La saga du refroidissement liquide

La saga du refroidissement liquide

La saga du refroidissement liquide 1500 763 Énergie activée
Le refroidissement liquide est depuis longtemps un mot à la mode dans l'industrie des technologies de l'information.

Bien que certains ne soient peut-être pas assez vieux pour s'en souvenir, le refroidissement liquide des microprocesseurs existe en fait depuis le début, principalement en raison des caractéristiques supérieures de transfert de chaleur des liquides par rapport à l'air.

Les premiers ordinateurs refroidis par liquide les plus remarquables ont peut-être été ceux développés par Seymour Cray, un pionnier de l'industrie, d'abord avec Control Data, puis plus tard avec Cray Research. L'approche de Cray utilisait des réfrigérants spéciaux non conducteurs d'électricité, tels que "Flourinert". Les microprocesseurs ont été immergés directement dans ces réfrigérants pour évacuer la chaleur. Ce qui était remarquable dans l'approche de Cray, c'est qu'il a conçu les boîtiers d'ordinateurs pour présenter cet aspect de la machine avec des tubes rétroéclairés et colorés de réfrigérant bouillonnant à l'avant ressemblant à quelque chose d'un film de science-fiction.

Le processeur et la tour de refroidissement Cray-2, introduits en 1985, immergeaient des piles denses de cartes de circuits imprimés dans un liquide non conducteur appelé Fluorinert™, qui était refroidi dans un réservoir. Photo : © Musée d'histoire de l'ordinateur/Mark Richards

C'est l'avènement des serveurs montés en rack agiles et refroidis par air à la fin des années 90 et au début des années 2000 qui a effectivement mis fin à la première vague de refroidissement liquide. La demande des entreprises de technologie de l'information pour un déploiement rapide, une mise à l'échelle flexible (vers le haut et vers le bas) et un faible coût initial met des notions telles que l'efficacité énergétique en veilleuse.


C'est l'avènement des serveurs montés en rack agiles et refroidis par air à la fin des années 90 et au début des années 2000 qui a effectivement mis fin à la première vague de refroidissement liquide.

Par conséquent, au cours des deux premières décennies du nouveau millénaire, l'accent a été mis sur la capacité de gérer des charges thermiques élevées à l'aide d'air. Le refroidissement par air peut être effectué avec des refroidisseurs fournissant de l'eau réfrigérée aux unités de climatisation de la salle informatique qui soufflent de l'air dans les plénums du sol. Les unités de toit avec refroidissement à détente directe sont des solutions de refroidissement par air plus simples. De nombreux centres de données ont intelligemment tiré parti des fonctionnalités de refroidissement naturel pour réduire également la consommation d'énergie de leurs solutions refroidies par air.

L'efficacité énergétique fait son grand retour

La croissance de l'empreinte énergétique de l'industrie informatique au début des années 2000 a été si importante qu'elle a suscité l'intérêt de l'US EPA. L'EPA a publié un rapport officiel au congrès, fin 2007, plein de « malheur et de tristesse » sur la consommation d'énergie des centres de données. Le rapport de l'EPA a été, en partie, le catalyseur de nombreuses initiatives d'amélioration énergétique qui ont eu lieu à la fin des années 2000 et au début des années 2010. Plus particulièrement, le développement de la métrique Power Usage Effectiveness (PUE), par « The Green Grid ».


L'accent mis sur l'efficacité énergétique a incité les ingénieurs des centres de données à revoir les stratégies de refroidissement liquide abandonnées au profit d'une expansion rapide des centres de données.

Armée d'une mesure utile, l'industrie informatique était désormais en mesure d'établir des références en matière de performance énergétique et semblait à l'époque en position de lutter contre la croissance incontrôlable de la consommation d'énergie des centres de données. L'accent mis sur l'efficacité énergétique a incité les ingénieurs des centres de données à revoir les stratégies de refroidissement liquide abandonnées au profit d'une expansion rapide des centres de données.

Obstacles au refroidissement liquide

Le refroidissement liquide ne restera rien de plus qu'un sujet anecdotique amusant pour les articles techniques jusqu'à ce que plusieurs défis interdisciplinaires soient efficacement résolus.

Personnel informatique vs personnel de l'établissement

La plupart des personnes qui travaillent dans le « monde » de l'efficacité énergétique ont peu d'idées sur le type de défis commerciaux auxquels le personnel informatique est confronté au quotidien. Notamment - les attentes de l'entreprise sur le déploiement presque "instantané" de nouveaux serveurs avec le succès 100%, la disponibilité 100%, un nombre illimité de paramètres de système d'exploitation et d'application changeants qui peuvent transformer le matériel en bretzel à tout moment, un support technique externalisé à l'échelle mondiale pour les personnes qui peuvent ou non avoir un investissement personnel dans votre réussite, et des menaces constantes de logiciels malveillants et des personnes qui les fabriquent.

La vérité est que la plupart du personnel informatique vit dans un monde qui commence à ressembler à quelque chose d'un roman d'Upton Sinclair. Pour survivre dans ce type d'écosystème, les informaticiens font ce que font souvent les techniciens assiégés - ils suivent le principe "KISS" ("Keep It Simple Stupid"). Et dans le monde informatique, « KISS » signifie que la spécification de « l'hôte » physique qui sous-tend leur monde de serveurs virtuels est quelque chose qui ne change pas beaucoup. La plupart du matériel informatique est fourni avec toutes les options techniques qu'ils peuvent se permettre, puis ils le gardent exactement de la même manière. La vérité est que le personnel informatique n'a probablement pas grand-chose à gagner à passer à un hôte refroidi par liquide, mais a beaucoup à perdre si cet hôte refroidi par liquide ne fonctionne pas. Il y a maintenant des tendances dans l'industrie qui indiquent que les principaux fournisseurs de matériel sont dans le train du refroidissement liquide, mais cela prendra encore du temps.

