A incrementare ulteriormente l’efficienza energetica delle soluzioni di raffreddamento a liquido dei data center è quindi la possibilità di implementare sistemi di recupero di calore. Rispetto all’aria, il vettore liquido assorbe infatti il calore con maggior efficienza e in maniera più concentrata, con il risultato di disporre di temperature in uscita dal sistema di raffreddamento superiori rispetto alle classiche soluzioni ad aria. Questo consente di adottare soluzioni di recupero energetico molto vantaggiose, riutilizzando l’energia termica asportata per una varietà di applicazioni, dal district heating alle pompe di calore, per il riscaldamento di acqua ad uso sanitario o per il preriscaldamento di fluidi di processo. L’energia consumata dai data center, che il lavoro di calcolo trasforma in calore, viene in tal modo reimpiegata secondo principi di circolarità grazie al liquid cooling.

Tempco è in grado di proporsi come system integrator qualificato per l’implementazione di skid di raffreddamento a liquido per data center, il cui cuore tecnologico è rappresentato dagli scambiatori a piastre saldobrasati BPHE. Diverse sono quindi le possibili architetture di ecosistemi di liquid cooling nei data center (che possono anche includere sistemi di free cooling, chiller e torri evaporative), e per ciascuna tipologia la gamma di scambiatori BPHE di Tempco offre la soluzione più adatta per garantire massima efficienza di raffreddamento e riduzione dei consumi energetici, abbassando il PUE (Power Usage Effectiveness) dei centri di calcolo.

Interessante quindi vedere alcuni vantaggi, e di contro alcuni lati meno favorevoli, che caratterizzano diverse opzioni possibili di raffreddamento a liquido di server e chip. Che si tratti di cold plates (piastre metalliche in materiale conduttivo che, poste a contatto dei componenti elettronici, provvedono al raffreddamento asportando il calore generato mediante un fluido refrigerante che circola all’interno di microcanali) o di raffreddamento a immersione diretta dei server in fluidi dielettrici, esistono innanzitutto due diverse modalità di funzionamento del ciclo termico: in single phase, raffreddamento a liquido monofase, o two phase (raffreddamento a liquido bifase). La prima tipologia non comporta alcun cambio di fase del fluido refrigerante, che può essere ad esempio una miscela acqua glicole al 75%, con il vantaggio di avere pertanto un impianto più semplice.

Nel liquid cooling bifase, invece, il liquido di raffreddamento entra in ebollizione nelle cold plates, o per contatto diretto con i componenti immersi nelle vasche di raffreddamento, con passaggio alla fase di vapore. E’ allora necessario un sistema più complesso per la gestione del vapore e l’inserimento di condensatori, oltre a un controllo molto attento dei livelli di pressione e temperatura. Di contro, il liquid cooling bifase permette di asportare grandi quantità di calore con un’efficienza molto superiore rispetto alla modalità monofase.

Altra questione riguarda poi il confronto tra cold plates e raffreddamento a liquido a immersione: l’impiego di cold plates richiede sistemi di pompaggio e tubazioni per il fluido refrigerante verso le piastre fredde posizionate sui componenti, con rischio di perdite nel data center che vanno perciò attentamente controllate. Il raffreddamento a liquido a immersione si presenta in sé più snello a livello di impianto, consentendo inoltre un raffreddamento più omogeneo, con il vantaggio di richiedere interventi di controllo e manutenzione più semplici: serve difatti solo controllare che il livello del fluido refrigerante o del fluido dielettrico nella vasca di raffreddamento sia sufficiente. Di contro, il raffreddamento a liquido a immersione nei data center porta con sé costi iniziali superiori, legati al costo elevato degli speciali fluidi dielettrici da utilizzare e alla costruzione di hardware ad hoc, con ricorso a materiali compatibili per immersione negli speciali liquidi di raffreddamento (con attenzione ad esempio alla scelta di colle e guarnizioni adeguate).

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In questo ambito, Tempco offre la nuova serie di scambiatori saldobrasati TCBS interamente in acciaio inox, con brasatura realizzata con una lega di acciaio inossidabile priva di rame. Questi scambiatori sono pertanto la scelta ideale per una serie di applicazioni, dall’industria dell’idrogeno per celle a combustibile ed elettrolizzatori, ai processi produttivi per semiconduttori, industria alimentare, settore chimico e farmaceutico e in generale processi che richiedono il trattamento di acqua pura e demineralizzata.

