura e 
umidade devem ser substituídos. Outras soluções opcionais envolvem o uso de virtualização e 
consolidação dos servidores existentes. 
 O gerenciamento de dados define que sejam instituídas políticas de gerenciamento de 
dados, definindo quais dados devem ser guardados, por quanto tempo e qual o nível de 
segurança; separação lógica de áreas de armazenamento em consideração com o nível de 
segurança e retenção; separação física de áreas de armazenamento por proteção e 
performance, deixando discos mais performáticos para dados mais comumente acessados, e o 
uso de dispositivos com menor gasto energético. 
2.2.3 ClimatizaçãoAs práticas referentes à climatização envolvem seis aspectos distintos: o 
gerenciamento e design do fluxo de ar, o gerenciamento do resfriamento, as configurações de 
temperatura e umidade, a planta de resfriamento, os CRAC e a reutilização do calor 
desperdiçado. 
 Em questão do gerenciamento e design do fluxo de ar, as práticas selecionadas são as 
seguintes: design de corredores quentes e frios; contenção do ar quente e ar frio, evitando a 
recirculação do ar aquecido; gerenciamento dos espaços em rack, utilizando painéis cegos e 
outras aberturas, como aberturas no chão e espaços dos lados; providência de racks com 
portas perfuradas para a circulação correta do ar; fluxo de ar no piso elevado; revisão do piso 
elevado em busca de obstruções; segregação de equipamentos conforme seus requerimentos 
ambientais; separação de zonas ambientais, caso seja necessário pelo tipo de equipamento de 
TI utilizado nos racks. 
 
 
 
 
 
 Para o gerenciamento do resfriamento, as práticas recomendadas envolvem o 
desligamento dos equipamentos de climatização desnecessários; a revisão do resfriamento 
antes e depois de realizar uma troca de um equipamento de TI; revisões periódicas das 
estratégias de climatização; revisão das configurações das unidades CRAC ou CRAH e 
realização de manutenções periódicas efetivas nos equipamentos de climatização. Práticas 
opcionais envolvem o uso de instalações modulares de climatização, ligadas conforme a 
necessidade da demanda e o controle dinâmico do resfriamento predial, para trabalhar da 
forma mais otimizada possível. 
 As configurações de temperatura e umidade focam na revisão do alcance de 
temperatura e umidade do datacenter, conforme os padrões instituídos pela ASHRAE, a 
revisão e possível aumento da temperatura da água gelada utilizada e a consideração do uso 
do espaço de datacenter como um espaço industrial, projetado para entregar os serviços 
necessários na melhor qualidade possível. 
 A planta de resfriamento apresenta dois aspectos da climatização: o uso de uma planta 
de resfriamento de alta eficiência ou o free cooling, referente ao uso da temperatura externa 
para resfriamento dos servidores. No quesito de alta eficiência, as práticas empregadas são as 
seguintes: uso de refrigeradores com alto coeficiente de performance; revisão das 
temperaturas operacionais do sistema de climatização, diminuindo a temperatura de 
condensação e aumentando a temperatura de evaporação; operação de carga parcial eficiente, 
para fazer as cargas de menor intensidade operarem otimizadas; uso de unidades de 
velocidade variável para compressores, bombas e ventiladores; seleção de sistemas que 
facilitem o uso de economizadores de água e ar; não permitir que equipamentos que não são 
da TI ditem a temperatura de climatização; uso de duas bombas no sistema de refrigeração de 
água, para que estas trabalhem com menos esforço e utilizem menos energia. 
Para free cooling, as práticas opcionais oferecem uma miríade de escolhas, como o uso 
direto do ar externo, uso indireto do ar recirculado pelo datacenter; uso indireto do free 
cooling com unidades CRAH e por uma bobina de resfriamento; uso com unidades CRAC e 
bobina de free cooling integrada. 
 
