Recuperarea căldurii din centrele de date: de la sarcină termică la sursă de energie
24. 09. 2026
Creșterea puterii de calcul, dezvoltarea inteligenței artificiale și densitatea tot mai mare a serverelor schimbă fundamental bilanțul energetic al centrelor de date. Căldura care, în mod tradițional, trebuia doar evacuată poate deveni o sursă de energie pentru clădiri, pompe de căldură sau rețele de termoficare. Pentru a o valorifica eficient este însă necesară proiectarea corectă a întregului lanț termic – de la răcirea infrastructurii IT până la consumatorul final.
Centrul de date nu mai este doar un consumator de energie
Centrele de date se numără printre infrastructurile tehnologice cu un consum ridicat și continuu de energie electrică.
O mare parte din energia consumată de servere și de celelalte echipamente IT se transformă în cele din urmă în căldură, care trebuie evacuată în mod continuu pentru a menține condițiile de funcționare necesare.
Odată cu dezvoltarea cloud computing, HPC și mai ales a inteligenței artificiale, această sarcină termică crește.
În centrele de date mai vechi, densitatea termică se situa în jurul valorilor de 3–5 kW/rack. După 2020, valorile de 15–30 kW/rack au devenit tot mai frecvente, iar pentru infrastructura AI și HPC de nouă generație sunt estimate valori de peste 50–70 kW/rack.
Creșterea puterii de calcul înseamnă, așadar, nu numai un consum mai mare de energie electrică, ci și o cantitate mai mare de căldură care trebuie evacuată.
Dar aici apare o schimbare importantă de perspectivă:
căldura nu mai trebuie privită doar ca o problemă de răcire. Poate deveni o resursă energetică.
De la „waste heat” la energie reutilizabilă
Într-o arhitectură tradițională, sistemul de răcire al unui centru de date are o sarcină principală: menținerea infrastructurii IT în intervalul termic necesar și evacuarea căldurii produse.
Dacă în apropiere există un consumator adecvat, o parte din această energie poate fi recuperată și reutilizată pentru:
- încălzirea clădirilor;
- prepararea apei calde;
- rețele de termoficare;
- procese industriale;
- alte sisteme energetice locale.
Astfel, centrul de date poate evolua dintr-un simplu consumator de energie către un producător local de energie termică reutilizabilă.
Provocarea tehnică nu este însă existența căldurii, ci nivelul de temperatură la care aceasta este disponibilă.
Căldura recuperată din circuitele de răcire ale centrelor de date poate fi disponibilă la temperaturi relativ scăzute, adesea de până la aproximativ 40°C. Pentru o rețea convențională de termoficare, această temperatură poate fi insuficientă.
De aceea, una dintre configurațiile posibile este:
circuitul de răcire al centrului de date → schimbător de căldură → pompă de căldură → circuit secundar / rețea de termoficare.
Pompa de căldură ridică nivelul de temperatură, iar schimbătoarele de căldură permit transferul controlat al energiei între circuite hidraulice diferite.
Inteligența artificială schimbă și tehnologia de răcire
Pe măsură ce densitatea termică a serverelor crește, se modifică și arhitectura sistemelor de răcire.
Pe lângă sistemele tradiționale CRAC și CRAH, devin tot mai importante tehnologii capabile să preia sarcina termică cât mai aproape de sursa acesteia:
Rear Door Heat Exchangers (RDHx), Indirect Liquid Cooling, Direct-to-Chip Cooling și Immersion Cooling.
Trecerea de la răcirea predominant cu aer la soluții bazate pe lichid este importantă și pentru recuperarea energiei.
Atunci când căldura este transferată direct către un agent lichid, ea poate fi transportată și reutilizată mai eficient în alte părți ale sistemului.
Prin urmare, răcirea centrului de date nu mai trebuie analizată separat.
Ea poate deveni o componentă a unei infrastructuri energetice mai ample.
Pentru proiectare, puterea termică nu este suficientă
Afirmația că un centru de date produce câțiva megawați de energie termică nu este suficientă pentru proiectarea unui sistem de recuperare.
Inginerul trebuie să cunoască cel puțin:
- puterea termică disponibilă;
- temperaturile de intrare și ieșire;
- temperatura necesară la consumator;
- debitele;
- presiunea de lucru;
- pierderile de presiune admisibile;
- proprietățile fluidelor;
- variațiile de sarcină;
- cerințele de redundanță și siguranță.