L’eliminazione del rame nella saldobrasatura di questi scambiatori assicura l’assenza di contaminazione da ioni di rame che, a contatto con l’acqua demineralizzata, possono venire rilasciati per effetto di un processo chiamato di lisciviazione, o leaching, che col tempo può portare alla foratura dello scambiatore. Rispetto ai tradizionali scambiatori a piastre con guarnizioni, gli scambiatori saldobrasati consentono di operare con pressione di esercizio stabile, in versione standard a 10 bar (A) o 20 bar (B), con ampio range di temperature di lavoro e una superiore resistenza alla corrosione. Fattori che contribuiscono a mantenere elevata efficienza di scambio termico, durata nel tempo e ottimo rapporto costo/prestazioni. La maggiore compattezza rispetto a soluzioni a fascio tubiero ne rende inoltre ideale l’impiego in applicazioni dove gli ingombri sono limitati.

La serie di scambiatori saldobrasati full inox Tempco TCBS è disponibile in 7 taglie, per soddisfare ogni esigenza produttiva dalle piccole alle grandi portate. E’ inoltre possibile realizzare esecuzioni speciali su richiesta e con attacchi personalizzabili. La serie TCBS corrisponde alla serie S – All Stainless BPHE di Kaori Heat Treatment Co., Ltd (Taiwan), costruttore dei prodotti.

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Oggi il rapido e continuo aumento delle quantità di calore rilasciato dai chip rende insufficiente il ricorso ai tradizionali sistemi di condizionamento ad aria. Gli scambiatori di calore saldobrasati Tempco BPHE, disponibili anche in versione full stainless steel, sono il cuore tecnologico di questo passaggio al raffreddamento a liquido, vero enabler tecnologico che porta la sostenibilità nei data center riducendo il PUE (power usage effectiveness) e permettendo al contempo un aumento di densità dei rack.

Le prestazioni superiori del liquid cooling sono dovute innanzitutto alla superiore efficienza di scambio termico dei liquidi rispetto all’aria, che consente uno smaltimento più efficace del calore, con minore consumo energetico a parità di quantità di calore da smaltire. E’ così possibile gestire densità di potenza più elevate tipiche delle applicazioni AI e HPC, con alte prestazioni, in modo affidabile e più green. Il liquid cooling permette inoltre un raffreddamento molto più mirato e preciso, grazie al fatto che un liquido è più facile da indirizzare verso componenti specifici rispetto all’aria. L’ecosistema di raffreddamento viene poi completato da sistemi di free cooling e chiller posti all’esterno del data center, che provvedono alla dissipazione del calore asportato dai server e convogliato all’esterno mediante gli scambiatori BPHE.

Tempco fornisce scambiatori di calore saldobrasati BPHE per il raffreddamento a liquido dei data center con modelli e versioni adatti a ogni tipologia di liquid cooling, a prescindere dalla loro architettura. L’elevata compattezza che contraddistingue questi scambiatori permette inoltre una facile integrazione nelle CDU (Coolant distribution units) presenti nei sistemi di raffreddamento a liquido, con notevole risparmio di spazio all’interno delle installazioni. Le competenze di processo di Tempco e nella produzione di soluzioni integrate come sistemi skid offrono quindi un ulteriore vantaggio per i costruttori e operatori di data center, nella realizzazione di soluzioni complete e compatte di facile installazione e integrazione nelle infrastrutture di calcolo.

Gli scambiatori di calore saldobrasati Tempco possono essere impiegati sia per sistemi di raffreddamento a liquido mediante cold plates sia per sistemi a immersione, le due principali tipologie di raffreddamento a liquido nei data center. La gamma copre un ampio range di potenze, per soluzioni In-rack CDU con modelli di scambiatore da 5 a 200 kW, e per sistemi In-row Stand alone CDU per potenze da 500 kW a 3 MW.

