Refroidissement liquide est défini comme le cas où le liquide doit être fourni à une entité pour son fonctionnement. Il est important de garder à l'esprit que cette définition ne limite pas le fluide de refroidissement à l'eau. Une variété de liquides pourrait être envisagée pour l'application, y compris des liquides qui pourraient être en phase vapeur dans une partie de la boucle de refroidissement.
- Le refroidissement par air définit le cas où seul de l'air doit être fourni à une entité pour son fonctionnement.
- Le rack refroidi par air définit le cas où seul de l'air doit être fourni au rack ou à l'armoire pour le fonctionnement.
- L'équipement de communication de données refroidi par air définit le cas où seul de l'air est fourni à l'équipement de communication de données pour le fonctionnement.
- L'électronique refroidie par air définit les cas où l'air est fourni directement à l'électronique pour le refroidissement sans autre forme de transfert de chaleur
Lorsque des liquides sont utilisés dans des boucles de refroidissement séparées qui ne communiquent pas thermiquement, le système est considéré comme un refroidissement par air. L'illustration la plus évidente concerne les CRAC à eau glacée qui sont généralement déployés à la périphérie de nombreux centres de données actuels. À l'autre extrémité de l'échelle, l'utilisation de caloducs ou de boucles pompées à l'intérieur d'un ordinateur, dans lesquelles le liquide reste à l'intérieur d'une boucle fermée à l'intérieur du serveur, est également qualifiée d'électronique refroidie par air, à condition que la chaleur soit évacuée de la boucle fermée interne. via le flux d'air à travers le châssis de l'équipement électronique.
Il existe de nombreuses implémentations différentes de refroidissement liquide parmi lesquelles choisir. Ci-dessous plusieurs scénarios :
Une option utilise un système de réfrigération refroidi par air monté dans l'équipement de communication de données pour fournir un réfrigérant réfrigéré aux plaques froides refroidies par liquide montées sur les processeurs. Pour cette mise en œuvre, l'air chauffé de l'échangeur de chaleur liquide-air (c'est-à-dire le condenseur) est évacué directement vers l'environnement du centre de données. Du point de vue du centre de données, le rack et l'électronique sont considérés comme étant refroidis par air car aucune conduite de liquide ne traverse l'enveloppe du rack.
Une mise en œuvre différente peut utiliser un échangeur de chaleur liquide-air monté au-dessus, en dessous, ou sur le côté ou à l'arrière du rack. Dans ce cas, l'échangeur de chaleur élimine une partie substantielle de la chaleur résiduelle du rack de l'air qui est finalement évacué vers le centre de données. Cette mise en œuvre ne réduit pas le débit d'air volumétrique requis par l'électronique, mais elle réduit la température de l'air qui est renvoyé dans le centre de données. Cet exemple décrit un rack refroidi par liquide puisque les conduites de liquide traversent l'enveloppe du rack. Figure ci-dessous.
Encore une autre mise en œuvre utilise des plaques froides refroidies par liquide qui utilisent de l'eau, des diélectriques ou d'autres types de réfrigérants qui sont refroidis par un échangeur de chaleur liquide-liquide qui rejette la chaleur perdue dans l'eau de l'installation. Le rejet de la chaleur perdue dans l'eau de l'installation peut se produire via une ou plusieurs boucles de liquide supplémentaires qui aboutissent finalement à une tour de refroidissement externe ou à une installation de refroidissement. Cette mise en œuvre du refroidissement liquide réduit la quantité de chaleur résiduelle rejetée dans l'environnement de l'installation et réduit également le débit d'air volumétrique requis par l'électronique du rack. Du point de vue du centre de données, cette implémentation décrit les racks et l'électronique refroidis par liquide puisque les conduites de liquide traversent l'enveloppe du rack et traversent également les serveurs eux-mêmes. Ce système est illustré dans la figure ci-dessous.
SYSTÈMES DE REFROIDISSEMENT LIQUIDE
Système de refroidissement des équipements Datacom (DECS)
Ce système ne s'étend pas au-delà de la baie informatique. Il s'agit d'une boucle à l'intérieur du rack qui est destinée à effectuer le transfert de chaleur des composants producteurs de chaleur (CPU, mémoire, alimentations, etc.) vers un échangeur de chaleur refroidi par fluide également contenu dans le rack informatique. Certaines configurations peuvent éliminer cette boucle et faire en sorte que le fluide de l'unité de distribution de liquide de refroidissement (CDU) s'écoule directement vers la charge. Cette boucle peut fonctionner en modes de transfert de chaleur monophasés ou biphasés facilités par des caloducs, des thermosiphons, des fluides pompés et/ou des cycles de compression de vapeur. Les fluides généralement utilisés dans l'équipement de communication de données comprennent l'eau, l'éthylène glycol ou le propylène glycol et un mélange d'eau, des réfrigérants ou des diélectriques. Au minimum, le système de refroidissement de l'équipement de communication de données comprendrait un échangeur de chaleur de collecte de chaleur ainsi qu'un échangeur de chaleur de rejet de chaleur et pourrait être encore amélioré avec des composants actifs tels qu'un compresseur/pompe, des vannes de régulation, des commandes électroniques, etc.
