Construire des datacenters plus écologiques
L'électrification et la numérisation entraînent des défis et des opportunités pour la durabilité. La demande en électricité devrait tripler d'ici à 2050, l'infrastructure des véhicules électriques (VE) et des énergies renouvelables se développe, et les infrastructures électriques vieillissantes sont rapidement remplacées pour répondre aux besoins croissants en électricité. Parallèlement à ces développements, la demande de données explose. Alors que les applications d'IA et d'apprentissage machine se multiplient, les datacenters consomment une part croissante de l'énergie mondiale.
Selon l'Agence internationale de l'énergie (AIE), une requête ChatGPT nécessite 2,9 wattheures d'électricité, contre 0,3 wattheure pour une recherche Google. En outre, l'AIE estime que la consommation énergétique mondiale des données représente jusqu'à 1,5 % de la demande mondiale en électricité. D'autres sources évoquent un chiffre encore plus élevé. L'IA a un rôle à jouer dans tous les secteurs, mais pour qu'elle évolue de manière durable, nous devons construire des datacenters plus écologiques.
Un changement de paradigme porté par l'IA en matière de refroidissement des systèmes informatiques
L'enveloppe thermique (TDP) est une mesure de la consommation électrique d'une puce et de ses besoins en refroidissement. Si le TDP d'une puce est supérieur à la capacité du système de refroidissement, elle surchauffe, dégrade l'équipement et nuit aux performances. La conception d'un système de refroidissement adapté est une étape essentielle dans l'exploitation des datacenters dédiés à l'IA et permet d'améliorer la durabilité sur plusieurs plans.
Traditionnellement, les équipements informatiques des datacenters sont refroidis par air. Dans les systèmes de refroidissement par air, l'ensemble de la pièce est refroidi par climatisation et les ventilateurs envoient l'air refroidi à travers les serveurs, ce qui permet de refroidir les puces. Cependant, le refroidissement par air ne peut pas répondre aux exigences élevées de refroidissement des datacenters dédiés à l'IA.
Pour protéger les systèmes informatiques et gérer l'énergie, les datacenters optent pour le refroidissement par liquide, où un liquide réfrigéré capture la chaleur et l'éloigne des équipements informatiques. Le refroidissement par liquide est plus efficace, car le liquide a une capacité de transfert thermique plus importante que l'air et peut circuler plus près de la source de chaleur.
Cela permet de réduire l'énergie nécessaire au refroidissement, ce qui entraîne une réduction des coûts et de l'empreinte environnementale. Alors que la grande majorité des datacenters actuels sont refroidis par air, le refroidissement par liquide devrait croître rapidement avec le développement et l'expansion de l'IA.
Types de refroidissement par liquide
Pour construire des datacenters plus écologiques, il est important de comprendre les différentes configurations de refroidissement par liquide. Il existe quatre types principaux :
Liquide-air
Ce type de refroidissement apporte un refroidissement par liquide aux équipements informatiques dans les datacenters refroidis par air en faisant circuler le liquide réfrigéré dans les racks informatiques. Le liquide est ensuite refroidi au moyen d'une unité de rejet de chaleur liquide-air, puis réinjecté dans le circuit. Avec le refroidissement par liquide en boucle fermée, aucune nouvelle infrastructure n'est nécessaire, car le liquide circule en boucle fermée. Les systèmes liquide-air font également circuler le liquide en boucle fermée, ce qui les rend plus économes en eau.
Air-liquide
Ce procédé utilise l'air pour refroidir les équipements informatiques, mais emploie un liquide réfrigéré pour refroidir l'airavant de le renvoyer dans la pièce. Cela permet d'isoler la chaleur du serveur au niveau du rack et de limiter le surrefroidissement de l'air dans toute la salle de données. Dans ces systèmes, le liquide de l'installation est nécessaire pour refroidir les boucles de liquide à l'intérieur des refroidisseurs de porte arrière placés à l'arrière des serveurs.
