Trop refroidir c’est gaspiller une quantité importante d’énergie… et d’argent !

La température du data center n’est-elle pas… trop basse ? Les travaux d’organismes comme l’American Society of Heating, Refrigeration and Air conditioning Engineers (ASHRAE) ont permis d’accroître progressivement la température maximale. Si, voici dix ans, le plafond était à 24°C, il oscille aujourd’hui autour des 45°C… même si la température de fonctionnement recommandée est toujours de 27°C. En augmentant la température recommandée et la température de fonctionnement maximale, on limite le besoin de refroidissement des data centers, et donc le nombre d’unités de climatisation ainsi que l’énergie consommée.

L’idéal serait de limiter le nombre de serveurs, ce qui ferait baisser les besoins de refroidissement. Mais comme la plupart des exploitants de centres de données n’ont pas la main sur ce premier paramètre, la plupart des efforts sont concentrés sur la réduction des besoins en refroidissement.

Plusieurs techniques ont fait leurs preuves : le free cooling direct (refroidissement direct des équipements avec l’air froid extérieur), le free chilling (ventiler l’air extérieur pour le refroidir avant de l’injecter) ou l’échangeur thermique pour extraire les calories des serveurs via un circuit d’eau glacée.

 

L’air ou l’eau, il faudra choisir !

L’utilisation d’allées chaudes et d’allées froides requiert moins de climatisation. C’est la raison pour laquelle les approches de cloisonnement des différentes zones du data center sont devenues populaires. L’air froid est injecté dans des espaces clos en frontal des racks à refroidir et des «couvercles» sont installés au-dessus des racks pour empêcher l’air froid de fuir dans le reste du data center. En sortie de rack, l’air chaud peut être capté pour réchauffer d’autres zones ou pour alimenter une pompe à chaleur qui, elle-même, chauffera par exemple un espace de bureau proche du data center.

Il est possible d’acheter des racks spécifiquement conçus pour ce type d’approches -tels que ceux proposés par Schneider Electric– ou d’avoir une approche plus artisanale à base de panneaux de polycarbonate, par exemple. Dans tous les cas, l’idée est de faire du rack un système cloisonné de telle sorte que le volume d’air à refroidir soit minimal et cible uniquement les systèmes ayant besoin d’être refroidis.

Autre approche avec le free cooling : utiliser l’air extérieur pour refroidir les équipements du data center, éliminant ainsi dans la plupart des cas le besoin de recourir à des équipements de climatisation. Par exemple, si l’objectif est de maintenir les serveurs à 30°C, le recours à de l’air extérieur à 25°C peut suffire à refroidir les équipements, à condition toutefois de veiller à ce que le niveau d’humidité ambiante reste stable et dans les paramètres de tolérance.

Le système n’est pas sans faille. Principal risque : l’apparition de points chauds ou l’accumulation de poussière dans le data center si le filtrage de l’air est insuffisant. C’est là qu’un système comme la roue de Kyoto peut entrer en jeu. Dans ce scénario, une roue en métal d’environ 3 mètres de diamètre tourne lentement entre deux espaces compartimentés. L’air chaud du data center est pulsé au travers des pales de la roue et vient réchauffer le métal de la roue d’un côté tandis que, de l’autre, l’air froid extérieur refroidit la roue, dans un mouvement perpétuel.

Autre approche, le recours au refroidissement direct par eau, ce que proposent par exemple IBM et HP avec certains de leurs serveurs denses. Ces systèmes s’appuient sur de l’eau tiède, ce qui peut paraître curieux de prime abord, mais qui permet de minimiser la consommation d’énergie que nécessiterait le refroidissement de l’eau. Un autre bénéfice est que l’eau chaude en sortie de système peut être utilisée pour chauffer d’autres parties du bâtiment.

 

La fin des CRAC ?

La meilleure façon de faire des économies est encore de réduire le nombre d’unités de climatisation ou CRAC (Computer Room Air Conditionning). Utiliser des unités de refroidissement à débit variable est aussi une autre façon d’ajuster la consommation en fonction des besoins.

Dans certains cas, le fait de faire fonctionner des CRAC standards afin de jouer sur l’inertie thermique est rentable. Dans ce cas, le data center est temporairement refroidi en dessous de la température cible puis les unités de climatisation sont coupées et le data center autorisé à remonter en température avant que les climatiseurs ne soient remis en route, inertie, etc… Avec une telle approche, les CRAC fonctionnent toujours à plein régime et donc avec une efficacité maximale d’un point de vue énergétique. Lorsqu’ils sont coupés, la consommation est effectivement optimale car nulle.

Le cabinet Quocirca entrevoit une rupture radicale vers 2023, lorsque les responsables de datacenters commenceront à remplacer les CRAC par des technologies de refroidissement combinant l’air extérieur, l’eau réfrigérée ou par un liquide. A terme, le refroidissement par liquide détiendra au moins 75% du marché et les systèmes CRAC seront surtout utilisés dans des régions où le climat est le plus chaud.

Parmi les derniers systèmes de ce type arrivé sur le marché, on retrouve la suite d’Emerson Network Power Liebert Custom Air Handling Units qui associe les technologies de refroidissement par l’air extérieur, par évaporation indirecte, par un système de traitement de l’air par eau réfrigéré et par un outil de conditionnement de l’air, qui ensemble, permettent de personnaliser et d’ajuster le système de refroidissement.

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COP21- Moins refroidir !
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