Tipologie di sistemi di condizionamento per data center

La scelta del sistema di condizionamento più idoneo per un ambiente che contiene dei server va presa tenendo in considerazione numerosi fattori geografici e strutturali, le opzioni da considerare sono infatti numerose e ciascuna di esse è caratterizzata da aspetti che possono essere più o meno vantaggiosi a seconda dei servizi che il data center andrà a svolgere.
 
I tipi di sistemi di condizionamento più convenienti economicamente sono certamente quelli di free cooling:
 

Sistemi di raffreddamento diretto – Direct cooling

Il raffreddamento diretto, chiamato con il termine inglese Direct Cooling, è una sistema di condizionamento di tipo gratuito, il quale prevede che, ogni qualvolta la temperatura dell’aria esterna risulta essere più bassa della temperatura della sala del server, l’aria esterna viene introdotta direttamente nel CED. I sistemi che sfruttano il direct cooling sono caratterizzati da specifici sistemi di ventilazione e serrande motorizzate in grado di garantire l’attivazione di un flusso d’aria all’interno dei locali, tale da dissipare in modo diretto il calore prodotto dalle apparecchiature informatiche. Questo è il sistema più economico di condizionamento, ma va utilizzato con cura e parsimonia, soprattutto nel caso in cui non vi siano altri sistemi di climatizzazione di supporto e va attentamente valutato e dimensionato in quanto è fondamentale la località nella quale sorge il CED. E’ evidente che una soluzione simile non potrà essere considerata come unica soluzione adottabile in località dove esistono elevate temperature esterne, o dove sia presente un clima particolarmente umido. Un sistema di raffreddamento che sfrutta il principio del direct cooling richiede opportuni sistemi di filtrazione dell’aria al fine di evitare l’immissione di aria con elevati livelli di polvere o sostanze in sospensione nei locali informatici, particelle che, se entrassero in contatto con i server, comporterebbero problemi nel corretto funzionamento degli apparati IT. Di contro, tali sistemi possono beneficiare di un ridotto costo di investimento iniziale e un basso costo energetico di funzionamento.
 

Raffreddamento indiretto – Indirect cooling
 

Il raffreddamento indiretto, chiamato con il termine inglese Indirect Cooling, prevede anch’esso lo sfruttamento delle condizioni favorevoli di temperatura esterna dell’aria. A differenza dei sistemi di direct cooling, in questi sistemi sono presenti delle unità di condizionamento ambiente che possono essere ad espansione diretta, alimentate ad acqua refrigerata, ovvero unità con doppia batteria freon e acqua ridondata la cui alimentazione viene affidata a delle unità esterne in grado di dissipare il calore verso l’esterno. Quando la temperatura dell’aria esterna è più bassa rispetto alla temperatura di alimentazione delle unità ambientali, è possibile spegnere i compressori dei condensatori esterni, nel caso delle unità ad espansione diretta, o del gruppo frigorifero nel caso di unità alimentate ad acqua, lasciando in funzione solo i ventilatori. La differenza di tale soluzione, rispetto alla precedente, è che l’impianto ha un costo installativo leggermente più alto, ma è possibile utilizzarlo in qualsiasi città, ovviamente con i dovuti accorgimenti. Altro vantaggio di tali sistemi risiede nel fatti che è possibile controllare in modo più preciso le condizioni ambientali interne. Attraverso alcuni accorgimenti, e le opportune predisposizioni impiantistiche aerauliche, è possibile utilizzare entrambe le tecnologie Direct e Indirect Cooling, attraverso opportuni controlli di temperatura ed umidità.
 
Esistono poi delle tipologie di sistemi di raffreddamento che prevedono l’utilizzo di unità di climatizzazione: tra queste le più classiche sono le unità con immissione aria, seguite dalle unità in row per data center ad alta densità e infine gli armadi climatizzati per i data center di precisione.  
 

Unità di climatizzazione per data center con immissione aria – Unità under o unità over
 

Le unità di condizionamento ambientale maggiormente conosciute e diffuse nei Data Center sono i condizionatori di precisione, sono caratterizzati da una batteria che può essere alimentata con acqua refrigerata o con freon, sistemi di filtrazione dell’aria e ventilatori di tipo radiale ad alta prevalenza, che garantiscono la mandata dell’aria verso gli armadi. Alcune unità di refrigerazione sono dotate di doppie batterie: di cui una alimentata con acqua refrigerata e una alimentata con freon, proprio per garantire la ridondanza di funzionamento ed aumentare l’affidabilità del sistema di climatizzazione. Le unità di climatizzazione di precisione, si suddividono unità Under, con immissione dell’aria dal basso verso un pavimento sopraelevato, o unità Over con immissione dell’aria dall’alto. Nel caso di unità di tipo Over è possibile canalizzare il flusso d’aria per convogliarla in modo strategico verso gli armadi Rack.
 

Unità di climatizzazione di precisione per CED ad alta densità – Unità in row

Nel caso dei Data Center contenenti unità informatiche ad alta densità, ossia server utilizzati per cicli con elevato flusso di calcolo o di dati, vista l’elevata dissipazione termica degli stessi e la contemporanea necessità di un raffreddamento puntuale e preciso, è necessario avvicinare quanto più possibile le unità di condizionamento. In questo caso viene mantenuta la distribuzione dei rack in modo da creare dei corridoi caldi e corridoi freddi, così da evitare contaminazioni tra i flussi di aria calda in uscita dai server e i flussi di aria fredda che devono essere aspirati dagli stessi. Per controllare in modo preciso l’immissione dell’aria vengono utilizzate delle unità di condizionamento in row, ossia in fila, da interporre tra i rack; anch’esse con batteria ad espansione diretta o alimentate con acqua refrigerata. In linea generale, l’utilizzo di questa tecnologia prevede di contenere e ridurre quanto più possibile il volume di aria da trattare al fine aumentare l’efficienza complessiva del sistema e soprattutto di evitare di dover trattare un volume d’aria eccessivo con conseguenti ricadute sui consumi energetici globali. Per fare ciò, si provvede a chiudere uno dei due corridoi con elementi laterali e superiori che realizzano un “ambiente chiuso” limitato al solo corridoio e non a tutto il volume dell’ambiente ospitante. Esistono due filosofie contrapposte tra i produttori di unità di condizionamento, ossia esistono costruttori che prediligono la delimitazione del corridoio caldo e altri il corridoio freddo.

 
Armadi climatizzati per CED di precisione

 

Esistono infine dei sistemi di condizionamento a ciclo chiuso, ossia dei sistemi nei quali il flusso dell’aria è completamente compartimentato all'interno dell'armadio nel quale trovano collocazione anche i server. Questa soluzione garantisce di non aver alcun flusso d’aria nella sala, con conseguente attenuazione del rumore irradiato verso lo stesso. Esistono in commercio alcuni esempi di armadio server climatizzato che sono dei veri e propri Data Center in miniatura. Essi possono essere equipaggiati non solo con il sistema di climatizzazione ma anche con delle piccole bombole contenenti gas inertizzante che hanno capacità di garantire la saturazione del solo armadio. L’effetto di tale optional garantisce che, in caso di innesco di incendio, l’intero armadio si riempia di un gas che abbassi/annulli la percentuale di ossigeno, così che, eliminato il comburente, l’incendio o il principio di incendio sia interrotto sul nascere.