Il raffreddamento ad aria, oggi, è tra le tecnologie più utilizzate in Italia per abbassare le temperature interne ai Data Center che, per funzionare, producono un grande quantitativo di calore.

Tale diffusione, però, sta vivendo un progressivo arresto a causa della maggiore potenza di calcolo richiesta dai rack, che risulta incompatibile con le prestazioni dei tradizionali sistemi di air cooling.

Vediamo in questo articolo come mai.

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Indice:

- Quali sono i limiti di un sistema di air cooling?
- Quali alternative esistono?
- Conclusioni

Quali sono i limiti di un sistema di air cooling?

I sistemi di raffreddamento ad aria (air cooling) sono tra le tecnologie più diffuse per la climatizzazione all’interno di un Data Center.

Questa architettura si basa sul principio della convezione forzata: compressori ed enormi ventilatori (come i sistemi CRAC, CRAH o le unità ad espansione diretta DX) spingono flussi continui di aria fredda all'interno della sala server per assorbire il calore generato dai componenti IT.

Il problema, però, è che tali sistemi non sono in grado di gestire il calore generato dalle potenze di calcolo raggiunte dai rack più recenti, che vengono progettati per sostenere software innovativi ad alto consumo come quelli basati sull’AI.

Nello specifico, l’air cooling negli ultimi anni ha mostrato tre limiti strutturali.

1. Ridotta capacità termica dell'aria
   L'aria possiede una capacità di asportazione termica limitata rispetto ai fluidi liquidi. Quando la densità per rack supera i 20-50 kW, questo vettore non riesce più ad asportare il calore generato dai chip GPU ad altissima potenza (che raggiungono dagli 850 W al chilowatt per singolo componente).
2. Consumi energetici e PUE elevati
   Per smaltire con l’aria carichi termici elevati, occorre incrementare al massimo la velocità dei ventilatori. Ciò provoca un'esplosione dei consumi elettrici che peggiora l'indice PUE (Power Usage Effectiveness).
3. Dispersione del calore residuo
   L'aria calda di scarico risulta difficile da recuperare. Qualsiasi forma di recupero sostenibile del calore espulso diviene qui impraticabile.

Ecco perché, nonostante la semplicità impiantistica rimanga superiore rispetto ad altre soluzioni e il CAPEX iniziale abbia un impatto più irrisorio, chi gestisce Data Center si trova, o si troverà presto, a dover valutare sistemi alternativi.

Quali alternative esistono?

Il settore dei Data Center, dati gli evidenti svantaggi strutturali del raffreddamento ad aria, si sta orientando verso il raffreddamento a liquido (liquid cooling), che vanta una capacità di trasferimento termico fino a 3.000 volte superiore.

Le principali alternative tecnologiche includono:

• Sistemi Chilled Water
  Impiegano acqua refrigerata o miscele acqua-glicole come fluido vettoriale.
  Durante i mesi freddi, sfruttano l'aria esterna tramite free-cooling per raffreddare il fluido senza accendere i compressori meccanici, abbattendo drasticamente i consumi energetici.
• Sistemi Direct-to-Chip (Liquid-to-Chip)
  Il liquido refrigerante passa all'interno di piastre fredde (cold plates) posizionate a diretto contatto con CPU e GPU. Tramite le Unità di Distribuzione del Refrigerante (CDU), il circuito secondario preleva il calore direttamente alla fonte.
• Immersion Cooling
  Immerge completamente le schede server in vasche contenenti fluidi dielettrici a contatto diretto, eliminando del tutto l'uso dei ventilatori.

Conclusioni

Per quanto i sistemi di raffreddamento ad aria offrano diversi benefici in termini di costi di acquisto e installazione, oggi le loro prestazioni risultano incompatibili con i Data Center che richiedono una potenza superiore a 50 kW.

In questi casi, optare per alternative come i sistemi di liquid cooling, rappresenta la soluzione più adeguata e più sostenibile, sia in termini di efficienza, che di sostenibilità.

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