J’ai eu le privilège d’animer le dernier Webcast Engineer’s Frontier de Vertiv avec Sandro Gatto, responsable du développement des entreprises de Vertiv pour les groupes d’eau glacée, et de parler de la transition du refroidissement à air vers le refroidissement liquide des datacenters. Avec l’augmentation de la densité du matériel informatique et les préoccupations croissantes en matière de développement durable, nous nous attendons à un intérêt croissant pour le déploiement de la technologie de refroidissement liquide.
Tendances en matière de puissance informatique
L’intelligence artificielle (IA), l’automatisation, le calcul haute performance (HPC) et le Machine Learning augmentent la demande en traitement, ce qui entraîne des densités thermiques plus élevées par puce. Cela contribue à ce que les serveurs produisent plus de chaleur, qu’il faut évacuer. Dans certaines applications, la chaleur produite atteint un niveau où le refroidissement à air ne suffit pas à refroidir des racks à haute densité.
Il existe de nombreuses options à prendre en compte en termes de technologie de refroidissement en fonction des exigences de conception dans une gamme spécifique de densités de racks. Alors que les densités des racks approchent et dépassent 30 kilowatts (kW), il se peut que le maintien de la température de fonctionnement du processeur (température de boîtier) ne soit pas assuré de manière adéquate par un refroidissement à air, ce qui signifie que le refroidissement liquide est la seule option pour évacuer efficacement la chaleur.
Cela est dû aux propriétés de transport thermique des liquides, qui sont beaucoup plus efficaces pour le transfert thermique de la puce qui peut être effectué via les méthodes de refroidissement direct-to-chip (D2C) ou par immersion.
Efficacité
Le refroidissement liquide est un moyen plus efficace de refroidissement des datacenters pour deux raisons :
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La température d’alimentation du fluide de travail peut être élevée pour maintenir les conditions de fonctionnement du processeur, sans augmenter la puissance du ventilateur, car le refroidissement est dirigé vers les composants les plus chauds, généralement le processeur. Nous sommes d’avis que le transfert de chaleur entre le processeur et la plaque froide est beaucoup plus efficace que le transfert de chaleur entre le processeur et l’air environnant dans le cas d’un système de refroidissement à air traditionnel, ce qui favorise l’efficacité globale du datacenter.
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La température de l’eau de retour des racks, qui est élevée par rapport au refroidissement à air traditionnel, pourrait permettre de récupérer la chaleur de manière beaucoup plus efficace par rapport à un datacenter refroidi par air.
Avec l’augmentation constante des applications nécessitant une puissance de calcul accrue, il y aura une évolution vers des technologies de refroidissement innovantes pour mieux gérer ces densités de puissance plus élevées. Nous prévoyons que de nombreux datacenters introduiront des systèmes de refroidissement hybrides, dont le refroidissement à air et liquide.
Technologies de refroidissement liquide
La transition vers un système de refroidissement liquide direct-to-chip est proche de ce que nous connaissons avec un rack standard. La différence réside dans le fait que la conception du rack comprendra un collecteur de liquide pour distribuer le liquide de travail à l’équipement informatique compatible direct-to-chip (ITE), la tuyauterie à l’intérieur du rack sera appariée aux collecteurs de distribution de liquide en rangée pour distribuer le liquide au rack et le tout sera contrôlé par une unité de distribution de refroidissement (CDU). Pour ce faire, il est essentiel de modifier l’espace technique du site, ce qui nécessite une planification appropriée.
Un système de refroidissement par immersion nécessite un agencement différent du datacenter, l’agencement standard des racks étant remplacé par des réservoirs horizontaux à la place des racks verticaux classiques. Dans ce type de datacenter, l’ITE est complètement immergé dans un liquide ou fluide diélectrique thermoconducteur (un fluide qui n’est pas électriquement conducteur). Le refroidissement par immersion est une technologie prometteuse, mais pas encore complètement mature, car elle manque encore de normes complètes. Il est nécessaire de développer les compétences des équipes d’exploitation des datacenters, car en général, ces équipes ne connaissent pas la technologie et ont besoin d’un transfert de connaissances avant l’installation et l’exploitation.
L’approche commune pour les deux technologies consiste à utiliser une unité de distribution d’énergie avec un échangeur thermique à plaque liquide-liquide entre le TCL (boucle de refroidissement des technologies ou Technology Cooling Loop) et le FCL (boucle de refroidissement des installations ou Facility Cooling Loop). Pour transférer la chaleur entre le TCL et le FCL, le TCL a des exigences strictes en termes de propreté et les exigences de filtration sont beaucoup plus élevées que celles requises pour le FCL.
Les deux technologies peuvent utiliser un fluide monophasé ou un fluide à changement de phase, connu sous le nom de fluide biphasé, qui est plus efficace, car le transfert de chaleur est favorisé lorsque le liquide passe à l’état gazeux en s’évaporant.
Mesures
La conception des datacenters hybrides est appelée à se généraliser, c’est pourquoi il est important de mesurer l’efficacité de l’intégralité du datacenter. Nous devons envisager des mesures qui vont au-delà de la mesure traditionnelle PUE (efficacité énergétique de l’alimentation ou Power Usage Effectiveness), afin de prendre en compte la réduction attendue de la puissance de ventilation grâce aux systèmes de refroidissement liquide.
En collaboration avec nos partenaires, Vertiv a développé une étude montrant différentes mesures comme la TUE (efficacité d’utilisation totale ou Total Usage Effectiveness), qui reflète la réduction de puissance totale pour l’ensemble de la conception du datacenter.
Pour en savoir plus sur la mesure TUE, consultez notre blog : Mesure de l’impact sur le PUE et la consommation électrique lors de l’introduction du refroidissement liquide dans un datacenter refroidi à l’air.
Découvrez également les unités de distribution de liquide de refroidissement Vertiv™ Liebert® XDU, qui sont adaptées aux applications de refroidissement à la puce et en portes arrière et sont faciles et rentables à déployer dans n’importe quel datacenter.
Enfin, n’oubliez pas d’écouter l’ensemble de la série Engineers Frontier Consultant pour obtenir les informations des experts Vertiv sur les dernières technologies.