La gamma di scambiatori saldobrasati Tempco include tipologie di scambiatori adatte per architetture di raffreddamento a liquido Direct-to-Chip (DTC) che impiegano cold plates. La tecnologia cold plates impiega piastre metalliche in materiale conduttivo che vengono applicate direttamente sui componenti elettronici, GDU e CPU, a più alto consumo. Il calore generato viene assorbito da un liquido refrigerante che circola all’interno delle cold plates, in strutture a microcanali. Le CDU in questo sistema di raffreddamento a liquido fungono da barriera di sicurezza idraulica: qui il liquido surriscaldato in arrivo dalle cold plates fluisce verso lo scambiatore BPHE, e una volta raffreddato viene reimmesso nel ciclo, restando separato dal circuito esterno dell’acqua di raffreddamento (free cooler, chiller e torri evaporative) proteggendo i dispositivi IT da potenziali contaminazioni.

Tempco offre scambiatori a piastre saldobrasati per le CDU nelle soluzioni di raffreddamento a liquido con cold plates sia per architetture in-raw, dove la grande compattezza degli scambiatori consente una facile integrazione della CDU all’interno degli armadi dei server, o in-row, con CDU in armadi stand-alone esterni ai singoli rack IT che possono servire fino a un massimo di 10 server contemporaneamente.

La gamma comprende quindi scambiatori saldobrasati BPHE per soluzioni di raffreddamento a liquido a immersione. A differenza delle cold plates, che vengono applicate direttamente su chip e componenti a più alta potenza – richiedendo quindi solitamente soluzioni ibride con ricorso al raffreddamento ad aria per altre parti dell’infrastruttura di calcolo – nel raffreddamento a liquido a immersione tutto l’hardware viene immerso in apposite vasche contenenti speciali fluidi dielettrici, garantendo un raffreddamento uniforme di tutti i componenti, senza quindi hot spots.

Per entrambe le tipologie di liquid cooling, con cold plates o a immersione, Tempco offre infine scambiatori di calore saldobrasati ottimizzati per sistemi di liquid cooling a singola fase (Single phase cooling), in cui il fluido refrigerante (spesso una miscela di acqua e glicole) mantiene la fase liquida durante tutto il ciclo termico, sia per sistemi bifase (Two phase cooling), in cui il fluido refrigerante bolle a contatto con la cold plate o con i server surriscaldati. Questa seconda tipologia bifase offre un’efficienza di raffreddamento superiore, ideale quindi per carichi di lavoro elevati e rack ad altissima densità, richiedendo di contro un circuito di raffreddamento più complesso per consentire la gestione di fasi di evaporazione, con un controllo più preciso di pressione e temperatura.

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Gli scambiatori saldobrasati sono composti da lamine in acciaio inox unite con saldobrasatura in rame o nichel. Offrono la massima efficienza di scambio termico in spazi ridotti, risultando ideali per trasferire calore con il minimo ingombro. La saldobrasatura consente inoltre di ottenere un pacco piastre dalla superiore resistenza meccanica, che rende lo scambiatore in grado pertanto di lavorare con livelli di pressione più elevati e in range di temperatura più ampi.

La disponibilità immediata riguarda i modelli con connessioni standard e attacchi fino a 2″. Concentrandoci sulle taglie e configurazioni più diffuse, in Tempco riusciamo a rispondere subito a urgenze, sostituzioni e fermi macchina. In queste situazioni, la pronta consegna di uno scambiatore fa la differenza tra rimettere in marcia un impianto subito o subire costosi blocchi.

Se vi serve, parliamone
Se avete un impianto da completare, una macchina ferma o volete anticipare i rincari di mercato, contattateci indicando taglia e connessioni necessarie: verificheremo insieme la disponibilità immediata e i tempi di spedizione.

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Sempre per applicazioni farmaceutiche, abbiamo quindi di recente fornito tre centraline TREG per termoregolazione di fluidi siliconici per reattori smaltati. Si tratta sempre di una classica applicazione di termoregolazione monofluido, dotata di riscaldamento mediate resistenze elettriche e sezione di raffreddamento a bassa temperatura (-30° C) tramite scambiatori a piastre saldobrasati e valvole miscelatrici.

Il controllo delle rampe di temperatura è ottenuto tramite termoregolatori elettronici dedicati e tiristori (SCR), che permettono al cliente di pilotare le resistenze con potenza modulante. Le centraline lavorano infine con pompe speciali, con tecnologia a trascinamento magnetico e amplissimo range di temperatura compreso tra -30/+300° C.

