Con la continua crescita della domanda di server e infrastrutture IT, una delle sfide principali è il raffreddamento dei server e degli ambienti dei data center. Un raffreddamento efficiente dei data center migliora le prestazioni dei server e ottimizza i processi operativi nel loro complesso. Per questo motivo, nel corso degli anni sono stati sviluppati diversi metodi di raffreddamento.
Perché il raffreddamento dei data center è importante?
I data center ospitano un gran numero di server utilizzati per scopi diversi. Ciò che questi server hanno in comune è l’elevato carico di lavoro, che fa sì che i loro processori e chip generino una notevole quantità di calore.
Per capirlo meglio, pensa al tuo laptop o al tuo computer personale. Quando viene spinto oltre il suo normale carico di lavoro, noterai con quanta intensità gira la ventola di sistema e quanto calore produce il dispositivo.
Poiché i server vengono spesso definiti supercomputer, anch’essi producono moltissimo calore. Se questo calore non viene dissipato, le prestazioni dei server diminuiscono gradualmente e le macchine non riescono più a funzionare con l’efficienza di prima. Pertanto, un ambiente come un data center, che ospita numerosi server, deve disporre anche di un sistema di raffreddamento adeguato.
Oggi i sistemi di raffreddamento sono diventati uno dei principali criteri che le aziende valutano nella scelta di un data center. Vista l’importanza dei sistemi di raffreddamento per le prestazioni dei server, sono stati sviluppati molti metodi di raffreddamento per i data center. Alcuni si sono rivelati pratici, altri no. Una cosa, però, è chiara: con l’aumento dell’uso dei server nel tempo, è cresciuta anche la necessità di nuove tecnologie di raffreddamento.
Metodi di raffreddamento dei data center
Esistono diversi metodi per raffreddare i data center, che esamineremo in questa sezione.
Raffreddamento ad aria
Questo metodo di raffreddamento utilizza ventole, impianti di condizionamento, bocchette e altre apparecchiature per creare un flusso d’aria. Il raffreddamento ad aria rimuove l’aria calda generata all’interno del data center e la sostituisce con aria fresca. È uno dei metodi di raffreddamento più diffusi ed è presente in molti data center.
In passato, il raffreddamento ad aria era sufficiente per molte esigenze. Oggi, però, i carichi di lavoro sono aumentati sia in volume che in intensità, per cui questo metodo potrebbe non essere più adatto o abbastanza efficiente per ogni data center.
Il raffreddamento ad aria viene generalmente utilizzato per rack con una densità di potenza inferiore a 20 kW.
Raffreddamento a liquido
Nel raffreddamento a liquido diretto, il refrigerante viene convogliato attraverso una rete di tubazioni verso i componenti che generano calore, come CPU e GPU. Passando attraverso componenti come le cold plate, il liquido assorbe il calore. Una volta riscaldato, ritorna nel circuito di raffreddamento per essere raffreddato e rimesso in circolo.
In questo metodo, il liquido entra in contatto diretto con i chip o con i relativi componenti di raffreddamento, ma l’intero server non viene immerso nel liquido.
Raffreddamento a immersione
In questo metodo, l’intero server viene immerso in un liquido. Si potrebbe pensare che, oltre a rimuovere il calore, ciò danneggi il server, ma non è così. Nel raffreddamento a immersione, il server viene posto in un liquido non conduttivo, quindi i suoi componenti non subiscono alcun danno.
Il liquido assorbe il calore generato e impedisce al server di surriscaldarsi. Questo metodo è talmente efficace da consentire l’installazione di apparecchiature ad altissima densità in strutture progettate originariamente per densità di potenza basse o medie.
Il raffreddamento a immersione può essere utilizzato per praticamente qualsiasi tipo di server e carico di lavoro.
Raffreddamento evaporativo
Poiché il solo raffreddamento ad aria non è più in grado di soddisfare le esigenze di molti data center, mentre sostituire l’intero sistema di raffreddamento può risultare estremamente costoso, il raffreddamento evaporativo può essere l’opzione migliore per queste strutture.
Le ventole immettono aria esterna nel data center per raffreddarlo. Prima che quest’aria raggiunga le apparecchiature, l’evaporazione dell’acqua ne sottrae calore e ne abbassa la temperatura.
Free cooling
Il free cooling è un metodo che sfrutta le risorse naturali disponibili per abbassare la temperatura di un data center quando le condizioni ambientali lo consentono, riducendo la necessità di far funzionare in modo continuo le apparecchiature di raffreddamento convenzionali. In questo metodo, l’aria esterna o fonti d’acqua naturalmente fredde possono svolgere un ruolo importante nel trasferimento del calore.
Per implementare questo sistema di raffreddamento si possono utilizzare tecnologie come economizzatori, raffreddamento indiretto lato aria, ruote termiche e scambiatori di calore a piastre.
