
Alberto Bastianon, Presales Director di Dell Technologies Italia, evidenzia il ruolo fondamentale dei data center e le sfide per un adeguato raffreddamento.
Oggi più che mai i data center rappresentano il fulcro del mondo digitale, sostenendo la digital transformation – dal cloud computing all’intelligenza artificiale. Tuttavia, questa immensa capacità che risiede nei data center comporta un impatto significativo in termini di consumo energetico e costi principalmente legati ai sistemi di raffreddamento. Con l’aumento della domanda di potenza di calcolo, diventa sempre più urgente individuare soluzioni più efficienti e sostenibili.
L’intelligenza artificiale sta trasformando il consumo di energia
Secondo l’Agenzia Internazionale dell’Energia, i data center rappresentano circa l’1% del consumo energetico globale. Con l’adozione dell’intelligenza artificiale, dell’edge computing e delle reti 5G, questa percentuale è destinata ad aumentare. I sistemi di raffreddamento, da soli, possono assorbire il 30-40% dell’energia totale di un data center, rendendoli un elemento chiave su cui intervenire per migliorare l’efficienza energetica.
L’aumento dei workload legati all’AI sta spingendo i data center a fronteggiare una crescente domanda di energia e le conseguenti emissioni. Solo in Europa si stima che il consumo energetico triplicherà entro la fine del decennio passando dagli attuali 62 terawattora (TWh) a oltre 150 TWh.
In questo scenario, l’intelligenza artificiale sta rivoluzionando il modo in cui si consuma l’energia, introducendo soluzioni intelligenti, adattabili e automatizzate che ottimizzano le operations dei data center. I sistemi basati sull’intelligenza artificiale possono reagire in tempo reale alle condizioni ambientali esterne regolando il raffreddamento in base a fattori come il meteo, l’umidità e la temperatura. Questo approccio garantisce un’elevata efficienza energetica, adattandosi dinamicamente ai cambiamenti dell’ambiente circostante. Grazie a questa flessibilità i data center possono perseguire obiettivi di sostenibilità senza compromettere le prestazioni di calcolo.
Quale soluzione per il raffreddamento?
Per soddisfare le crescenti esigenze dei data center, si sta adottando sempre più un mix di soluzioni di raffreddamento. Nel corso dell’ultimo anno, i sistemi di raffreddamento ibridi – che combinano raffreddamento a liquido e ad aria – stanno iniziando ad affermarsi come soluzioni in grado di bilanciare efficienza, scalabilità e sostenibilità. Questi sistemi offrono la flessibilità necessaria per gestire una vasta gamma di workload, – dai sistemi legacy alle applicazioni di intelligenza artificiale ad alta densità. Inoltre, permettono al contempo agli operatori di prepararsi ai futuri sviluppi tecnologici grazie alla loro capacità di adattarsi ai cambiamenti senza richiedere una completa revisione dell’infrastruttura di raffreddamento.
Raffreddamento ad aria
Il tradizionale metodo air cooling utilizza ventole, dissipatori di calore e circolazione dell’aria per dissipare il calore dai componenti chiave del server, come processori e memoria. Storicamente, i data center hanno utilizzato il flusso d’aria per raffreddare i server e ancora oggi circa il 99% di essi utilizza questo approccio. Tecniche avanzate come le configurazioni a corridoio caldo/freddo e la gestione intelligente delle ventole contribuiscono a ottimizzare il flusso d’aria e a ridurre il consumo energetico.
Il raffreddamento ad aria è una soluzione economica, di facile manutenzione e ampiamente compatibile con la maggior parte dei server e dei rack standard, rendendolo una scelta pratica. Tuttavia, è meno efficiente dal punto di vista energetico, non scala facilmente con workload AI ad alta densità e dipende fortemente dai sistemi HVAC (Heating, Ventilation, and Air Conditioning), che possono aumentare il consumo energetico e le emissioni di carbonio.
Pur essendo adeguato per molte configurazioni, il raffreddamento ad aria potrebbe non essere la soluzione ideale per fronteggiare le crescenti richieste di calcolo, che richiedono soluzioni più avanzate ed efficienti.
