Il mercato globale dei data center è in costante espansione e cresce a ritmi sempre più sostenuti: oggi nel mondo sono attivi oltre 10.900 data center. Queste infrastrutture digitali rappresentano circa l’1,3% del consumo energetico mondiale, una quota apparentemente contenuta ma aumentata di oltre il 70% tra il 2015 e il 2022. Nonostante i progressi ottenuti in termini di prestazioni e sostenibilità, il settore deve ancora compiere passi importanti per migliorare l’efficienza energetica e ridurre le emissioni di CO₂, così da contribuire al raggiungimento dell’obiettivo delle emissioni nette zero entro il 2050.
In quest’ottica, la progettazione efficiente dei data center è fondamentale. Scegliere le soluzioni tecnologiche giuste significa ottimizzare i consumi, contenere l’impatto ambientale e garantire affidabilità operativa. Tra i vari elementi che incidono maggiormente sui consumi, un ruolo centrale è svolto dai sistemi di raffreddamento, che possono rappresentare fino al 30% del fabbisogno energetico totale di un data center.
Panoramica di un sistema di raffreddamento per data center
Gli schemi illustrati mostrano un impianto HVAC tipico per data center e presentano gli elementi principali della soluzione Daikin, composta da:
• Refrigeratore aria-acqua (chiller)
• Unità di gestione dell’aria della sala computer (CRAH)
• Sistemi di controllo avanzati
• Servizi post-vendita dedicati
In questo articolo analizzeremo le principali sfide nella scelta dei refrigeratori per data center e vedremo come Daikin sia in grado di offrire soluzioni tecnologiche affidabili, efficienti e scalabili per superarle.
Sfida #1: Gestione delle condizioni di temperatura ambiente
Con la crescita globale dei data center, è sempre più importante considerare le condizioni climatiche esterne in fase di progettazione dell’infrastruttura HVAC. Ogni impianto deve essere in grado di operare in modo stabile ed efficiente all’interno degli intervalli di temperatura richiesti, garantendo prestazioni costanti anche in ambienti estremi.
In molte aree del mondo, dai climi caldi del Medio Oriente alle temperature rigide dell’Europa settentrionale, i sistemi di raffreddamento devono assicurare affidabilità e continuità operativa 24 ore su 24.
Ragione #1: Per superare questa sfida, i refrigeratori Daikin offrono un ampio intervallo operativo, da -30°C a +55°C di temperatura ambiente, consentendo la progettazione di impianti HVAC per data center su scala globale, senza compromessi in termini di efficienza e sicurezza operativa.
Sfida #2: Ottimizzare lo spazio di installazione
La progettazione interna di un data center è un equilibrio complesso tra potenza IT disponibile, capacità di raffreddamento e spazio di installazione. Come in qualsiasi edificio tecnico, anche nei data center l’area dedicata ai sistemi HVAC è limitata e deve essere sfruttata in modo intelligente per garantire massima efficienza e affidabilità operativa.
Nei moderni data center ad alta densità, la sfida consiste nel ridurre l’ingombro delle apparecchiature di raffreddamento senza compromettere le prestazioni. Una progettazione ottimale consente di aumentare la capacità IT disponibile, migliorando al contempo l’efficienza energetica complessiva dell’impianto.
Ragione #2: anche in presenza di data center che richiedono centinaia di megawatt di capacità di raffreddamento, Daikin offre refrigeratori ad aria estremamente compatti, progettati per una massima flessibilità di installazione. Le unità di free cooling Daikin, in particolare, sono realizzate con configurazioni che non superano l’ingombro dell’unità stessa, consentendo una facile integrazione anche in spazi tecnici ridotti.
Questo risultato è stato ottenuto grazie a una riprogettazione completa della sezione di condensazione, ottimizzata per garantire maggiori prestazioni e una significativa riduzione della lunghezza complessiva delle unità. Questa evoluzione progettuale è particolarmente vantaggiosa nei data center con spazi di installazione limitati, poiché consente di massimizzare l’efficienza dello spazio disponibile, aggiungere capacità ridondante quando necessario e semplificare le operazioni di manutenzione.
Sfida #3: Ridurre i costi operativi e limitare l'impatto ambientale
Nei data center di grandi dimensioni, la riduzione dei costi operativi e la limitazione dell’impatto ambientale rappresentano due priorità strettamente collegate. Poiché una parte significativa del consumo energetico complessivo deriva dal sistema di raffreddamento, ottimizzare l’efficienza delle unità refrigeratrici (chiller) è essenziale per migliorare la sostenibilità e ridurre i costi di gestione.
