Le nombre de data centers est en pleine augmentation. Ceux-ci consomment près de 3 % de l'électricité produite dans le monde. Cela n'est pas vraiment surprenant compte tenu de l'énorme puissance de calcul qu'ils réalisent au quotidien.
Ils sont également sujets à une surchauffe, ce qui explique le rôle clé que joue la gestion thermique dans leur fonctionnement. À cet effet, plusieurs techniques sont employées pour les maintenir à une température idéale, c'est-à-dire entre 18 et 27 °C. SirEnergies vous présente ces différentes solutions de refroidissement.
Les systèmes de refroidissement classiques des data centers
Le refroidissement des data centers est traditionnellement assuré par un système qui se base sur des planchers surélevés et des unités CRAC (climatiseur de salle informatique) et CRAH (traitement d'air de la salle informatique).
Ces deux éléments exercent une pression sur l'espace disponible sous le plancher, ce qui pousse l'air frais vers les entrées des serveurs. Par la suite, cet air frais traverse les différentes composantes du serveur, se réchauffe puis est expulsé. Il rejoint alors les unités CRAC et CRAH qui assurent son refroidissement.
Voyons plus en détail ces deux technologies.
Le traitement d'air de la salle informatique
Le CRAH est une technique particulièrement efficace dans les espaces où règne le froid. Ce système nécessite de prévoir une usine d'eau glacée (ou groupe refroidisseur d'eau) contenue dans un échangeur de refroidissement qui exploite les ventilateurs pour assurer l'aspiration de l'air extérieur.
Pour une analogie, les unités CRAH fonctionnent peu ou prou comme les unités de traitement d'air à eau glacée communément retrouvées dans la plupart des immeubles de bureau.
Les unités CRAH sont capables de réguler la vitesse du ventilateur afin de maintenir une certaine pression statique. Cela leur permet de garantir la stabilité de la température et des niveaux d'humidité. Dans ce système, la production d'eau glacée se fait aussi par détente directe ou par le biais de DRY.
Le climatiseur de salle informatique
L'un des plus grands avantages de ce système de climatisation est son faible coût d'utilisation. C'est d'ailleurs pour cette raison qu'il est retrouvé dans bon nombre de data centers. Ses caractéristiques sont très similaires à celles des climatiseurs conventionnels. Son fonctionnement nécessite un compresseur.
Pour ce faire, les unités CRAC disposent d'un système de compresseurs intégrés. Ceux-ci assurent le refroidissement par soufflage d'air sur un échangeur rempli de réfrigérant.
La présence d'un mélange d'eau, de glycol ou d'air permet l'évacuation de l'excès de chaleur. La plupart des unités CRAC fournissent un volume constant et ne modulent qu'un fonctionnement basique de type marche/arrêt. La donne est toutefois sur le point de changer avec le développement de nouveaux modèles qui devraient permettre les variations de flux d'air.
Les unités CRAC peuvent être placées de différente façon, mais habituellement, on les installe à l'opposé des allées chaudes d'un data center. De cette position stratégique, elles libèrent de l'air froid au travers des perforations du plancher surélevé. Cela aide à refroidir plus efficacement les serveurs informatiques.
Les systèmes modernes de refroidissement des data centers
Avec les recherches permanentes pour mettre au point des techniques plus efficaces, d'autres systèmes de refroidissement ont émergé. C'est notamment le cas du free cooling, du refroidissement adiabatique, du refroidissement à eau et du refroidissement liquide.
Le free cooling ou refroidissement à air
La technique de free cooling repose essentiellement sur une utilisation directe de l'air froid extérieur. Celui-ci est filtré afin de refroidir les équipements informatiques du data center.
Le principe de cette technique est relativement simple. De l'air frais extérieur, dont la température est inférieure à celle de l'air intérieur, est utilisé. Il est ensuite acheminé vers les salles de données après un contrôle et une correction de l'humidité.
Dans l'idéal, l'écart de température entre l'air extérieur et l'air intérieur ne doit pas excéder 10 °C. Lors des journées très chaudes par exemple, il est alors essentiel de prendre des mesures pour refroidir l'air extérieur avant son envoi dans les salles informatiques.
Il est également possible de faire fonctionner les serveurs à une température plus élevée pour optimiser l'efficacité du free cooling. Afin de profiter à fond de cette technique, le choix de l'emplacement géographique du data center ne doit pas être hasardeux.
Le refroidissement adiabatique
Dans ce système à l'efficacité prouvée, l'air est humidifié afin de refroidir le fluide. De cette façon, l'eau ruisselle alors sur des médias d'humidification, ce qui fait baisser la température ambiante.
L'un des plus grands avantages du refroidissement adiabatique est qu'il n'est pas soumis au règlement ICPE (installations classées pour la protection de l'environnement) et est aussi peu exigeant en eau. Cette technique permet également de réaliser de conséquentes économies d'énergie.
Avec ce système, l'air ambiant est humidifié et refroidi sans surcoût énergétique en traversant des panneaux adiabatiques. L'air entrant se retrouve ainsi à basse température, ce qui garantit une puissance frigorifique bien supérieure à celle obtenue avec le free cooling.
Les refroidisseurs hybrides
Cette technique combine le mode humide par ruissellement d'eau sur les batteries et la convection forcée assurée par des ventilateurs. Elle reprend ainsi dans une certaine mesure le principe des dry coolers et des tours à ruissellement.
Le mode humide permet en été un refroidissement maximal. Les refroidisseurs hybrides requièrent en moyenne deux fois moins de surface au sol que les systèmes adiabatiques sans oublier leur meilleur rendement.
Le refroidissement liquide
Le refroidissement liquide par immersion est une technologie qui en est encore à ses balbutiements. Il permet d'optimiser la conception thermique par immersion directe des serveurs dans un liquide non-conducteur.
Ce fluide absorbe efficacement la chaleur générée par les composants informatiques au cours de leur fonctionnement. Cela permet d'améliorer l'efficacité énergétique et d'obtenir des densités plus élevées au mètre carré.
Si ce système ne s'est pas encore largement démocratisé, notamment en raison de ses coûts élevés, ses nombreux avantages attirent un nombre croissant d'entreprises. Le refroidissement liquide permet par exemple de réduire la consommation énergétique, ce qui amortit son coût de départ.
Ce système assure également une meilleure efficience dans le fonctionnement des serveurs et favorise la diminution du nombre de pièces mobiles qui nécessitent un entretien. S'il est encore trop tôt pour affirmer qu'il sera l'avenir du refroidissement des data centers, il ne manque clairement pas d'atout. Pour l'instant, chaque entreprise choisit la solution qui lui convient le mieux pour refroidir ses data centers.
