Il Free-Cooling nei Data Center

I Data Center rivestono oggi un ruolo di primaria importanza, come testimoniato dallo sviluppo tecnologico che si è raggiunto in pochi anni nel settore informatico e delle telecomunicazioni.

Sono strutture complesse che ospitano le apparecchiature informatiche (ITE) necessarie per elaborare, trasmettere e memorizzare i dati.

In media la metà dei consumi è dovuta all'ITE, mentre la restante parte si suddivide tra gli apparati dell’infrastruttura dedicata all’alimentazione e al raffreddamento delle sale. Il coefficiente PUE esprime l'efficienza dei Data Center. In passato raggiungeva un valore pari a 3, mentre il valore medio nel 2014 per i grandi Data Center è di 1.7 (fonte: Uptime Institute).

Il comitato tecnico TC9.9 ASHRAE nel 2004, e successivamente nel 2008, ha esteso i limiti di umidità e temperatura raccomandate. L'estensione dell'area delle condizioni operative è legata all'obsolescenza delle apparecchiature: è frutto di un compromesso ottimale tra la durata di vita delle apparecchiature, limitata da una condizione ambientale non ideale, e la rapida obsolescenza dovuta all'evoluzione tecnologica.

L’incremento di densità dei carichi termici da smaltire ha condotto anche ad una modifica del panorama della struttura interna delle sale CED: ad oggi i rack che contengono i server sono disposti in corridoi. In particolare la compartimentazione dei corridoi ha portato a un aumento delle temperature di mandata ai server e di ritorno alle unità di condizionamento. Questo tipo di disposizione ha permesso di raffreddare la zona solamente nei punti in cui è necessario e ha ridotto le perdite dovute alla miscelazione dell’aria stessa.

L’ampliamento delle condizioni operative interne e la maggiore efficienza nella distribuzione consentono l'utilizzo del Free-Cooling per la maggior parte dell'anno e con maggiore estensione geografica, con una riduzione del consumo energetico per il condizionamento dei Data Center.

Il Free-Cooling si basa sulla possibilità di asportare calore da un ambiente senza l'impiego di raffreddamento meccanico (utilizzo di compressori) quando le condizioni termoigrometriche esterne sono favorevoli. Può essere diretto quando l'aria esterna viene immessa in sala per raffreddare direttamente le apparecchiature IT, oppure indiretto quando l'aria esterna raffredda il fluido (acqua o aria) che condiziona le sale CED.

Free-Cooling Diretto

In questa immagine è rappresentato uno schema tipo di una sala IT in cui è implementata una soluzione con Free-Cooling diretto. Le unità di condizionamento perimetrali sono equipaggiate di un plenum che fa da interfaccia tra l'ambiente interno (sala dati) e l'ambiente esterno.

   

Free-Cooling Indiretto ad Aria

Il Free-Cooling indiretto ad aria viene realizzato incrociando termicamente il flusso aria dal Data Center con l'aria esterna, senza che vi sia miscelazione. Tali apparecchiature sono solitamente disposte all'esterno delle sale, alle quali vengono collegate mediante canali d'aria.

I chiller per il Free-Cooling

I chiller Free-Cooling sono dotati di una valvola deviatrice che spinge l'acqua in una batteria di raffreddamento prima di incontrare l'evaporatore del chiller. Alcuni sistemi hanno un disaccoppiamento che consente di limitare l'uso dell'anticongelante alle sole batterie e acqua pura nel resto dell'impianto.