Per raggiungere questi obiettivi, Daikin identifica sei strategie chiave per ottimizzare i sistemi HVAC nei data center:
• Selezionare refrigeratori ad alte prestazioni in grado di garantire efficienza anche in condizioni di carico parziale.
• Integrare la funzione di free cooling nella configurazione dei refrigeratori per sfruttare al massimo le condizioni ambientali favorevoli.
• Ottimizzare il design del sistema di raffreddamento, consentendo ai refrigeratori di operare con temperature dell’acqua più elevate e riducendo così il consumo energetico.
• Implementare sistemi di controllo avanzati per migliorare l’efficienza complessiva e ridurre i costi di esercizio.
• Progettare sistemi che consentano il recupero del calore di scarto, utile per applicazioni di teleriscaldamento o per altri usi industriali.
• Aggiungere filtri armonici attivi per minimizzare la distorsione armonica generata dai refrigeratori e proteggere l’impianto elettrico.
Ottimizzare le prestazioni ai carichi parziali
Nella maggior parte delle applicazioni, i refrigeratori per data center operano in condizioni di carico parziale per oltre il 95% del tempo. Le variazioni di temperatura e umidità ambientale influenzano le prestazioni dell’impianto, rendendo essenziale la scelta di compressori efficienti e dotati di inverter a frequenza variabile (VFD) per modulare la capacità in base alla domanda reale.
Ragione # 3: i refrigeratori Daikin sono equipaggiati con compressori monovite di progettazione interna, noti per la loro alta efficienza energetica e affidabilità operativa. Questi compressori integrano la tecnologia Variable Volume Ratio (VVR), che adatta automaticamente la geometria del compressore alle condizioni operative, ottimizzando il rapporto di compressione e migliorando le prestazioni in ogni scenario climatico.
Inoltre, ogni compressore monovite Daikin è dotato di un azionamento a frequenza variabile (VFD) progettato e prodotto internamente, installato direttamente sul compressore e raffreddato tramite refrigerante. Questa integrazione garantisce massima efficienza energetica, minori costi operativi e maggiore durata del sistema di raffreddamento.
Modalità free cooling per ridurre ulteriormente il consumo energetico
Uno dei modi più efficaci per ridurre il consumo energetico nei data center è l’utilizzo delle tecnologie di free cooling. Quando le temperature esterne sono sufficientemente basse, i refrigeratori Daikin possono spegnere i compressori e sfruttare l’aria esterna per raffreddare direttamente l’acqua del sistema, garantendo un risparmio energetico significativo.
Ragione # 4: la gamma Daikin include configurazioni di free cooling con capacità da 150 a 2.150 kW, ideali per data center di qualsiasi dimensione. Sono disponibili anche sistemi senza glicole, che riducono ulteriormente i consumi energetici del sistema di pompaggio, ottimizzando le prestazioni complessive dell’impianto HVAC.
Temperature dell'acqua più elevate per massimizzare l’efficienza
Un’altra strategia per migliorare l’efficienza del sistema di raffreddamento è aumentare la temperatura dell’acqua in uscita dai refrigeratori. Nei data center con corridoi caldi e freddi separati, il sistema può operare a temperature di mandata più elevate, comprese tra 25°C e 30°C, migliorando così l’efficienza complessiva dei refrigeratori e riducendo i costi operativi.
Ragione # 5: la nuova gamma di refrigeratori ad aria Daikin è progettata per fornire temperature dell’acqua in uscita fino a +30°C, favorendo una maggiore efficienza energetica e potenziando l’efficacia del raffreddamento libero anche in climi miti o caldi, come quelli dell’Europa meridionale o dell’Australia.
Soluzioni di controllo intelligente per ottimizzare l’efficienza del sistema
Poiché i data center richiedono spesso più unità di refrigerazione per soddisfare la domanda di raffreddamento, è fondamentale non limitarsi all’efficienza di un singolo refrigeratore. L’obiettivo è ottimizzare le prestazioni dell’intero sistema HVAC, attraverso soluzioni di controllo integrate in grado di gestire dinamicamente più apparecchiature.
