Data center e AI: il liquid cooling accelera in Europa

L’espansione dell’intelligenza artificiale sta cambiando rapidamente il modo in cui vengono progettati e raffreddati i data center. L’aumento della potenza di calcolo porta infatti a densità termiche sempre più elevate nei rack, rendendo più complesso smaltire il calore attraverso i tradizionali sistemi ad aria.

Nei data center europei questa trasformazione sta accelerando il ricorso al liquid cooling e alle architetture ibride, che affiancano raffreddamento a liquido e sistemi ad aria. Il passaggio non riguarda soltanto la tecnologia installata vicino ai server: coinvolge anche distribuzione idraulica, scambiatori, CDU, chiller, dry cooler, controllo e gestione complessiva dell’infrastruttura frigorifera.

I rack AI aumentano la densità di potenza

I workload tradizionali cloud ed enterprise operavano generalmente con densità moderate, nell’ordine degli 8-12 kW per rack. Con l’intelligenza artificiale, invece, i cluster basati su GPU e acceleratori possono raggiungere frequentemente valori compresi tra 30 e 80 kW, con installazioni che arrivano anche oltre i 100 kW per rack.

I dati raccolti nel settore europeo mostrano già questa evoluzione: una quota significativa degli operatori dichiara rack AI tra 50 e 99 kW, mentre circa il 15% segnala potenze pari o superiori a 100 kW.

A questi livelli, aumentare semplicemente la portata d’aria diventa sempre meno efficace. Crescono infatti:

• la quantità di aria da movimentare;
• la potenza richiesta ai ventilatori;
• la difficoltà nel mantenere temperature uniformi;
• il rischio di hot spot;
• la complessità della distribuzione dell’aria nelle sale dati.

Il raffreddamento a liquido consente invece di trasferire il calore direttamente da CPU e GPU verso un fluido termovettore, riducendo il percorso termico e aumentando la quantità di calore che può essere rimossa da superfici relativamente compatte.

Direct liquid cooling sempre più presente

Tra le tecnologie che stanno crescendo maggiormente figura il Direct Liquid Cooling (DLC), categoria che comprende anche le configurazioni direct-to-chip.

Nel direct-to-chip, cold plate installate direttamente sui componenti elettronici più caldi trasferiscono l’energia termica a un circuito liquido. Il calore passa quindi attraverso una CDU – Cooling Distribution Unit, che separa il circuito IT dal circuito dell’edificio e ne controlla portate, temperature e pressioni.

Secondo i dati raccolti tra operatori europei di data center colocation e hyperscale, l’air cooling resta ancora molto diffuso, ma circa il 47% degli intervistati utilizza già soluzioni DLC per rack ad alta potenza. L’immersion cooling rimane invece molto meno comune.

Questo suggerisce che la transizione non avverrà attraverso una sostituzione immediata dei sistemi ad aria. Molti data center stanno piuttosto adottando architetture ibride, utilizzando il liquido per CPU e GPU ad alta densità e mantenendo l’aria per componenti meno critici o per il raffreddamento generale della sala.

Il liquid cooling cambia anche l’impianto frigorifero

L’introduzione del liquido vicino ai server sposta parte della complessità dalla sala dati verso l’infrastruttura termica dell’edificio.

Un sistema può comprendere:

• cold plate o moduli a immersione;
• CDU;
• scambiatori di calore;
• pompe e circuiti acqua o acqua-glicole;
• dry cooler o chiller;
• sistemi di controllo e supervisione;
• ridondanze necessarie per garantire continuità operativa.

Per il settore della refrigerazione questo apre un campo applicativo sempre più importante. Il progetto non riguarda infatti soltanto la produzione di freddo, ma la gestione dell’intero percorso attraverso cui il calore viene trasferito dal chip fino all’ambiente esterno.

Un altro vantaggio potenziale è rappresentato dalla possibilità di utilizzare temperature dell’acqua più elevate rispetto ai tradizionali sistemi ad acqua refrigerata. Questo può aumentare le ore nelle quali il calore viene smaltito direttamente tramite dry cooler o free cooling, riducendo il ricorso alla refrigerazione meccanica.

Allo stesso tempo, temperature di ritorno più alte aumentano anche il potenziale per il recupero del calore verso edifici, reti di teleriscaldamento o altri utilizzatori. L’Unione europea sta prestando crescente attenzione proprio alla possibilità di integrare i data center nei sistemi energetici locali attraverso il recupero del calore residuo.

Efficienza e affidabilità diventano requisiti inseparabili

Il raffreddamento dei data center presenta però una particolarità: l’efficienza non può essere perseguita a discapito dell’affidabilità.

Le infrastrutture IT devono funzionare continuamente e ogni problema al sistema di cooling può mettere a rischio apparecchiature estremamente costose. Per questo la transizione al liquid cooling richiede monitoraggio continuo, ridondanza e capacità di intervenire rapidamente in caso di anomalie.

Tra i parametri da controllare diventano centrali:

• temperatura di mandata e ritorno;
• portata del liquido;
• pressione del circuito;
• qualità e conducibilità del fluido;
• eventuali perdite;
• prestazioni delle CDU;
• consumo energetico dei sistemi di dissipazione.

La crescita dell’AI rende quindi il cooling una componente sempre più strategica dell’infrastruttura digitale. Secondo le stime internazionali, i consumi elettrici dei data center potrebbero più che raddoppiare entro il 2030, soprattutto per effetto dell’accelerated computing utilizzato nelle applicazioni di intelligenza artificiale.

Per la refrigerazione, questo significa un mercato in forte trasformazione nel quale competenze tradizionali su scambio termico, circuiti idronici, chiller e controllo si integrano sempre di più con le esigenze specifiche del mondo IT.