Raffrescamento di un data center: come funziona?

Come funziona il raffreddamento di un data center?

Il raffreddamento di un data center funziona asportando in continuo il calore che i server dissipano senza pause: l'aria fredda entra dal fronte dei rack, li attraversa e torna calda alle unità di condizionamento, mentre il contenimento dei corridoi tiene separati caldo e freddo. Le linee guida ASHRAE TC 9.9 raccomandano 18-27 gradi all'aspirazione dei server; oltre una certa densità per rack, alla sola aria si affianca il raffreddamento a liquido.

Perché il raffreddamento di un data center è critico?

Perché senza asportazione del calore la sala va in surriscaldamento in pochi minuti. I server consumano energia elettrica e la trasformano quasi tutta in calore, senza pause: un rack ad alta densità può dissipare diversi kilowatt in modo continuo. Tolto il raffreddamento, la temperatura sale in fretta, le macchine riducono le prestazioni e poi si spengono per protezione termica.

Non è solo un problema tecnico, è anche di continuità del servizio. Il D.Lgs 138/2024, che recepisce la direttiva NIS2, include i data center tra i soggetti tenuti a garantire continuità operativa: un guasto al raffrescamento che blocca la disponibilità del servizio può configurare un incidente da notificare. È il motivo per cui chi gestisce gli impianti di un data center tratta il condizionamento come infrastruttura primaria, non come comfort.

Cos'è il carico termico e perché si ragiona in kW per rack?

Il carico termico è la quantità di calore che l'impianto deve asportare, e in un data center si misura in kilowatt: praticamente tutta la potenza elettrica assorbita dagli apparati IT diventa calore da smaltire. Per questo si ragiona per rack, l'armadio che ospita i server. Conoscere i kW per rack dice quanta aria fredda serve davanti a ogni armadio e dove si formeranno i punti caldi.

Il salto degli ultimi anni è qui. I rack tradizionali stavano su pochi kilowatt; le sale per il calcolo intensivo arrivano a densità molto più alte, e oltre una certa soglia la sola aria non basta. È il bivio che porta verso il raffreddamento a liquido, di cui parliamo più avanti.

Come si separano l'aria fredda e l'aria calda?

Con il contenimento dei corridoi: i rack si dispongono fronte contro fronte e retro contro retro, così l'aria fredda entra tutta dallo stesso lato e l'aria calda esce dall'altro. Si crea un corridoio freddo, dove pescano i server, e un corridoio caldo, da cui il calore torna alle unità di trattamento. Senza questa separazione, aria calda e fredda si mescolano e l'impianto lavora di più.

Il contenimento si realizza chiudendo fisicamente uno dei due corridoi, con pannelli e portelli, perché l'aria non scavalchi i rack. È uno degli interventi che incide di più sull'efficienza, e spesso il più trascurato: bastano fessure aperte e pannelli ciechi mancanti negli armadi per vanificare buona parte del lavoro. È un controllo che facciamo sempre quando entriamo in una sala esistente, prima ancora di guardare le macchine.

Cosa fanno le unità CRAC e CRAH?

Sono le macchine che raffreddano l'aria della sala e la rimettono in circolo. Una CRAC (Computer Room Air Conditioner) ha un proprio circuito frigorifero, con compressore e refrigerante. Una CRAH (Computer Room Air Handler) non ha compressore: usa acqua refrigerata prodotta da un gruppo frigo centralizzato. Aspirano l'aria calda dal corridoio caldo, la raffreddano e la spingono nel pavimento sopraelevato o direttamente nel corridoio freddo.

La scelta tra le due non è una questione di marca, ma di taglia e di strategia energetica. Le CRAH ad acqua si sposano bene con i gruppi frigo centralizzati e con il free cooling; le CRAC restano comode dove serve un'unità autonoma. Se un termine non ti è familiare, lo trovi nel glossario.

Cos'è il free cooling e quanto pesa sull'efficienza?

Il free cooling è l'uso dell'aria esterna fredda per raffreddare la sala senza far lavorare i compressori, o facendoli lavorare meno. Quando fuori fa abbastanza freddo, l'impianto sfrutta direttamente l'aria esterna (free cooling diretto) o uno scambiatore ad acqua o aria (free cooling indiretto), spegnendo il compressore. È la singola leva che pesa di più sul consumo annuo, e quanto rende davvero nel clima di Milano lo abbiamo misurato a parte.

Il clima del nord Italia è favorevole: per buona parte dell'anno l'aria esterna a Milano è abbastanza fredda da contribuire al raffreddamento. Quante ore di free cooling si guadagnano dipende anche dal set-point scelto: alzare di pochi gradi la temperatura di mandata allarga la finestra in cui basta l'aria esterna. È uno dei punti su cui interveniamo quando ottimizziamo una sala esistente.