Ragione # 6: ’Intelligent Data Center Manager (iDCM) è un pannello di controllo avanzato in grado di gestire fino a 20 refrigeratori Daikin, inclusi i sistemi di pompaggio primari e le modalità di raffreddamento libero. Grazie a un algoritmo di machine learning, sviluppato sui dati reali di funzionamento e sulle specifiche del produttore, iDCM consente:
• un aumento dell’efficienza fino al 10% nei sistemi di raffreddamento meccanico;
• un incremento fino al 15% nei sistemi integrati di free cooling rispetto ai controlli standard.
Inoltre, il sistema iDCM è pienamente compatibile con i data center TIER III e può essere personalizzato per applicazioni TIER IV, assicurando massima affidabilità, scalabilità e gestione intelligente dei consumi energetici.
Recupero del calore di scarto per il teleriscaldamento
Nei data center moderni, quasi tutta l’energia elettrica consumata dalle apparecchiature IT viene trasformata in calore. La rimozione efficiente di questo calore rappresenta una delle principali sfide di gestione termica, poiché nella maggior parte dei casi il calore generato viene semplicemente disperso nell’ambiente.
Tuttavia, questa energia termica rappresenta una risorsa preziosa: se opportunamente recuperata e portata a temperature più elevate, può essere riutilizzata per applicazioni di teleriscaldamento o per altri processi industriali. Si stima che fino al 90% dell’energia utilizzata dai sistemi IT possa essere recuperata sotto forma di calore, fornendo migliaia di megawatt di energia termica a livello globale, un contributo significativo alla sostenibilità energetica e alla riduzione delle emissioni di CO₂.
Ragione # 7: Daikin propone sistemi avanzati di recupero del calore per data center, progettati per trasformare il calore di scarto in una fonte di energia utile. In uno scenario tipico, una pompa di calore ad acqua estrae il calore dal circuito di raffreddamento del data center e ne eleva la temperatura fino a renderlo adatto per l’immissione in una rete di teleriscaldamento.
Grazie a questo processo, il refrigeratore ad aria necessita di una minore capacità di raffreddamento, poiché parte del calore viene già prelevata dalla pompa di calore. Il risultato è un sistema integrato più efficiente, in grado di ridurre i consumi energetici complessivi, limitare l’impatto ambientale e massimizzare il recupero energetico dell’infrastruttura.
Oltre alle soluzioni tradizionali di recupero del calore, Daikin propone un’ulteriore opzione innovativa per riutilizzare l’energia termica dei data center. In questo schema, il calore viene recuperato direttamente dal refrigeratore raffreddato ad aria durante il funzionamento in modalità di raffreddamento meccanico. Il processo è reso possibile grazie a un scambiatore di calore a piastre, installato in serie alla sezione di condensazione. Il calore estratto viene quindi inoltrato al sistema di teleriscaldamento, trasformando un sottoprodotto altrimenti disperso in energia utile e sostenibile.
Questa soluzione può essere integrata anche nei refrigeratori con free cooling, offrendo ai facility manager una strategia efficiente e competitiva per soddisfare le esigenze di riscaldamento, ridurre i costi operativi, e ottimizzare l’efficienza energetica complessiva del data center.
Riduzione della distorsione armonica
Nei data center, la distorsione armonica può essere generata da carichi non lineari come dispositivi elettronici di potenza, azionamenti a frequenza variabile e alcuni tipi di illuminazione, che immettono correnti armoniche nel sistema elettrico. Queste armoniche provocano perdite energetiche aggiuntive, riducono l’efficienza complessiva dell’impianto e aumentano i costi operativi. Mantenere la distorsione armonica entro limiti normativi non solo garantisce la conformità agli standard internazionali, ma contribuisce anche a ottimizzare la qualità dell’energia elettrica e ridurre i consumi dei data center.
I filtri armonici attivi (AHF) sono dispositivi elettronici che riducono dinamicamente la distorsione armonica negli impianti elettrici. Monitorano continuamente le correnti armoniche e generano correnti di compensazione per annullarle, diminuendo significativamente la distorsione armonica totale (THD) e migliorando la stabilità e l’efficienza del sistema.
Ragione # 8: i refrigeratori Daikin possono integrare direttamente un filtro armonico attivo basato sulla stessa tecnologia proprietaria dei compressori. Il filtro è completamente integrato nel quadro elettrico del refrigeratore e raffreddato dal circuito refrigerante, garantendo prestazioni ottimali indipendentemente dalle condizioni ambientali. Inoltre, è pronto all’uso, senza necessità di spazio aggiuntivo, installazione o manutenzione extra, ed è assemblato e testato in fabbrica, assicurando massima affidabilità fin dall’installazione.
