iXora e Danfoss, raffreddamento a immersione per data center

Il raffreddamento a immersione comporta in genere l'immersione dell'elettronica in un bagno di liquido non conduttivo.

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iXora si appoggia a Danfoss per lo sviluppo di giunti personalizzati per il sistema di raffreddamento a immersione per infrastrutture data center.

Quando il COVID-19 ha spazzato via festival ed eventi dal vivo, le cose si sono messe male per la start-up di tecnologia audio iXora, con sede a Curaçao.

Tuttavia, con l’aiuto di Danfoss, l’azienda si è presto resa conto che la sua tecnologia di raffreddamento poteva essere riproposta in una soluzione potenzialmente rivoluzionaria per i data center.

L’isola caraibica di Curaçao gode di un clima tropicale, che può essere piacevole per molte persone, ma può essere disastroso per l’elettronica. Il calore e le lunghe ore di luce solare diretta, combinati con le piogge tropicali e l’aria salata e umida, possono corrodere molto rapidamente le apparecchiature elettriche e rovinare i componenti.

I fondatori della startup di audio per eventi iXora erano ben consapevoli di queste sfide quando hanno iniziato a sviluppare il loro sistema di amplificazione ad alte prestazioni. La soluzione doveva non solo resistere al difficile clima di Curaçao, ma anche offrire agli utenti un facile trasporto da un evento all’altro. Il raffreddamento ad aria richiede ventole e altre parti mobili soggette a usura, quindi iXora ha cercato soluzioni alternative. L’azienda ha sviluppato un sistema di raffreddamento a immersione a circuito chiuso, che ha fornito il raffreddamento necessario con un’efficienza estremamente elevata. Poiché il sistema era chiuso, era anche facile da installare, smontare e trasportare e proteggeva efficacemente i componenti elettronici da condizioni ambientali difficili.

Tutto stava andando bene per iXora fino al disastro del 2020; Il COVID-19 ha spazzato via la scena degli eventi dal vivo quasi da un giorno all’altro. I fondatori dell’azienda, Vincent Beek e Vincent Houwert, decisero di sfruttare l’opportunità di trasferirsi nei Paesi Bassi per cercare ulteriori investimenti e perfezionare il design del sistema di amplificazione.

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Raffreddamento a immersione

Negli ultimi anni, le tecnologie digitali come le criptovalute e l’intelligenza artificiale sono emerse dalla relativa oscurità al mainstream, producendo grandi quantità di dati. Di conseguenza, i data center hanno cercato di aumentare la capacità migliorando al contempo l’efficienza. Il raffreddamento ad aria è stato a lungo la norma per il raffreddamento dei data center, ma molte strutture dei data center sono passate o stanno esplorando il raffreddamento a liquido come alternativa più efficiente ed economica al raffreddamento ad aria.

Esistono due approcci principali al raffreddamento a liquido: il raffreddamento a liquido diretto e il raffreddamento a immersione. Il raffreddamento diretto a liquido prevede la circolazione di refrigeranti su componenti specifici. Sebbene sia più efficiente del raffreddamento ad aria, spesso non è adatto per operazioni di lavorazione ad alta intensità. Il raffreddamento a immersione comporta in genere l’immersione dell’elettronica in un bagno di liquido non conduttivo. Fornisce un’efficienza e una densità di raffreddamento di gran lunga superiori rispetto al raffreddamento ad aria e non richiede ventole o altri componenti di raffreddamento attivi. Tuttavia, i progetti sono spesso complessi, personalizzati e costosi e richiedono bagni di grandi dimensioni in cui immergere completamente i rack dei server.

Verso un nuovo modello

iXora si è resa conto che il suo sistema chiuso poteva fornire la soluzione perfetta per i data center. Poteva migliorare sostanzialmente l’efficienza e la capacità dell’hardware dei server senza la necessità di una significativa riprogettazione dell’infrastruttura e a un costo molto inferiore rispetto ai sistemi di raffreddamento a immersione disponibili all’epoca.

