Imaginez un monde où les centres de données sont silencieux, sans les climatiseurs bruyants. Les baies de serveurs se refroidissent elles-mêmes dans des liquides spéciaux. Bienvenue dans le refroidissement par immersion, une nouvelle technologie qui a le vent en poupe.
Il s'agit de garder les choses au frais sans gaspiller d'énergie ni d'espace. Les ingénieurs l'apprécient pour son efficacité et son silence. C'est un atout majeur pour le bon fonctionnement des centres de données.
Ce guide explore en profondeur le refroidissement par immersion. Nous examinerons ses types, son fonctionnement et ses avantages. Il s'agit d'une étape clé pour rendre les centres de données plus durables.
Table des matières
Refroidissement par immersion
Le refroidissement par immersion est une solution de refroidissement avancée pour les centres de données. Elle consiste à immerger les composants électroniques, comme les unités centrales, dans un liquide non conducteur. Cette méthode dissipe efficacement la chaleur, améliorant ainsi les performances et l'efficacité énergétique.
Les méthodes traditionnelles de refroidissement de l'air, comme la climatisation des salles d'ordinateurs (CRAC), sont moins efficaces. En effet, les liquides ont une meilleure conductivité thermique que l'air. Par conséquent, le refroidissement par immersion permet de réduire considérablement la consommation d'énergie et de réaliser des économies.
Il existe deux types principaux de refroidissement par immersion : monophasé et biphasé. Le refroidissement par immersion monophasé implique un fluide diélectrique qui absorbe la chaleur sans changer d'état. Dans le cas du refroidissement par immersion en deux phases, le liquide se transforme en gaz lorsqu'il est chauffé, puis redevient liquide dans un échangeur de chaleur. Les deux types de refroidissement contribuent à réduire les pertes de chaleur et à améliorer l'impact sur l'environnement.
Les centres de données jouent un rôle important dans la consommation mondiale d'électricité, représentant jusqu'à 1,5% de consommation. En utilisant le refroidissement par immersion, les centres de données peuvent atteindre une plus grande densité de CPU et une plus faible consommation d'énergie. Cela en fait une solution durable pour les centres de données modernes. Le refroidissement par immersion permet non seulement de réduire les coûts énergétiques, mais aussi les coûts de maintenance pour les opérateurs.
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Avantages du refroidissement par immersion
Le refroidissement par immersion est un excellent moyen de gérer la chaleur dans les centres de données. Il consiste à plonger les pièces chaudes, comme les processeurs et les GPU, dans des liquides spéciaux. Cette méthode surpasse le refroidissement par air traditionnel à bien des égards.
Il est meilleur pour l'énergie parce qu'il refroidit directement. C'est une solution idéale pour les systèmes étroitement imbriqués les uns dans les autres. De plus, il est bon pour la planète, car il réduit les émissions de CO2 et utilise des liquides de refroidissement respectueux de l'environnement. Ces points font du refroidissement par immersion un choix de pointe pour les centres de données qui cherchent à économiser de l'énergie et à être écologiques.
Efficacité énergétique et économies d'énergie
Le refroidissement par immersion rend les centres de données beaucoup plus efficaces sur le plan énergétique. Il peut réduire l'efficacité énergétique (PUE) à moins de 1,1. C'est bien mieux que le PUE habituel de 1,55 avec le refroidissement par air.
Il réduit également la nécessité d'utiliser de gros climatiseurs gourmands en énergie. Il en résulte une réduction de 48% de la consommation d'énergie. De plus, elle est plus respectueuse de l'environnement, car elle permet de réduire les émissions de CO2 de 30%. Tous ces avantages peuvent permettre aux centres de données d'économiser jusqu'à 33% sur les coûts, ce qui fait du refroidissement par immersion un choix judicieux.
Meilleure utilisation de l'espace
Le refroidissement par immersion modifie la conception des centres de données. Il supprime le besoin d'allées spéciales et de hauts plafonds. Cela signifie que les centres de données ont besoin d'environ un tiers de l'espace qu'ils occupaient auparavant.
Cela permet aux centres de données d'en faire plus, en augmentant les performances et la puissance par zone. Il ouvre également de nouvelles possibilités de conception, comme des salles de données à deux niveaux. Dans l'ensemble, le refroidissement par immersion permet d'économiser beaucoup d'espace et d'améliorer l'efficacité.
