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Quali sono i sistemi, metodi e tecnologie di raffreddamento nei data center?

Updated on lug 18, 2022
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La tecnologia di raffreddamento dei data center sta al momento cercando di raggiungere il suo stato ottimale per mantenere condizioni ambientali adatte all'attrezzatura IT. Con la crescente domanda per maggiore efficienza operazionale dei data center gli ingegneri sono costantemente spinti a trovare tecnologie e metodi più avanzati che possano essere utili per il raffreddamento.

Per migliorare il raffreddamento, gli ingegneri devono occuparsi di una serie di compiti principali, tra cui l'espulsione del calore dall'attrezzatura IT verso il dissipatore di calore, la continuità di lavoro senza interruzione dei dispositivi di raffreddamento e una progettazione ottimale che minimizzi il trasferimento di calore.

Gli ingegneri meccanici hanno avuto difficoltà ad andare oltre il concetto di "comfort cooling" per i gestori di data center. I design per i data center legacy si sono sempre concentrati sulla residence e sullo spazio degli uffici prima di concentrarsi sul raffreddamento della struttura.

Dato che i data center sono incredibilmente dispendiosi in termini energetici, non è insolito che l'attrezzatura di raffreddamento utilizzi lo stesso quantitativo, se non addirittura superiore, dell'energia utilizzata dai computer. Di seguito abbiamo preparato un veloce quadro d'insieme del mercato delle attrezzature di raffreddamento per data center.

 

Crescita del mercato

I data center si sono rivelati una soluzione conveniente al problema delle crescenti spese derivanti dalla fornitura ininterrotta di servizi IT in-house. Non stupisce che un tipico data center possa consumare la stessa energia di 25,000 abitazioni.

I costi crescenti del consumo elettrico hanno costretto gli ingegneri data center a cercare nuovi modi e metodi per raggiungere la massima efficienza in termini di consumo energetico.

Fino a metà degli anni 2000, il raffreddamento dei server ad intensità energetica sempre più alta si è dimostrato un grande problema. Superata la pietra miliare dei 5 kilowatt (5kW) di densità di progettazione, i progettisti hanno iniziato a pensare attivamente a metodi e tecnologie di raffreddamento alternativi.

Da quel momento in poi, il raffreddamento dei data center ha visto molti avanzamenti, così come l'introduzione di nuovi metodi, come il raffreddamento in-row e gli scambiatori di calore.data center cooling

 

Perché il raffreddamento è importante in un data center?

Il raffreddamento di una data center è uno degli aspetti più importanti per i leader del settore, perché l'incapacità di migliorare il raffreddamento con l'aumento del numero dei transistor presenti nei chip e il conseguente aumento di implicherà una serie di limitazioni fisiche a come questi chip verranno progettati in futuro.

Il famosotracollo economico della legge di Moore proposto da Ken Bill nel 2007 ha richiesto l'introduzione di nuove tecnologie per contrastare i potenziali problemi di sovraconsumo di elettricità da parte dalle attrezzature di raffreddamento dei data center.

Utilizzando le giuste strategie, è possibile per i data center aumentare l'efficienza senza compromettere l'affidabilità. Di seguito abbiamo elencato alcuni metodi e tecnologie utilizzati dai data center per aumentare l'efficienza di raffreddamento.

 

Come sono raffreddati i data center?

I data center legacy hanno risaputamente utilizzato con successo il concetto di pavimento sopraelevato per distribuire l'aria fredda ai server. Tipicamente, l'aria fredda proveniente dal condizionatore d'aria della sala computer (CRAC, anche detto air handler) passa attraverso il plenum al di sotto e attraverso una tegola perforata per raggiungere lo spazio principale. Una volta passato il server, l'aria calda ritorna indietro verso la sala di condizionamento dell'aria per essere raffreddata.

Sebbene il concetto di pavimento sopraelevato sia ancora utilizzato in molti data center moderni, vi sono ora altri nuovi metodi e strategie organizzative per migliorare il raffreddamento.

 

Metodi e sistemi di raffreddamento dei data center

I data center possono facilmente ottimizzare la propria efficienza di raffreddamento migliorando l'organizzazione e la disposizione delle proprie attrezzature. Assicurare che le migliori temperature siano mantenute nei data center è un compito vitale per aumentare la produttività. Ecco alcuni modi per ottenere la disposizione ideale.

