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L’impact des normes relatives au changement climatique sur l’innovation dans le domaine du refroidissement des datacenters

juillet 02, 2018

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De nombreux opérateurs de datacenters européens ont fait des progrès considérables en matière d’efficacité énergétique et de réduction des émissions de CO2 au cours de ces dernières années.

Mais en toute honnêteté, nous pouvons dire que le rôle joué par les réfrigérants dans ce processus n’a jusqu’à présent pas beaucoup attiré l’attention de l’industrie. Cela risque toutefois de changer dès 2018, car de nouvelles réglementations offrent de nouvelles opportunités d’innovation.

Des contrôles visant à réduire l’utilisation de certains réfrigérants en raison de leur potentiel de réchauffement global (PRG) sont introduits dans le monde entier. Nous nous attendons à voir apparaître certaines interdictions concernant les nouveaux équipements en Amérique du Nord et en Asie-Pacifique au cours des cinq à dix prochaines années, mais l’Europe a sans aucun doute pris une longueur d’avance dans l’application de telles réglementations spécifiques.

Réglementation F-Gaz de l’Union Européenne

La Réglementation F-Gaz de l’UE est entrée en vigueur en 2015 et interdit notamment l’utilisation d’hydrofluorocarbures (HFC) dans les nouveaux équipements pour certains usages spécifiques d’ici 2025 (systèmes mono-split comprenant moins de 3 kg de réfrigérant). Cette réglementation vise également à réduire de 79 % l’utilisation des HFC en Europe d’ici 2030, ce qui aura un impact direct sur l’industrie des datacenters.

Cette réglementation impose en outre progressivement des quotas plus stricts sur la disponibilité des réfrigérants clés – dont ceux qui sont utilisés en datacenter –, et les réductions les plus importantes seront imposées au cours des 12 derniers mois. Par exemple, entre 2017 et 2018, le quota est passé de 93 % de la valeur de référence à seulement 63 %.

Plusieurs réfrigérants à HFC sont utilisés dans les datacenters. Deux des plus courants sont le R134a, généralement employé dans les grandes installations, et le R410A, utilisé sur les sites de petite à moyenne taille. Le prix des deux réfrigérants est en hausse.

Le contrôle de disponibilité fait augmenter les prix mais encourage également les fabricants d’équipement comme Vertiv à innover et à mettre au point de nouvelles technologies et stratégies de refroidissement.

Réfrigérants alternatifs : naturels ou de synthèse ?

L’effet le plus immédiat de la réglementation HFC est le contrôle de l’utilisation des réfrigérants mais aussi l’encouragement du passage à des alternatives. Parmi elles, nous trouvons des réfrigérants « naturels » comme l’ammoniac ou le propane. Il y a toutefois une raison pour que ces substances ne soient pas déjà largement utilisées : elles sont inflammables. La prévention des incendies est une priorité pour tout environnement d’infrastructure critique. L’ammoniac comme le propane sont hautement inflammables. C’est pourquoi, une adoption à grande échelle semble donc fort peu probable en dehors de scénarios d’utilisation très spécifiques. De plus, l’utilisation de l’ammoniac est limitée en raison de sa toxicité.

Nous trouvons également une gamme de réfrigérants de synthèse, aussi appelés réfrigérants de quatrième génération, qui affichent des valeurs PRG et une inflammabilité inférieures aux alternatives naturelles. Elles en sont toutefois à la phase de développement et seront vraisemblablement, tout du moins à court terme, plus onéreuses que les composés bien établis.

L’alternative favorite au réfrigérant R134a actuel est le R1234ze. Il s’agit d’un composé plus volatile que le R134a, et il se décompose donc dans l’atmosphère en quelques semaines, contre dix ans ou plus pour le R134a.

Aucune solution à court terme

Toutefois, aucune de ces alternatives ne peut être décrite comme un produit de remplacement dans l’immédiat. Elles présentent un PRG inférieur mais une refonte conséquente des produits actuels serait nécessaire pour délivrer une capacité de refroidissement supérieure ou égale à celle des systèmes exploitant les réfrigérants actuels.

Eau glacée et refroidissement par évaporation

Bien que les réfrigérants de quatrième génération offrent quelques options aux opérateurs qui veulent conserver les stratégies de refroidissement actuelles articulées autour du DX, les technologies qui utilisent moins de réfrigérants voire, dans certains cas, qui n’en utilisent aucun suscitent de plus en plus d’intérêt.

Les systèmes à eau glacée (CW) utilisent des réfrigérants, mais les groupes de production d’eau glacée sont situés hors de la zone blanche, donc le risque d’incendie associé aux réfrigérants de synthèse ou à certaines substances de quatrième génération s’avère moins problématique. Par conséquent, même si les systèmes CW sont considérés comme une technologie plus traditionnelle que le DX, certaines régions pourraient les adopter plus largement, en partie à cause des réglementations sur les HFC.

L’utilisation de technologies à évaporation indirecte ou, dans certains cas, directe prend également de l’ampleur. L’efficacité opérationnelle acquise grâce à l’utilisation de ces systèmes suscite depuis un certain temps un intérêt croissant sur les territoires clés comme l’Europe du Nord. Toutefois, le régime réglementaire concernant certains réfrigérants à HFC pourrait amener d’autres opérateurs à explorer ces systèmes.

La hausse de la température de fonctionnement des datacenters permet de réduire les besoins en refroidissement mécanique et encourage le recours à des stratégies freecooling.

Directive d’éco-conception

Autre complication mais également une opportunité: à part les réglementations F-Gaz sur les réfrigérants, d’autres réglementations sur l’efficacité énergétique ont été introduites dans le cadre de la directive d’éco-conception européenne. Cette directive a pour objectif d’établir des règles communes à toute l’UE pour l’amélioration des performances environnementales des produits comme les systèmes de climatisation et de ventilation.

Étapes suivantes

Pour résumer, ces changements ont pour objectif :

  • de réduire la quantité de réfrigérants des systèmes à détente directe en diminuant les volumes et en utilisant des échangeurs thermiques plus efficaces,
  • d’augmenter la température de fonctionnement des datacenters pour réduire les besoins en refroidissement mécanique,
  • de favoriser les systèmes de refroidissement à eau glacée à options freecooling et adiabatiques pour réduire la quantité totale de refroidissement mécanique nécessaire,
  • d’encourager globalement la conception de systèmes de refroidissement à faible consommation énergétique.

La nouvelle législation offre une véritable opportunité pour la poursuite de l’innovation dans le domaine de la climatisation de datacenters. Vertiv suit de près l’évolution de la disponibilité des réfrigérants et réfrigérants émergents tout en continuant à développer des conceptions alternatives pour doter ses clients d’un choix aussi large que possible en systèmes de refroidissement économiques et efficaces sur le plan énergétique.

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