Réduction du bruit
Le refroidissement par immersion rend les centres de données plus silencieux. Il utilise des liquides à la place des ventilateurs, ce qui signifie qu'il n'y a pas de bruit de ventilateur. L'environnement de travail est donc plus silencieux.
Les centres de données traditionnels peuvent être très bruyants en raison de leurs systèmes de refroidissement à base de ventilateurs. Le refroidissement par immersion offre une alternative plus silencieuse. Il contribue à créer un espace plus calme pour les travailleurs, en réduisant les distractions causées par les systèmes bruyants de refroidissement par air.
Types de systèmes de refroidissement par immersion
Le refroidissement liquide par immersion utilise des fluides spéciaux pour refroidir les pièces électroniques. Les centres de données utilisent souvent cette méthode pour mieux gérer la chaleur. Dans cette méthode, les serveurs sont entièrement immergés dans un liquide non conducteur. Ce liquide absorbe et dissipe la chaleur sans ventilateur ni dissipateur thermique.
Il existe deux principaux types de refroidissement par immersion : monophasé et biphasé. Tous deux utilisent des fluides diélectriques qui ne conduisent pas l'électricité et ont une conductivité thermique élevée. Ils sont donc parfaits pour gérer la chaleur.
Refroidissement par immersion monophasé
Le refroidissement par immersion en phase unique est une méthode de refroidissement efficace et simple. Dans ce système, le fluide diélectrique reste à l'état liquide. Il circule sur et autour des composants électroniques, absorbant directement la chaleur et la transférant aux échangeurs de chaleur. Cette méthode est fiable et rentable car elle nécessite moins de maintenance et fonctionne sans la complexité de l'ébullition et de la condensation. Le refroidissement par immersion monophasé est environ dix fois plus performant que le refroidissement par air en termes de capacité de rejet de la chaleur. Il est donc parfaitement adapté aux environnements informatiques à hautes performances. Avec une consommation d'énergie plus faible et un encombrement réduit, il permet de réaliser de meilleures économies d'énergie et d'atténuer l'impact sur l'environnement.
Refroidissement par immersion à deux phases
Le refroidissement par immersion en deux phases est plus avancé. Il consiste à immerger les serveurs dans un liquide de refroidissement diélectrique qui passe de l'état liquide à l'état de vapeur. Lorsque le liquide de refroidissement absorbe la chaleur des composants chauds tels que les CPU et les GPU, il entre en ébullition et évacue la chaleur. La vapeur se condense ensuite en liquide et poursuit le cycle. Cette méthode offre une densité et une efficacité de refroidissement supérieures, ce qui la rend idéale pour les charges de travail intenses, telles que l'IA et l'informatique haute performance. Bien que son coût initial soit plus élevé, elle permet de réduire l'espace et la consommation d'énergie au fil du temps, ce qui diminue les coûts de maintenance globaux. Les fluides techniques utilisés bouillonnent à des températures inférieures à celles de l'eau, ce qui améliore l'efficacité énergétique et donne aux opérateurs de centres une plus grande puissance de refroidissement dans un encombrement réduit.
Mécanismes opérationnels
Le refroidissement liquide par immersion est une méthode de pointe pour gérer la chaleur dans les centres de données. Elle consiste à immerger les serveurs dans un liquide non conducteur, appelé fluide diélectrique. Ce liquide a une capacité d'absorption de la chaleur supérieure à celle de l'air, ce qui le rend plus efficace.
Le processus de refroidissement consiste à faire circuler le fluide diélectrique dans un échangeur de chaleur. Ce système transfère la chaleur absorbée vers un système de refroidissement secondaire, tel qu'une tour de refroidissement ou un refroidisseur. Conçus pour être non conducteurs, ces fluides protègent les pièces électroniques des courts-circuits électriques et de l'oxydation.
Le refroidissement par immersion améliore considérablement la conductivité thermique et réduit la consommation d'énergie par rapport aux systèmes traditionnels de refroidissement par air tels que ceux utilisant des unités de climatisation de salles d'ordinateurs (CRAC). En adoptant cette technologie, les centres de données peuvent supporter des densités de CPU plus élevées et s'aligner sur les objectifs globaux d'économie d'énergie.