Système de refroidissement technologique (TCS)
Ce système ne s'étendrait généralement pas au-delà des limites de l'espace informatique. L'exception est une configuration dans laquelle le CDU est situé à l'extérieur du centre de données. Il sert de boucle dédiée destinée à effectuer le transfert de chaleur du système de refroidissement de l'équipement datacom vers le système d'eau glacée. Cette boucle est fortement recommandée, car elle est nécessaire pour résoudre des problèmes spécifiques de qualité des fluides concernant la température, la pureté et la pression, comme l'exigent les échangeurs de chaleur dans les systèmes de refroidissement des équipements de communication de données. Les fluides généralement utilisés dans la boucle de refroidissement technologique comprennent l'eau, l'éthylène glycol ou le propylène glycol et un mélange d'eau, des réfrigérants ou des diélectriques. Cette boucle peut également fonctionner par des modes de transfert de chaleur monophasés ou diphasiques et peut faciliter le transfert par caloducs, thermosiphon, fluides pompés et/ou cycles de compression de vapeur. Au minimum, le système de refroidissement de la technologie comprendrait un échangeur de chaleur de collecte de chaleur (composant probablement intégral du système de refroidissement de l'équipement de communication de données), un échangeur de chaleur de rejet de chaleur, ainsi qu'une tuyauterie d'interconnexion. Ce système peut être encore amélioré avec des composants actifs tels que des compresseurs/pompes, des vannes de régulation, des commandes électroniques, des filtres, des accessoires hydroniques, etc.
Système d'eau glacée (CHWS)
Ce système est généralement au niveau de l'installation et peut inclure un système dédié pour le ou les espaces informatiques. Il se compose principalement du système entre le(s) refroidisseur(s) du centre de données et le CDU. Le système d'eau glacée comprendrait l'installation de refroidissement, les pompes, les accessoires hydroniques et la tuyauterie de distribution nécessaire au niveau de l'installation. L'installation de refroidissement utiliserait généralement un cycle de compression de vapeur pour refroidir la température d'alimentation en eau glacée (43°F–48°F/6°C–9°C) sensiblement en dessous de la température ambiante intérieure (généralement 75°F/24°C et plus jusqu'à et au-delà de 95°F/35°C). Le système de refroidissement peut offrir un certain niveau de redondance pour les composants critiques tels que les refroidisseurs, les tours de refroidissement et les pompes.
L'équipement DX peut également être utilisé dans le système d'eau glacée. L'équipement DX assure une dissipation directe de la chaleur dans l'atmosphère et constitue donc la dernière boucle pour cette méthode de conception. Les limitations incluent la distance pour les systèmes divisés et le coût d'exploitation. Généralement, dans la plupart des régions, les systèmes deviennent économiquement rentables à 400 tonnes de réfrigération. Les systèmes plus grands favorisent les conceptions non DX, sauf si d'autres circonstances justifient un déploiement DX plus étendu. Des dispositifs thermiques plus petits peuvent être introduits pour des cas individuels ou spéciaux dans cette conception de boucle.
système condenseur-eau (CWS)
Ce système se compose de la boucle de liquide entre les tours de refroidissement et le(s) refroidisseur(s) du centre de données. Il se situe également généralement au niveau de l'installation et peut inclure ou non un système dédié pour le ou les espaces informatiques. Les boucles d'eau du condenseur appartiennent généralement à l'une des deux catégories fondamentales suivantes : système à bulbe humide ou à bulbe sec. Les boucles à bulbe humide fonctionnent sur un processus d'évaporation, tirant parti des températures de bulbe humide plus basses, fournissant ainsi des températures d'eau de condenseur plus froides. Les boucles basées sur le bulbe sec fonctionnent sur la base de la différence de température de la boucle d'eau du condenseur par rapport à la température ambiante du bulbe sec. Pour permettre le transfert de chaleur avec le système à bulbe sec, la boucle d'eau du condenseur doit être à une température sensiblement supérieure à la température ambiante du bulbe sec pour permettre un transfert de chaleur adéquat de l'eau du condenseur vers l'air ambiant extérieur. Ces boucles comprendraient généralement : un dispositif de rejet de chaleur extérieur (tour de refroidissement ou refroidisseur de liquide sec), des pompes, des réservoirs d'expansion, des accessoires hydroniques et des canalisations de distribution.
