Con l’avvento dell’era dei big data del 5G, dell’evoluzione delle reti e del rapido sviluppo dell’industria dei dati, la dimensione dei grandi data center (DC) sta diventando sempre più imponente, e di conseguenza cresce anche il loro consumo energetico. Secondo le statistiche, nel 2018 il consumo nazionale di elettricità dei data center ha raggiunto 160,889 miliardi di kWh, superando il consumo totale di elettricità della città di Shanghai nello stesso anno e rappresentando il 2,35% del consumo complessivo di elettricità della Cina. Inoltre, si prevede che nel 2023 tale consumo arrivi a 266,792 miliardi di kWh, con un tasso medio di crescita annuo pari al 10,64%, equivalente circa alla capacità di produzione di energia di 2,5 centrali idroelettriche delle Tre Gole.
Ancora più importante, il consumo energetico è diventato un vincolo che limita lo sviluppo dei servizi offerti dai data center. La tabella seguente mostra la ripartizione del consumo energetico per ciascuna configurazione di sistema all’interno del data center. Analizzando i dati riportati nella tabella, emerge che, tra i consumi non legati all’IT, circa il 63% delle perdite è attribuibile al sistema di raffreddamento del data center.
In risposta all’elevato consumo energetico del sistema di raffreddamento dei data center, nel settore sono state sperimentate diverse soluzioni per il risparmio energetico. Tra queste, la tecnologia di raffreddamento ad evaporazione indiretta (IEC) rappresenta una delle soluzioni più promettenti.
La figura seguente mostra lo schema di funzionamento e la struttura del prodotto del sistema di raffreddamento ad evaporazione indiretta.
Il sistema di raffreddamento ad evaporazione indiretta comprende principalmente tre componenti fondamentali: uno scambiatore di calore a piastre, un sistema di nebulizzazione e un sistema di raffreddamento supplementare mediante compressore. Durante il processo di raffreddamento, l’aria da trattare all’interno del data center passa attraverso il dispositivo di scambio termico. Innanzitutto, l’aria esterna viene utilizzata per raffreddare l’aria interna chiusa; contemporaneamente, il sistema di nebulizzazione spruzza acqua, sfruttando il calore dell’aria esterna per evaporare nello scambiatore di calore a piastre, assorbendo calore e abbassando così la temperatura dell’aria da trattare. In questo modo, si ottiene un raffreddamento massimo dell’aria circolante all’interno del data center. Nel corso di tutto il processo, l’aria interna forma un circuito chiuso, mentre l’aria esterna rimane un sistema aperto: l’aria esterna non entra nel data center, evitando così che umidità e sostanze inquinanti presenti nell’aria esterna penetrino all’interno. Poiché l’aria trattata non entra direttamente in contatto con l’acqua, il suo contenuto di umidità resta invariato, consentendo un raffreddamento isohumido dell’aria.
Modalità di funzionamento
A seconda della temperatura esterna, il sistema di condizionamento ad evaporazione può adottare tre modalità operative.
Prendendo come esempio un singolo impianto (selezionando lo scambiatore di calore a piastre BXB2000-2200-12.0), i calcoli di selezione mostrano che, rispetto a un sistema puro di refrigerazione e condizionamento, l’adozione di un sistema di raffreddamento evaporativo indiretto consente allo scambiatore di calore a piastre sensibile dell’aria di recuperare 194 kW all’ora. Il sistema di spruzzatura può assorbire 686 kW di calore, con un recupero complessivo di 880 kW. Si può quindi osservare che l’utilizzo di un sistema di raffreddamento evaporativo indiretto permette di risparmiare 352 kW·h di energia elettrica all’ora rispetto al sistema di raffreddamento evaporativo, con un effetto di risparmio energetico significativo.
Esposizione del caso
