Comment se fait le refroidissement d’un data center ?
Vous avez certainement déjà entendu parler de la consommation d'énergie des data centers. Les data centers abritent en effet des centaines, des milliers de serveurs parfois. Leur besoin en énergie est donc énorme, mais ce qui fait vraiment flamber les compteurs, ce sont principalement les systèmes de refroidissement, en plus des autres équipements informatiques. Voici pourquoi on ne peut pas se passer de refroidissement et comment tout cela fonctionne.
Pourquoi faut-il refroidir les data centers ?
Les équipements informatiques, comme les serveurs, dégagent naturellement de la chaleur. Si cette chaleur n'est pas évacuée, la température monte très vite dans les bâtiments hébergeant ces équipements. Et cette température qui monte inexorablement entraîne plusieurs risques :
● Un risque de sécurité pour les équipements. Au-delà d'une certaine température (idéalement aux alentours de 27°C pas plus), les serveurs risquent de s'arrêter de tourner voire même de brûler
● Un risque pour la continuité du service. Si les serveurs s'arrêtent à cause d’une surchauffe, le service est interrompu pour le client final ce qui ne doit pas arriver.
Maintenir une température adéquate au sein des data centers est donc essentiel pour s'assurer que les serveurs continuent de fonctionner sans interruption. Le refroidissement des data centers est d’ailleurs l'un des postes qui consomme le plus d'électricité dans toute l'infrastructure. C'est pour cela que miser sur l’efficacité énergétique et les énergies durables est devenue une priorité absolue.
Quelles sont les techniques de refroidissement des data centers ?
Il existe deux grandes tendances en matière de refroidissement des data centers : les systèmes plutôt classiques et les innovations qui gagnent de plus en plus de terrain. Traditionnellement, les centres de données sont refroidis grâce à de l'air froid qui est soufflé sous un plancher surélevé pour monter vers les serveurs et le refroidir. L'air chaud émanant des serveurs est ensuite récupéré grâce au faux plafond vers les unités de refroidissement. Deux unités sont ainsi à l’œuvre :
● Le CRAC (Climatiseur de Salle Informatique) : ce système fonctionnant comme une climatisation classique utilise un compresseur et un réfrigérant pour refroidir l'air.
● Le CRAH (Traitement d'Air de la Salle Informatique) : ce système utilise une centrale à eau glacée. L'eau froide passe dans un serpentin pour refroidir l'air soufflé par les ventilateurs.
D’autres techniques plus modernes peuvent également être déployées dans les data centers comme :
● Le free cooling (refroidissement libre) : cette méthode utilise l'air extérieur pour refroidir les salles. L'air extérieur froid est filtré et injecté directement à l’intérieur. L'air chaud est ensuite évacué.
● Le refroidissement adiabatique : cette technique utilise l'évaporation de l'eau. De l’eau est vaporisée dans l'air entrant. En s'évaporant, l'eau absorbe la chaleur de l'air, ce qui le refroidit sans avoir à utiliser beaucoup d'électricité.
● Le liquid cooling (refroidissement liquide) : l’eau ou un autre liquide est utilisé pour absorber la chaleur ambiante. Il est ainsi possible d'installer des plaques froides à côté d’un serveur ou d’un rack sur les composants (CPU, GPU, RAM), ou bien de plonger directement les composants dans un liquide non conducteur (immersion).
● Les systèmes hybrides : ils combinent généralement l'usage des ventilateurs avec l’action de l’eau.
Comparaison des méthodes
Chaque méthode a ses atouts et ses limites. L'utilisation de l’une par rapport à l'autre dépend en grande partie de l'infrastructure, de sa taille et de sa localisation. Voici un résumé des spécificités de chacune d'entre elles :
● CRAC : système classique à air et compresseur, simple mais énergivore.
● CRAH : utilise de l'eau glacée pour refroidir l'air.
● Free cooling : utilise l'air extérieur pour refroidir la salle, très efficace tant que la température extérieure est basse. C'est la méthode la plus indiquée dans les régions naturellement froides.
● Refroidissement adiabatique : refroidit l'air par évaporation d'eau (ruissellement), offrant une grande puissance frigorifique avec une faible consommation électrique.
● Refroidissement liquide : par plaques ou immersion, le liquide est bien plus efficace que l'air pour absorber la chaleur.
● Systèmes hybrides : combinaison de techniques permet d’optimiser le rendement, le coût et l'encombrement.
Les besoins en énergie des data centers et les enjeux de climatisation
Le développement du numérique, en particulier de l’intelligence artificielle et du cloud, entraîne une hausse importante de la consommation énergétique des data centers. Ces infrastructures doivent en effet alimenter en continu des milliers de serveurs, tout en assurant leur refroidissement et leur sécurité. Un enjeu majeur, qui doit désormais être pris en compte afin de limiter l’impact environnemental des data centers.
La consommation en hausse des data centers français
Selon un rapport du réseau de transport d’électricité (RTE), en France, en 2022, les data centers consommaient environ 10 TWh, soit environ 2 % de la consommation électrique nationale. D'ici 2035, les besoins en électricité des data centers pourraient tripler pour atteindre en moyenne entre 23 et 28 TWh (soit 4 % de la consommation française estimée pour cette période). Mais la production d’électricité française est à plus de 90 % décarbonée ce qui est plutôt une bonne nouvelle pour l'empreinte carbone du secteur du numérique*.
Les enjeux actuels de la climatisation
Le choix d'une solution de refroidissement performante et durable est un véritable enjeu pour l'environnement. Différents éléments sont à prendre en compte.
● L'indicateur PUE : pour mesurer l'efficacité énergétique, on utilise le PUE (Power Usage Effectiveness). C'est un indicateur qui compare l'énergie totale consommée par le data center à l'énergie utilisée uniquement par les équipements informatiques. Plus le PUE est proche de 1, meilleure est l'efficacité du data center.
● Stress hydrique : les solutions qui utilisent beaucoup d'eau, comme le refroidissement adiabatique, peuvent poser un problème dans certaines régions. Bien que l'eau circule généralement en boucle dans les circuits (une fois prélevée initialement il n'est plus nécessaire d'en prélever en continu), il est toutefois important de réfléchir à son utilisation pour éviter le stress hydrique.
● Réglementations climat : certains fluides frigorigènes comme le R134A (dans les CRAC par exemple) ne sont plus autorisés à cause de leur nocivité pour le climat. De nombreuses réglementations nationales et internationales encadrent également la consommation d'énergie, ce qui pousse les entreprises, et notamment le secteur industriel et celui des data centers à réfléchir à des solutions plus durables.
UltraEdge : la durabilité au coeur de nos data centers
Pour répondre à ces défis, les data centers s'engagent de plus en plus. Systèmes de refroidissement performants et peu énergivores, utilisation des énergies renouvelables, confinement des allées chaudes et des allées froides… De nombreuses méthodes existent pour réduire l'impact des data centers sur l'environnement. Chez UltraEdge, nous prenons très au sérieux ces enjeux. Nous investissons de façon massive dans nos infrastructures afin de réduire notre PUE et d'optimiser notre force opérationnelle. Nous sommes par ailleurs certifiés ISO 50001 et nous engageons à mettre en place des mesures visant à réduire notre consommation énergétique.
Nous avons également fait le choix d'installer nos serveurs sur le territoire français (plus de 250 serveurs en France). De cette façon, nous utilisons en priorité de l'énergie française décarbonée. La proximité de nos serveurs avec les entreprises et clients français nous permet aussi réduire la distance de transmission des données. Ce qui représente également moins de consommation électrique pour les équipements de réseau et de télécommunication.