ARMOIRES ET ARMOIRES À REFROIDISSEMENT LIQUIDE
Un rack ou une armoire est considéré comme refroidi par liquide si le liquide doit circuler vers et depuis le rack ou l'armoire pour le fonctionnement. Les figures suivantes illustrent le refroidissement au niveau du rack/de l'armoire. Le premier est un rack de base refroidi par air. Les chiffres restants montrent d'autres options qui utilisent le refroidissement liquide ou une combinaison de refroidissement par air et de refroidissement liquide. Les figures de cette section montrent toutes les conduites d'alimentation et de retour du liquide de refroidissement sous le plancher surélevé. D'autres mises en œuvre d'installations peuvent permettre à ces lignes d'être acheminées au-dessus du sol ou du plafond. Les connexions d'alimentation et de retour de liquide de refroidissement pour le rack/l'armoire peuvent provenir de la base, du côté ou du dessus.
La figure 2 montre une combinaison de rack ou d'armoire refroidie par air et par liquide qui pourrait recevoir le fluide de travail refroidi directement à partir d'un point quelconque dans la boucle CHWS ou CWS. Une mise en œuvre pourrait avoir l'électronique refroidie par air, le liquide de refroidissement éliminant un grand pourcentage de la chaleur résiduelle via un échangeur de chaleur de porte arrière. Une autre implémentation pourrait avoir le liquide de refroidissement livré aux refroidisseurs ponctuels du processeur (une certaine forme de plaque froide), le reste de l'électronique étant refroidi par air.
La figure 3 montre une baie ou une armoire refroidie uniquement par liquide. Un exemple d'une telle mise en œuvre peut avoir toute l'électronique dans le rack ou l'armoire refroidie par conduction via des plaques froides. Cette méthode de refroidissement pourrait déployer de l'eau, un réfrigérant ou un autre réfrigérant diélectrique comme fluide de travail. Une autre mise en œuvre peut avoir toute l'électronique refroidie par circulation de liquide (par exemple, ébullition à flux forcé), impact de jet, refroidissement par pulvérisation ou une autre méthode qui déploie un liquide de refroidissement diélectrique pour refroidir directement l'électronique. Encore une autre mise en œuvre comprendrait un rack totalement fermé qui utilise l'air comme fluide de travail et un échangeur de chaleur air-liquide.
La figure 4 montre une combinaison de baie ou d'armoire refroidie par air et par liquide avec un CDU externe. Le CDU, comme son nom l'indique, conditionne le liquide de refroidissement du système de refroidissement technologique (TCS) ou du système de refroidissement de l'équipement de communication de données (DECS) de diverses manières et le fait circuler à travers la boucle TCS ou DECS vers le rack, l'armoire ou l'équipement de communication de données. Cette mise en œuvre est similaire à celle de la figure 2, à l'exception qu'il y a maintenant un CDU entre l'alimentation en fluide réfrigéré au niveau de l'installation (CHWS ou CWS) et le rack ou l'armoire. Cette mise en œuvre permet au CDU de conditionner le liquide de refroidissement livré au rack ou à l'armoire à une température supérieure au point de rosée de l'installation.
La figure 5 montre une implémentation de baie ou d'armoire refroidie uniquement par liquide. Cette mise en œuvre est similaire à celle de la figure 3, ainsi qu'à la figure 4, où un CDU externe est inclus.
Les figures 6 et 7 sont les implémentations finales à discuter dans cette section. Ces implémentations ont beaucoup en commun avec les implémentations des figures 4 et 5, respectivement. Une différence évidente est le fait que les racks ou les armoires représentés sur les figures 6 et 7 possèdent maintenant des CDU dédiés, c'est-à-dire des CDU internes. Les CDU sont affichés au bas du rack, mais d'autres configurations peuvent les inclure sur le côté ou le haut du rack. Cette mise en œuvre offre plus de flexibilité à l'opérateur du centre de données dans la mesure où les racks ou les armoires peuvent désormais conditionner leurs liquides de refroidissement à des conditions très différentes en fonction de la charge de travail ou de l'électronique à l'intérieur. Un autre avantage est que différents réfrigérants (par exemple, eau, réfrigérant, diélectrique) peuvent désormais être déployés dans les différents racks en fonction de la charge de travail ou du type d'électronique.
Directives de refroidissement liquide pour les centres d'équipement Datacom - ASHRAE et coopération avec TC 9.9, Mission Critical Facilities, Technology Spaces, and Electronic Equipment.