Abia analiza acestor parametri permite alegerea arhitecturii corecte a sistemului și dimensionarea schimbătoarelor de căldură.
Schimbătorul de căldură – interfața dintre două sisteme
Pentru un centru de date, prioritatea absolută rămâne siguranța și continuitatea funcționării infrastructurii IT.
Recuperarea căldurii nu trebuie să compromită sistemul de răcire.
Schimbătorul de căldură permite separarea hidraulică a circuitelor, transferând în același timp energia între acestea.
Această separare poate fi necesară, de exemplu, între:
circuitul de răcire al centrului de date și pompa de căldură;
pompa de căldură și circuitul de distribuție;
centrul de date și o rețea energetică externă.
Fiecare circuit poate funcționa la temperaturi, presiuni și debite diferite și poate utiliza agenți termici cu proprietăți diferite.
De aceea, schimbătorul nu trebuie selectat doar în funcție de puterea nominală.
Pierderea de presiune influențează costul de exploatare
În instalațiile de mare putere, pierderea de presiune devine un parametru economic, nu doar unul tehnic.
O pierdere de presiune mai mare înseamnă o putere de pompare mai mare și, implicit, un consum suplimentar de energie electrică pe întreaga durată de funcționare a instalației.
Proiectantul trebuie, prin urmare, să găsească un echilibru între:
transfer termic ↔ turbulență ↔ pierdere de presiune.
Aceeași relație este relevantă atât în sistemele HVAC convenționale, cât și în circuitele de recuperare a căldurii din centrele de date.
Eficiența instalației nu este determinată de o singură componentă, ci de modul în care este proiectat întregul sistem termic și hidraulic.
Unde pot fi utilizate schimbătoarele de căldură cu plăci?
Pentru circuitele apă–apă de mare capacitate, o soluție posibilă este schimbătorul de căldură cu plăci și garnituri.
Suprafața mare de transfer termic raportată la dimensiunile echipamentului permite obținerea unui transfer eficient chiar și atunci când diferența de temperatură dintre circuite este relativ mică.
Acest aspect este important în aplicațiile de recuperare a căldurii de joasă temperatură.
Construcția demontabilă facilitează, de asemenea, inspecția și curățarea suprafețelor de transfer și, în funcție de configurație, permite adaptarea echipamentului la modificarea parametrilor instalației.
În portofoliul HEXONIC, pentru astfel de aplicații apă–apă poate fi luată în considerare, în funcție de parametrii proiectului, seria de schimbătoare de căldură cu plăci și garnituri JAG.
Alegerea finală trebuie însă realizată întotdeauna pornind de la punctul real de funcționare.
Pompa de căldură și schimbătorul de căldură au funcții diferite
În proiectele de recuperare a căldurii din centrele de date, atenția se concentrează adesea asupra pompei de căldură.
Rolul acesteia este esențial: ridică temperatura energiei recuperate până la nivelul necesar consumatorului.
Dar pompa de căldură nu reprezintă întregul sistem.
Energia trebuie transferată în condiții controlate între sursă, pompă de căldură și consumator.
Aici intervine schimbătorul de căldură.
Un schimbător dimensionat necorespunzător poate necesita o diferență de temperatură mai mare sau poate genera pierderi de presiune excesive, influențând eficiența întregii instalații.
Optimizarea schimbătorului de căldură nu este, prin urmare, doar o problemă de cost de achiziție. Ea poate influența costurile de exploatare pe întreaga durată de viață a sistemului.
PUE nu mai spune întreaga poveste
Eficiența centrelor de date a fost evaluată mult timp în principal prin indicatorul PUE – Power Usage Effectiveness.
PUE rămâne important, dar nu arată ce se întâmplă cu energia după ce aceasta este utilizată în centrul de date.
De aceea, analiza modernă include și indicatori precum:
WUE – Water Usage Effectiveness
și
ERF – Energy Reuse Factor.
ERF introduce o întrebare importantă:
Ce parte din energia utilizată poate fi valorificată ulterior?
Un centru de date care evacuează întreaga căldură în atmosferă și unul care transferă o parte din această energie către alți consumatori pot avea un impact foarte diferit asupra bilanțului energetic general.
