Migliorare l'efficienza dei data center con le tecnologie di raffreddamento avanzate

La capacità dei data center sta crescendo rapidamente, ma per ogni MB di dati trasmessi o operazione in virgola mobile (FLOP) eseguita dall'intelligenza artificiale, viene utilizzata più energia. Nei data center, solo il 60-80% dell'energia totale viene utilizzato per far funzionare l'hardware dei server e le apparecchiature IT; il 20-40% dell'energia viene invece utilizzato per raffreddare l'hardware critico dei server. I data center più recenti, che utilizzano un raffreddamento altamente efficiente, consumano solo il 10% dell'energia totale per il raffreddamento. Questo risultato è in gran parte ottenuto grazie a tecnologie di raffreddamento libero o evaporativo altamente avanzate ed efficienti.

Un approfondimento sui sistemi di raffreddamento libero, evaporativo, adiabatico e meccanico

• Free Cooling (FC): Conosciuto come "modalità economizzatore", questo metodo utilizza l'aria esterna per contribuire al raffreddamento del data center, evitando la necessità di sistemi di raffreddamento meccanico o evaporativo ad alto consumo energetico. Questa modalità è particolarmente efficace nei mesi più freddi o di notte.

• Raffreddamento evaporativo diretto (DEC): Questo metodo sfrutta il processo naturale di evaporazione dell'acqua per rimuovere il calore. Sistemi specializzati spruzzano o disperdono l'acqua su uno speciale materiale di scambio di calore; l'acqua evapora in modo efficiente, assorbendo il calore durante questo processo e raffreddando così l'aria; tuttavia, ciò influisce in modo significativo sull'umidità dell'aria che passa nel data center. L'efficacia di questo metodo dipende dalla capacità dell'aria ambiente di assorbire umidità (che è direttamente correlata all'umidità e alla temperatura).

• Raffreddamento evaporativo diretto (IEC): I sistemi di raffreddamento adiabatico aumentano l'efficacia del free cooling ed evitano i limiti del raffreddamento evaporativo. Come per il raffreddamento evaporativo, l'evaporazione dell'acqua viene utilizzata per raffreddare l'aria esterna. L'aria raffreddata viene poi utilizzata tramite uno scambiatore di calore per raffreddare l'aria di mandata. In questo modo è possibile controllare attentamente i livelli di umidità.

• Raffreddamento DX/CW (meccanico): Infine, ci sono condizioni che richiedono un raffreddamento supplementare. Le serpentine ad espansione diretta (DX) e ad acqua refrigerata (CW) possono fornire un raffreddamento supplementare. In genere, questi sistemi sono dimensionati per fornire un back-up parziale del carico di raffreddamento complessivo.

Il ruolo cruciale della misurazione dell'umidità

La misurazione accurata dell'umidità è fondamentale per il funzionamento ottimale di entrambe le tecnologie di raffreddamento. Il giusto equilibrio di umidità garantisce l'efficienza del sistema, previene i danni all'hardware dovuti alla condensa e mantiene l'affidabilità operativa.

• Prevenzione della condensa: I data center sono pieni di apparecchiature elettroniche sensibili. La condensa, che può verificarsi se il punto di rugiada dell'aria circostante supera la temperatura di qualsiasi superficie del data center, può causare cortocircuiti e corrosione. Il monitoraggio e il controllo dei livelli di umidità prevengono questo rischio.
• Ottimizzazione della capacità di raffreddamento: l'efficacia di un sistema di raffreddamento evaporativo è direttamente influenzata dal livello di umidità dell'aria; un'aria troppo umida non assorbe l'acqua in modo efficiente, riducendo la capacità di raffreddamento del sistema. I sensori di umidità accurati consentono di effettuare regolazioni in tempo reale per mantenere l'efficienza. Le misurazioni dell'umidità valutano anche costantemente l'efficacia dei sistemi di evaporazione, assicurando che qualsiasi perdita di prestazioni possa essere rapidamente rilevata.
• Standard e affidabilitàASHRAE: l'American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) stabilisce le linee guida per il funzionamento ottimale dei data center, compresi i livelli di umidità raccomandati per prevenire le scariche elettrostatiche e altri problemi legati all'umidità. La conformità a questi standard contribuisce a garantire il funzionamento affidabile del data center e a evitare i tempi di inattività.

