L'avenir du refroidissement des data centers : des innovations éco-responsables

Alors que les besoins technologiques, le trafic internet et les charges de travail gourmandes en énergie nécessitent davantage de ressources informatiques, la demande pour les data centers augmente. Un rapport récent, *Data Centre Trends 2023*, a révélé des perspectives intéressantes, notamment la tendance globale à une croissance annuelle de 15 %.

Cette augmentation entraîne des préoccupations en matière d'éco-responsabilité. Les data centers consomment déjà 1,5 % de l’électricité mondiale, ce qui place les fournisseurs au cœur de la recherche de la neutralité carbone. L'amélioration de l'efficacité énergétique des systèmes de refroidissement représente un défi pour l'industrie des data centers — mais aussi des opportunités d'innovation prometteuses.

Au cœur de ce défi se trouve la mise en œuvre de solutions de refroidissement éco-responsables. En moyenne, un data center moderne utilise environ 40 % de son énergie pour le refroidissement. Après tout, pour offrir un service de haute qualité et sécurisé, les processeurs et autres équipements doivent être maintenus dans des conditions optimales. L’avenir des techniques de refroidissement des data centers doit donc offrir des méthodes pour éliminer la chaleur excédentaire de manière plus respectueuse de l’environnement. Relever le défi du refroidissement est essentiel pour des opérations durables.

Dans ce blog, nous examinerons les différentes technologies de refroidissement actuellement employées dans l’industrie. Nous analyserons chaque méthode, en pesant ses avantages et ses limites potentielles, avant de plonger dans les solutions de refroidissement de pointe — comment les fabricants, à la pointe de l'innovation, intègrent l'éco-responsabilité tout en répondant aux exigences des calculs à haute performance. Commençons.

Méthodes et systèmes de refroidissement des data centers

Les data centers modernes gèrent un large éventail de flux de trafic, permettant des opérations aussi diverses que les transactions financières et les interactions sur les réseaux sociaux. À mesure que leur échelle et leur complexité croissent, l’importance des solutions de refroidissement efficaces s’intensifie.

Voici plusieurs méthodes de refroidissement couramment utilisées aujourd’hui, ainsi que des techniques prometteuses en développement. Assurer que ces systèmes soient efficaces, fiables et éco-responsables constitue peut-être le défi principal pour les fournisseurs de data centers. Ci-dessous, nous détaillons certaines des méthodes de refroidissement les plus répandues en examinant leurs points forts et leurs inconvénients respectifs.

Air Cooling

L’air cooling utilise des climatiseurs, des ventilateurs et des bouches d’aération pour faire circuler l’air ambiant et expulser l’air chaud produit par l’équipement informatique. C’est la méthode la plus traditionnelle, qui constitue la base de nombreuses stratégies de refroidissement des data centers.

Avantages de l’air cooling dans les data centers :

• Performance généralement fiable et adaptée à divers types de data centers
• Technologie éprouvée, avec une efficacité avérée en gestion de la température de l’air
• Facile à mettre en œuvre dans les installations de petite et grande taille

Inconvénients du liquid cooling dans les data centers :

• Potentiel de consommation énergétique élevée, notamment pour les installations situées dans des climats plus chauds
• La dépendance au flux d'air peut entraîner des fluctuations dans la consommation d'énergie
• Peut entraîner des coûts énergétiques élevés s'il n'est pas géré efficacement

Liquid Cooling

Les technologies de liquid cooling ont récemment gagné en popularité, avec environ 40 % des data centers les employant sous une forme ou une autre. Ces systèmes utilisent des liquides de refroidissement qui circulent dans un réseau de tuyaux, absorbant la chaleur émise par les équipements informatiques, ce qui peut être particulièrement efficace pour les serveurs à haute densité.

Avantages du liquid cooling dans les data centers

• Capacité à offrir généralement une meilleure dissipation thermique que l’air cooling
• Utilise les propriétés conductrices des liquides pour évacuer rapidement la chaleur des serveurs
• Particulièrement efficace pour les installations à haute densité énergétique

Inconvénients du refroidissement liquide dans les data centers:

• Peut nécessiter de grandes quantités d'eau locale
• Les fuites de liquide de refroidissement peuvent nuire à l’environnement si elles ne sont pas traitées
• Installation complexe, avec plusieurs points de défaillance potentiels

Pleins feux sur notre solution Direct Liquid Cooling

En début d'année, nous avons inauguré un data center parisien : PAR10, neutre vis-àvis des clouds et opérateurs, mettant l’accent sur l’efficacité énergétique. Pour répondre aux préoccupations liées à la gravité des données , le hub de La Courneuve intègre un refroidissement par Direct Liquid Cooling, mettant l’accent sur les besoins de performance tout en minimisant les émissions de Scope 1 et 2. Cette solution de refroidissement liquide de pointe garantit une utilisation optimale de l’énergie et apporte des avantages économiques aux clients.

