Le refroidissement liquide des centres de données réduit la puissance totale de refroidissement lorsque l’électricité économisée grâce aux ventilateurs des serveurs, au refroidissement des salles et à la production de froid est supérieure à l’électricité supplémentaire consommée par les pompes à liquide de refroidissement et les équipements d’évacuation de la chaleur. Le potentiel est généralement le plus élevé lorsqu’une charge thermique importante et continue peut être refroidie avec un liquide relativement chaud et que la chaleur peut être évacuée efficacement vers l’extérieur.

Une température plus basse des puces ne suffit pas, à elle seule, à démontrer une économie d’énergie. Il en va de même pour le remplacement de l’air par de l’eau. La décision dépend du système de refroidissement dans son ensemble, y compris des équipements qui restent en service après l’installation du refroidissement liquide.

Comparer la puissance totale de refroidissement à charge de travail identique

Commencez par définir le périmètre de mesure. Pour cette comparaison, la puissance totale de refroidissement doit inclure les ventilateurs des serveurs, les ventilateurs des centrales de traitement d’air des salles, les pompes des CDU, les pompes de l’installation, les groupes frigorifiques, les ventilateurs des tours de refroidissement et ceux des refroidisseurs secs, selon les équipements utilisés. Incluez les équipements auxiliaires de refroidissement qui fonctionnent en continu. Ne comptabilisez chaque charge électrique qu’une seule fois.

Ce point est important, car les ventilateurs des serveurs sont généralement inclus dans la mesure de la consommation électrique informatique, tandis que les équipements centraux de refroidissement en sont exclus. Comparer uniquement les compteurs du refroidissement de l’installation peut faire manquer les économies liées aux ventilateurs. Comparer uniquement la consommation des serveurs peut masquer l’énergie supplémentaire consommée ailleurs par le pompage et l’évacuation de la chaleur.

Le critère pratique est simple : le système proposé consomme-t-il moins d’électricité pour le refroidissement, tout en fournissant le même travail informatique utile et en respectant les limites thermiques requises ?

Utilisez des charges de travail, des conditions ambiantes et des exigences de disponibilité équivalentes. Un serveur refroidi par liquide exécutant une charge de travail plus importante peut consommer davantage d’électricité au total tout en utilisant moins d’énergie par tâche accomplie. Cela peut être un résultat intéressant, mais ne démontre pas, à lui seul, une baisse de la puissance de refroidissement.

Le PUE peut contribuer à l’évaluation, mais ne permet pas, à lui seul, de trancher cette question. Les variations de la consommation informatique influent sur son dénominateur, et le transfert des fonctions de refroidissement entre les ventilateurs des serveurs et les équipements de l’installation modifie la répartition de l’énergie dans la comptabilité.

Un liquide de refroidissement chaud offre la possibilité de réduire la production de froid

Les liquides transportent efficacement la chaleur, mais le principal avantage du système tient souvent à la température à laquelle ils peuvent la capter. Si le serveur accepte un liquide de refroidissement plus chaud, l’installation peut éventuellement augmenter la température de son eau de refroidissement et réduire le fonctionnement des compresseurs.

La faisabilité dépend de l’ensemble du parcours thermique : la puce, la plaque froide, le circuit de refroidissement technologique, l’échangeur thermique du CDU, le circuit de l’installation et les équipements d’évacuation de la chaleur vers l’extérieur. Chaque étape de transfert thermique nécessite un écart de température. Un échangeur thermique sous-dimensionné peut imposer une eau plus froide dans l’installation, réduisant ainsi une partie des économies attendues grâce au fonctionnement à l’eau chaude.

Évaluez la température d’entrée autorisée pour le serveur en tenant compte des performances thermiques du CDU au débit et à la charge prévus. Déterminez ensuite comment l’installation évacuera la chaleur selon les conditions météorologiques locales. Les refroidisseurs secs dépendent de la température extérieure au thermomètre sec ; les systèmes évaporatifs dépendent également des conditions au thermomètre humide et impliquent des considérations liées à la consommation d’eau.

Le fonctionnement en économiseur peut réduire le recours aux compresseurs, mais nécessite toujours des ventilateurs et des pompes. Par temps chaud, le refroidissement mécanique ou un refroidissement d’appoint peut rester nécessaire. L’évaluation annuelle de l’énergie de refroidissement doit donc s’appuyer sur une analyse horaire des conditions météorologiques et de la charge, ainsi que sur une vérification distincte de la capacité du système à répondre aux besoins thermiques de pointe.

La quantité de chaleur captée par le liquide détermine les économies réellement possibles sur le refroidissement par air

Le refroidissement direct des puces laisse généralement une partie de la chaleur dans le flux d’air. Selon la conception du serveur, la mémoire, le stockage, les alimentations et d’autres composants peuvent toujours nécessiter une circulation d’air. La question pertinente est de savoir quelle quantité de chaleur la configuration proposée transfère au liquide dans les conditions de charge prévues.

Une forte proportion de chaleur captée par le liquide offre davantage de possibilités de réduire la vitesse des ventilateurs des serveurs et le débit d’air dans les salles. Ces économies ne se concrétisent que si les équipements restants peuvent s’adapter. Des ventilateurs à vitesse fixe, des réglages de débit d’air minimal prudents ou des unités de salle desservant des racks voisins refroidis par air peuvent maintenir une consommation électrique élevée.

