Industrie Mag - Le journal de l'industrie.
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Enfin, j’ai reçu des cartes d’accès pour visiter la salle de données de mon client où j’ai été accueilli par... du bruit, beaucoup de bruit. Dans la salle de données, un concerto de ventilateurs essayait de refroidir les serveurs, les switches, les unités de distribution d’énergie et les dispositifs de traitement de l’air.
Un centre de données typique à un niveau sonore de 70 à 80 dB, mais cela peut parfois atteindre des niveaux allant jusqu’à 90 dB. Pour mettre cela en perspective, une conversation humaine typique se situe à 60 dB ; un aspirateur crée un bruit de 75 dB ; un réveil produit un bruit d’environ 80 dB ; une exposition continue à un niveau sonore supérieur à 85 dB peut provoquer une perte auditive permanente.
Les centres de données peuvent devenir très chauds car l’énergie électrique utilisée par les serveurs, les dispositifs de stockage, le matériel réseau et divers autres équipements est convertie en énergie thermique. C’est pourquoi les centres de données nécessitent des systèmes de refroidissement efficaces et des méthodes de gestion de la température, garantissant le bon fonctionnement et la durabilité de leurs équipements. Ces systèmes transportent l’énergie thermique des espaces informatiques intérieurs vers l’environnement extérieur.
Pendant des années, l’air a été le principal moyen de transfert de chaleur. Pour disperser l’énergie thermique, de l’air frais doit circuler autour de chaque composant clé. Ceci est réalisé à l’aide de ventilateurs haute performance et de grands dissipateurs thermiques qui sont les principales sources de bruit à l’intérieur des centres de données. L’air frais est d’abord pompé à travers les bouches d’aération du sol dans l’ « allée froide » du centre de données. Il circule ensuite à travers les racks de serveurs, transférant la chaleur vers l’ « allée chaude ». Enfin, l’air chauffé est aspiré dans les bouches d’aération du plafond et refroidi par les unités de climatisation des salles informatiques (CRAC), renouvelant le cycle.
Les agents de transfert de chaleur à base de liquide émergent rapidement comme une solution viable dans l’ensemble de l’industrie. Par exemple, l’eau a une capacité de refroidissement 1 000 fois supérieure à celle de l’air parce que les molécules d’eau sont plus proches les unes des autres. Cependant, nous ne pouvons pas simplement faire circuler de l’eau à l’intérieur de nos serveurs ou équipements informatiques comme nous le faisons avec l’air, en raison de la nature conductrice de l’eau. Mais nous pouvons faire circuler de l’eau à l’intérieur de tuyaux isolés et autour des composants générateurs de chaleur comme les unités centrales de traitement (CPU) et les unités de traitement graphique (GPU) en utilisant des plaques de conduction thermique isolées. Cette méthode a été la solution la plus largement déployée récemment. Ce type de refroidissement liquide nécessite des racks de serveurs équipés de collecteurs de refroidissement liquide verticaux et horizontaux, ainsi que de serveurs et switches réseau utilisant des plaques de refroidissement liquide au lieu de dissipateurs thermiques. Ceux-ci seront connectés à l’unité de distribution de liquide de refroidissement via un réseau de tuyaux scellés.
Si nous regardons à l’intérieur d’un rack de serveurs refroidi par liquide, nous verrons beaucoup de tuyaux et de collecteurs, qui n’existent pas dans les racks refroidis par air. Vous vous demandez peut-être ce qu’est un collecteur. Essentiellement, c’est un tuyau plus grand qui se ramifie en plusieurs ouvertures, lesquelles sont ensuite connectées aux tuyaux plus petits provenant des serveurs. La figure 2 montre une représentation schématique de cette nouvelle technologie de refroidissement.
Nous savons que les liquides sont meilleurs que l’air pour transférer la chaleur. Dès lors, pouvons-nous utiliser cette capacité pour développer de meilleures solutions de refroidissement ? L’industrie a proposé des solutions de refroidissement par immersion sous deux formes : le refroidissement par immersion monophasé (1PIC) et le refroidissement par immersion biphasé (2PIC).
Dans la solution 1PIC, les serveurs sont installés verticalement dans un bain de liquide diélectrique à base d’hydrocarbures, similaire à l’huile minérale (Figure 3). Le liquide de refroidissement transfère la chaleur par contact direct avec les composants des serveurs. Le liquide de refroidissement chauffé sort ensuite par le haut du racket circule à travers une unité de distribution de liquide de refroidissement connectée à une boucle d’eau chaude reliée à un système de refroidissement extérieur. Ce type de solution de refroidissement nécessite l’utilisation de serveurs adaptés à l’immersion. Les solutions de réservoir de refroidissement par immersion nécessitent également une connexion à une pompe externe et à une tour de refroidissement, qui feront circuler l’eau chaude renvoyée par le système et transféreront la chaleur à l’extérieur du centre de données.
Dans les systèmes 2PIC, les serveurs sont scellés à l’intérieur d’un bain de liquide spécialement conçu à base de fluor carboné qui a un point d’ébullition bas (souvent inférieur à 50°C) (Figure 4). La chaleur des serveurs fait bouillir le liquide environnant. L’ébullition du liquide provoque un changement de phase (de liquide à gaz), d’où le nom de refroidissement par immersion biphasé. La vapeur est ensuite condensée pour revenir à l’état liquide lorsqu’elle atteint les serpentins de condensation refroidis. Le liquide condensé retombe dans le bain de liquide pour être recirculé à travers le système.
En résumé, si nous regardons à l’intérieur d’un rack refroidi par liquide, nous verrons très peu d’espace restant pour les panneaux de brassage de câblage structuré à cause des tuyaux de refroidissement et des collecteurs. Dans le cas des solutions de refroidissement par immersion, il est préférable de garder les composants de connectivité optique à l’extérieur des réservoirs de refroidissement.
Alors, où pouvons-nous monter nos solutions d’optique passive dans les centres de données si nous voulons utiliser ces nouvelles solutions de refroidissement pour nos systèmes de serveurs en surchauffe ? Chez Corning, nous avons développé divers supports de montage en hauteur de 2U et 4U adaptés aux goulottes de câbles et aux chemins de câbles pour monter les équipements Corning EDGE et EDGE8 là où l’espace est limité ou inexistant dans vos racks de serveurs ou de réseau. On peut monter les tiroirs optiques nécessaires dans ces racks de montage en hauteur et raccorder les serveurs avec des câbles de raccordement courts allant vers les systèmes de serveurs.
Concernant les systèmes de refroidissement par immersion, il est également important d’utiliser des câbles qui ne se dégraderont pas avec le temps en raison de l’exposition prolongée aux liquides utilisés dans ces réservoirs.
Il est dit que le refroidissement liquide peut contribuer à réduire les coûts d’électricité d’un centre de données entier de 40 % et jusqu’à 55 %, et qu’une réduction des niveaux de bruit des serveurs du centre de données serait également un bonus. Jusqu’à présent, je n’ai pas visité de centre de données ayant mis en œuvre le refroidissement liquide de manière généralisée, donc je ne peux pas confirmer ces chiffres sur base d’expérience personnelle. Ce qui est clair, c’est qu’l’argument en faveur des systèmes de refroidissement liquide devient de plus en plus convaincant au fur et à mesure que les centres de données se réchauffent.