Approfondimento tecnico: Il punto di rugiada e altri valori psicrometrici e il diagramma psicrometrico

Punto di rugiada: È la temperatura alla quale l'aria è satura di umidità e si forma la rugiada. La comprensione del punto di rugiada è fondamentale per i responsabili dei data center perché aiuta a prevedere quando è probabile che si verifichi la condensa, il che è fondamentale per prevenire i danni legati all'umidità negli ambienti sensibili.

Altri valori psicrometrici: Tra questi vi sono l'umidità relativa, la temperatura di bulbo umido e l'umidità specifica, che svolgono tutti un ruolo nel determinare le proprietà dell'aria in un ambiente di data center. La comprensione di questi valori aiuta a progettare e a far funzionare i sistemi HVAC in modo efficiente, assicurando che rispondano accuratamente alle variazioni dei carichi termici interni e delle condizioni meteorologiche esterne.

Cartella psicrometrica: Il grafico ASHRAE riportato di seguito mostra le condizioni desiderate per l'hardware IT dei data center. Il ruolo del data center è quello di gestire l'aria di raffreddamento per rientrare in questa finestra critica. Una profonda conoscenza dell'umidità, del punto di rugiada e della temperatura garantisce l'utilizzo dei sistemi più efficienti per il condizionamento dell'aria, che varierà costantemente in base al carico del data center, alle condizioni dell'aria esterna e alle tariffe energetiche.

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Sistemi avanzati di controllo dell'umidità: Caratteristiche e vantaggi

Per ottenere prestazioni ottimali dai sistemi di raffreddamento evaporativo e libero, i data center hanno bisogno di sistemi avanzati di controllo dell'umidità che offrano:

• Precisione e risposta rapida: i sensori ad alta precisione forniscono letture dell'umidità in tempo reale, consentendo regolazioni immediate dei sistemi di raffreddamento, migliorando sia l'efficienza energetica che la reattività del sistema.
• Integrazione con i sistemi DCIM:: i sensori ad alta precisione forniscono letture dell'umidità in tempo reale, consentendo regolazioni immediate dei sistemi di raffreddamento, migliorando sia l'efficienza energetica che la reattività del sistema.
• Affidabilità in ambienti difficili: Dato l'ambiente dinamico dei data center, i sensori e i sistemi di controllo devono essere robusti e affidabili, in grado di sopportare flussi d'aria elevati, polvere e temperature variabili.
• Facilità di calibrazione e manutenzione preventiva: I tempi di inattività sono inaccettabili nei data center e i rigorosi SLA lo impongono. Gli strumenti devono quindi essere progettati tenendo conto della manutenzione e della calibrazione senza tempi di inattività.

Conclusione

Con la continua evoluzione dei data center verso operazioni più efficienti dal punto di vista energetico e rispettose dell'ambiente, l'integrazione di tecnologie come il raffreddamento evaporativo e il free cooling, combinata con un preciso monitoraggio ambientale, continua a costituire la pietra miliare di una moderna strategia di infrastruttura per data center. La misurazione e il controllo accurati della temperatura, dell'umidità e di altri valori psicrometrici non solo garantiscono la conformità a standard come quelli stabiliti dall'ASHRAE, ma migliorano anche l'efficienza operativa complessiva, la sostenibilità e l'affidabilità. Dando priorità ai sistemi avanzati di gestione ambientale, i data center possono ottenere miglioramenti significativi sia in termini di prestazioni che di efficienza economica, allineando gli obiettivi operativi con quelli ambientali più ampi.

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