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Raffreddamento a liquido e scambiatori a immersione dei data center

27/10/2023

Un interessante studio di IDTechEx porta un aggiornamento sul trend di crescita delle soluzioni di raffreddamento a liquido per i data center. Particolarmente illuminante è il dato riportato relativo al fatturato dei data center del secondo trimestre 2023 di Nvidia, che rispetto allo stesso periodo dell’anno precedente ha registrato un incremento del +141%, toccando la cifra record di 10,32 miliardi di dollari. L’aumento su base annua è del 171%.

La crescita nella domanda di potenza computazionale nei data center pone un problema relativo all’impatto ambientale di queste strutture. Sempre Nvidia nel 2022 ha annunciato un nuovo piano per ridurre il consumo energetico dei data center, per il crunch di enormi quantità di dati o per addestramento di modelli AI. L’azienda ha in particolare sviluppato innovative schede raffreddate a liquido, che consumano fino al 30% in meno rispetto a quelle raffreddate ad aria.

Con l’incremento della potenza termica dei chip, infatti, il tradizionale raffreddamento ad aria non è più sufficiente a soddisfare i requisiti di raffreddamento delle nuove applicazioni. In questo quadro, la previsione per i prossimi anni di IDTechEx è per una forte crescita e adozione del raffreddamento a liquido dei data center, con un fatturato annuo che entro il 2033 supererà i 900 milioni di dollari, come si legge nel report Gestione termica per centro dati 2023-2033.

Raffreddamento a liquido data center IDTechEx tabella comparativa liquidi refrigeranti

Tabella comparativa dei liquidi refrigeranti dei principali brand disponibili sul mercato per raffreddamento a liquido dei data center. Fonte IDTechEx

Nel raffreddamento a liquido, grazie al raffreddamento a liquido diretto al chip (D2C, direct-to-chip) è possibile raffreddare solo alcuni componenti, come chipset e GPU, e non schede intere. Il raffreddamento a immersione offre invece efficienza elevata e distribuita in maniera uniforme. Considerate le tipiche temperature per immersione, che vanno da 25 a 50° C come riporta la tabella sopra, Tempco vede in queste innovative applicazioni ampio spazio per il free cooling, aumentandone l’efficienza. E’ pertanto possibile fornire soluzioni di dissipazione termica con dry cooler dedicati, sia a secco sia adiabatici quando la temperatura ambiente diviene più elevata. Tempco può altresì fornire soluzioni di free cooling per immersione con scambiatori TCOIL.

IDTechEx gestione termica data center report raffreddamento a liquido

Va infine detto, come anche IDTechEx sottolinea, che il processo di immersione dei server nelle vasche può essere macchinoso e oggi richiede ancora un importante retrofitting dei data center esistenti basati su rack. Occorre poi considerare i costi iniziali dell’hardware, per cui IDTechEX stima che un serbatoio di raffreddamento a immersione possa costare circa 4 mila dollari. A questo va sommato il costo del liquido refrigerante per il serbatoio. Costi iniziali relativamente elevati che vengono però ampiamente ripagati nel tempo grazie al notevole risparmio energetico che si ottiene.

 

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Come avviene la pulizia degli scambiatori a fascio tubiero

20/10/2023

Come si puliscono gli scambiatori a fascio tubiero? Lo spunto per parlarne ci arriva da un commento a un nostro video nel canale YouTube di Tempco, e iniziamo subito con il dire che esistono molti tipi di scambiatore a fascio tubiero. Le due principali tipologie sono gli scambiatori a chioma, o a fascio di tubi a U estraibile, e gli scambiatori a tubi dritti scovolabili.

Negli scambiatori a tubi dritti scovolabili il fluido sporco viene fatto passare all’interno dei tubi, mentre il fluido pulito scorre all’interno del mantello. Questo perché solitamente il mantello non può essere smontato, e si puliscono solo i tubi. Si procede quindi alla pulizia dei tubi con un lavaggio, oppure smontando le due testate e facendo passare degli scovolini all’interno dei tubi effettuando una pulizia di tipo meccanico.

L’operazione è abbastanza semplice, anche se questo dipende dalla lunghezza dello scambiatore a fascio tubiero. Se infatti i tubi sono molto lunghi, servirà uno spazio contiguo da cui poter inserire lo spazzolino per pulire tutto il tubo. Può infatti diventare difficile ottenere una pulizia adeguata nel punto centrale della tubazione, ma nel complesso è un’operazione che può essere fatta, anche in modo abbastanza semplice.

