I data center generano enormi carichi termici e le unità di distribuzione del refrigerante (CDU) che gestiscono tale calore si affidano a misurazioni precise e in tempo reale per funzionare in modo sicuro ed efficiente. I sensori di pressione, temperatura, portata e livello svolgono tutti un ruolo fondamentale nel garantire che le CDU mantengano le prestazioni richieste.
Un data center tipico ospita migliaia di server che, insieme, generano una notevole quantità di calore. Secondo Microsoft, che dispone di oltre 300 data center in tutto il mondo, per ogni megawattora (MWh) di energia elettrica consumata viene prodotto 1 MWh di energia termica. Con l’ascesa del mining di criptovalute, dell’intelligenza artificiale e di altre applicazioni di calcolo ad alte prestazioni (HPC), il numero, le dimensioni, la capacità e il carico termico dei data center continueranno ad aumentare.
Il calore eccessivo provoca lo spegnimento automatico dei server e ne riduce la durata di vita, motivo per cui devono essere mantenuti entro un intervallo di temperatura controllato. L’American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) ha pubblicato delle linee guida termiche che raccomandano un intervallo di temperatura compreso tra 18 e 27 °C, ovvero circa 64–81 °F, per le apparecchiature di elaborazione dati.
Prevenire il surriscaldamento con le unità di distribuzione del liquido di raffreddamento
Esistono due metodi principali per prevenire il surriscaldamento dei server. Il raffreddamento ad aria utilizza ventole e sistemi di climatizzazione per espellere l’aria calda e immettere aria fredda. Tuttavia, questo metodo da solo è spesso insufficiente in ambienti ad alta densità. Di conseguenza, molti nuovi data center e strutture HPC adottano un approccio ibrido che combina il raffreddamento ad aria e quello a liquido, oppure si affidano esclusivamente al raffreddamento a liquido.
Primo piano di un moderno hardware per server dotato di tubi di raffreddamento a liquido che garantiscono un controllo ottimale della temperatura. Fattoria di mining di Bitcoin
Le unità di distribuzione del liquido di raffreddamento, o CDU, sono sistemi che pompano un liquido di raffreddamento all’interno di un singolo rack di server o di una fila di rack. Il liquido circola tipicamente attraverso tubi posizionati direttamente sopra i chip di elaborazione o nella parte posteriore di un rack di server, assorbendo il calore generato e dissipandolo. Alcuni sistemi avanzati immergono completamente i componenti in un liquido speciale che è termoconduttivo ma elettricamente isolante.
In una CDU liquido-aria, l’energia termica contenuta nel liquido di raffreddamento caldo viene trasferita all’aria ambiente all’esterno dell’edificio. In una CDU liquido-liquido, lo scambio termico avviene attraverso l’impianto di climatizzazione dell’edificio. Una volta raffreddato, il liquido viene filtrato e rimesso in circolo.
Indipendentemente dalle dimensioni o dal tipo, le CDU sono dotate di una serie di sensori elettronici per monitorare e controllare pressioni, temperature, portate e livelli dei fluidi. Questi sensori aiutano inoltre ad avvisare gli operatori in caso di perdite o altri problemi.
Sensori di pressione nelle unità di distribuzione del refrigerante
I sensori di pressione nelle CDU misurano la pressione nelle linee di mandata e di ritorno del liquido di raffreddamento. In base alla differenza tra le pressioni rilevate, il sistema di controllo regola la velocità della pompa secondo necessità per mantenere la pressione e la portata ottimali per un raffreddamento efficace.
È inoltre possibile monitorare lo stato del filtro misurando la pressione in ingresso e in uscita. Inoltre, i trasmettitori di pressione rilevano anomalie quali perdite o picchi di pressione, attivando poi degli allarmi in modo che gli operatori possano intervenire prima che le apparecchiature o i server subiscano danni. Ciò contribuisce a mantenere sia l’efficienza del sistema che la sicurezza operativa.
Trasmettitore di pressione A-10
L’ A-10 è un trasmettitore compatto ma dalle elevate prestazioni per la misurazione e il controllo della pressione nei sistemi di raffreddamento. Utilizzato in applicazioni industriali in tutto il mondo, questo sensore collaudato sul campo è in grado di sopportare fino a 100 milioni di cicli di carico con una precisione pressoché costante. L’integrazione in diversi modelli di CDU è semplice grazie alla configurabilità e all’applicabilità universale dell’A-10. È inoltre estremamente conveniente e la stragrande maggioranza degli ordini viene spedita entro pochi giorni dall’ordine.