Il s’agit d’une contrainte fréquente lors d’une modernisation. Le refroidissement liquide peut résoudre un problème thermique au niveau d’un rack, tandis que l’installation de refroidissement de la salle continue de fonctionner à peu près comme auparavant. Le gain de capacité disponible et la stabilité de la température restent utiles, mais leur valeur financière doit être évaluée séparément des économies d’énergie mesurées.

Une forte densité de puissance par rack renforce l’intérêt de cette solution lorsque le refroidissement par air exige un débit d’air important ou un air soufflé plus froid. Elle ne permet toutefois pas de définir un seuil universel de rentabilité. Une installation refroidie par air bien gérée et bénéficiant de conditions extérieures favorables peut offrir moins de possibilités d’économies qu’une installation inefficace de densité inférieure.

La conception hydraulique peut préserver ou réduire les économies

La puissance des pompes dépend du débit, des pertes de charge et du rendement des pompes. Les plaques froides, les flexibles, les raccords rapides, les vannes, les filtres et les collecteurs contribuent tous à la résistance hydraulique. Choisir un CDU sur la seule base de sa capacité nominale de refroidissement peut conduire à négliger l’énergie nécessaire à la circulation du liquide dans le circuit réel des racks.

Augmenter le débit peut réduire l’élévation de température du liquide de refroidissement, mais accroît également la résistance hydraulique et la puissance nécessaire au pompage. Le point de fonctionnement optimal fournit à chaque serveur ce dont il a besoin sur le plan thermique sans circulation excessive. Les propriétés du liquide de refroidissement comptent aussi : sa viscosité et sa capacité thermique influent sur les pertes de charge et le transport de chaleur. Les calculs doivent donc utiliser le fluide prévu et sa température de fonctionnement.

La distribution doit également correspondre aux besoins de chaque branche. Une branche insuffisamment alimentée peut contraindre les opérateurs à augmenter la vitesse des pompes pour l’ensemble du circuit. L’objectif est d’assurer un débit suffisant à chaque serveur ; un débit identique n’est approprié que lorsque les besoins des branches sont identiques.

Pour l’intégration dans les armoires, Shandong Liangdi Energy Saving Technology Co., Ltd. propose unCollecteur de refroidissement liquide en configurations à une ou deux rangées, avec des options de matériaux SUS304/316L et une personnalisation adaptée à différents racks de serveurs. Ces choix de configuration concernent l’agencement et la distribution ; l’évaluation énergétique nécessite toujours des données sur les pertes de charge et les débits de chaque branche pour l’ensemble sélectionné.

Le choix des matériaux doit également tenir compte de l’ensemble du circuit en contact avec le fluide et de la composition chimique du liquide de refroidissement. Un collecteur en acier inoxydable ne garantit pas la compatibilité des plaques froides, des joints, des raccords et des autres composants.

Les régulations à charge partielle déterminent souvent le résultat annuel

Un système dimensionné pour un déploiement complet peut, au début, ne desservir que quelques racks équipés. Si les pompes et les ventilateurs extérieurs continuent de fonctionner à un régime proche de leur régime nominal, leur consommation fixe peut dépasser les économies réalisées à faible charge. Les équipements redondants et les exigences de débit minimal influent également sur le résultat.

Demandez les courbes de puissance sur toute la plage de fonctionnement prévue, y compris au début du déploiement. Vérifiez si les pompes sont à vitesse variable, comment les équipements sont mis en marche et arrêtés par étapes, et quels signaux de température ou de pression commandent ces opérations. La stratégie de régulation doit maintenir un débit sûr dans chaque branche tout en évitant une circulation inutile.

La régulation doit également coordonner les systèmes de refroidissement liquide et par air. Les réglages du refroidissement des salles devront peut-être être ajustés à mesure qu’une plus grande quantité de chaleur est transférée vers le circuit liquide. Sinon, les deux systèmes peuvent continuer à consommer beaucoup d’énergie alors même que la charge côté air a diminué.

Le stockage thermique doit être évalué séparément. Il peut assurer un tampon thermique ou déplacer la demande de refroidissement à un autre moment, mais la charge, le pompage et les pertes thermiques influent sur la consommation énergétique totale. Une réduction de la demande électrique de pointe est un avantage différent d’une réduction de l’électricité consommée pour le refroidissement.

Fondez votre décision sur les conditions susceptibles de modifier le résultat

Une comparaison utile doit montrer dans quelles conditions l’avantage augmente, se réduit et comment il évolue si le déploiement diffère des prévisions.

Avant de sélectionner les équipements, établissez la consommation électrique de référence pour le refroidissement, le profil de charge de travail prévu et l’évolution du nombre de racks équipés. Obtenez les limites de température du liquide de refroidissement et les caractéristiques de captation de chaleur du serveur, puis combinez ces données avec les performances du CDU, du système de distribution et des équipements d’évacuation de la chaleur. Exigez que la comparaison inclue le refroidissement par air résiduel et la configuration de redondance prévue.

Lors de la mise en service, mesurez conjointement la charge de travail utile, les températures et débits du liquide de refroidissement, les charges électriques de refroidissement et les conditions ambiantes. Vérifiez le fonctionnement en régime stable ainsi que les changements de charge. Le dossier d’investissement est le plus solide lorsqu’il démontre un avantage énergétique sur toute la plage de fonctionnement prévue, avec des réglages de régulation clairement définis et des critères de réception mesurables.