Negli scambiatore a fascio tubiero a U estraibile, la parte lavabile è il mantello. Si procede all’estrazione del fascio tubiero a U ed è quindi possibile pulire con delle idropulitrici o delle spazzole la parte esterna dei tubi. L’operazione non è molto semplice in quanto può essere complicato raggiungere le parti tra un tubo e l’altro per ottenere un lavaggio accurato.

Non è invece possibile effettuare un lavaggio all’interno dei tubi, a causa della curva a U degli stessi, che non verrebbe pulita. E’ sempre possibile fare un lavaggio chimico, utilizzando agenti aggressivi, detergenti e prodotti chimici per pulire l’interno delle tubazioni. Si tratta però di un’operazione che non è più possibile effettuare se lo sporco ha già intasato completamente lo scambiatore.

 

 

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Banchi prova per radiatori di raffreddamento nelle auto da competizione

13/10/2023

Il comparto automotive, e in particolare l’ambito delle auto da corsa e F1, presenta interessanti applicazioni per le centraline di termoregolazione TREG HCE di Tempco, relativamente all’impiego nei banchi prova dei radiatori. Tutte le più importanti case costruttrici di auto da corsa utilizzano centraline di termoregolazione per la simulazione del corretto funzionamento e per testare le performance dei radiatori acqua ed olio per le auto da competizione ad alte prestazioni.

Il raffreddamento dei motori endotermici nelle auto da competizione è infatti un fattore cruciale per garantire la sicurezza, e i danni che il surriscaldamento può portare sono sotto gli occhi di tutti. Questo aspetto è ancora più delicato quando si tratta di automobili da corsa ad altissime prestazioni, dove peraltro diventa essenziale poter guadagnare il più possibile in termini di peso. Basti pensare a quanto successo all’ultima 24h di Le Mans dello scorso giugno, dove la Ferrari 499P n.50 ha dovuto fermarsi per un pit stop prolungato per provvedere alla sostituzione del radiatore che era stato danneggiato da un sasso.

Tempco centraline termoregolazione banchi prova radiatori auto da competizione
Per garantire l’affidabilità delle prestazioni dei radiatori di raffreddamento dei motori endotermici nelle applicazioni automotive vengono quindi effettuati prolungati test in speciali banchi prova che sono simili a gallerie del vento in miniatura, dove i componenti vengono stressati mediante centraline di termoregolazione, simulando le condizioni proibitive nelle quali i componenti stessi si troveranno poi a lavorare durante le gare.

Tempco centraline termoregolazione banchi prova radiatori auto da competizione test bench

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Risparmio energetico con la modulazione di potenza

06/10/2023

Abbiamo parlato spesso delle unità di riscaldamento con resistenze elettriche che impiegano sistemi di modulazione della potenza per ottenere importanti risparmi energetici. Si tratta delle classiche centraline di termoregolazione monofluido per processi industriali. Nello specifico torniamo a parlare di un impianto che in Tempco abbiamo installato tempo fa per un cliente, per il riscaldamento di un determinato fluido all’interno di preparatori, in un tempo molto ristretto.

Avendo preparatori con volumi notevoli, altrettanto notevole era pertanto la potenza richiesta, parliamo di circa 150 kW di potenza elettrica per la fase di riscaldamento per portare olio diatermico a una temperatura di 250° C. Ma una volta che il fluido è stato portato a temperatura, il ciclo va mantenuto e la potenza installata è solo parzialmente necessaria, se non per nulla utilizzata.

Il suggerimento dato al cliente è quindi stato di installare dei tiristori nel comando delle resistenze, ovvero con potenza variabile, una sorta di inverter dunque. Ciò permette di comandare la resistenza dando potenza in funzione della effettiva richiesta da parte del processo.

Ebbene, dopo due anni di funzionamento siamo andati a scaricare i dati raccolti dal data logger installato a bordo della centralina di termoregolazione, e confrontandoci con il cliente abbiamo notato che il massimo consumo di energia si aveva nelle prime fasi di riscaldamento, dopodiché durante la lavorazione il consumo di riduceva addirittura al 25%.

Il cliente ha quindi pensato per i prossimi impianti che andremo a installare il prossimo anno di allungare i tempi iniziali di riscaldamento, programmando l’inizio della produzione con qualche ora di anticipo, in modo da avere una potenza installata inferiore. Potendo quindi ridurre drasticamente i consumi energetici.

