Sembra proprio essere arrivata l’era del raffreddamento a liquido per le crescenti esigenze di efficienza e stabilità dei data center. Grande protagonista in tal senso è Vertiv, top player che guida il cambiamento anche in Italia.
Ha un portfolio completo di tecnologie e servizi per l’alimentazione e la continuità elettrica, il raffreddamento e le soluzioni infrastrutturali IT, dal cloud fino all’Edge Computing, per risolvere le sfide più difficili per data center, reti di telecomunicazione e strutture digitali per applicazioni commerciali e industriali. Stiamo parlando dell’azienda americana Vertiv, protagonista di un recente evento di lancio in Italia del suo sistema Liebert® XDU, oggi disponibile in Europa, Medio Oriente e Africa (EMEA), che ha tutte le carte in regola per fare la differenza nella partita della maggiore efficienza e affidabilità dei data center.
E a Tognana, in provincia di Padova, c’eravamo anche noi a scoprire l’avanguardia nella gestione termica nei data center e a visitare lo stabilimento produttivo dove a breve usciranno tecnologie di raffreddamento sempre più performanti. Una direzione dettata dalla consapevolezza che le infrastrutture IT sono responsabili della percentuale più alta di consumi di un data center, circa il 70%.
Acqua vs aria
Rispetto all’aria, l’acqua e altri liquidi sono decisamente molto più efficaci nel trasferire il calore. Stiamo parlando di un ordine tra le 50 e le 1.000 volte maggiore, un grande vantaggio per gestire in modo più semplice e veloce le crescenti densità di potenza di un data center. Certo, l’investimento iniziale di un impianto a liquid cooling è più consistente, ma è ammortizzabile nel tempo grazie alla maggiore efficienza.
In generale, come si può effettuare la scelta tra sistemi di raffreddamento ad aria o ad acqua? Le variabili in gioco sono diverse, soprattutto è determinante il tipo di server, la densità di potenza a livello rack delle moderne infrastrutture informatiche e la temperatura del data center, sia interna che esterna. Scandagliati tutti gli elementi, il liquid cooling risulta essere l’opzione più vantaggiosa soprattutto nei data center di maggiori dimensioni, in quelli che ospitano le applicazioni di high-performance computing e quando si supera un determinato livello di densità di calore. In pratica, quando c’è da raffreddare di più e più velocemente.
Secondo Omdia, nel 2021 il mercato globale del liquid cooling ha registrato un valore di circa 390 milioni di dollari, mentre nel 2026 pare che arriverà a 3 miliardi di dollari.
Le opzioni per il raffreddamento a liquido includono:
- Scambiatori di calore per porte posteriori: gli scambiatori di calore passivi o attivi sostituiscono il pannello posteriore del rack per apparecchiature IT con uno scambiatore di calore liquido. Questi sistemi possono essere utilizzati in combinazione con sistemi di raffreddamento ad aria per raffreddare ambienti con densità rack miste.
- Raffreddamento a liquido diretto su chip: le piastre di raffreddamento diretto su chip si trovano sopra i componenti che dissipano calore della scheda e permettono di smaltire il calore attraverso piastre di raffreddamento con liquido in regime monofase o bifase che evapora. Queste tecnologie di raffreddamento possono rimuovere circa il 70-75% del calore generato dall’apparecchiatura IT, lasciando il 25-30% ai sistemi tradizionali di raffreddamento ad aria.
- Raffreddamento a immersione: i sistemi di raffreddamento a immersione monofase e bifase sommergono server e altri componenti nel rack in un liquido o fluido dielettrico termicamente conduttivo, eliminando la necessità di raffreddamento ad aria. Questo approccio massimizza le proprietà di trasferimento termico del liquido ed è la forma di raffreddamento liquido ad oggi più efficiente sul mercato.
Sostenibilità ed efficienza
Ecco i due principali asset protagonisti dell’evoluzione dei data center che stanno vivendo una costante e vertiginosa crescita dei dati da immagazzinare o da processare. Karsten Winther, presidente EMEA di Vertiv parlando della tempesta perfetta che è in corso ha sottolineato come sia fondamentale garantire vita ai dati in modo sostenibile. «È arrivata l’ora del liquid cooling. C’è grandissima necessità di utilizzare i dati e al contempo c’è maggiore attenzione ai temi legati alla sostenibilità. Si stima che i data center siano oggi responsabili di circa il 3% del consumo di energia a livello globale ed è previsto che sfioreranno il 4% entro il 2030. L’utilizzo energetico medio di un data center hyperscale (HDC) si aggira intorno ai 20-50MWh all’anno, pari alla quantità di energia necessaria per alimentare fino a 37.000 abitazioni. La crescita inarrestabile dei dati deve sposarsi necessariamente con una maggiore attenzione alla sostenibilità. Ed ecco che la tecnologia del liquid cooling è la soluzione giusta».
Un altro aspetto virtuoso del raffreddamento ad acqua risiede nella possibilità di non far disperdere il calore prodotto, ma viene recuperato per riscaldare ambienti vicini. Non a caso, una sperimentazione di questo tipo è stata avviata in Scandinavia. Inoltre, con tutta probabilità, anche a livello legislativo ci sarà un giro di vite sull’efficienza dei data center che saranno obbligati a garantire ottime performance in termini di sostenibilità. «Più si andrà avanti, più operatori e gestori di data center avranno bisogno di affidarsi a partner che abbiano infrastrutture adeguate e che siano in grado di indirizzarli verso le tecnologie migliori per aiutarli a conseguire l’obiettivo a impatto zero», ha aggiunto Karsten Winther.