Sfida #4: Garantire l'affidabilità delle apparecchiature
La gestione di un data center è complessa e richiede funzionamento continuo 24/7, rendendo cruciale l’affidabilità delle apparecchiature, compresi i sistemi HVAC. Secondo un sondaggio dell’Uptime Institute, il 14% dei guasti che causano downtime è attribuibile a problemi del sistema di raffreddamento, con impatti economici significativi.
La maggior parte dei guasti (76%) è prevedibile, spesso derivante da errori umani, mentre il 36% è legato a gestione e manutenzione inadeguata delle apparecchiature. Per garantire l’affidabilità dei refrigeratori e dei sistemi HVAC nei data center, è necessario considerare attentamente i seguenti fattori:
• Le diverse tecnologie di compressione disponibili sul mercato;
• Il tipo di azionamento a frequenza variabile (VFD) da utilizzare;
• La protezione contro le interruzioni di corrente;
• L’impatto di ambienti corrosivi sulla sezione di condensazione del refrigeratore;
• La gestione delle potenziali perdite di refrigerante;
• La disponibilità di un programma di certificazione e la possibilità di testare il refrigeratore prima della consegna.
L'importanza della progettazione del compressore
Ragione # 9: Daikin offre refrigeratori ad aria progettati per massima affidabilità e durata, anche in ambienti operativi complessi. Il compressore inverter monovite Daikin è un esempio di tecnologia avanzata perché utilizza una vite principale che si schiaccia con rotori a stella, creando un ciclo di compressione preciso e bilanciato. Il rotore principale di questo compressore è bilanciato radialmente e assialmente, garantendo affidabilità estremamente elevata dei cuscinetti. Questo design innovativo riduce i rischi di guasto, aumenta la durata del refrigeratore e contribuisce a minimizzare i tempi di inattività del data center.
Grazie a queste caratteristiche, i sistemi HVAC Daikin rappresentano una soluzione affidabile per garantire continuità operativa, efficienza energetica e riduzione dei costi di manutenzione nei data center.
Azionamento a frequenza variabile raffreddato a refrigerante per condizioni operative estreme
Ragione # 10: Il compressore inverter a vite Daikin integra un azionamento a frequenza variabile (VFD) raffreddato a refrigerante, progettato per garantire prestazioni affidabili anche nelle condizioni ambientali più difficili. A differenza degli inverter tradizionali, il VFD Daikin non è influenzato da temperatura ambiente, altitudine o qualità dell’aria (polvere, sabbia o inquinanti), assicurando funzionamento stabile e efficienza energetica costante.
Componenti elettromeccanici che limitano l'impatto delle interruzioni di corrente
Nei data center, il corretto funzionamento del sistema di raffreddamento è essenziale per garantire massima continuità operativa. L’adozione di interruttori di trasferimento automatici (ATS) può ridurre significativamente l’impatto delle interruzioni di corrente sul funzionamento dei refrigeratori.
Ragione # 11: Su richiesta, Daikin offre soluzioni integrate con ATS e Rapid Restart per assicurare che i refrigeratori raggiungano rapidamente la piena capacità. Il Rapid Restart include un UPS che alimenta il controller dell’unità per 180 secondi durante l’interruzione di corrente. Al ripristino dell’alimentazione, il compressore si attiva entro 30 secondi grazie all’ATS. La piena capacità del refrigeratore può essere raggiunta in meno di 3 minuti, garantendo continuità operativa e protezione dei sistemi IT.
Protezione anticorrosione delle sezioni condensanti
Poiché i refrigeratori raffreddati ad aria sono esposti direttamente all’ambiente, è fondamentale considerare il rischio di corrosione, che può ridurre la capacità di raffreddamento e compromettere il funzionamento del data center.
Ragione # 12: Daikin propone diversi trattamenti delle sezioni di condensazione, progettati per prevenire la corrosione in ambienti a basso, medio e alto rischio, garantendo:
- Durata più lunga dei refrigeratori;
- Prestazioni ottimali nel tempo;
- Affidabilità costante dei sistemi HVAC nei data center.
Monitoraggio delle perdite di refrigerante
Il corretto funzionamento dei refrigeratori Daikin dipende dalla quantità ottimale di refrigerante presente nell’unità. Per garantire performance costanti e prevenire malfunzionamenti, è consigliabile l’adozione di sistemi di monitoraggio delle perdite di refrigerante. Questi sistemi permettono al refrigeratore di segnalare eventuali anomalie direttamente al Building Management System (BMS) del data center, facilitando interventi rapidi e manutenzione preventiva.