Pleins feux sur notre système de Liquid-to-Chip Cooling

Nous avons récemment présenté un dispositif avancé de déploiement à haute densité pour le refroidissement Liquid-to-Chip Cooling, qui est désormais disponible dans 170 de nos data centers à travers le monde. Cette nouvelle technologie améliore la gestion des workloads à haute densité, en particulier pour l'IA et les applications à forte intensité de données. Le système de refroidissement Liquid-to-Chip Cooling, qui fait partie de notre offre standardisée de High-Density Colocation, introduit le Direct Liquid Cooling (DLC). Cette méthode apporte le liquide directement aux chips dans l'infrastructure des clients, améliorant l'efficacité du refroidissement et permettant une plus grande flexibilité de déploiement. Cette approche répond aux exigences émergentes des technologies de l'IA, permettant aux entreprises de déployer efficacement des configurations à haute densité dans un environnement partagé.

Liquid Immersion Cooling en data center

Avec le refroidissement liquid immersion cooling, les composants informatiques sont directement immergés dans des fluides diélectriques qui refroidissent en absorbant la chaleur. Les serveurs sont maintenus dans des fluides absorbants non conducteurs qui assurent une gestion efficace de la chaleur.

Avantages du liquid immersion cooling dans les data centers :

• Le refroidissement direct permet une gestion de température très efficace
• Réduit la dépendance à d'autres infrastructures de refroidissement, comme les ventilateurs
• Potentiel de réduction significative de la consommation d'énergi

Inconvénients du liquid immersion cooling dans les data centers :

• Peut ne pas convenir à tous les types de data centers
• Comporte des risques potentiels liés aux fuites
• Coûteux et complexe à mettre en œuvre

Evaporative Cooling

Le refroidissement par évaporation utilise des ventilateurs pour aspirer l’air extérieur, refroidi avant d'être dirigé vers les équipements. En utilisant le phénomène naturel d’évaporation de l’eau, cette méthode retire la chaleur de l’air de manière efficace.

Avantages de l’évaporative cooling dans les data centers :

• Offrir un refroidissement fiable dans des climats adéquats
• Peut être plus efficace que l’air cooling traditionnel dans certaines conditions
• Utilise de l’eau au lieu de liquides de refroidissement

Inconvénients de l’évaporative cooling dans les data centers :

• Performances réduites dans les mauvaises conditions climatiques
• Forte dépendance à la disponibilité et la qualité de l’eau
• Peut nécessiter une refonte des infrastructures existantes

Free Cooling

Ce système exploite les conditions extérieures, principalement l'air ou l'eau froide de l'extérieur, en contournant les mécanismes de refroidissement traditionnels lorsque les conditions le permettent.

Avantages du free cooling dans les data centers :

• Refroidissement efficace quand les températures extérieures sont favorables
• Réduit le besoin de refroidissement mécanique, offrant des économies d'énergie importantesUtilise les ressources naturelles, minimisant l’empreinte carbone

Inconvénients du free cooling dans les data centers:

• Limité aux régions aux climats plus frais ou aux saisons froides
• La variabilité des conditions extérieures peut affecter les performances
• Peut nécessiter des solutions de secours pour les changements de température imprévus

Conception et optimisation du refroidissement des data centers

Le refroidissement des data centers ne consiste pas simplement à installer des ventilateurs et des refroidisseurs. Il s’agit de trouver un équilibre entre conception et optimisation pour une efficacité accrue. Voici quelques facteurs importants pour optimiser les performances d'un data center :

Vous trouverez ci-dessous quelques facteurs importants pour optimiser les performances du data center .

• Contenir les allées chaudes/froides : En disposant les racks de serveurs en rangées alternées — les prises d'air froides d'un côté et les sorties d'air chaud de l'autre — les data centers peuvent créer des « corridors » chauds et froids. Cela maximise l’efficacité en concentrant l’air frais là où il est le plus nécessaire.
• Gestion des flux d'air : En optimisant le flux d’air grâce à des bouches d’aération et des barrières, les data centers minimisent les zones d’air stagnant. Une gestion adéquate du flux d'air réduit les coûts de refroidissement.
• Limites de température sécurisées : Selon les normes de l’ASHRAE, il est possible de maintenir une température légèrement plus élevée dans certains cas, permettant ainsi des économies d'énergie substantielles.
• Prévenir les temps d'arrêt : Les appareils IoT et les systèmes automatisés permettent aux opérateurs de repérer les problèmes avant qu'ils ne surviennent.
• Contrôle de l’humidité : Enfin, une gestion de l'humidité est essentielle. Un excès peut causer des dommages matériels, alors qu’un niveau trop bas peut créer de l’électricité statique nuisible.

Fabricants et solutions de refroidissement pour data centers

Le marché du refroidissement pour data centers est dynamique et en constante évolution, avec des fabricants investissant dans des technologies éco-responsables. Voici quelques-uns des fournisseurs de refroidissement les plus populaires et novateurs d’aujourd’hui :

• Schneider Electric : Renommé pour ses solutions de refroidissement efficaces intégrant des fonctionnalités IoT.
• Iceotope : Avec ses technologies de refroidissement par immersion, Iceotope transforme les performances des data centers.
• Stulz : Connu pour ses initiatives de contrôle de la température et de l’humidité.
• Vertiv : Créant des solutions adaptatives et intelligentes, Vertiv utilise l'apprentissage automatique pour améliorer l’efficacité du refroidissement.