Raffreddamento a liquido
Il raffreddamento diretto a liquido (DLC – direct liquid cooling) utilizza piccoli scambiatori di calore, noti come piastre fredde, per convogliare il liquido direttamente ai componenti che generano calore, sfruttando la superiore conduttività termica del liquido per dissipare efficacemente il calore. Questa tecnologia supporta configurazioni di server a più alta densità, riduce la rumorosità minimizzando l’uso delle ventole e gestisce carichi termici maggiori con minori picchi di consumo energetico.
Con l’aumento della domanda di soluzioni di raffreddamento sostenibili ed efficienti dal punto di vista energetico, necessarie per supportare i data center hyperscale, l’intelligenza artificiale e l’high perfomance computing, si prevede che il mercato europeo del raffreddamento a liquido dei data center (escluso il Regno Unito) crescerà del 22,11% tra il 2024-2034 secondo le stime di ResearchAndMarkets.
I dati disponibili mostrano che le soluzioni di liquid cooling per i data center riducono il consumo di energia per il raffreddamento del 40-50% e migliorano significativamente l’efficacia dell’utilizzo dell’energia (PUE – power usage effectiveness).
Un esempio significativo di utilizzo di liquid cooling è Dawn, il supercomputer AI più veloce del Regno Unito, progettato in collaborazione con Dell, Intel e l’Università di Cambridge insieme a UK Research and Innovation. Grazie a un avanzato un sistema di raffreddamento a liquido e all’ottimizzazione delle GPU, Dawn ha raggiunto un PUE di 1,14. Questo risultato evidenzia come il raffreddamento basato sull’intelligenza artificiale possa ridurre i consumi energetici migliorando al contempo le prestazioni di calcolo.
Soluzioni di raffreddamento ibride con sistemi integrati scalabili a rack
Il raffreddamento ibrido combina elementi dei sistemi di raffreddamento ad aria e a liquido e include il raffreddamento a liquido diretto al chip per i componenti ad alta priorità (come CPU o GPU) e il raffreddamento ad aria per regolare la temperatura ambiente e raffreddare altri componenti come la memoria.
Un esempio pratico di sistema ibrido è l’infrastruttura rack IR7000 di Dell. Questo sistema convoglia il 100% del calore IT verso il liquido, combinando il raffreddamento a liquido diretto al chip con la gestione del calore residuo degli altri componenti. Invece di espellere l’aria raffreddata, utilizza esclusive ventole ad alte prestazioni per ricircolare l’aria raffreddata verso la parte anteriore del rack, garantendo un raffreddamento continuo. Racchiudendo completamente il flusso d’aria del rack e riciclando l’aria attraverso i canali laterali, il sistema opera con temperature dell’acqua più elevate, eliminando la necessità di sistemi di refrigerazione per raffreddare l’acqua. Questo approccio consente di ridurre il consumo di energia per il raffreddamento fino al 60% rispetto ai sistemi con scambiatori di calore a porta posteriore.
L’hybrid cooling rappresenta una soluzione conveniente per modernizzare l’infrastruttura di raffreddamento. Integrando il raffreddamento a liquido per i rack ad alta intensità di calore e il raffreddamento ad aria per il resto, i data center possono ottimizzare i costi mantenendo significativi miglioramenti in efficienza.
AI e raffreddamento: un approccio più intelligente all’efficienza energetica
Le esigenze dei data center sono in continua evoluzione, così come cresce la domanda di soluzioni di raffreddamento sempre più innovative. L’adozione di strategie di raffreddamento basate sull’intelligenza artificiale consente di ridurre il consumo energetico, abbattere i costi operativi e raggiungere gli obiettivi di sostenibilità, senza compromettere le prestazioni.
In Dell siamo impegnati a guidare questa trasformazione attraverso continue innovazioni nei sistemi termici e di raffreddamento, migliorando l’efficienza e riducendo il calore, anche di fronte all’aumento delle capacità di elaborazione dei sistemi. Il futuro del raffreddamento dei data center non si basa su una soluzione unica ma l’hybrid cooling si sta già affermando come un’opzione scalabile ed efficiente, capace di rispondere alle diverse esigenze di raffreddamento attuali e aprire la strada a nuove innovazioni. Con la continua evoluzione dei data center, il modello ibrido offre le capacità di raffreddamento necessarie per le sfide del calcolo ad alte prestazioni del futuro. In questo modo, i data center possono prepararsi a soddisfare le richieste di AI, high performance computing e altre tecnologie emergenti, garantendo al contempo efficienza energetica e resilienza operativa.