Maitriser les coûts de fonctionnement des centres de données est devenu important pour les responsables IT (technologie de l’information). Pour cette raison, ils se penchent sur la réduction des coûts que génère le refroidissement qui représente à lui seul une lourde charge. De ce fait, ils optent pour une autre solution appelée free cooling. Alors, qu’est-ce le free cooling ? Est-il nécessaire de recourir au free cooling ? Voici quelques explications sur l'optimisation d'air ambiant ou d'eau froide pour une efficacité énergétique dans les Data Center.
Le free-cooling reste une technique de ventilation intensive qui permet de refroidir un bâtiment en utilisant l’énergie gratuite de l’air extérieur. Ceci n’est possible que si la température extérieure est inférieure à la température intérieure du bâtiment.
Lorsque le free cooling est associé à la technologie de climatisation, le système de refroidissement IT ne devient plus totalement gratuit. Dans ce cas, le mieux consiste à utiliser le moins possible le refroidissement à base de compresseurs. Ainsi, seuls les ventilateurs du free cooler et les pompes d’eau froide consommeront d’énergie. Sachez que les conditions atmosphériques sur place s'avèrent très importantes pour obtenir un meilleur rendement du système complet. Pour exemple, un centre de données situé en Europe du Sud ne pourra pas produire la même rentabilité que celui situé en Scandinavie.
Le principe de fonctionnement du free cooling se base sur la convection. C’est-à-dire que le module qui est installé à l’extérieur permet de soustraire de la chaleur au liquide de refroidissement (mélange d’eau glycol) par le biais de l’air ambiant. Lorsque l’eau coule le long des lamelles d’un échangeur thermique, celui-ci soustrait de la chaleur de cette eau. Le bon fonctionnement du système dépend de l’importance de la surface des lamelles. Aussi, l’utilisation de plusieurs ventilateurs permet l’augmentation de la quantité d’air en circulation. Ce qui entraine l’amélioration des performances de refroidissement avec une faible consommation d’énergie. Nous distinguons le free cooling direct et free cooling indirect.
Le free cooling direct consiste à utiliser l’agent de refroidissement directement pour extraire de la chaleur du centre de données. Prenons le cas d’un environnement homogène où les gestionnaires des grands centres de données insufflent directement de l'air ambiant vers l'intérieur. Ainsi, l’énergie supplémentaire n’est nécessaire que pour le fonctionnement des ventilateurs.
Par contre, cette solution comporte des conséquences négatives. En outre, la purification de l’air entrant devient obligatoire par l’installation de filtration. De même, la compensation des variations des conditions atmosphériques devient importante. D’un autre côté, la variation constante de l’humidité de l’air constitue un défi à relever. Un air trop humide ou trop sec altère les composants IT et réduit leur durée de vie. Par ailleurs, il faut penser protéger les grandes entrées d'air contre les insectes et les rongeurs.
Pour améliorer l’efficacité du free cooling direct, vous pouvez également recourir au refroidissement adiabatique ou refroidissement par évaporation. Dans ce cas, l’air entrant en contact avec l'échangeur thermique est d’abord pulvérisé avec de l'eau. Alors, l’eau s’évapore rapidement dans le flux d'air chaud à cause de la taille fine des gouttelettes. Une transformation thermodynamique se réalise lors du passage de liquide à l’état gazeux avec la soustraction de la chaleur à l’air ambiant.
Toutefois, l’utilisation de cette méthode engendre un risque de développement de légionelles. Ainsi, les mesures nécessaires supplémentaires peuvent se résumer à un nettoyage régulier, l’utilisation d’un débit d'eau plus important et la mise en place d’une protection contre le rayonnement solaire.
Cette technique de refroidissement permet d’optimiser de manière efficace l’énergie si lors de son installation vous prenez le temps de réaliser une expertise et une planification précise.
La plupart des PME disposent peu de ressources pour mettre en place des systèmes de refroidissement exceptionnels. Alors, si vous recherchez un système de refroidissement pour une infrastructure IT moyenne d'environ 200 kW optera, dans nos régions, c’est le moment de privilégier le free cooling indirect. En ce qui concerne les systèmes indirects, nous observons le refroidissement par l’air extérieur de l’eau qui à son tour refroidit le bâtiment. Le centre de données reçoit la fraicheur provenant de l’eau, puisqu’elle évacue la chaleur 4000 fois mieux que l’air.
L’intérieur est alors préservé de l’humidité de l’air extérieur par manque de l’air extérieur froid insufflé dans le centre de données. Ce qui entraine une minime sollicitation des systèmes de filtration. Toutefois, l’énergie électrique s’avère nécessaire pour le fonctionnement d’au moins un échangeur thermique eau / air et des pompes dans le système d’eau froide. Soulignons qu’un système de refroidissement indirect est plus décent et stable. De plus, il compense très bien les variations de conditions atmosphériques et de température.
Les concepts de refroidissement restent des concepts individuels, puisque les grands centres de données ne peuvent ni l’acheter ni facilement l’adapter. Ils sont conçus selon l’utilisation faite des systèmes des infrastructures IT et leurs températures ambiantes. Néanmoins, opter pour une solution de refroidissement fermé représente la solution idéale, parce que les facteurs d’incertitudes ne permettent pas une installation stable et fiable.