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Gli scambiatori a piastre saldobrasati rappresentano la soluzione ideale in queste centrali grazie alla loro compattezza, elevata efficienza termica e totale assenza di manutenzione. Rispetto ai tradizionali scambiatori a fascio tubiero, offrono una serie di vantaggi concreti che li rendono particolarmente adatti per installazioni modulari, ad alta densità di potenza e in spazi ridotti.

La scelta Tempco
Nelle centrali idrauliche di potenza Tempco, gli scambiatori a piastre saldobrasati vengono dimensionati su misura in base alle condizioni operative del cliente:

• portate
• viscosità
• temperatura di lavoro
• potenza termica da dissipare

L’adozione di scambiatori in acciaio inox brasati in rame o nichel garantisce elevata resistenza alla corrosione e lunga durata, con prestazioni termiche costanti nel tempo. La compattezza e l’affidabilità ne fanno una scelta perfetta per sistemi ad alte prestazioni, dove ogni dettaglio conta per assicurare continuità operativa e risparmio energetico.

In sintesi, dunque, gli scambiatori a piastre saldobrasati permettono di massimizzare l’efficienza termica e ridurre gli ingombri, semplificando la manutenzione e migliorando l’affidabilità delle centrali idrauliche.

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La certificazione CRN (Canadian Registration Number) è un codice univoco che viene rilasciato dalle autorità provinciali/territoriali canadesi, necessario per l’installazione e l’uso di apparecchiature a pressione, come caldaie, scambiatori di calore, recipienti a pressione e raccordi (raccordi, valvole, tubazioni) in Canada. La certificazione CRN è obbligatoria per le attrezzature che operano a pressioni superiori a 15 psig (1 bar circa) e, nel caso di Tempco, garantisce che il design e la progettazione dei nostri scambiatori saldobrasati rispetti gli standard di sicurezza canadesi.

Requisito di sicurezza fondamentale per l’importazione e l’installazione di componenti a pressione in Canada, questa nuova certificazione, unitamente a quella ASME, garantisce la conformità degli scambiatori saldobrasati di Tempco agli standard industriali canadesi. Nello specifico, il codice CRN è valido per installazione dei nostri scambiatori saldobrasati nelle province dell’Ontario (ON), Quebec (QC), British Columbia (BC), Alberta (AB) e Saskatchewan (SK).

Questa nuova certificazione per le installazioni nel mercato canadese si aggiunge così alle certificazioni che Tempco negli anni ha conseguito per le sue soluzioni di controllo termico e termoregolazione industriale, come la certificazione ATEX per operare in atmosfere a rischio esplosivo nei comparti chimico, petrolchimico e farmaceutico, e quelle per le nostre centraline di termoregolazione TREG che possono essere fornite con certificazioni UL per il mercato nordamericano e EAC per Russia e Paesi UEE (Unione Economica Eurasiatica).

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Le fuel cell, o celle a combustibile, sono dispositivi elettrochimici che convertono l’energia chimica dell’idrogeno in energia elettrica con alta efficienza, producendo acqua e calore come scarto. L’idrogeno verde (green H2) è quindi idrogeno generato da fonti di energia rinnovabile, senza emissioni di carbonio. L’elettrolisi dell’acqua è il metodo che viene più comunemente impiegato per la generazione di idrogeno, sfruttando una reazione chimica che porta alla separazione tra idrogeno e ossigeno.

Come energia green, l’idrogeno verde può quindi essere utilizzato in una varietà di settori, in sostituzione dei combustibili fossili favorendo la transizione energetica. L’idrogeno verde può essere impiegato per le celle a combustibile, ma anche fungere da fonte diretta di energia per l’aviazione, le imbarcazioni, le auto e il trasporto pesante, così come per la generazione di potenza on-site in ambito industriale.

