Raffreddamento dei centri dati: quando basta l’aria e quando deve subentrare l’acqua

01La domanda in quasi ogni progetto

Il contenimento del corridoio freddo è ancora attuale, oppure con esso si progetta un modello in via di dismissione? La domanda si pone da quando i rack per applicazioni di IA emettono un multiplo del calore dei server classici. La risposta è articolata: il contenimento resta la base – ma non è più la soluzione giusta per ogni rack.

02Il tipico errore di ragionamento

Spesso si discute a lungo di corridoio freddo o corridoio caldo. Dal punto di vista energetico le due varianti sono vicine. Decisivo è che la portata d’aria immessa segua il carico IT effettivo: una regolazione mantiene tra la zona fredda e quella calda una leggera pressione differenziale di pochi pascal e adegua costantemente il numero di giri delle unità di raffreddamento a ricircolo. Poiché la potenza del ventilatore cresce all’incirca con la terza potenza del numero di giri, già una moderata riduzione della portata d’aria fa risparmiare molta elettricità.

Le differenze stanno altrove. Il corridoio caldo mantiene fresco il locale e offre una maggiore riserva termica in caso di guasto del raffreddamento, ma richiede un percorso di ripresa dell’aria attraverso il soffitto – piuttosto una soluzione per le nuove costruzioni. Il corridoio freddo è più facile da installare a posteriori nelle file esistenti.

03Il principio: decide la densità di potenza

L’aria ha una bassa capacità termica. L’acqua assorbe, per unità di volume e per kelvin, circa 3500 volte più calore. Oltre una certa potenza per rack, le portate d’aria necessarie non possono quindi più essere movimentate in modo sensato. Seguono allora tre livelli:

• Scambiatore di calore sulla porta posteriore: una batteria raffreddata ad acqua sostituisce la porta posteriore del rack e può essere installata a posteriori. La temperatura di mandata deve rimanere al di sopra del punto di rugiada dell’aria ambiente, altrimenti si forma condensa.
• Direct-to-Chip: piastre di raffreddamento asportano la maggior parte del calore direttamente da processori e chip grafici, il resto rimane raffreddamento ad aria. Un’unità di distribuzione del refrigerante separa il circuito del rack dalla rete dell’edificio; il monitoraggio delle perdite e pompe ridondanti sono obbligatori.
• Immersione: i server sono immersi in un liquido non conduttivo. Ciò consente le densità più elevate, ma cambia radicalmente la manutenzione e la logistica dei ricambi.

04L’acqua calda è l’obiettivo

Le linee guida ASHRAE per il raffreddamento a liquido classificano i sistemi in base alla temperatura massima di mandata dell’acqua di raffreddamento, da 17 a oltre 45 °C. Quanto più alta è questa temperatura, tanto più spesso bastano raffreddatori senza macchina frigorifera – e tanto più prezioso diventa il calore residuo per scopi di riscaldamento.

05Che cosa significa per il Suo progetto

• Rilevi la densità di potenza per rack per oggi e per l’ampliamento previsto – è essa a determinare il sistema, non viceversa.
• Progetti per zone: file raffreddate ad aria per l’IT standard e file raffreddate a liquido per i rack ad alta densità non si escludono.
• Preveda allacciamenti per l’acqua di raffreddamento, portata strutturale e protezione dalle perdite, anche se il raffreddamento a liquido arriverà soltanto più tardi.
• Chiarisca per tempo l’utilizzo del calore residuo. Nell’UE i centri dati con una potenza nominale superiore a 1 MW devono utilizzare il proprio calore residuo, purché ciò sia tecnicamente ed economicamente fattibile; in Svizzera singoli Cantoni pongono propri requisiti di efficienza.

Se progettato correttamente, il calore residuo diventa una fonte di calore: una pompa di calore di grande taglia può innalzarlo al livello di temperatura di una rete di teleriscaldamento. Come utenti sono adatte anche le reti di anergia, che assorbono direttamente il calore residuo.

Da ricordare

Non decide la direzione del contenimento, bensì la densità di potenza: aria per l'IT standard, acqua per i rack ad alta densità – e la temperatura dell'acqua il più alta possibile, affinché free cooling e utilizzo del calore residuo funzionino.

SEDC AG · Articolo tratto dalla nostra serie di formazione interna «Technik Praxis», abbreviato per committenti e utenti.