Per applicazioni standard e ad alto volume, l’R-1 offre un ottimo rapporto qualità-prezzo e prestazioni elevate. Questo robusto trasmettitore di pressione è progettato espressamente per monitorare e controllare condensatori, compressori e booster in applicazioni HVAC e di refrigerazione. Con parti a contatto con il fluido in acciaio inossidabile e una cella di misura a film sottile saldata ermeticamente, l’R-1 è altamente resistente ai refrigeranti comunemente presenti nelle CDU. Gli OEM apprezzano inoltre la possibilità di personalizzazione del marchio.
La termoresistenza miniaturizzata TR33 (a sinistra) e la termoresistenza compatta TR36
Sensori di temperatura nelle unità di distribuzione del refrigerante
I sensori di temperatura garantiscono che il liquido di raffreddamento nelle CDU rimanga entro l’intervallo ottimale per un efficiente trasferimento di calore e contribuiscono a prevenire la condensa che potrebbe danneggiare i componenti elettronici. I termometri a resistenza, o RTD, vengono solitamente montati nei punti di ingresso e di uscita. I dati misurati vengono poi utilizzati per regolare la capacità di raffreddamento del sistema. La temperatura ambiente è un altro parametro cruciale che deve essere monitorato in queste unità.
La termoresistenza miniaturizzata TR33 e la termoresistenza compatta TR36 sono particolarmente adatti per le unità di raffreddamento. Queste termoresistenze filettate sono costituite da un pozzetto termometrico o tubo di protezione con un attacco di processo fisso e vengono avvitati direttamente nel processo. Le versioni Pt100/Pt1000 offrono un’uscita diretta del sensore, mentre le versioni con trasmettitori integrati forniscono un segnale di uscita da 4…20 mA. Entrambe offrono una precisione di classe A secondo la norma IEC 60751 e sono disponibili modelli personalizzati in base alle esigenze del cliente.
Sonde di temperatura filettate TF35 (a sinistra) e TF37
La sonda di temperatura filettata TF35, con attacco elettrico tramite connettore a spina, e il modello TF37, con cavo di collegamento, sono termometri filettati resistenti alle vibrazioni dotati di pozzetto termometrico integrato per un inserimento rapido e semplice direttamente nelle linee del liquido di raffreddamento, sia nel circuito primario dell’impianto che in quello secondario del server. Il campo di misura di questi sensori compatti va da −50 °C a circa 260 °C. Sono disponibili con diversi elementi di misura, tra cui Pt100/Pt1000, NTC e KTY81-210; altri sono disponibili su richiesta.
Per il monitoraggio della temperatura a contatto delle linee di mandata e di ritorno di una CDU, il TF-2000 rappresenta una soluzione affidabile ed economica. Il suo elemento di misura Pt100/Pt1000 o NTC è completamente racchiuso in elastomero termoplastico (TPE) per garantire una protezione IP68 contro la condensa. Questa sonda di temperatura a cavo è facile da montare sulle tubazioni: la punta della sonda può essere inserita in un manicotto di rame saldato e fissata con una fascetta stringitubo o una fascetta per cavi, oppure fissata nella posizione desiderata con la staffa a montaggio rapido progettata per il manicotto quadrato del TF-2000.
Flussostato elettronico con display FSD-4 con uscita di temperatura opzionale
Sensori di portata per unità di distribuzione del refrigerante
I sensori di portata monitorano la circolazione del refrigerante per garantire che scorra a una portata ottimale per un efficiente trasferimento di calore. Se viene rilevata una deviazione dall’intervallo accettabile, questi strumenti attivano una regolazione o inviano un allarme.
L’FSD-4 è progettato espressamente per il monitoraggio e il controllo dei sistemi di raffreddamento, compresa la prevenzione del funzionamento a secco delle pompe. Grazie a due interruttori digitali, questo flussostato elettronico può essere programmato anche per la commutazione in base alla temperatura. La parametrizzazione in loco è semplice grazie a un display a tre pulsanti, mentre la versione IO-Link consente non solo la parametrizzazione remota, ma anche la raccolta di dati su variabili quali le ore di funzionamento e i valori massimi/minimi.