La possibilità di utilizzare questo metodo dipende dal clima e dal microclima del luogo in cui si trova il data center. Pertanto, le condizioni ambientali del sito devono essere valutate attentamente prima di sceglierlo. Quando le condizioni sono adatte, il free cooling può ridurre il consumo energetico e le emissioni di carbonio. Può essere particolarmente efficace per i data center che supportano carichi di lavoro impegnativi come l’IA e il calcolo ad alte prestazioni (HPC).
Deploy Your VPS in Leading Data Centers
Choose from multiple global locations and launch a powerful virtual server with high-speed connectivity, reliable infrastructure, and flexible resources.
Tendenze e futuro del raffreddamento dei data center
Uno degli aspetti più importanti del raffreddamento dei data center è la riduzione al minimo del suo impatto ambientale. Alcuni metodi di raffreddamento esistenti si sono dimostrati efficaci e possono continuare a essere ampiamente utilizzati. Tuttavia, i metodi destinati a diffondersi maggiormente in futuro offrono maggiori benefici ambientali e modi più efficaci per gestire il calore di scarto. Tra questi:
- Raffreddamento adattivo: in questo metodo, l’intelligenza artificiale regola il livello di raffreddamento in base alle condizioni e al carico di lavoro attuali dei server. In questo modo si evitano un raffreddamento eccessivo e consumi energetici inutili.
- Edge data center: la crescente diffusione degli edge data center consente di elaborare i dati più vicino agli utenti. Queste strutture possono adottare metodi di raffreddamento più recenti, adatti alle loro specifiche condizioni.
- Energia sostenibile: l’uso dell’energia solare ed eolica insieme a batterie e sistemi di accumulo può aiutare i data center a ridurre il consumo energetico e l’impronta di carbonio.
Quali grandi data center utilizzano il raffreddamento a liquido?
Grandi operatori di data center come Google, Amazon e Hetzner si sono affidati per molti anni al raffreddamento ad aria. I loro sistemi di raffreddamento non sono cambiati in modo significativo in questo periodo, anche se alcuni hanno introdotto anche il raffreddamento evaporativo. Tuttavia, poiché questi sistemi possono essere costosi da installare e possono sollevare preoccupazioni ambientali, in particolare riguardo al consumo di acqua e al suo ritorno nell’ambiente naturale, non vengono utilizzati ovunque.
Oggi non sono disponibili molti dati o informazioni dettagliate sui metodi di raffreddamento impiegati nei data center per l’IA. Tuttavia, l’infrastruttura che supporta piattaforme come OpenAI, Claude e Gemini deve necessariamente utilizzare tecnologie di raffreddamento a liquido, almeno per i server che gestiscono carichi di lavoro estremamente impegnativi.
Nel 2018, anche Microsoft ha posizionato sul fondale marino un data center sigillato delle dimensioni di un container per testare l’idea di costruire data center sott’acqua. Poiché l’acqua di mare è elettricamente conduttiva, le apparecchiature dei server non erano a diretto contatto con essa ed erano protette all’interno di un involucro stagno. La temperatura relativamente bassa e stabile dell’acqua di mare circostante contribuiva a raffreddare i server.
Questi server hanno funzionato sott’acqua per circa due anni. Nonostante il notevole potenziale del progetto nel ridurre i costi di costruzione e raffreddamento dei server, da allora nessuna azienda o operatore di data center ha adottato questo approccio su larga scala.
La costruzione di data center sott’acqua potrebbe avere effetti negativi sulla vita marina e, a lungo termine, alterare gli ecosistemi acquatici.
Infine: in che modo il raffreddamento adattivo migliora l’efficienza dei data center?
Il raffreddamento adattivo utilizza l’intelligenza artificiale e dati in tempo reale per regolare continuamente i livelli di raffreddamento in base ai carichi di lavoro dei server e alle condizioni ambientali. Fornendo raffreddamento solo dove e quando serve, può evitare un raffreddamento eccessivo, ridurre il consumo energetico e migliorare l’efficienza complessiva del data center.
Domande frequenti
1. Il raffreddamento a immersione può essere utilizzato per tutti i tipi di server?
Il raffreddamento a immersione può essere utilizzato per un’ampia gamma di server e carichi di lavoro, ma non tutto l’hardware dei server è automaticamente compatibile con questo metodo. I componenti devono essere idonei all’immersione in un refrigerante dielettrico non conduttivo e occorre considerare anche fattori come la compatibilità dell’hardware, i requisiti di manutenzione e la progettazione della struttura.
2. Il raffreddamento a liquido consuma meno energia di quello ad aria?
In molti casi, il raffreddamento a liquido può consumare meno energia di quello ad aria, perché i liquidi trasferiscono il calore in modo più efficiente dell’aria. Ciò significa che i sistemi di raffreddamento potrebbero richiedere meno energia per dissipare il calore dei server ad alta densità. Tuttavia, il risparmio energetico effettivo dipende dalla progettazione del sistema di raffreddamento, dal carico di lavoro dei server e dall’infrastruttura del data center.
