Refroidissement des centres de données : quand l’air suffit et quand l’eau doit prendre le relais

01La question qui se pose dans presque chaque projet

Le confinement d’allée froide est-il encore d’actualité, ou planifie-t-on ainsi un modèle en fin de vie ? La question se pose depuis que les racks destinés aux applications d’IA dégagent un multiple de la chaleur des serveurs classiques. La réponse est nuancée : le confinement reste la base – mais il n’est plus la bonne solution pour chaque rack.

02L’erreur de raisonnement typique

On discute souvent longuement d’allée froide ou d’allée chaude. Sur le plan énergétique, les deux variantes sont proches. Ce qui est déterminant, c’est que le débit d’air soufflé suive la charge informatique réelle : une régulation maintient une légère pression différentielle de quelques pascals entre la zone froide et la zone chaude et adapte en continu la vitesse de rotation des armoires de climatisation à air recyclé. Comme la puissance des ventilateurs croît à peu près avec la troisième puissance de la vitesse de rotation, une réduction même modérée du débit d’air permet déjà d’économiser beaucoup d’électricité.

Les différences se situent ailleurs. L’allée chaude maintient la salle au frais et offre davantage de réserve thermique en cas de panne de froid, mais elle nécessite un chemin de reprise d’air par le plafond – plutôt une solution pour les constructions neuves. L’allée froide se laisse plus facilement installer après coup dans des rangées existantes.

03Le principe : la densité de puissance est déterminante

L’air a une faible capacité thermique. L’eau absorbe, par volume et par kelvin, environ 3500 fois plus de chaleur. À partir d’une certaine puissance par rack, les débits d’air nécessaires ne peuvent donc plus être déplacés de manière raisonnable. Trois niveaux suivent alors :

• Échangeur de chaleur de porte arrière : une batterie refroidie à l’eau remplace la porte arrière du rack et peut être installée après coup. La température de départ doit rester au-dessus du point de rosée de l’air ambiant, sinon du condensat se forme.
• Direct-to-Chip : des plaques de refroidissement évacuent la plus grande partie de la chaleur directement au niveau des processeurs et des puces graphiques, le reste demeurant refroidi par air. Une unité de distribution du fluide de refroidissement sépare le circuit du rack du réseau du bâtiment ; la surveillance des fuites et des pompes redondantes sont obligatoires.
• Immersion : les serveurs sont plongés dans un liquide non conducteur. Cela permet les densités les plus élevées, mais modifie fondamentalement la maintenance et la logistique des pièces de rechange.

04L’eau chaude est l’objectif

Les directives de l’ASHRAE pour le refroidissement liquide classent les systèmes selon la température de départ maximale de l’eau de refroidissement, de 17 à plus de 45 °C. Plus cette température est élevée, plus souvent des aéroréfrigérants sans machine frigorifique suffisent – et plus les rejets de chaleur deviennent précieux à des fins de chauffage.

05Ce que cela signifie pour votre projet

• Relevez la densité de puissance par rack pour aujourd’hui et pour l’extension prévue – c’est elle qui détermine le système, et non l’inverse.
• Planifiez des zones : des rangées refroidies par air pour l’informatique standard et des rangées refroidies par liquide pour les racks denses ne s’excluent pas.
• Prévoyez des raccordements d’eau de refroidissement, une capacité portante suffisante et une protection contre les fuites, même si le refroidissement liquide ne vient que plus tard.
• Clarifiez tôt la valorisation des rejets de chaleur. Dans l’UE, les centres de données d’une puissance nominale supérieure à 1 MW doivent valoriser leurs rejets de chaleur, pour autant que cela soit techniquement et économiquement réalisable ; en Suisse, certains cantons posent leurs propres exigences d’efficacité.

Correctement planifiés, les rejets de chaleur deviennent une source de chaleur : une pompe à chaleur de grande puissance peut les élever au niveau de température d’un réseau de chauffage à distance. Les réseaux d’anergie, qui absorbent directement les rejets de chaleur, conviennent également comme preneurs.

À retenir

Ce n'est pas le sens du confinement qui est déterminant, mais la densité de puissance : l'air pour l'informatique standard, l'eau pour les racks denses – et une température d'eau aussi élevée que possible, afin que le free cooling et la valorisation des rejets de chaleur fonctionnent.

SEDC AG · Article issu de notre série de formation interne « Technik Praxis », abrégé pour les maîtres d'ouvrage et les utilisateurs.