Il sistema di raffreddamento a liquido
Liebert® XDU rappresenta una nuova generazione di sistemi di Thermal Management che supporta i server raffreddati a liquido e consente il controllo del flusso e della temperatura del refrigerante. Questo sistema di raffreddamento consente l’implementazione di applicazioni server raffreddate a liquido in qualsiasi ambiente di data center, dai siti di elaborazione core a quelli di edge computing.
e Business Leader in EMEA per il thermal management di Vertiv
Roberto Felisi, Senior Global Director e Business Leader in EMEA per il thermal management di Vertiv ha spiegato la soluzione nel dettaglio: «Le applicazioni di high-performance computing, come l’intelligenza artificiale e la realtà aumentata, stanno crescendo progressivamente, mentre gli operatori o i progettisti di data center si impegnano a ridurre il loro consumo energetico e spingono il settore a trovare nuove soluzioni più sostenibili. Molti fornitori di servizi di colocation che tradizionalmente si sono affidati al raffreddamento ad aria gestiscono oggi applicazioni con processori di elevata potenza, che richiedono soluzioni di risparmio energetico più efficienti come il raffreddamento a liquido. Con Vertiv Liebert® XDU, i nostri clienti possono soddisfare la domanda di elaborazione di dati ad alta densità, migliorando al contempo la propria efficienza operativa».
L’unità di distribuzione del raffreddamento da liquido a liquido è disponibile in due versioni: una da 450 kW e un modello in grado di raggiungere i 1.368 kW di potenza frigorifera. Entrambe le soluzioni fanno circolare il liquido attraverso i rack ed espellono il calore utilizzando l’acqua. Il sistema utilizza un circuito chiuso dell’acqua – quindi senza alcun consumo o necessità di reintegro – ed è in grado di intercettare il calore di dissipazione per riscaldare uffici, case o, in generale, per supportare applicazioni di processo che richiedono potenza termica per l’operatività.
Il recupero del calore di scarto è un aspetto di notevole interesse ed importanza: è una tecnica che favorisce l’ecosostenibilità. «Liebert XDU utilizza controlli integrati di ultima generazione, ad esempio per variare la velocità della pompa di circolazione del liquido e ottimizzare la temperatura dell’acqua di ritorno a favore del risparmio energetico e fornire un monitoraggio intelligente del rendimento del sistema, o ancora per la gestione delle notifiche. La soluzione è compatta e può essere collocata in corrispondenza del rack da raffreddare o lungo il perimetro della struttura», ha affermato Felisi.
Sviluppi e retrofitting
I destinatari del Liebert XDU sono principalmente i fornitori di servizi di cloud computing e colocation, oggi in grande crescita. «Il segmento dei data center, dominato dagli hyperscaler, rappresenta il nostro business principale. Si tratta di player che stanno crescendo sempre più anche in Italia e che sono impegnati su progetti complessi. La strada del liquid cooling è ben delineata, anche in contesti di ristrutturazione poiché non sempre i clienti hanno bisogno di un nuovo data center, ma il retrofitting è un’opzione interessante», ha dichiarato Roberto Felisi.
Anche se esistono alcuni impianti di raffreddamento a liquido dedicati in fase di sviluppo, la maggior parte delle implementazioni del raffreddamento a liquido in corso oggi prevede la trasformazione di impianti raffreddati ad aria già esistenti in impianti raffreddati ad aria e a liquido ibridi. Non si tratta di una semplice trasformazione: le tecnologie di raffreddamento a liquido disponibili, il rapporto liquido-calore, le tubature, il circuito di distribuzione del liquido e l’espulsione del calore finale richiedono tutti un’attenta fase di pianificazione e relativa progettazione.
Tuttavia, oggi sono disponibili competenze, tecnologie e migliori processi per supportare un’implementazione corretta che assicuri il minor numero di interruzioni. E i vantaggi, oltre a supportare le applicazioni da cui le aziende dipenderanno sempre di più, includono maggiore capacità con lo stesso ingombro a pavimento, notevoli miglioramenti in termini di efficienza e riduzione del costo totale di proprietà.
«Nel 2023 i data center saranno interessati da una maggiore regolamentazione e da una più intensa supervisione da parte di enti esterni, a fronte dell’incremento dei consumi energetici e idrici del settore e dei cambiamenti climatici in corso. Perseguire l’efficienza energetica e idrica è fondamentale per il progresso e la sostenibilità futura. Adottare una normativa più severa è inevitabile e porterà verso importanti innovazioni». Il settore continuerà a implementare misure per l’auto-controllo e l’auto-regolamentazione, in particolare dando priorità ai progetti ecocompatibili, ma il 2023 vedrà allo stesso tempo un aumento dei controlli normativi.
Passando alle strategie di Thermal Management, dopo anni di relativa staticità della densità dei rack, gli operatori dei data center segnalano un rapido incremento negli ultimi tre anni. Lo conferma il sondaggio Global Data Center Survey 2022 condotto dall’Uptime Institute. Questo fenomeno è particolarmente significativo tra i grandi data center aziendali e hyperscale. Infatti, quasi la metà di quelli che gestiscono strutture dai 10 MW ha segnalato di avere rack superiori a 20 kW, mentre il 20% ha dichiarato di utilizzare rack di potenza superiore a 40 kW. Il dato è coerente con la progressiva evoluzione delle tecnologie dei server con sistemi di liquid cooling e con la maggiore diffusione e adozione di questo tipo di dispositivi.
I nuovi standard Open Core Protocol (OCP) e Open19 di raffreddamento diretto dei chip non faranno altro che accelerare la tendenza a utilizzare questi sistemi di raffreddamento a basso impatto ambientale nel prossimo anno.
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