Comment fonctionnent les systèmes monophasés ?
Le refroidissement par immersion en une seule phase est une approche simple pour gérer les températures des serveurs. Il consiste à immerger l'ensemble du serveur, y compris les CPU et les GPU, dans un liquide diélectrique thermoconducteur. Dans ces systèmes, le liquide de refroidissement reste à l'état liquide ; il ne s'évapore pas.
Cela signifie que la chaleur des composants du serveur est directement absorbée par le liquide de refroidissement. Une fois chaud, le liquide circule dans un échangeur de chaleur pour évacuer efficacement la chaleur. Les systèmes monophasés prennent en charge les configurations de racks à haute densité, offrant un refroidissement régulier sans fluctuation de température.
Réputés pour leur simplicité, ces systèmes sont plus abordables et plus faciles à entretenir que les systèmes biphasés. Ils nécessitent moins de maintenance et sont idéaux pour réduire la complexité opérationnelle des centres de données.
Principes de fonctionnement des systèmes biphasés
Refroidissement par immersion en deux phases offre une solution plus dynamique pour la gestion de la chaleur. Elle consiste à placer les composants électroniques dans un liquide de refroidissement diélectrique qui entre en ébullition lors de l'absorption de la chaleur. Cette ébullition transforme le liquide en vapeur, ce qui permet d'évacuer efficacement la chaleur des composants.
Lorsque la vapeur s'élève, elle se refroidit et se condense sous sa forme liquide, complétant ainsi un cycle continu. Ce processus exploite la chaleur latente de l'évaporation, qui permet un transfert de chaleur efficace. Le système utilise des serpentins de condensation, généralement situés au sommet d'un rack scellé, pour reconvertir la vapeur en liquide.
Le refroidissement par immersion en deux phases est conçu pour les environnements à haute densité. Il offre une solution économe en énergie pour les applications exigeantes telles que l'IA, le calcul haute performance (HPC) et les services cloud avancés.
Applications du refroidissement par immersion
Le refroidissement par immersion modifie la façon dont nous gérons la chaleur dans les centres de données et autres. Il consiste à plonger les composants dans un liquide spécial. Ce liquide évacue la chaleur de l'équipement, ce qui permet d'économiser de l'énergie et de réduire les coûts.
Cette méthode utilise des liquides sûrs qui n'endommagent pas les appareils électroniques. Elle est bonne pour la planète et permet d'économiser de l'argent sur l'entretien. De plus, la chaleur résiduelle peut même être utilisée à d'autres fins.
Il rend les centres de données plus efficaces et plus écologiques. C'est une bonne chose pour ceux qui veulent être plus durables.
Centres de données à grande échelle
Les centres de données hyperscale se tournent vers le refroidissement par immersion au fur et à mesure de leur croissance. Ils ont besoin de plus de puissance pour des applications telles que l'IA. Mais le refroidissement par air ne peut pas suivre.
Le refroidissement par immersion permet de gérer des baies d'une puissance supérieure à 100 kW. Il permet d'économiser de l'espace et de l'énergie, ce qui rend ces centres plus respectueux de l'environnement. Ils utilisent moins de terrain et d'énergie, ce qui est bon pour la planète.
Cette configuration leur permet également d'installer plus de serveurs dans un espace plus restreint. Cela permet de répondre à nos besoins numériques croissants.
Solutions d'informatique de pointe
Les systèmes informatiques de pointe se trouvent souvent dans des espaces restreints dans les villes. Le refroidissement par immersion monophasé est parfait pour ces zones. Il rend le refroidissement plus efficace dans les petits espaces.
Cette technologie est idéale pour traiter davantage de données dans des espaces restreints. Elle est évolutive, ce qui est essentiel pour le développement de l'informatique de pointe. C'est un choix judicieux pour les villes où l'espace est cher.
Face à l'essor de l'informatique de pointe, le refroidissement par immersion est un choix intelligent et efficace. Il répond aux besoins informatiques à haute densité des technologies d'aujourd'hui.