Pleins feux sur nos initiatives en matière de tours de refroidissement

Les opérateurs de data centers innovent également pour améliorer l'efficacité du refroidissement. Dans notre centre SIN10 à Singapour, par exemple, nous utilisons l'électrolyse DCI pour la préservation de l'eau, ce qui nous permet d'économiser 1,24 million de litres par mois. Ce processus élimine l'utilisation de produits chimiques, ce qui permet d'utiliser l'eau trois fois plus longtemps avant qu'elle ne devienne de l'eau usée. Face à l'escalade de la demande en eau à Singapour, SIN10 a depuis lors réduit sa consommation d'eau et d'électricité.

Tendances futures dans le refroidissement des data centers

En ce qui concerne l'avenir du refroidissement des data center , nous voyons plusieurs tendances prometteuses qui peuvent contribuer à réduire davantage l'impact environnemental du secteur. L'utilisation de nouvelles technologies et la conception stratégique des data centers , par exemple, pourraient s'avérer vitales.

1. Adaptive Cooling : l'utilisation de l'IA dans les systèmes de refroidissement promet une adaptabilité sans précédent. Ces solutions apprennent et s'adaptent en permanence aux besoins de refroidissement spécifiques de chaque data center en temps réel, réduisant ainsi le surrefroidissement et le gaspillage d'énergie.
2. Edge data centers : nous pourrions voir encore plus de data centers placés dans des emplacements « edge » stratégiques à l'avenir. Ces data centers Edge garantissent une distribution de données à faible latence et introduisent des possibilités de refroidissement innovantes dans leurs environnements uniques.
3. Énergies renouvelables : S'il est essentiel de gérer l'énergie de manière plus efficace, il est également possible d'utiliser l'énergie provenant de sources renouvelables. Les data centers alimentés par l'énergie solaire ou éolienne, par exemple, ne sont plus un rêve mais une réalité. La combinaison de sources d'énergie renouvelables et de stratégies de refroidissement efficaces constitue une approche holistique du progrès en matière d'éco-responsabilité .
4. Ces innovations et changements, associés à des techniques de refroidissement avancées, peuvent contribuer à rendre les futurs data centers de plus en plus économes en énergie.

L'avenir des solutions de refroidissement des data centers : principaux points à retenir

Différents systèmes de refroidissement sont disponibles dans les data centers modernes. Chacun présente ses propres avantages et inconvénients potentiels. Du refroidissement par air traditionnel aux technologies par liquid et par immersion, chacun a le pouvoir d'aider l'écosystème mondial des data centers à réduire sa consommation d'énergie et d'eau.

Non que soit le système utilisé, une chose reste vraie : une conception efficace des data centers, fondée sur les meilleures pratiques, amplifie l'efficacité des systèmes de refroidissement. Les fabricants se tournent vers la nature et la technologie pour trouver des innovations écologiques, garantissant que les futurs data centers ne se contenteront pas de fournir un excellent service, mais le feront de manière durable.

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Les systèmes de contrôle de la température et de l’humidité deviennent également courants à mesure que les data centers deviennent plus éco-responsables.

Questions fréquemment posées (FAQ)

Qu'est-ce que le refroidissement en data center ?

Le refroidissement des data centers fait référence aux méthodes et technologies utilisées pour maintenir des températures optimales pour les équipements informatiques. Il permet de garantir des performances efficaces et d'éviter la surchauffe, qui peut endommager les ressources et dégrader les niveaux de performances. Les techniques de refroidissement sont de plus en plus essentielles pour réduire l'impact environnemental des data centers.

Comment se fait le refroidissement dans un data center?

Le refroidissement dans les data centers est réalisé par diverses méthodes telles que :

• Air Cooling
• Liquid Cooling
• Immersion dans des solutions thermostatiques
• Evaporating Cooling
• Free Cooling

Le choix dépend de la taille du data center de son emplacement et de ses besoins spécifiques en matière d’infrastructures.

Quel est le meilleur système de refroidissement pour un data center?

Le « meilleur » système de refroidissement pour un data center varie en fonction de nombreux facteurs. Des facteurs tels que la taille du data center, son emplacement et les exigences en matière de workloads par exemple, ont tous un impact. Des solutions de plus en plus éco-responsables et efficaces comme le liquid immersion deviennent populaires en raison de leur efficacité élevée et de leur faible empreinte carbone.

Quels sont les composants de refroidissement d'un data center?

Les principaux composants de refroidissement d’un data center comprennent :

• Chillers
• Cooling towers
• Climatiseurs
• Liquid Cooling Pipes
• Ventilateurs et bouches d'aération

Les systèmes avancés de surveillance de l’IA pour le contrôle de la température et de l’humidité deviennent également courants à mesure que les data centers deviennent plus éco-responsables.