Après tout, vous envisagez d'acheter l'un des premiers pick-up tout électrique ?


Le personnel informatique n'a probablement que peu à gagner à passer à un hôte refroidi par liquide, mais a beaucoup à perdre si cet hôte refroidi par liquide ne fonctionne pas.

Informatique externalisée / Centres de données en colocation

La volonté d'améliorer l'efficacité énergétique des centres de données a été entravée par l'émergence d'une externalisation généralisée des ressources informatiques, que ce soit vers des installations de colocation, une mise en œuvre complète du cloud ou une combinaison des deux. L'externalisation des actifs informatiques revient à faire de l'efficacité énergétique des centres de données (entre autres) le "problème de quelqu'un d'autre", un peu comme les gens n'ont aucun problème à laisser toutes les lumières allumées dans leur chambre d'hôtel lorsqu'ils partent. Si une installation de colocation n'est pas récompensée de quelque manière que ce soit pour l'efficacité énergétique de ses clients, il n'est pas nécessaire de faire de l'efficacité énergétique une priorité. Surtout si cela se fait au prix d'un risque de disponibilité.

Il se trouve que la plupart des entreprises s'appuient fortement sur l'informatique externalisée, mais commencent à exiger la durabilité de leurs fournisseurs informatiques externalisés. Par conséquent, il y a un regain d'intérêt pour le refroidissement liquide pour trouver la prochaine frontière de l'efficacité énergétique. Le personnel informatique a encore besoin d'un regain de confiance lorsqu'il travaille avec un personnel d'installations externalisé. À qui la faute sera-t-elle si le nouveau serveur refroidi par liquide tombe en panne ?

ASHRAE monte à bord

Le comité technique 9.9 de l'ASHRAE a publié la première édition de ses « Directives de refroidissement liquide pour les environnements Datacom » en 2006. Puis l'ASHRAE a publié une norme révisée en 2014. Les lignes directrices énoncent les défis associés au déploiement efficace des systèmes de refroidissement liquide. À savoir, des exigences de qualité de l'eau améliorées qui sont sensiblement différentes de ce qui est généralement maintenu sur les systèmes hydroniques des bâtiments.

Le document s'est également concentré sur les capacités de continuité (c'est-à-dire pour fournir un refroidissement continu pendant les transitions vers et depuis un générateur de secours, y compris les pompes de circulation alimentées par l'onduleur, le stockage thermique et l'application sérieuse des principes de maintenabilité simultanée (tels que définis par l'Uptime Institute ). Dans la plupart des cas, il sera logique de créer de nouveaux systèmes de refroidissement technologiques (TCS) pour prendre en charge les systèmes de refroidissement liquide. Dans la plupart des cas, il n'aura aucun sens de connecter ces actifs refroidis par liquide aux systèmes hydroniques existants des bâtiments.

Refroidissement gratuit et utilisation de la chaleur perdue

Au-delà de l'augmentation des performances de l'ordinateur et de l'amélioration de l'efficacité du refroidissement, l'opportunité d'efficacité énergétique supplémentaire pour le refroidissement par liquide est l'économie côté eau - ou "refroidissement gratuit" - et même la récupération de la chaleur produite par ces actifs. Les directives révisées de l'ASHRAE ont défini cinq "classes" d'alimentation en eau datacom refroidie par liquide (Classe W1 à W5), en fonction de la température de l'eau fournie à l'appareil. La classe la plus élevée (W5) permet à l'eau fournie à la puce d'être aussi élevée que 113 degrés F. C'est là que cela devient intéressant d'un point de vue énergétique, car non seulement cette température peut être maintenue en économisant uniquement (c'est-à-dire sans fonctionnement du compresseur - jamais ), mais au-delà, cela signifie que le rendement du SCT informatique sera suffisamment élevé pour une récupération directe pour le chauffage d'un bâtiment.

On peut le faire!

La bonne nouvelle est que nous pouvons le faire. Nous pouvons concevoir des systèmes de refroidissement technologiques capables de fournir un refroidissement économe en énergie avec la fiabilité exigée par le personnel informatique des centres de données. Tout a été fait avant. Même si Seymour Cray n'est plus là pour le voir, la conception d'une infrastructure de refroidissement liquide haute fiabilité et hautes performances n'est pas nouvelle.

Comme les décisions commerciales antérieures d'opter pour des serveurs montés en rack refroidis par air et la décision d'externaliser l'informatique vers des centres de données en colocation et basés sur le cloud, la décision d'opter pour des serveurs Liquid Cool doit être motivée par l'entreprise. La bonne nouvelle est qu'une fois que les ressources informatiques prises en charge par le fabricant appropriées apparaissent sur le marché, la décision de déployer ces ressources à distance dans une installation de colocation ou de les ramener sur site à des fins d'efficacité énergétique est un défi qui peut être facilement surmonté.

A propos de l'auteur

Nate Clyde, PE, DCEP apporte plus de 20 ans d'expertise en conception/construction de centres de données à Enabled Energy en tant que vice-président des services techniques. On l'entend souvent dire que « le diable est dans les détails » lorsqu'il s'agit d'infrastructures critiques. Nate travaille tous les jours pour diriger notre équipe alors que EE aide ses clients avec les « détails » de leurs projets d'économie d'énergie.

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