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Refroidissement par huile ? Désormais, ça baigne

Jusqu’à il y a peu, le refroidissement par huile dans les datacenters ne concernait que les infrastructures de haute densité, dédiées au calcul intensif par exemple. Il est pourtant évident depuis toujours que la conductivité thermique d’un liquide est bien supérieure à celle de l’air, et que ce dernier n’est pas le fluide optimal pour récupérer et transférer de la chaleur.

Or les serveurs présents en grands nombres dans les datacenters produisent tous en masse un déchet : la chaleur. Le recours à un liquide semblait donc aller de soi, mais encore fallait-il que ce liquide présente toutes les caractéristiques requises pour être utile, et elles sont nombreuses. Nous ne pensons pas ici à l’eau qui peut être une source de dysfonctionnement à proximité des équipements IT.

 

Un datacenter est une énorme usine électrique, et ce fluide se devait d’être non conducteur. On parle alors de fluide diélectrique, avec une forte résistance.

Dans un datacenter, la composante matérielle importante ce sont les serveurs. Il faut que le fluide ne constitue pas une agression pour eux : pas de corrosion, pas de réaction chimique d’aucune sorte avec aucun des matériaux des différents composants.

Il doit permettre de maintenir les flux et les raccordements optiques de toutes tailles, qui sont la clé du transfert de données.

Il doit encore être stable dans la durée d’exploitation, et ne générer ni vapeur ni buée : pas d’évaporation qui appellerait des maintenances trop nombreuses sur un déploiement en grande taille.

Et enfin bien sûr le liquide doit être le moins toxique possible pour l’être humain, et pour l’environnement

Il a donc fallu de fortes compétences en chimie, et beaucoup de temps de recherche au sein de diverses entreprises, pour mettre au point des liquides qui réunissent toutes ses caractéristiques. On parle ici d’huiles, dont la composition chimique exacte reste un secret bien gardé. Ces liquides vont dissiper la chaleur des centaines de fois mieux que l’air. Une pompe la met en mouvement, jusque vers un échangeur thermique, pour maintenir le bain que lequel sont plongés les serveurs dans des plages de température optimales.

Et maintenant que cette technologie est sortie de son laboratoire pour se déployer à grande échelle, essayons donc de faire une synthèse sur ses avantages.

Parmi eux, et tout d’abord, une économie importante sur l’électricité habituellement dévolue aux équipements de production de froid : le refroidissement liquide permet de se passer de climatisation et de ventilateurs.  Soit une économie de 30 à 50% sur l’énergie consommée par une salle informatique. Cette économie est encore plus importante pour certains pays très chauds, ou la climatisation coûte encore plus cher.

Autre avantage induit par la disparition de la production de froid : on récupère des espaces. Or, au meilleur niveau d’équipement, un datacenter peut couter plus de 10.000 euros du mètre carré.

L’impact financier est donc positif, et très important.

Mais il reste d’autre bénéfices, comme celui de pouvoir monter la densité des salles, en multipliant les serveurs dans un même bain d’huile. Dans certaines expérimentations, on a pu utiliser des fréquences de fonctionnement supérieures à celles prévues par les constructeurs, cet « overcloaking » étant rendu possible par un maintien en température optimale grâce aux refroidissement liquide.

Côté sécurité des équipements, les dispositifs de bain d’huile ont une inertie telle qu’ils continuent à absorber la chaleur, et à maintenir les serveur à des températures de fonctionnement, même en cas de de panne de la pompe. Cette inertie peut atteindre plusieurs heures, ce qui laisse amplement le temps d’une intervention pour réparation.

Dernier avantage : les équipements immergés sont protégés de facto de la poussière, de l’humidité et de la corrosion.

Reste que cette technologie est un changement de paradigme dans l’exploitation du datacenter, et qu’elle ne va pas sans certaines contraintes.

Au cœur du sujet il y a en effet un gros problème, c’est que les serveurs ne sont pas conçus pour être immergés : ils sont dotés en standard de ventilateurs, avec une mise à l’arrêt automatique en cas de détection de leur dysfonctionnement. Il faut en aval les supprimer, et modifier le firmware pour pouvoir leur faire admettre leur nouvel environnement, ce qui est fastidieux sur des déploiements importants.

En phase d’exploitation, l’huile étant un liquide, et il faut une formation rigoureuse pour que les opérations de maintenance évitent toute projection. Le plus souvent, les éventuelles tâches d’huiles sont en effet très glissantes, ce qui peut vite poser un souci en termes de sécurité physique des personnes.

Mais la courbe d’apprentissage est très rapide, la balance inconvénients / avantages reste très positive, et cette technologie est donc promise à un bel avenir !

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