Sensori di livello per unità di distribuzione del liquido di raffreddamento
I sensori di livello monitorano e regolano i livelli del liquido di raffreddamento all’interno di un serbatoio, assicurando che rimangano entro i limiti preimpostati. Se il livello del fluido scende o sale al di fuori dell’intervallo ideale, il sensore di livello attiva un allarme o effettua regolazioni automatiche tramite operazioni di commutazione.
Livellostato optoelettronico OLS-C04
La sonda di livello a catena reed RLT-1000, basata sulla tecnologia a catena di lamelle, fornisce un segnale di corrente o tensione amplificato, oppure un segnale di resistenza tramite un potenziometro a 3 fili. Ciò garantisce un monitoraggio accurato e continuo del livello del refrigerante all’interno del serbatoio.
Il sensore di livello a galleggiante RLS-1000 offre fino a quattro punti di commutazione che attivano un allarme al raggiungimento di specifiche soglie di livello all’interno del serbatoio. Questi sensori robusti e affidabili sono realizzati in acciaio inossidabile e presentano lunghezze del tubo guida personalizzabili da 150 mm a 1.500 mm, varie opzioni di galleggianti e connessioni elettriche e di processo adattabili, che ne facilitano l’integrazione in diversi progetti di sistema.
Il livellostato optoelettronico OLS-C04 è un interruttore di livello optoelettronico progettato specificamente per il settore della refrigerazione, dotato di un prisma di vetro fuso all’interno della sua custodia in acciaio. Questo dispositivo compatto, montato sul lato del serbatoio, offre una soluzione semplice per il rilevamento del livello limite. Include inoltre un LED per indicare lo stato di commutazione.
La gamma di sensori di livello continua a evolversi in termini di precisione, durata, funzionalità, flessibilità e convenienza. A breve verrà lanciato un sensore di livello basato sulla tecnologia capacitiva, in grado di combinare molteplici funzioni, tra cui contatti, segnalazione continua e rilevamento della temperatura.
WIKA: Sensori intelligenti per le unità di distribuzione del refrigerante
WIKA è un fornitore globale di sensori elettronici robusti, precisi e facilmente configurabili per le unità di distribuzione del refrigerante e altri sistemi di raffreddamento o refrigerazione. La gamma di trasduttori, trasmettitori e interruttori OEM è inoltre conveniente ed è disponibile in tempi di consegna brevi dall’ordine.
Per ulteriori domande sui data center, visita il nostro sito web, oppure non esitare a contattarci. I nostri esperi saranno lieti di supportarvi per la vostra applicazione.
Domande frequenti
1. Che cos’è un’unità di distribuzione del liquido di raffreddamento in un data center?
Un’unità di distribuzione del liquido di raffreddamento, o CDU, è un sistema che pompa e gestisce il liquido di raffreddamento attraverso un rack di server o una fila di rack per dissipare il calore dalle apparecchiature di elaborazione dati.
2. Perché i sensori sono importanti nelle CDU?
I sensori monitorano la pressione, la temperatura, la portata e il livello, consentendo alla CDU di regolare le prestazioni di raffreddamento, rilevare anomalie e avvisare gli operatori in caso di perdite o problemi di funzionamento.
3. Cosa misurano i sensori di pressione in una CDU?
I sensori di pressione misurano la pressione nelle linee di mandata e di ritorno del liquido di raffreddamento. Contribuiscono inoltre a monitorare lo stato dei filtri e a rilevare perdite o picchi di pressione.
4. Perché si utilizzano sensori di temperatura nelle CDU?
I sensori di temperatura garantiscono che il liquido di raffreddamento rimanga entro l’intervallo ottimale per un trasferimento di calore efficiente e aiutano a prevenire la formazione di condensa che potrebbe danneggiare i componenti elettronici.
5. Qual è il ruolo di un sensore di flusso in una CDU?
Un sensore di flusso monitora la circolazione del liquido di raffreddamento e attiva un allarme o una regolazione se la portata si discosta dall’intervallo accettabile.
6. Perché sono necessari i sensori di livello nelle unità di distribuzione del liquido di raffreddamento?
I sensori di livello monitorano i livelli del liquido di raffreddamento all’interno di un serbatoio e contribuiscono ad attivare allarmi o operazioni di commutazione se il livello del fluido scende o sale al di fuori dei limiti preimpostati.