Le rôle des systèmes de refroidissement à eau glacée dans la perspective d’une croissance – durable des datacenters

Par Andrea Moscheni, Thermal Management Product Application Manager, Vertiv 

Le rôle du datacenter évolue rapidement. Compte tenu de l’utilisation accrue de services numériques et la perspective d’un futur monde virtuel, cette tendance devrait se poursuivre. Une attention particulière est portée sur le rôle qu’auront les datacenters.

Sans surprise, les fournisseurs reconnaissent la multitude d’opportunités qui s’offrent à eux. Selon les prévisions d’Omdia, le cloud et la colocation devraient connaître une croissance annuelle moyenne sur cinq ans de 16,6 % et 8,3 % respectivement.

Par ailleurs, les fournisseurs de datacenters adoptent des politiques strictes pour réduire radicalement leurs émissions de carbone afin de réaliser les objectifs de durabilité. 

Durabilité des datacenters 

Les principaux opérateurs de datacenters ont signé le Climate Neutral Data Centre Pact, et beaucoup d’autres suivent le mouvement. Le secteur s’est engagé à atteindre la neutralité carbone d’ici 2030, ce qui signifie que la durabilité est désormais un élément clé de tout processus opérationnel.  

Dans cette optique, les systèmes de refroidissement à eau glacée sont un moyen durable pour les fournisseurs de datacenters, non seulement pour soutenir leur croissance de manière rentable et avec un minimum de perturbations, mais aussi pour réduire leur empreinte carbone et contribuer à atteindre les objectifs de durabilité. La réduction des émissions revêt deux aspects fondamentaux : la réduction des émissions directes et la réduction des émissions indirectes.

Réduction des émissions directes (PRG du réfrigérant) 

Le potentiel de réchauffement global (PRP) décrit l’impact relatif d’un gaz à effet de serre et la durée pendant laquelle il reste actif dans l’atmosphère, par rapport à une base de CO2. Plus ce paramètre est faible, plus l’impact atmosphérique est faible.  

Les fluides frigorigènes traditionnels peuvent désormais être remplacés par des fluides frigorigènes HFO (hydrofluoro-oléfine) modernes, dont le PRG est plus faible. On estime que cela permettra d’éviter l’émission de 105 millions de tonnes d’équivalent CO2 d’ici 2040. Toutefois, la plupart de ces nouveaux fluides frigorigènes sont classés par l’ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) comme légèrement inflammables, ce qui nécessite une nouvelle conception du système de refroidissement, avec un impact potentiel sur la conception générale du datacenter.   

Les systèmes à eau glacée sont une solution optimale car le réfrigérant est contenu dans les unités de groupes de production à eau glacée et, dans la plupart des cas, celles-ci sont installées à l’extérieur du datacenter, ce qui simplifie l’utilisation de fluides inflammables. Les systèmes à eau glacée sont l’une des premières technologies de refroidissement à utiliser des réfrigérants à faible PRG dans les datacenters et sont donc un exemple d’alternative pertinent pour réduire les impacts environnementaux directs. 

Réduction des émissions indirectes (réduction de la consommation d’énergie) 

La réduction de l’empreinte carbone passe également par la réduction de l’électricité consommée par un datacenter pendant son fonctionnement. C’est là que les systèmes à eau glacée jouent un rôle important. Depuis quelques années, ils bénéficient d’une série d’améliorations de l’efficacité des systèmes de refroidissement qui permettent de réduire la consommation d’électricité. 

Par exemple, dans un système à eau glacée, le compresseur du refroidisseur est le principal consommateur d’électricité, et plus la température extérieure est élevée, plus la demande en électricité du compresseur est importante.  

On constate depuis peu une utilisation accrue des compresseurs à inverter qui permettent d’atteindre des niveaux d’efficacité plus élevés, notamment à charge partielle. Les refroidisseurs équipés de compresseurs à vis de type inverter ou de compresseurs centrifuges sans huile permettent de réduire considérablement la consommation d’électricité par rapport à la technologie antérieure. 

Au cours des dernières années, l’ASHRAE a augmenté la température de fonctionnement recommandée des équipements des datacenters jusqu’à 27°C. Cela a permis d’augmenter la température de l’eau dans les systèmes à eau glacée et d’étendre l’utilisation des refroidisseurs freecooling, même dans les pays où le freecooling n’était pas possible auparavant. La technologie freecooling présente un avantage important car elle permet de refroidir le système sans activer le compresseur.  

La technologie adiabatique peut en outre améliorer l’efficacité d’un système à eau glacée. Dans ces systèmes, l’air ambiant est refroidi en passant à travers des tampons humides. L’air est alors délivré à une température plus basse, ce qui permet d’obtenir une plus grande capacité de refroidissement naturel du refroidisseur et un fonctionnement plus efficace du compresseur. Le cœur de cette solution est le contrôleur embarqué de l’unité : il permet l’utilisation de l’eau chaque fois que cela est strictement nécessaire, en fonction des besoins de redondance, d’efficacité ou de demande de refroidissement. Le contrôleur a pour principale responsabilité d’empêcher le gaspillage de l’eau, améliorant ainsi la WUE (water usage effectiveness) du datacenter.

Grâce à l’optimisation des commandes des systèmes à eau glacée, il est possible d’améliorer davantage l’efficacité des datacenters. La technologie de gestion des installations à eau glacée peut coordonner le fonctionnement de toutes les unités et des principaux composants des systèmes à eau glacée. Elle permet d’intégrer et de coordonner le mode de fonctionnement entre les unités et les principaux composants, ce qui permet d’améliorer l’efficacité et les performances en cas de charges partielles ou, dans le cas peu probable d’une panne, de trouver la meilleure façon de réagir et d’assurer la continuité du refroidissement du système.

Les technologies de refroidissement ont souvent été le héros méconnu des datacenters et de l’infrastructure numérique. Alors que les datacenters font face à une pression croissante pour réduire leur empreinte carbone tout en fournissant plus de puissance de calcul, ces technologies font l’objet de plus en plus d’attention car ils peuvent réduire considérablement les émissions directes et indirectes.

Author: Yves Grandmontagne

Rédacteur en chef de Datacenter Magazine - Co-fondateur de Human, Business & Technology SCOP SAS (éditeur de DCmag) - Journaliste, conférencier et analyste

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