 
 
 
 
As unidades de ar-condicionado da sala de computadores (CRAC) apresentam as 
seguintes práticas: uso de ventiladores de velocidade variável; controle do ar de alimentação 
da unidade, para um fornecimento uniforme do ar necessário; não uso do controle de umidade 
das unidades CRAC e CRAH, apenas o controle da umidade do ar externo e o correto 
dimensionamento e seleção da unidade CRAC necessária para o datacenter. 
A reutilização do ar desperdiçado do datacenter foca em usos alternativos para o ar 
que é removido do ambiente de datacenter. Uma das possibilidades é utilizá-lo para aquecer 
salas de escritório ou direcioná-lo para outra função dentro do datacenter. Outra oportunidade 
é utilizar o ar, quando este estiver em temperaturas muito baixas, e aquecê-lo para utilização 
em salas ou escritórios, permitindo uma climatização de baixo custo total. 
2.2.4 Energia 
 As práticas recomendadas para a energia do datacenter envolvem a seleção e a 
instalação de equipamentos novos e outras práticas relacionadas. Para os equipamentos novos, 
utilizar UPS modulares, para atender a carga primária e ligar outros módulos conforme a 
necessidade ocorresse; utilizar UPS de alta eficiência; usar UPS de acordo com o Código de 
Conduta da UE e eliminar transformadores de isolamento, requeridos para regular a voltagem 
a 127 V e evitar perdas de energia. 
 Outras práticas referem-se ao gerenciamento dos equipamentos de energia, como o 
ajuste da temperatura do ponto de partida dos aquecedores de motor e o gerenciamento dos 
fatores de potência dos equipamentos de TI e equipamentos de energia. Ainda, o uso de luzes 
com baixo uso de energia, como LED, o desligamento das luzes quando não houver ninguém 
na área do prédio, o uso de cores claras no ambiente para diminuir a necessidade de 
iluminação e a utilização de hardware para realizar relatórios de energia e temperatura. 
2.2.5 Estrutura Física do Datacenter 
 O layout físico do prédio e sua localização são importantes para atingir flexibilidade e 
eficiência. Para novos prédios, as práticas recomendadas são as seguintes: 
a) Dispor equipamentos que gerem calor, como UPS, fora da área de resfriamento, para 
reduzir a carga utilizada para climatização; 
 
 
 
 
 
b) Selecionar ou desenvolver um prédio com um pé-direito alto, para comportar 
tecnologias como piso elevado e teto suspenso; 
c) Facilitar o uso dos economizadores, evitando restrições de projeto para o uso desses 
equipamentos; 
d) Orientar corretamente os equipamentos de climatização para evitar bolsões de ar 
quente e refrigeração inadequada; 
e) Minimizar o aquecimento solar direto das áreas refrigeradas evitando janelas, criando 
sombras ou aumentando a reflexão do prédio. 
 Em relação à localização geográfica do datacenter, as práticas opcionais envolvem o 
uso de áreas onde o calor gerado pode ser reutilizado, o uso de locais com temperaturas 
baixas, evitar a utilização de áreas muito úmidas, o uso de áreas que promovam free cooling, 
como um rio ou lago e colocar o datacenter perto da planta de geração de energia, para 
reduzir perdas na transmissão. 
2.2.6 Monitoramentos 
 O monitoramento de energia e climatização é estritamente requerido. Medir o uso de 
energia e os fatores impactando na energia são pré-requisitos para identificar e justificar 
melhorias. 
A medição da energia e do ambiente começa pelas práticas próprias a todo o 
datacenter: instalar medidores do consumo da energia que atende a todo o datacenter, 
incluindo todos os sistemas de condicionamento de energia, distribuição e climatização; 
instalar medidores do consumo da energia dos sistemas de TI; instalar medidores na sala da 
temperatura e umidade do ar e instalar medidores nas unidades CRAC ou CRAH, conforme 
seu modo de operação. Para novos prédios ou reformas a prática indicada é instalar medidores 
de energia no quadro de distribuição para o consumo de energia mecânico e elétrico. 
Para práticas opcionais, o indicado nesse caso é o uso de medições mais específicas, 
como a medição de temperatura e consumo de energia por rack, por fileira de racks e por 
equipamento de TI. 
Em relação à coleta, registro e relatórios, a prática mínima esperada é a de haver 
leituras periódicas manuais das informações, especialmente em momentos de pico de 
 
 
 
 
 
utilização. Essas leituras podem ser automatizadas, tanto diariamente quanto por hora 
(práticas opcionais). Para novos prédios há a prática de coletar e registrar informações sobre 
horas economizadas de refrigeração anualmente. Essa informação demonstra a quantidade 
total de horas nas quais os sistemas de climatização não foram necessários. Em relação aos 
relatórios,esses consistem em documentos informando o consumo de energia e climatização, 
incluindo as médias registradas de DCiE e PUE. 
 