Calcul à haute performance (HPC)
Le calcul à haute performance (HPC) bénéficie d'un grand coup de pouce grâce au refroidissement par immersion monophasé. Il permet d'installer des racks denses. Le liquide absorbe plus de chaleur que l'air, ce qui le rend idéal pour le calcul intensif.
Les liquides utilisés sont sûrs et ne conduisent pas l'électricité. Cela permet d'éviter les dommages et de prolonger la durée de vie de l'équipement. Le refroidissement par immersion prépare le HPC aux futures avancées technologiques.
Des entreprises telles que Shell, Intel et Asperitas s'efforcent de rendre le calcul intensif plus économe en énergie. Le refroidissement par immersion renforce les systèmes HPC et les rend prêts à relever les défis de demain.
Durabilité et refroidissement par immersion
Le refroidissement par immersion modifie la façon dont nous refroidissons les centres de données. Il utilise des liquides spéciaux au lieu de l'air pour mieux refroidir. Cette méthode permet d'économiser de l'énergie et est plus respectueuse de l'environnement.
Ces liquides sont sûrs et se décomposent naturellement. C'est important pour un avenir vert. Ils réduisent considérablement les émissions de CO2 et la consommation d'eau.
Il protège également l'équipement de la poussière et de l'humidité. Cela signifie moins de réparations et de remplacements. Le refroidissement par immersion est une étape vers un avenir plus propre et plus intelligent pour les centres de données.
Réduire l'empreinte carbone
Le passage au refroidissement par immersion est un grand pas vers la réduction des émissions de carbone. Il peut réduire les émissions de 39% par rapport aux anciennes méthodes de refroidissement. Il consomme moins d'énergie, jusqu'à 481 TTP4T de moins.
Sans ventilateurs ni systèmes d'air, il consomme encore moins d'énergie. Les entreprises qui visent le développement durable peuvent constater une baisse de 30% des émissions de CO2. Il permet également d'économiser l'eau de manière indirecte, ce qui est bénéfique pour la planète.
Améliorer le retour sur investissement (ROI)
Le refroidissement par immersion est bon pour la planète et pour votre portefeuille. Il peut rendre votre centre de données plus efficace sur le plan énergétique. Cela signifie que vous économisez beaucoup sur les coûts énergétiques.
Il vous permet également d'installer plus de serveurs dans un espace plus restreint. Cela rend votre centre de données plus efficace et augmente votre retour sur investissement. En outre, il est fiable et nécessite moins de maintenance, ce qui vous permet d'économiser de l'argent à long terme.
Le refroidissement par immersion peut même transformer la chaleur résiduelle en énergie. Il s'agit là d'un nouveau moyen de gagner de l'argent. Il permet également à votre centre de données d'être à l'épreuve du temps, de sorte que vous n'aurez pas besoin de mettre à niveau les systèmes de refroidissement aussi souvent. Ainsi, votre investissement reste intelligent et précieux au fur et à mesure que la technologie progresse.
Comparaison avec d'autres méthodes de refroidissement
L'amélioration de la technologie s'accompagne d'une amélioration des systèmes de refroidissement. Le refroidissement par immersion est un choix de premier ordre car il est efficace et permet d'économiser de l'énergie. Il consiste à plonger les composants électroniques dans un liquide spécial qui gère bien la chaleur.
Il est meilleur que les anciennes méthodes de refroidissement car il permet d'économiser de l'énergie et est plus facile à mettre en place. Il permet également de loger plus de serveurs dans un espace réduit. C'est une solution idéale pour les centres de données qui veulent économiser de l'argent tout en respectant l'environnement.
Le refroidissement par immersion permet également d'assurer le bon fonctionnement de votre équipement. Il permet à votre centre de données d'être plus durable et de réduire les coûts de maintenance. Il s'agit donc d'un choix judicieux pour les besoins technologiques actuels.
Refroidissement par immersion vs. refroidissement par air
Le refroidissement par immersion l'emporte sur le refroidissement par air en termes de consommation d'énergie et d'espace. Le refroidissement par air ne peut pas gérer autant de serveurs que le refroidissement par immersion. En effet, le refroidissement par immersion conserve toute la chaleur, et pas seulement une partie.