Directement sur la puce
Ce type de refroidissement élimine efficacement la chaleur à sa source grâce à un dissipateur thermique placé directement sur la puce. Cette technologie peut être associée à des refroidisseurs liquide-air ou utiliser le liquide de l'installation, mais une conception rigoureuse est indispensable, car le liquide se trouve à proximité des systèmes informatiques.
Immersion
Ce type de refroidissement permet d'immerger des serveurs entiers dans un liquide diélectrique refroidi. Cette méthode de refroidissement gère non seulement la chaleur dans les systèmes informatiques, mais les protège également de la poussière et de l'humidité. Le refroidissement par immersion peut être extrêmement économe en énergie, mais s'accompagne de considérations en matière de durabilité, concernant notamment la production de fluide diélectrique.
L'unité de distribution de réfrigérant (CDU) se trouve au centre de tout système de refroidissement par liquide. Selon la solution de refroidissement choisie, les CDU peuvent être des pièces autonomes ou intégrées à d'autres équipements. Véritables cœur et cerveau des systèmes de refroidissement par liquide, les CDU recourent à des algorithmes de contrôle avancés pour pomper avec précision le liquide réfrigéré dans toute la boucle de refroidissement, à une vitesse et une température optimisées.
Déploiement du refroidissement par liquide pour améliorer la durabilité
L'efficacité énergétique (PUE) est un indicateur clé de développement durable pour les datacenters. Le PUE se calcule en divisant la quantité totale d'énergie utilisée par un datacenter par la quantité d'énergie utilisée par son équipement informatique. Plus le PUE est bas, plus le datacenter est efficace. Pour une grande variété de configurations de datacenter, le refroidissement par liquide peut être utilisé afin de réduire le PUE.
Compte tenu du grand nombre de variables, aucune configuration ne peut être jugée systématiquement meilleure. Le plus important est que la solution de refroidissement soit adaptée au besoin. Pour les datacenters existants qui doivent augmenter rapidement leurs capacités de refroidissement afin de prendre en charge les puces d'IA, mais qui n'ont pas le temps de procéder à une mise à niveau ou à une rénovation de grande ampleur, les systèmes de refroidissement liquide-air sont un excellent choix.
Si un datacenter cherche à gagner en efficacité, mais utilise toujours des puces refroidies par air, le refroidissement air-liquide représente une solution appropriée. Lorsque les datacenters se préparent à alimenter de manière durable le calcul intensif, ils peuvent être prêts pour le refroidissement par immersion.
Les ingénieurs peuvent également aller au-delà du datacenter pour déployer le refroidissement par liquide. Le stockage d'énergie sur batterie joue un rôle important dans l'écosystème du datacenter en fournissant une alimentation de secours. Le refroidissement par liquide peut également être appliqué à cette solution, refroidissant les batteries plus efficacement et les aidant à atteindre des performances optimales.
Promouvoir des datacenters écologiques
Les leaders technologiques doivent continuer à encourager leurs équipes à repousser les limites des technologies de refroidissement par liquide et à les améliorer pour gagner en efficacité et en fiabilité. Les ingénieurs peuvent également explorer des approches novatrices pour réutiliser la chaleur des datacenters une fois transférée dans un liquide chaud, notamment la protection contre le gel et la fonte de la glace pour les extérieurs des datacenters, et même le chauffage des maisons et des entreprises. Au-delà de l'innovation matérielle, il est possible d'appliquer des algorithmes de contrôle avancés pour améliorer l'efficacité du refroidissement.
Plus important encore, les leaders technologiques doivent continuer à promouvoir des datacenters plus écologiques. Face à l'évolution constante des technologies informatiques, le développement d'écosystèmes plus durables autour d'elles représentera l'un des grands défis des leaders technologiques.
En mettant l'accent sur la fiabilité et l'efficacité, nVent s'engage à fournir des solutions de refroidissement de pointe adaptées aux exigences des datacenters modernes et des environnements à hautes performances. En savoir plus sur le portefeuille complet et l'expertise de nVent, y compris les solutions de datacenters : Datacenters et mise en réseau | SOLUTIONS DE DONNÉES nVent
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