Cinque innovativi sistemi di raffreddamento per data center

Poiché la domanda di elaborazione dei dati continua ad aumentare, aumenta anche la necessità di soluzioni di raffreddamento efficaci. I metodi di raffreddamento tradizionali non solo richiedono molta energia, ma sono anche difficili da tenere al passo con il calore generato dalle moderne apparecchiature informatiche. In risposta a ciò, è emersa un’ondata di innovativi sistemi di raffreddamento dei data center, che hanno rimodellato il panorama della gestione dei data center.

Il raffreddamento a liquido è un'innovazione rivoluzionaria che cambia in modo significativo il modo in cui i data center vengono raffreddati ed è una delle tecnologie di raffreddamento più popolari oggi disponibili. Esistono molti tipi diversi di sistemi di raffreddamento a liquido e ogni nuova innovazione offre una maggiore efficienza.

Il raffreddamento diretto del chip è una tecnologia di raffreddamento a liquido più innovativa. A differenza dei tradizionali metodi di raffreddamento ad aria, che raffreddano indirettamente le apparecchiature del data center raffreddando l'aria circostante, il liquido di raffreddamento (solitamente dielettrico o non conduttivo) è integrato nell'hardware del server tramite una rete di piccoli tubi o microcanali, consentendo al refrigerante di essere erogato direttamente ai punti caldi nei vari componenti del server, inclusa l'unità di elaborazione centrale (CPU) e altri chip. Questa tecnica è comunemente utilizzata in ambienti informatici ad alte prestazioni, come supercomputer e data center che ospitano applicazioni assetate di energia che generano molto calore.

Il raffreddamento ad immersione bifase è un modo innovativo ed efficiente per raffreddare i sistemi informatici ad alte prestazioni, inclusi server e apparecchiature per data center. A differenza dei tradizionali metodi di raffreddamento ad aria o a liquido, il raffreddamento a immersione bifase immerge completamente i componenti hardware in un liquido di raffreddamento dielettrico o non conduttivo appositamente progettato. Questo refrigerante è solitamente un refrigerante sintetico in due fasi: liquido e vapore. Con un punto di ebollizione di 50 gradi, è un conduttore di calore migliore dell'aria, dell'acqua o dell'olio. Il vapore formato dall'interazione tra il liquido e il componente riscaldante favorisce passivamente il trasferimento di calore.

Il raffreddamento ad immersione bifase presenta numerosi vantaggi. Il primo è una maggiore efficienza e risparmio energetico. Rispetto al raffreddamento ad aria, questa tecnologia di raffreddamento presenta un vantaggio di efficienza > 90%. Inoltre, poiché i componenti non sono influenzati dalle variazioni di temperatura, la tecnologia migliora anche l’affidabilità. Allo stesso tempo, consente anche l'implementazione di hardware ad alta densità, poiché elimina la necessità di circolazione dell'aria e di grandi infrastrutture di raffreddamento.

Il raffreddamento geotermico è in circolazione da parecchio tempo, ma non molti data center sono stati in grado di sfruttare il suo basso costo e i vantaggi ambientali. Si tratta di una temperatura relativamente stabile e fresca sotto la superficie terrestre, ovvero l'energia geotermica o il calore proveniente dal suolo agisce come un radiatore, anziché rilasciare aria all'esterno come fanno i tradizionali condizionatori d'aria. Una rete di tubazioni interrate (chiamate anelli superficiali) contiene un fluido di scambio termico, solitamente una miscela di acqua e antigelo. Il sistema passa attraverso pozzi verticali sotterranei riempiti con filler termovettori. Il fluido di scambio termico nel tubo assorbe il calore dall'interno dell'edificio, comprese le apparecchiature del data center, durante il raffreddamento. Mentre il fluido circola attraverso il circuito superficiale, scambia calore con l’ambiente sotterraneo più fresco.

Il raffreddamento geotermico è considerato una soluzione di raffreddamento verde e sostenibile poiché riduce significativamente le emissioni di gas serra e la dipendenza dai combustibili fossili.

Il raffreddamento a liquido a microcanali è un'estensione del raffreddamento a liquido diretto dei chip con l'aggiunta di piastre fredde destinate direttamente a CPU, GPU e moduli di memoria per dissipare efficacemente il calore generato dai componenti elettronici. Questo metodo di raffreddamento utilizza canali o microcanali piccoli e complessi per fornire il refrigerante liquido vicino alla fonte di calore, migliorando così la dissipazione del calore e le prestazioni termiche.

Gli scambiatori di calore a microcanali sono generalmente realizzati con materiali come rame o alluminio e sono costituiti da molti piccoli canali, solitamente di dimensioni dell'ordine dei micron. Questi canali sono progettati per essere estremamente compatti ed efficienti nel trasferimento di calore, riducendo le dimensioni dal 10 al 30% e il peso del 60%, riducendo notevolmente l'ingombro del data center. Questo metodo di raffreddamento riduce anche i costi, poiché ci sono meno costi di refrigerante e materiale.

Il raffreddamento a liquido a microconvezione utilizza un gran numero di minuscoli getti di fluido progettati con precisione in un modulo di raffreddamento compatto, che modifica le prestazioni di raffreddamento a livello di chip. La tecnologia è stata creata per migliorare le prestazioni delle applicazioni con i profili più impegnativi in ​​termini di calcolo. Poiché il raffreddamento a microconvezione facilita il flusso verticale verso il dispositivo, aumentando il coefficiente di trasferimento termico della dissipazione del calore, viene eliminato l'uso di materiali di interfaccia termica.

Il raffreddamento a liquido a microconvezione è particolarmente utile in situazioni in cui i metodi di raffreddamento tradizionali potrebbero non fornire una capacità di raffreddamento sufficiente o dove le dimensioni e il peso della soluzione di raffreddamento devono essere ridotti al minimo. Si tratta di un'area di ricerca e sviluppo continui di tecniche di gestione termica.

I sistemi innovativi di raffreddamento dei data center stanno cambiando il modo in cui gestiamo e manteniamo l’enorme infrastruttura informatica che alimenta il mondo digitale. L’adozione di queste tecnologie avanzate non solo migliorerà le prestazioni e la longevità delle apparecchiature dei data center, ma contribuirà anche a un futuro digitale più verde e sostenibile.