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UK, decisa estensione a tempo indefinito della marcatura CE

29/09/2023

Tempco accoglie con grande favore le rassicurazioni che arrivano riguardo le attività e le installazioni di impianti in UK, grazie alla decisione appena annunciata da parte del Department for Business and Trade (DBT) del Regno Unito di estendere indefinitamente l’uso della marcatura CE oltre la scadenza in precedenza fissata a dicembre 2024.

A quella data, difatti, e a seguito della Brexit, la marcatura CE avrebbe dovuto lasciare il posto alla marcatura UKCA (UK Conformity Assessed), marchio di prodotto del Regno Unito per i prodotti immessi sul mercato in Gran Bretagna. Ora le due marcature potranno essere impiegate entrambe.

L’estensione a tempo indeterminato del riconoscimento della marcatura CE nel Regno Unito riguarda 18 categorie di prodotti regolate dal DBT, tra cui figurano anche i macchinari, le apparecchiature a pressione e quelle destinate ad ambienti ATEX, dunque anche centraline di termoregolazione, scambiatori di calore e soluzioni per gestione dell’energia termica, e ancora sistemi di misura e compatibilità elettromagnetica.

Tempco estensione marcatura CE mercato UK

Il provvedimento rientra nell’ambito di un più ampio pacchetto di risoluzioni smart volte a semplificare gli oneri nelle attività commerciali e favorire la crescita dell’economia, tagliando tempi e costi per la commercializzazione di prodotti e attrezzature industriali sul mercato britannico, favorendo così anche i consumatori finali.

“Il Governo sta affrontando il problema delle complicazioni burocratiche, alleggerendo il carico per le attività commerciali, creando certezza per le imprese – ha dichiarato in proposito il Ministro degli Affari del Regno Unito, Kevin Hollinrake -. Abbiamo ascoltato il comparto industriale, e stiamo provvedendo in tal senso. Grazie all’estensione della marcatura CE in tutto il Regno Unito le aziende avranno modo di focalizzare il proprio tempo e le risorse finanziarie nella creazione di posti di lavoro e nel far crescere l’economia”.

 

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Scambiatori PCHE per idrogeno con Tempco e Microchannel Devices a Hydrogen Expo

21/09/2023

Gli scambiatori PCHE, scambiatori di calore a circuito stampato (Printed circuit heat exchangers), sono l’innovazione di punta con cui Tempco sarà presente presso lo stand del nostro partner tecnologico Microchannel Devices alla fiera Hydrogen Expo di Brema (Stand 5F120), evento dedicato alle tecnologie e soluzioni che sfruttano l’idrogeno per un futuro a basso impatto ambientale, il 27 e 28 settembre in Germania.

Tempco partecipa a Hydrogen Expo in veste di manufacturer per illustrare ai visitatori la grande innovazione rappresentata dagli scambiatori full inox PCHE, una nuova tipologia di scambiatori all’avanguardia che risponde alla perfezione alle impegnative sfide applicative nella nascente industria dell’idrogeno, costruiti normalmente in AISI 316L con possibilità di realizzazioni anche in titanio, alluminio e altre leghe speciali.

Gli scambiatori a circuito stampato possono infatti gestire pressioni elevatissime, fino a 900 bar, e range di temperatura che vanno dai -250° C a +400° C, andando anche oltre utilizzando leghe molto particolari, rispondendo alle richieste estreme delle applicazioni a idrogeno e per il raffreddamento del combustibile nelle fuel cell. Le eccezionali prestazioni sono possibili grazie allo speciale processo costruttivo degli scambiatori PCHE, realizzati con tecnologia Diffusion Bonding.

Tempco Hydrogen Expo 2023 Microchannel Devices

Il Diffusion Bonding è una tecnica di saldatura allo stato solido per cui le piastre metalliche vengono accoppiate e sottoposte contemporaneamente a temperatura e pressione elevate. Ciò fa sì che gli atomi interfacciali dei due componenti si muovano e si scambino, legandosi tra loro, facendo scomparire la giunzione ottenendo un unico oggetto. Ne deriva un’integrità strutturale elevatissima degli scambiatori, che sono inoltre fino all’85% più compatti e leggeri delle soluzioni tradizionali. La tecnologia consente inoltre di realizzare scambiatori altamente customizzati, con design dei canali interni di scambio termico molto complessi grazie al processo di incisione chimica, garantendo coefficienti di scambio estremamente elevati e massima efficienza nelle applicazioni a idrogeno.