Quando serve il raffreddamento a liquido?

Serve quando la densità per rack sale tanto da non poter più essere smaltita con la sola aria. Il liquid cooling porta il fluido refrigerante molto vicino ai componenti caldi: alla porta posteriore del rack (rear-door), alla piastra sul processore (direct-to-chip) o immergendo i server in un fluido dielettrico (immersione). L'acqua trasporta calore molto più dell'aria, a parità di volume.

Per la maggior parte delle sale aziendali tradizionali, l'aria con un buon contenimento resta la soluzione giusta. Il liquido entra in gioco nel calcolo ad alta densità, dove i carichi superano la soglia che l'aria può gestire. Non è una moda da inseguire: è una scelta che si fa sui numeri del carico, valutando anche l'impianto idraulico che si porta dietro. Vale la regola di sempre, il numero buono nasce dal profilo di carico reale, non dalla scheda tecnica.

Cos'è la ridondanza N+1 e N+N?

La ridondanza è il margine che tiene viva la sala quando una macchina si ferma. Con la configurazione N+1 si installa un'unità di raffreddamento in più rispetto a quelle strettamente necessarie (N): se una va in manutenzione o si guasta, le altre coprono comunque il carico. Con il 2N (o N+N) si duplica l'intero impianto, per i casi in cui la continuità non ammette interruzioni. Su quando basta N+1 e quando serve 2N ci siamo dedicati a parte, perché la scelta si fa sul costo del fermo, non sulla sigla.

Per chi deve dimostrare la continuità anche sul piano normativo, la ridondanza è il modo concreto in cui si traduce l'obbligo di disponibilità del servizio. Per valutare cosa significa un'interruzione in termini economici, puoi stimare il costo di un fermo impianto con i parametri del tuo settore.

Cos'è il PUE e quali set-point ASHRAE seguire?

Il PUE (Power Usage Effectiveness) è il rapporto tra l'energia totale assorbita dal data center e quella usata dai soli apparati IT. Un PUE di 1,0 è il caso ideale in cui tutta l'energia va ai server; più sale, più energia se ne va in raffreddamento e ausiliari. La media globale rilevata è 1,56 (Uptime Institute, Global Data Center Survey 2024).

All'estremo opposto, i grandi operatori hyperscale scendono molto più in basso: Google dichiara un PUE medio di flotta di 1,09 sui data center a regime (Google, 2025). La distanza da quel valore misura quanta energia, in una sala, se ne va ancora in raffreddamento e ausiliari invece che nei server. Sono numeri indicativi, misurati su impianti diversi: servono a leggere l'indice, non come obiettivo da imporre a una sala esistente.

Sui set-point, le linee guida ASHRAE TC 9.9 raccomandano per la classe A1 un intervallo di 18-27 gradi all'aspirazione dei server (ASHRAE, Thermal Guidelines for Data Processing Environments). Tenere il set-point nella parte alta dell'intervallo, dove i costruttori lo consentono, riduce l'energia di raffreddamento e allarga le ore di free cooling. Sono raccomandazioni di buona tecnica, non un obbligo di legge: la scelta va fatta guardando ai limiti delle macchine installate.

Chi tiene sotto controllo il raffreddamento nel tempo?

Un impianto di raffreddamento data center non si progetta una volta e si dimentica: va sorvegliato in continuo, perché un punto caldo o una deriva del set-point non si vedono a occhio. Servono un monitoraggio continuo di temperature e portate, tempi di risposta certi quando una soglia viene superata e la prova periodica della ridondanza. A raccogliere questi segnali sono i sistemi BMS (Building Management System) dell'edificio e le piattaforme DCIM (Data Center Infrastructure Management) dedicate alla sala dati, che leggono i sensori distribuiti tra i rack e fanno scattare gli allarmi prima che un punto caldo diventi un fermo. È la parte meno visibile, e quella che decide se la sala resta in continuità.

Noi gestiamo gli impianti a canone: manutenzione programmata e intervento in caso di guasto con tempi concordati, spesa annua nota in anticipo. Per una sala dati è il modo per tenere insieme efficienza, continuità e budget prevedibile, ed è quello di cui ci occupiamo con la gestione a canone degli impianti. Il calore che la sala espelle, poi, non deve per forza andare sprecato: a parte abbiamo spiegato come funziona il recupero di calore da un data center. E se vuoi capire prima quali norme toccano davvero una sala dati, parte da qui la nostra sezione normativa.