3 CONCLUSÕES 
Os estudos realizados pela Energy Star e pela Comissão da UE apresentam estratégias 
e soluções que permitem uma melhora considerável da eficiência energética dentro de um 
datacenter. Seus escopos seguem uma linha geral e tratam com o mesmo peso as questões 
pertinentes ao uso das tecnologias como um todo. 
Primeiramente, a identificação dos sistemas de climatização e refrigeração como os 
pontos mais críticos e sensíveis do datacenter. Esses são os equipamentos que necessitam de 
um melhor dimensionamento da capacidade, sem que faltem nem sobrem recursos. A 
modificação da estrutura física dos racks, criando corredores quentes e frios, bem como o 
próprio confinamento dos corredores, apresentam resultado satisfatório quanto ao uso correto 
dos recursos disponíveis. O uso de ventiladores de velocidade variável nas unidades CRAC, 
assim como as revisões das temperaturas de operação disponibilizadas pela ASHRAE, 
demonstram efetivo resultado na economia energética. Do mesmo modo, as técnicas de free 
cooling e controle da umidade, bem como o uso de economizadores, possibilitam uma 
economia considerável em relação à estrutura costumeiramente utilizada. Esses pontos são 
levantados pelos dois estudos e apresentam verdadeira economia, especialmente o uso de free 
cooling. É importante frisar que essas medidas não se aplicam a todos os casos de datacenter 
e sua utilização depende das condições físicas e climáticas do local onde o datacenter se 
encontra. 
Em relação aos equipamentos, assim como os softwares, apontados pelo estudo da UE, 
as técnicas apontadas com resultados práticos em ambos os estudos são a de virtualização e 
consolidação de servidores, compra de hardware com melhor desempenho e/ou utilização do 
 
 
 
 
 
processador e o descomissionamento de equipamentos sem uso. Essas técnicas foram 
amplamente abordadas, em especial a de virtualização, e seu uso surte efeitos imediatos no 
uso de energia e necessidade de climatização. O gerenciamento de dados também aparece 
como uma implementação importante, focando especialmente na exclusão ou arquivamento 
de dados que não são comumente utilizados. Isso, aliado ao uso de discos de performance 
adequada à sua tarefa, provém uma importante economia e melhoria da eficiência energética 
geral. 
Quanto aos equipamentos de energia, ambos os estudos frisam a importância de 
gerenciar corretamente a energia em todos os pontos do datacenter. Ter noção da quantidade 
de energia desperdiçada, mal aproveitada ou subutilizada, assim como ter noção do 
desempenho dos equipamentos utilizados, proporciona uma boa economia e informações 
vitais para a boa operação dos serviços. 
Os estudos também salientam bastante o uso de ferramentas de monitoramento. As 
informações em tempo real de climatização e energia são preciosas para a tomada de decisões 
rápidas e ágeis em relação ao estado dos sistemas. Ter completo controle das informações de 
temperatura permite que todos os sistemas operem em sua capacidade ideal, evita bolsões de 
ar quente e possibilita uma economia considerável de energia e recursos. 
Importante apontar também que os estudos apresentam medidas cuja implementação 
funciona preferencialmente em ambientes de projeto, enquanto outras podem ser adaptadas 
satisfatoriamente em ambientes de produção. 
Para prédios novos e projetos, as principais medidas se referem aos sistemas de 
climatização e energia, que necessitam de um correto dimensionamento para que sejam 
energeticamente eficientes, juntamente com o uso de hardware e software otimizados. 
Processos como desenvolver o confinamento de corredores quentes e frios no layout dos racks 
e utilizar o confinamento dos corredores, se possível; Desenhar as cargas de energia e 
refrigeração prevendo crescimento modular ou com possibilidade de crescimento, sem 
provisionar carga em demasia; aquisição de hardware e software pensando em sua 
performance e eficiência energética, bem como a carga de trabalho destinada; uso de 
 
 
 