Tempco vi aspetta quindi con Microchannel Devices, presso lo Stand 5F120, a Hydrogen Expo e Brema, il 27 e 28 settembre.

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Scambiatori a piastre Free flow nella trafilatura della plastica

15/09/2023

Queste che mostriamo nel nuovo video sul canale YouTube di Tempco sono piastre particolari, dai canali molto larghi. Si tratta delle cosiddette piastre Free flow, che sono appunto caratterizzate da passaggi molto ampi e dalla assenza di punti di contatto.

Solitamente infatti negli scambiatori di calore a piastre, all’aumentare dei punti di contatto tra una piastra e l’altra aumenta anche l’efficienza di scambio termico, grazie all’incremento della turbolenza dei fluidi. Questi punti di contatto diventano però anche punti di deposito dello sporco nel caso gli scambiatori vengano utilizzati con fluidi molto sporchi, con elevata presenza di particelle in sospensione.

Gli scambiatori free flow nascono quindi proprio per evitare questo fenomeno. In Tempco abbiamo appena consegnato due scambiatori free flow con connessioni DN150 per il raffreddamento dell’acqua in trafile per la lavorazione di materie plastiche. In pratica, nel processo di trafilatura uno spaghetto di materia plastica fuoriesce dalla trafila e va in una vasca di raccolta contenente acqua di raffreddamento. Il materiale va poi alla sezione di taglio in testa dove viene prodotto granulo plastico.

L’acqua di raffreddamento si carica così chiaramente di polverino plastico e di truciolo di plastica. Pertanto se andassimo a impiegare dei normali scambiatori a piastre, questi si intaserebbero in brevissimo tempo.

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Termostatazione in laboratorio pharma con comunicazione MODBUS

08/09/2023

Buon rientro di settembre! Dopo la pausa estiva torniamo a parlare delle soluzioni di termoregolazione sviluppate in Tempco con una recente applicazione che abbiamo realizzato per un laboratorio nel settore farmaceutico.

Si tratta di un sistema integrato per la termostatazione di prodotti farmaceutici in laboratorio che abbiamo fornito come unità skid monoblocco plug & play. La soluzione copre un range di lavoro che va da +10° C a +120° C, con chiller asservito a una centralina con termoregolazione PID, dotata di interfaccia remota mediante comunicazione MODBUS.

Tempco termoregolazione laboratorio farmaceutico 1

 

Per soddisfare le particolari esigenze dei processi di laboratorio del cliente, è stata scelta una soluzione splittata al fine di poter rendere indipendenti e pienamente efficienti le diverse sezioni e rampe di riscaldamento/raffreddamento cui deve provvedere la centralina.

Tempco termoregolazione laboratorio farmaceutico 2

Tempco termoregolazione laboratorio farmaceutico 3

Tempco termoregolazione laboratorio farmaceutico 4

Tempco termoregolazione laboratorio farmaceutico 5

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Fouling Factor e scambiatori, a ciascuno il suo

28/07/2023

Il Fouling Factor è un argomento che ciclicamente torna alla ribalta, argomento di cui fra l’altro abbiamo già avuto modo di parlare altre volte sia nei video sul canale YouTube di Tempco sia dalle pagine di questo blog. Il fouling factor negli scambiatori di calore a piastre, o fattore di sporcamento, è infatti un elemento fondamentale per il dimensionamento dello scambiatore.

L’occasione per tornare sull’argomento viene dalla recente esperienza fatta con l’applicazione di un nostro cliente, che ci aveva chiesto un fouling factor normalmente associato agli scambiatori a fascio tubiero. Il risultato è stato letteralmente micidiale, in quanto il dimensionamento dello scambiatore a piastre con valori da fascio tubiero ha portato a un rallentamento delle velocità dei fluidi all’interno dello scambiatore, con un aumento dello sporcamento che ha quindi ridotto drasticamente l’efficienza di scambio termico.

La soluzione al problema che abbiamo adottato è stata quindi quella di togliere un 30% delle piastre nello scambiatore, ritornando così a un valore di fouling factor più corretto e adatto a uno scambiatore di calore a piastre.

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TEMPCO studia e realizza sistemi e soluzioni per il raffreddamento, riscaldamento, termoregolazione e scambio termico, nei differenti processi produttivi industriali.

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