Qui dit datacenter, dit aussi serveurs en très grand nombre… et quantités considérables de chaleur générées. C’est pourquoi le refroidissement d’un centre de données constitue un défi majeur, car les équipements informatiques doivent être refroidis en permanence afin d’éviter des surchauffes et d’atteindre des performances optimales. Parmi les méthodes les plus innovantes, le refroidissement direct par liquide, ou direct liquid cooling (DLC), se distingue par sa capacité à répondre aux enjeux thermiques et énergétiques des datacenters. On vous explique tout !

 

Comment fonctionne le direct liquid cooling ?

Le principe du direct liquid cooling est relativement limpide : on cherche à établir une boucle fermée de refroidissement. En pratique, ce système utilise des liquides spécialisés qui circulent à l’intérieur de canalisations intégrées aux serveurs, directement au contact des composants via des plaques froides (cold plates) fixées au plus près des sources de chaleur. Cela leur permet d’absorber la chaleur générée par les équipements et de la renvoyer vers une unité de distribution du liquide de refroidissement, puis vers un échangeur. Le liquide, une fois refroidi, est réinjecté dans le système – d’où le concept de « boucle fermée ».

 

Bon à savoir

Différents liquides sont utilisés pour le direct liquid cooling : des fluides caloporteurs spécialisés (mélanges d’eau et de glycols), des liquides diélectriques (non conducteurs et sécurisants), ou tout simplement de l’eau déminéralisée caractérisée par sa capacité thermique élevée et son faible coût.

 

En somme, le liquid cooling s’appuie sur les propriétés thermiques des liquides pour permettre un transfert de chaleur plus efficace, contrairement aux méthodes traditionnelles de refroidissement des datacenters qui reposent sur des systèmes de climatisation (CRAC) ou à base d’eau glacée (CRAH). Des solutions qui consomment en permanence de l’énergie et s’avèrent donc coûteuses.

 

Qu’en est-il des autres méthodes de refroidissement liquide ? Le direct liquid cooling s’oppose :

  • au refroidissement par immersion qui consiste à immerger complètement les serveurs dans un bain de liquide diélectrique (une approche d’une efficacité redoutable, mais difficile à mettre en place et nécessitant une maintenance complexe) ;
  • au refroidissement indirect (ou liquid-assisted air cooling), un système qui fait circuler le liquide dans des échangeurs thermiques placés derrière les racks afin de refroidir l’air chaud expulsé.

 

De sorte que le refroidissement direct est la seule technique touchant directement les composants à rafraîchir, et permettant de cibler les équipements à forte consommation d’énergie, comme les processeurs et les cartes graphiques. Un procédé par lequel on peut extraire jusqu’à 80 kW par baie (soit 60 à 70 % de la chaleur émise), de façon à améliorer grandement l’efficacité du datacenter et à réduire les coûts énergétiques (jusqu’à 45 % d’économies). Le reste de la chaleur est éliminé par des ventilateurs.

 

Quels sont les bénéfices du refroidissement direct par liquide ?

L’intérêt du direct liquid cooling réside dans son efficacité énergétique et sa durabilité, deux avantages qui en font une méthode idéale pour répondre aux enjeux économiques et environnementaux du refroidissement des serveurs.

 

Une plus grande efficacité énergétique

L’efficacité énergétique d’un datacenter est déterminée en fonction du PUE (Power Usage Effectiveness) : une métrique obtenue en divisant la consommation d’énergie totale par la consommation d’énergie de la charge informatique. Le PUE d’un datacenter était en moyenne de 1,57 en 2021 selon l’Uptime Institute (contre 1,59 en 2020 et 2,5 en 2007). Cela signifie que les centres de données ont utilisé, cette année-là, environ 60 % de leur consommation énergétique totale pour leurs équipements informatiques.

Avec ces chiffres en tête, il faut savoir que les datacenters recourant au direct liquid cooling peuvent atteindre un PUE inférieur à 1,2 en éliminant la majeure partie de leurs systèmes de traitement de l’air. Cela veut dire qu’ils consacrent un maximum de 20 % de leur consommation d’énergie à leurs équipements informatiques.