 
 
economizadores e técnicas como free cooling, caso o clima e região geográfica permitam e 
utilizar energia renovável sempre que possível. 
Em relação a datacenters já em operação, os processos ideais levam em conta os 
serviços ativos e os níveis de acordo de serviço, focando em mudanças modulares que 
atrapalhem o mínimo possível a carga crítica. Procedimentos em climatização e energia são 
mais sensíveis, uma vez que a mudança em um equipamento pode demandar várias horas de 
downtime de algum serviço ou servidor. Técnicas como virtualização e consolidação dos 
servidores, melhorando a carga de utilização total do hardware; remoção de servidores em 
desuso ou ociosos assim como controle do ciclo de vida dos servidores e dos serviços e a 
criação de monitoramentos completos de máquinas, climatização, energia e demais aspectos. 
 Portanto, os estudos seguem tendências parecidas em suas melhores práticas. Essas 
podem ser consideradas, através desses estudos e seus resultados, melhores práticas a serem 
adotadas por todo e qualquer datacenter que procure otimizar sua estrutura e maximizar sua 
eficiência energética. Esse tópico é imensamente importante, levando em consideração todas 
as mudanças climáticas acompanhadas no mundo e o avanço global da tecnologia. Nossa 
demanda energética cresce a cada ano, os impactos de produzir tanta energia são visíveis e, 
dependendo do tipo de energia criado, nocivos ao meio ambiente. Nada mais importante que 
buscar formas alternativas de energia, bem como trabalhar com o melhor desempenho 
possível. TI Verde, bem como eficiência energética, são tópicos que devem estar na visão de 
todo e qualquer diretor, gerente ou técnico que trabalhe com um datacenter. Vislumbrar a 
maneira como os equipamentos de TI impactam no meio ambiente é uma maneira consciente 
e necessária de entender a TI como um todo e de vital importância atualmente. 
Por fim, para estudos futuros sugere-se a aplicação prática desses processos, por meio 
de estudos de caso que avaliassem quantitativamente a economia proporcionada pelas 
mudanças, um estudo comparativo entre um datacenter que adotou as medidas com relação a 
outro que não utiliza nenhuma das práticas ou a criação de um método de análise quantitativa, 
que desempenhasse um ranking em relação aos métodos implantados pelo datacenter. 
 
 
 
 
 
 
REFERÊNCIAS 
ACTON, Mark et al.2017 Best Practice Guidelines for the EU Code of Conduct on Data 
Centre Energy Efficiency. União Europeia: Publications Office of the European Union, 
2017. Versão 8.1.0. Disponível em: 
<http://publications.jrc.ec.europa.eu/repository/bitstream/JRC104370/2017 best practice 
guidelines v8.1.0 final.pdf>. Acesso em 25 março 2017. 
DATACENTER DYNAMICS. 80% dos custos anuais do data center vêm de despesas 
com energia e operacionais, diz relatório da Emerson Network Power. 2016. Disponível 
em <http://www.datacenterdynamics.com.br/focus/archive/2016/11/80-dos-custos-anuais-do-
data-center-v%c3%aam-de-despesas-com-energia-e-operacionais>. Acesso em 10 abril 2017. 
ENERGY STAR. 12 Ways to Save Energy in Data Centers and Server Rooms. Disponível 
em: 
<https://www.energystar.gov/products/low_carbon_it_campaign/12_ways_save_energy_data
_center>. Acesso em 08 abril 2017. 
ENERGY STAR. Origins and Mission. Disponível em: 
<https://www.energystar.gov/about/origins_mission>. Acesso em 12 abril 2017. 
EUROPEAN COMISSION. Code of Conduct for Energy Efficiency in Data Centres. 
Disponível em: <https://ec.europa.eu/jrc/en/energy-efficiency/code-conduct/datacentres>. 
Acesso em 14 abril 2017. 
LAMBERTS, Roberto et al. Eficiência energética na Arquitetura 3ª Ed. Eletrobras/Procel, 
2014. 
 
MARIN, P.S. Data Centers – Engenharia: Infraestrutura Física. São Paulo: PM Books, 
2016.MURUGESAN, San; GANGADHARAN, G.r. Harnessing Green IT: Principles and 
practices. Nova Jérsei: John Wiley & Sons Ltd, 2012. 
ROMÉRO, Marcelo de A., REIS, Lineu B. Eficiência energética em edifícios. Barueri, SP: 
Manole, 2012. 
 
SUN, H.s.; LEE, S.e.. Case study of data centers’ energy performance.Energy And 
Buildings, [s.l.], v. 38, n. 5, p.522-533, maio 2006. Disponível em: 
<http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S0378778805001738>. Acesso em 10 abril 
2017. 
TANENBAUM, Andrew S. Sistemas operacionais modernos 4ª ed. São Paulo: Pearson 
Education do Brasil, 2016. 
 
VMWARE. O que é virtualização? Disponível em: 
<http://www.vmware.com/br/solutions/virtualization.html>. Acesso em 16 abril 2017.