Corridoio caldo/freddo

Permettere all'aria calda e fredda di mescolarsi può creare un consumo di energia non efficiente. Ciò avviene perché l'attrezzatura viene privata della temperatura necessaria per funzionare nel migliore dei modi. Implementando il metodo del corridoio freddo/caldo, i data center possono prevenire il mescolarsi dei due tipi d'aria. I rack sono sostanzialmente posizionati in modo tale che l'aria calda e fredda finiscono per passare attraverso percorsi separati.Hot / Cold Aisle Arrangement

Free Cooling

Il free cooling è un rituale di raffreddamento minimalistico che riduce il costo totale del raffreddamento in un data center. Questo sistema aiuta a garantire che il flusso d'aria del data center abbia la temperatura ideale. Vi sono di base due componenti in questo sistema: economizzazione dell'acqua ed economizzazione dell'aria. Il sistema ad aria è leggermente rischioso perché richiede di regolare l'aria esterna per raffreddare l'attrezzatura, mentre quello ad acqua potrebbe introdurre agenti inquinanti.

Sistema ad acqua raffreddata

Un sistema ad acqua raffreddata è un altro metodo economico ed efficiente di gestire il raffreddamento. Ciò avviene perché, diversamente dall'aria fredda che deve essere immessa ad ogni area della struttura, l'acqua fredda può essere direttamente applicata sull'obiettivo. Questo sistema prevede che dell'acqua fredda passi attraverso delle batterie che raccolgono l'aria carica di calore nel refrigeratore connesso al CRAH.

Contenimento

Il contenimento è un altro modo efficace per prevenire che aria calda e fredda si mescolino. I due tipi di aria sono isolati e i gestori controllano costantemente l'aria nel corridoio caldo per assicurarsi che non si estenda. Per saperne di più dai un'occhiata a Contenimento nei data center: tipologie, vantaggi & problemiContainment

Disposizione dei rack

Anche la disposizione dei rack può giocare un ruolo nel massimizzare il raffreddamento. I data center sono soliti riorganizzare i componenti all'interno di un rack in modo tale che quelli più pesanti si trovino nei rack più bassi. Questo avviene perché i rack più pesanti muovono quantità d'aria più grandi; disponendoli nei rack più bassi si può determinare una minore dispersione dell'aria calda.

Gestione dei cavi

La gestione dei cavi rappresenta un piccolo passo in avanti verso il miglioramento del raffreddamento, un passo che per quanto piccolo può comunque fare una differenza. I data center devono garantire che i cavi non ostruiscano il flusso dell'aria. Qui le Lineeguida per la gestione del rack server.

 

Tecnologie di raffreddamento data center

Di seguito una menzione speciale per quei metodi che utilizzano moderne tecnologie per migliorare il raffreddamento.

Pannelli d'otturazione

I pannelli d'otturazione impediscono all'aria calda di entrare nello spazio aria del data center, garantendo maggiore raffreddamento. Il mancato utilizzo di pannelli d'otturazione consente al calore in eccesso di occupare spazio rack libero, diminuendo sia il raffreddamento che l'efficienza dei server.Blanking Panels

Refrigerante pompato

Questa tecnica prevede uno scambiatore di calore che pompa acqua refrigerata utilizzando un refrigerante freddo pompato per respingere il calore. Questo sistema riduce in modo efficace l'umidità e consente un notevole risparmio, poiché l'energia viene trasmessa dai server.Pumped Refrigerant

Sistema evaporativo d'aria indiretto

Questo metodo è utilizzato in luoghi dove l'aria esterna è più fredda di quella interna. Con l'ausilio di un condotto d'areazione connesso con un refrigeratore ad evaporazione indiretta, l'aria fredda è inserita nello spazio aria del data center.Indirect Air Evaporative System

L'importanza del controllo ambientale

Infine, i data center controllano e gestiscono la temperatura ambientale, la pressione dell'aria, i livelli d'umidità, gli hot spot e il flusso dell'aria con sensori ambientali in tempo reale. Questo tipo di controllo ambientale è importante per mantenere la temperatura ideale, riducendo spese evitabili derivanti da riscaldamento non necessario.

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