A prescindere dal tipo di tecnologia delle celle elettrolitiche, che si tratti di PEMEC (elettrolizzatore a membrana a scambio protonico), AEMEC (elettrolizzatore a membrana a scambio anionico), AEL (elettrolizzatore alcalino), SOEC (elettrolizzatore a ossido solido) o di qualsiasi altra tecnologia di elettrolisi, gli scambiatori saldobrasati offrono soluzioni ad alto valore ed efficienza per apparecchiature di elettrolisi, elettroliti, pre-riscaldamento dell’acqua di reazione e dei gas, raffreddamento dei fluidi di lavoro e per il recupero di energia dal sistema.

Per queste applicazioni idrogeno, Kaori propone in particolare due tipologie di scambiatori saldobrasati: gli scambiatori in lega ad alto contenuto di nichel sono la soluzione ideale per applicazioni SOEC/SOFC ad alta temperatura, in grado di operare con temperature fino a 900° C. I nuovi scambiatori saldobrasati full inox impiegano invece acciaio inossidabile come materiale d’apporto per la brasatura. Ciò li rende adatti per la generazione di idrogeno tramite elettrolisi PEM e per sistemi di alimentazione, oppure per acqua deionizzata a bassa conduttività che non ammette il passaggio di ioni di rame.

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Una delle applicazioni più frequenti per gli scambiatori ad alta pressione è il raffreddamento di gas nei compressori, come nel caso mostrato nella foto: un sistema di compressione ad alta pressione per gas tecnici, dove gli scambiatori sono impiegati per la dissipazione del calore generato durante la compressione.
 In questi impianti la robustezza e la tenuta meccanica sono fondamentali per assicurare sicurezza, continuità di servizio e durata nel tempo.

Ecco quindi alcuni dei vantaggi principali offerti da questa speciale tipologia di scambiatori saldobrasati per alta pressione:
• Design compatto e installazione semplificata
• Elevata resistenza meccanica, fino a 140 bar
• Nessuna manutenzione ordinaria grazie all’assenza di guarnizioni
• Efficienza di scambio termico elevata anche con portate ridotte
• Disponibilità di versioni personalizzate per gas, oli o fluidi di processo specifici

Le versioni ad alta pressione degli scambiatori saldobrasati trovano impiego anche in impianti di recupero termico, circuiti idraulici con CO₂, sistemi HVAC per refrigeranti transcritici e nel settore dell’idrogeno, dove le condizioni operative richiedono apparecchi di assoluta affidabilità.

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Con una referenza tanto prestigiosa, Tempco è quindi molto orgogliosa di aver dato il proprio contributo per garantire le elevate performance delle auto Dallara, grazie alla fornitura di una centralina di termoregolazione TREG HE che viene impiegata per i banchi prova dei radiatori delle auto da competizione in Dallara Automobili. La centralina è nello specifico progettata per portare in temperatura un circuito di olio diatermico, operando in un intervallo di temperature compreso tra +30° C e + 180° C e trasferendo calore al fluido di prova mediante uno scambiatore di calore a piastre saldobrasato. Il range di portata del fluido di prova è compreso tra 5 e 80 l/min.

I banchi prova nel testing di questi componenti sono essenziali per simulare in laboratorio le stesse condizioni di pista cui saranno sottoposte le vetture durante le gare. La centralina di termoregolazione di Tempco è pertanto progettata con cura estrema per garantire la simulazione delle condizioni termiche in cui i radiatori delle supercar Dallara dovranno lavorare, regolando con precisione portate e temperature del fluido di prova con grande stabilità e ripetibilità (precisione di regolazione della temperatura ± 2° C) .

Dietro ogni radiatore testato, c’è dunque una centralina che lavora affinché ogni grado conti davvero nel determinare le massime performance delle auto da competizione di Dallara. Cuore del banco prova, la centralina TREG HE impiega resistenze a bassa potenza specifica, offrendo regolazione con controllo PID della temperatura con SCR proporzionali e logiche di sicurezza integrate. Una valvola modulante elettro-pneumatica consente di garantire la necessaria stabilità dello scambio termico anche a basse portate (5 l/min), mantenendo il corretto regime turbolento sullo scambiatore saldobrasato.

Il dimensionamento del sistema è stato infine studiato per mantenere sempre la massima efficienza nella regolazione della temperatura del fluido di prova, tenendo conto della forte variabilità di viscosità del fluido al variare della temperatura, unitamente alla necessità di contenere le perdite di carico.

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