Ragione # 13: La piattaforma Daikin on Site (DoS) consente un monitoraggio completo dello stato di funzionamento delle unità. Grazie a questo servizio, i facility manager possono rilevare tempestivamente anomalie o perdite di refrigerante, pianificare interventi di manutenzione basati sui dati operativi reali, e garantire continuità operativa e massima efficienza energetica del data center.
Certificazioni di prodotto e test di accettazione in fabbrica
La certificazione dei refrigeratori è un elemento fondamentale per garantire affidabilità e prestazioni conformi agli standard internazionali.
Ragione # 14: Daikin fornisce esclusivamente unità HVAC certificate Eurovent e AHRI, assicurando che ogni componente rispetti standard rigorosi di prestazioni, sia a pieno carico sia a carico parziale. I programmi di certificazione verificano dati sulle prestazioni e sul software di simulazione, garantendo la coerenza tra le specifiche dichiarate e il comportamento reale delle unità. Tutte le unità Daikin vendute in Europa sono certificate Eurovent, mentre numerosi modelli — inclusi quelli con raffreddamento libero e compressori a vite inverter o scroll — dispongono anche della certificazione AHRI.
Ragione # 15: Per applicazioni critiche come i data center, Daikin offre la possibilità di test di accettazione in fabbrica (FAT), assicurando che i refrigeratori rispettino i requisiti di progetto anche in condizioni ambientali specifiche. Lo stabilimento Daikin Applied Europe dispone di impianti di prova certificati, tra cui una camera climatica capace di testare unità fino a 2.000 kW. La struttura simula condizioni operative estreme, da -18 °C a +52 °C, verificando le prestazioni dei refrigeratori in tutte le modalità operative. Tutti i test seguono procedure rigorose per garantire la conformità agli standard internazionali Eurovent e AHRI, offrendo massima affidabilità, sicurezza e efficienza per le applicazioni più critiche.
Sfida #5: Ridurre il rumore delle apparecchiature HVAC
I sistemi di raffreddamento dei data center, che includono refrigeratori, pompe e compressori, generano inevitabilmente rumore acustico durante il funzionamento. Poiché molti data center sono collocati in aree urbane o vicino a zone residenziali, è fondamentale implementare soluzioni per la riduzione del rumore HVAC per garantire la conformità ai limiti acustici locali e migliorare il comfort ambientale.
Ragione # 16: Daikin offre configurazioni a bassa rumorosità che garantiscono fino a 7 dB(A) di riduzione del rumore, grazie a involucri fonoassorbenti del compressore, materiale isolante sulle tubazioni del circuito frigorifero, e ventilatori a velocità modulata con azionamento a frequenza variabile (VFD) per ottimizzare le prestazioni acustiche in base al carico di lavoro.
Queste soluzioni rendono i refrigeratori Daikin ideali per data center situati in aree sensibili al rumore, garantendo prestazioni elevate e funzionamento silenzioso.
Sfida #6: Affidarsi a produttori HVAC con esperienza nei progetti complessi
La progettazione dei data center richiede un’elevata competenza tecnica e la capacità di gestire requisiti specifici relativi a prodotto, logistica e manutenzione. Solo produttori HVAC specializzati e con comprovata esperienza possono rispondere efficacemente a queste esigenze, garantendo affidabilità, flessibilità e supporto continuo.
Ragione # 17: Daikin è leader mondiale nella climatizzazione e vanta decenni di esperienza nella progettazione e produzione di refrigeratori per data center, realizzando progetti su larga scala, tra cui un data center nel Nord Europa con una capacità di raffreddamento di oltre 105 MW.
Grazie alla sua presenza globale, Daikin assicura tempi di consegna ottimizzati, supporto tecnico locale e servizi di manutenzione continuativa anche per le installazioni più critiche. Con la sua rete internazionale di filiali, centri di progettazione e assistenza, Daikin è in grado di offrire soluzioni HVAC personalizzate, affidabili e sostenibili per ogni esigenza di raffreddamento dei data center.
Vuoi scoprire di più sulle soluzioni Daikin per il raffreddamento dei data center? Compila il modulo di contatto qui sotto per ricevere informazioni dettagliate, consulenza tecnica e supporto dedicato dai nostri esperti HVAC.