Des études montrent que le refroidissement par immersion peut réduire la consommation d'énergie de 61% par rapport au refroidissement par air. Cela signifie des économies importantes pour les centres de données. Il permet également de refroidir les serveurs, ce qui est essentiel pour leurs performances. De plus, il permet d'installer plus de serveurs dans un espace plus restreint, ce qui permet de réduire les coûts d'infrastructure.
Les serveurs ayant besoin de plus de puissance, le refroidissement par immersion devient de plus en plus populaire. Il s'agit d'un choix de premier ordre pour les centres de données du monde entier.
Refroidissement par immersion ou refroidissement direct sur la puce
Le refroidissement par immersion présente de gros avantages par rapport au refroidissement direct de la puce. Il peut rendre votre centre de données beaucoup plus économe en énergie. En effet, il utilise un liquide pour refroidir l'ensemble du système, et pas seulement des pièces spécifiques.
Cependant, il peut être difficile de se lancer dans le refroidissement par immersion. Vous avez besoin d'une formation spéciale et vous devrez peut-être modifier la façon dont vous entretenez votre équipement. Néanmoins, ce système est idéal pour gérer de grandes quantités de chaleur et peut même réutiliser cette chaleur pour produire de l'énergie.
Cela en fait un excellent choix pour le refroidissement des ordinateurs modernes. La technologie ne cessant de s'améliorer, le refroidissement par immersion restera une excellente option.
Défis et considérations
La mise en place d'un système de refroidissement par immersion dans votre centre de données n'est pas sans poser de problèmes. Tout d'abord, vous devez préparer votre équipement pour le liquide. Cela peut représenter un travail considérable.
Vous aurez également besoin d'une formation spéciale pour assurer le bon fonctionnement de l'appareil. Il peut également être difficile de trouver les bonnes pièces. Vous devrez travailler avec de nombreux fournisseurs pour tout ce dont vous avez besoin.
Le passage au refroidissement par immersion signifie que vous devrez repenser l'agencement de votre centre de données. Il peut s'agir d'un changement important. De plus, commencer par un refroidissement par immersion biphasé coûte plus cher qu'un refroidissement monophasé. Mais il est plus efficace et peut vous faire économiser de l'argent à long terme.
Entretien et cycle de vie des fluides
L'entretien du fluide dans les systèmes de refroidissement par immersion est essentiel pour obtenir de bonnes performances. Le fluide utilisé ne s'évapore pas, il n'est donc pas nécessaire d'en rajouter plus souvent. Cela signifie qu'il y a moins d'entretien à faire.
Mais il est important de tester le liquide régulièrement. Ces tests permettent de vérifier si le fluide fonctionne toujours bien. La sécurité est également importante, car le fluide est très sûr et ne s'enflamme pas facilement.
Le fluide est également sans danger pour l'environnement. Il est non toxique, se décompose naturellement et peut être recyclé. Il existe des liquides de nettoyage spéciaux pour faciliter l'entretien.
Coûts de conception et de mise en œuvre
Le refroidissement par immersion permet d'économiser beaucoup d'argent dans les centres de données. Il consomme moins d'énergie, ce qui évite d'avoir recours à de gros systèmes de refroidissement par air. Le refroidissement en deux phases peut coûter plus cher au début, mais il permet d'économiser de l'argent à long terme.
La mise en place d'un système de refroidissement par immersion peut nécessiter une aide personnalisée. Des entreprises telles que Trumonytechs peuvent vous aider à la conception et à l'ingénierie. Le passage au refroidissement par immersion peut nécessiter une modification importante de l'agencement de votre centre de données.
Mais ce changement permet d'économiser beaucoup d'espace. Le refroidissement par immersion utilise beaucoup moins d'espace que les systèmes de refroidissement traditionnels. Si les systèmes monophasés sont plus économiques au départ, le refroidissement biphasé peut s'avérer plus efficace au fil du temps.
Conclusion
Le refroidissement liquide par immersion est une solution de pointe pour les centres de données modernes. Cette méthode de refroidissement avancée réduit le bruit en éliminant le besoin de ventilateurs et de flux d'air. En utilisant des fluides diélectriques, le refroidissement par immersion capture et élimine directement la chaleur des composants chauds. Cela permet aux centres d'être plus efficaces sur le plan énergétique et mieux adaptés aux tâches informatiques de haute performance.
