Scambiatori di calore a piastre per il raffreddamento dei data center: circuiti a liquido e free cooling

Knowledge base

Con l’aumentare della densità dei server, sempre più data center ricorrono al raffreddamento a liquido anziché al solo raffreddamento ad aria, e lo scambiatore di calore a piastre è diventato uno dei componenti chiave e silenziosi dell’impianto di raffreddamento. Separa il liquido pulito che raggiunge i server dal sistema idrico principale dell’edificio, consente all’aria fresca esterna di svolgere la funzione di raffreddamento quando le condizioni meteorologiche lo consentono e può trasferire il calore residuo a chi ne ha bisogno. Questa guida spiega dove si trova lo scambiatore e perché è lì.

Due circuiti che non devono incontrarsi

Un data center raffreddato a liquido utilizza due tipi di acqua. Il circuito dell’impianto è il sistema proprio dell’edificio: lunghe tubazioni, refrigeratori, torri di raffreddamento o dry cooler, numerosi materiali e una qualità dell’acqua buona ma non perfetta. Il circuito tecnologico arriva fino ai rack e attraversa le piastre di raffreddamento sui processori, con passaggi così sottili che qualsiasi impurità o prodotto di corrosione li ostruirebbe. Uno scambiatore di calore a piastre, spesso all’interno di un’unità di distribuzione del refrigerante, consente al calore di passare da un circuito all’altro mentre i liquidi rimangono separati, in modo che i server entrino in contatto solo con il proprio refrigerante pulito e trattato.

Perché uno scambiatore a piastre?

Lo spazio in una sala dati è prezioso, e uno scambiatore a piastre svolge la sua funzione occupando poco spazio. È in grado di avvicinare le temperature dei due circuiti, consentendo all’acqua dell’impianto di circolare a una temperatura più elevata e risparmiando energia nel refrigeratore. Reagisce rapidamente alle variazioni del carico IT e mantiene ridotto il volume del circuito tecnologico, limitando così il costo del refrigerante e i danni che potrebbero derivare da un’eventuale perdita. Nei casi in cui i circuiti siano puliti e chiusi, è comune l’uso di uno scambiatore compatto saldobrasato; laddove il lato dell’impianto sia meno pulito, è preferibile uno scambiatore ispezionabile con guarnizioni.

Free cooling e recupero del calore

Lo stesso scambiatore rende possibile il free cooling. Quando l’aria esterna è sufficientemente fresca, i dry cooler raffreddati ad aria, situati sul tetto o nel cortile, raffreddano un circuito a glicole, e uno scambiatore a piastre trasferisce tale raffreddamento all’acqua dell’impianto mentre i refrigeratori sono inattivi. Poiché il raffreddamento a liquido consente di utilizzare acqua più calda, le ore in cui questo sistema funziona si allungano. In senso inverso, il calore prelevato dai server può essere trasferito tramite uno scambiatore a piastre a una rete di riscaldamento, a un edificio adiacente o a un processo, trasformando il calore di scarto in un prodotto.

Progettato per il funzionamento continuo

Un data center non si ferma mai, quindi gli scambiatori sono progettati con ridondanza: unità in parallelo in modo che una possa essere sottoposta a manutenzione, valvole per isolare ciascuna di esse, filtri per proteggere i canali e controlli che mantengono il circuito tecnologico entro i propri limiti indipendentemente da ciò che accade a livello di impianto. La scelta del tipo, del materiale e della disposizione dipende dai fluidi, dal carico e dalla capacità del sito di tollerare un guasto. TECS Engineering progetta e fornisce soluzioni con scambiatori di calore a piastre per circuiti di raffreddamento di motori, centrali elettriche e impianti industriali, e realizza i dry cooler e i radiatori che dissipano il calore nell’aria; inviateci i dati relativi al carico, ai circuiti e alle condizioni del sito e il team di ingegneri vi fornirà una risposta.

In sintesi

Separa il circuito pulito dei server dall’acqua dell’impianto dell’edificio
Spesso si trova all'interno dell'unità di distribuzione del liquido di raffreddamento
Compatto, reattivo e capace di avvicinare le temperature dei due circuiti
Con i dry cooler consente il free cooling quando l’aria esterna lo permette
Trasmette il calore del server per il riscaldamento o per usi industriali
Progettato con unità di riserva, isolamento e filtrazione

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Cosa inviare con una richiesta

Il carico termico dei sistemi IT e le previsioni di crescita
I fluidi su entrambi i lati e la loro qualità
Temperature richieste dal circuito tecnologico
Il lato impianto: refrigeratori, torri di raffreddamento o dry cooler
Ridondanza desiderata e spazio disponibile
Condizioni climatiche del sito ed eventuali progetti di recupero del calore

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Domande frequenti

Perché un data center raffreddato a liquido necessita di uno scambiatore di calore a piastre?

Per mantenere separato il refrigerante pulito che arriva ai server dall'impianto idraulico principale dell'edificio, in modo che lo sporco o i prodotti di corrosione non raggiungano mai i condotti più sottili delle piastre di raffreddamento.

Che cos’è un’unità di distribuzione del liquido di raffreddamento?

L'unità che alimenta il circuito tecnologico con pompe, filtri e dispositivi di controllo; al suo interno, uno scambiatore di calore a piastre trasferisce il calore all'acqua dell'impianto.

In che modo uno scambiatore a piastre contribuisce al free cooling?

Trasferisce il raffreddamento proveniente dal circuito di un dry cooler esterno all’acqua dell’impianto, in modo che i refrigeratori possano rimanere inattivi quando l’aria esterna è sufficientemente fresca.

È possibile riutilizzare il calore prodotto da un data center?

Sì. Uno scambiatore a piastre può convogliare il calore verso una rete di teleriscaldamento, un edificio vicino o un processo industriale.

Come si evita un guasto?

Con unità collegate in parallelo, valvole di isolamento, filtri e dispositivi di controllo, in modo che sia possibile effettuare la manutenzione di uno scambiatore mentre gli altri continuano a raffreddare i server.