 

Bon à savoir

La réduction du PUE rend le datacenter plus rentable et lui confère un avantage sur ses concurrents moins efficients.

 

Une empreinte carbone réduite

À l’échelle mondiale, les datacenters sont à l’origine de 2 % des émissions de gaz à effet de serre, au même niveau que le transport aérien. En France, ils représentent 14 % de l’empreinte carbone du numérique.

Le refroidissement direct par liquide joue un rôle majeur dans la réduction de l’impact des centres de données sur l’environnement : il permet de réduire de 90 % la consommation énergétique nécessaire pour refroidir les serveurs et supprime les systèmes de climatisation particulièrement énergivores.

 

Autres avantages du direct liquid cooling

Au-delà de ces bénéfices essentiels, la mise en place d’un système de direct liquid cooling offre plusieurs autres avantages :

  • Une réduction significative de la pollution sonore de par la suppression des ventilateurs, ce qui améliore les conditions de travail des techniciens.
  • Une maintenance facilitée: les boucles de refroidissement peuvent être séparées des autres équipements, ce qui signifie qu’il n’est pas nécessaire de couper l’intégralité de la baie pour effectuer une opération de maintenance.
  • La chaleur captée peut être valorisée, par exemple pour chauffer un bâtiment, pour alimenter un réseau de chaleur urbain, ou pour préchauffer de l’eau sanitaire. Cela contribue à transformer les datacenters en producteurs d’énergie thermique réutilisable.

 

Quels sont les défis posés par le DLC ?

Le direct liquid cooling est donc une technologie efficace et économique. Mais cette innovation n’est pas sans contraintes ni défis techniques. On peut en distinguer principalement quatre :

  • Des contraintes de déploiement, l’installation d’un système de refroidissement direct par liquide exigeant une préparation rigoureuse. Au cœur des préoccupations : la bonne gestion des fluides et la garantie de l’étanchéité des canalisations, des raccords et des cold plates. En outre, la maintenance est plus complexe que dans le cadre du refroidissement par air : elle nécessite des interventions dans des espaces confinés au sein des racks.
  • Un coût d’intégration initial plus élevé que pour un système traditionnel par air : il faut investir dans des équipements lourds, comme les unités de distribution de liquide, les pompes, les cold plates et les manifolds. Les racks et les serveurs doivent également être modifiés afin d’accueillir la tuyauterie.
  • Le risque d’incompatibilité des équipements existants, car tous ne sont pas adaptés au direct liquid cooling: il faut veiller à ce que les composants soient en mesure de supporter ce type de refroidissement. À ce titre, il peut s’avérer nécessaire d’investir dans de nouveaux serveurs ou racks.
  • Les réticences en interne. Certaines idées reçues ont tendance à freiner l’adoption du DLC, notamment à propos des risques de fuites, des soucis liés à la maintenance ou de son déploiement jugé trop rigide. Les technologies actuelles ont supprimé ces obstacles, mais les préjugés restent tenaces.

 

En substance, un brin de pédagogie est donc primordial pour préparer les équipes à l’installation d’un système de direct liquid cooling, notamment en insistant sur les nombreux avantages de cette technologie.

 

Quelles solutions de refroidissement sont utilisées dans les datacenters Telehouse ?

Chez Telehouse, nous combinons deux approches pour le refroidissement de nos datacenters :

  • Un agencement efficient des salles informatiques, de manière à séparer les équipements qui produisent le plus de chaleur de ceux qui en produisent le moins (ou pas du tout). Cette alternance permet à la chaleur d’être évacuée naturellement des zones chaudes vers les zones froides.
  • Le recours à des systèmes de refroidissement sophistiqués, comme le free cooling, le refroidissement hybride et le direct liquid cooling. C’est le cas, par exemple, du module d’hébergement IA installé au sein du datacenter Magny 2 qui bénéficie des avantages du refroidissement direct par liquide.

Pour ses datacenters, Telehouse s’engage dans une démarche continue d’optimisation de l’efficacité énergétique et de la réduction de l’impact environnemental. Dans ce but, nous intégrons à nos centres de données des technologies innovantes de refroidissement, de manière à garantir des performances maximales. Et le direct liquid cooling en fait indéniablement partie !