L’azienda, ora affiancata dall’esperto di data center Job Witteman, ha iniziato a progettare un prototipo di sistema di raffreddamento a immersione chiusa per il mercato dei data center, basato sulla sua soluzione di raffreddamento degli amplificatori esistente. Invece del tradizionale sistema a rack orizzontale, iXora ha cercato di sviluppare un telaio contenente cassette verticali, in cui l’olio dielettrico avrebbe raffreddato i componenti elettronici. Ciò ha richiesto un design molto più sofisticato rispetto alle precedenti soluzioni di iXora per le apparecchiature audio e una profonda comprensione dei requisiti specifici delle operazioni tipiche dei data center. Inoltre, poiché il prototipo sarebbe stato il primo del suo genere, ha richiesto anche la progettazione e lo sviluppo di nuovi sistemi e componenti unici per l’applicazione.

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I prototipi

Un esempio di ciò è stato lo scambiatore di calore del nuovo sistema, necessario per trasferire il calore lontano da ogni cassetta. Il progetto richiedeva due giunti per cassetta per collegarli sia allo chassis che alle apparecchiature di raffreddamento più ampie della struttura. Ottenere una bassa caduta di pressione in questi giunti era fondamentale, poiché ogni piccola caduta di pressione poteva causare interruzioni nelle prestazioni di raffreddamento. Le cassette richiedevano anche una facile connessione e disconnessione per la manutenzione, senza perdite, poiché qualsiasi liquido che entrasse in contatto con le apparecchiature del data center poteva rappresentare un serio rischio per le operazioni.

iXora si è rivolta a Danfoss per chiedere aiuto nello sviluppo di giunti personalizzati per il loro sistema. Oltre all’assenza di perdite, questi dovevano anche fornire un allineamento di precisione, una bassa forza di connessione e dimensioni compatte. Attingendo alla sua vasta esperienza nella tecnologia di accoppiamento, gli ingegneri di prodotto Danfoss sono stati in grado di calcolare esattamente ciò che era necessario in base alla portata, alle dimensioni massime del giunto, ai requisiti di pressione e alla velocità di scambio termico, oltre a una serie di altri fattori specifici per le applicazioni di raffreddamento dei data center. Sulla base di questi calcoli, Danfoss ha concluso che i giunti di rottura a secco in alluminio sarebbero stati la soluzione più adatta. Questi sono stati poi prodotti secondo le specifiche da Danfoss.

Una partnership di successo

Vincent Beek, responsabile delle operazioni e delle vendite di iXora
I giunti Danfoss consentono un allineamento completo, una facile connessione e disconnessione e, soprattutto, zero perdite. Questo è fondamentale per la manutenzione. Con un sistema di immersione totale convenzionale, può essere difficile estrarre i server dal bagno liquido. Il nostro sistema è effettivamente “plug and play”, quindi è possibile semplicemente scollegarlo e portarlo direttamente in officina.
Ora siamo in fase di test sul campo, con un progetto pilota globale che seguirà quest’anno, e poi l’anno prossimo passeremo alla produzione di massa. Niente di tutto questo sarebbe stato possibile senza Danfoss. Come startup può essere difficile attirare l’attenzione delle aziende più grandi, in particolare quando si tratta di aiutare con la ricerca e lo sviluppo. Hanno visto la nostra soluzione, l’hanno immediatamente accettata e abbiamo tratto grande beneficio dalla loro esperienza.

Jeroen Veraart, Senior Sales Development Manager di Danfoss Power Solutions
Si è trattato di una vera e propria partnership. iXora ha sicuramente beneficiato del nostro aiuto, ma anche noi abbiamo imparato molto da loro. Come risultato della collaborazione, abbiamo identificato nuovi modi in cui possiamo migliorare e perfezionare ulteriormente i nostri prodotti.
Lavorare con iXora è stato un sogno. Con una startup c’è sempre un elemento di rischio, ma erano entusiasti, desiderosi di imparare e sempre alla ricerca di idee e soluzioni creative. Alla fine, hanno un sistema davvero impressionante. Il raffreddamento a immersione è chiaramente il futuro per i data center e in pochi anni mi aspetto che il mercato crescerà considerevolmente. Questa è stata una partnership davvero gratificante per entrambe le parti e non vedo l’ora di vederla continuare a prosperare.