Centrele de date și rețelele moderne de termoficare
O destinație importantă pentru căldura recuperată poate fi termoficarea.
Evoluția rețelelor de termoficare creează condiții tot mai favorabile pentru integrarea surselor de căldură cu temperatură redusă.
Rețelele istorice funcționau la temperaturi foarte ridicate. Sistemele de generația a patra operează la temperaturi considerabil mai mici – în jurul valorilor de 60–70°C – și permit integrarea mai multor surse energetice descentralizate.
Următorul pas îl reprezintă rețelele de generația a cincea, care funcționează la temperaturi și mai reduse.
Acest proces creează oportunități pentru utilizarea unor surse care anterior erau dificil de integrat:
căldură reziduală industrială, energie geotermală, pompe de căldură și centre de date.
7,6 MW de energie termică: exemplul Rozzano
Dimensiunea potențialului este ilustrată de proiectul realizat în Rozzano, Italia, de TIM Enterprise în colaborare cu GETEC Italia.
Proiectul recuperează energia termică asociată funcționării centrului de date și o integrează în rețeaua locală de termoficare.
La capacitate nominală, sistemul este proiectat pentru recuperarea a aproximativ 7,6 MW de putere termică, dintre care aproximativ 2,3 MW sunt asociați recuperării prin pompe de căldură, iar 5,3 MW provin din recuperarea termică a unităților de cogenerare.
Energia poate contribui la alimentarea cu căldură a peste 5.000 de locuințe.
Conform studiului publicat, proiectul poate contribui și la reducerea emisiilor cu aproximativ 3.500 de tone de CO₂ pe an.
Important este însă principiul demonstrat de acest proiect:
un centru de date poate deveni parte integrantă a infrastructurii energetice locale.
Business case-ul începe înainte de alegerea echipamentului
Fezabilitatea tehnică este doar o parte a deciziei.
Pentru investitor, operatorul centrului de date, compania energetică sau dezvoltatorul proiectului sunt importante și alte întrebări:
Există în apropiere un consumator stabil de căldură?
Ce cantitate de energie poate fi valorificată efectiv pe parcursul anului?
La ce temperatură este disponibilă și ce temperatură solicită consumatorul?
Care va fi consumul de energie al pompei de căldură și al pompelor de circulație?
Care sunt CAPEX și OPEX pentru întreaga instalație?
Poate sistemul fi extins odată cu creșterea puterii centrului de date?
Aceste întrebări ar trebui analizate încă din faza inițială de proiectare.
Integrarea ulterioară a unui sistem de recuperare într-o infrastructură existentă poate fi mult mai dificilă din punct de vedere tehnic și economic.
De la centru de cost la activ energetic
Creșterea consumului energetic al centrelor de date este adesea percepută exclusiv ca o provocare.
Dar aceeași evoluție creează și o oportunitate.
Mai multă putere de calcul înseamnă mai multă căldură disponibilă. Dacă există infrastructura și consumatorul potrivit, o parte din energia care anterior era evacuată poate reveni în sistemul energetic.
Pentru operatorul centrului de date, recuperarea căldurii poate deveni parte a strategiei energetice.
Pentru operatorul unei rețele de termoficare, poate reprezenta o sursă locală suplimentară.
Pentru proiectant apare însă o sarcină și mai interesantă:
să nu proiecteze doar răcirea centrului de date, ci întregul traseu al energiei – de la server până la consumatorul final.
Proiectarea începe cu datele reale de funcționare
Nu există un schimbător de căldură universal „pentru centre de date”.
Selecția corectă începe cu parametrii reali ai instalației.
HEXONIC dimensionează schimbătoarele de căldură în funcție de puterea termică, programul de temperaturi, debite, presiunea de lucru, pierderile de presiune admisibile și proprietățile agenților termici.
În funcție de punctul din instalație și de cerințele aplicației, pot fi utilizate schimbătoare cu plăci și garnituri, brazate sau tubulare.
Proiectați un centru de date, modernizarea sistemului de răcire sau o instalație de recuperare a căldurii?
Transmiteți-ne parametrii de funcționare. Echipa tehnică HEXONIC poate analiza aplicația și selecta configurația schimbătorului de căldură pentru punctul real de funcționare.