Confinement et optimisation énergétique

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1 Confinement et optimisation énergétique Rédacteur : Rémy FEBVRE : remy.febvre@modul-data-center.com IPenergy 2015 communication et reproduction interdites sans accord écrit préalable Page 1/7

2 1 GÉNÉRALITÉS SUR LES PROBLÉMATIQUES DE REFROIDISSEMENT DES SALLES INFORMATIQUES Lorsqu un manager de Data Center s aperçoit (souvent de façon douloureuse ) que sa salle informatique n est plus correctement dimensionnée pour absorber les densités de puissance actuelles qui augmentent en permanence malgré l amélioration d efficacité des serveurs, il est temps pour lui de prendre des mesures palliatives. Celles-ci peuvent être classées comme suit. 1. Mesures provisoires dites d urgence : ces mesures permettent de compenser dans une certaine mesure les erreurs de conception des salles ou leur ancienneté (ce qui revient souvent au même) ; elles peuvent au minimum permettre de gagner du temps avant de passer aux mesures suivantes ; parmi celles-ci le confinement des allées froides et/ou chaudes permet à moindre coût de gagner en efficacité énergétique et en contrôle des points chauds existants ; elles font l objet du présent «white paper». 2. Mesures plus énergiques mais nécessitant des investissements plus lourds et de plus long terme ; parmi celles-ci on pourra envisager le rajout sur les racks existants de portes refroidies à l eau ou l introduction de racks de refroidissements intercalés entre les racks informatiques (inrow) ; Mais ces évolutions impliquent souvent de revoir en profondeur la salle au niveau de la climatisation (Chillers, Cooling Distribution Unit, tuyauterie, contrôle d environnement...) et peut entraîner une interruption de la salle ou des travaux structurants pendant le fonctionnement des machines, ce qui pose des problèmes dans les 2 cas. Une solution potentiellement moins impactante dans certains cas consiste à rajouter sur les racks existants la solution Distrib Utility (cf ci-après). 3. Conception et mise en route d une nouvelle salle informatique aux normes de puissance et de sécurité actuelle, ou plus simplement acquisition d un Data Center modulaire adapté comme Modul Room. Nous aborderons dans ce document les mesures de confinement des allées, qui permettent au minimum de gagner du temps pendant la conception et la livraison d une nouvelle salle et s avèrent indispensables lors de la création d une nouvelle salle. 2 POURQUOI CONFINER EN ALLÉES CHAUDES ET ALLÉES FROIDES? Il est essentiel de comprendre que la différence majeure entre le refroidissement d un local tertiaire et celui d un Data Center, c est que dans le cadre d un Data Center, des volumes très importants d air chaud avec plusieurs KW voire dizaine de KW au m 2 sont générés, alors qu une personne ne génère qu une centaine de watts, le soleil étant plus important mais souvent réduit par des mesures simples. Par ailleurs, les besoins en air frais sont très localisés, en l occurrence sur l avant des serveurs. Ces différences fondamentales entraînent qu une climatisation d ambiance est absolument inappropriée, qui plus est lorsque l aspiration et le refoulement sont proches comme c est le cas dans les climatisations résidentielles et tertiaires. Voyons maintenant les avantages généraux du confinement, qu il soit en allées froides ou en allées chaudes : Le confinement permet d éviter le mélange entre de l air froid nécessaire pour refroidir les serveurs et de l air chaud issu des serveurs et ainsi d éviter de régler la température de sortie des climatisations à un niveau beaucoup plus bas que nécessaire. Ceci permet à la fois de générer des économies d énergie (moins d énergie pour refroidir l air, pertes fixes moins importantes du fait du sous-dimensionnement, réduction de taille des groupes électrogènes...) et de réduire la taille et donc le coût des unités de climatisation. Au vu du faible coût d un confinement, ces 2 points IPenergy 2015 communication et reproduction interdites sans accord écrit préalable Page 2/7

3 génèrent un ROI rapide. On voit sur la photo ci-dessous issue d un logiciel de simulation de flux thermiques, le résultat d une baie non confinée, avec une réaspiration de l air chaud par effet venturi. N oubliez surtout pas de confiner parfaitement vos racks, tous les U devant être occupés soit par des serveurs, soit par des obturateurs et les racks eux-mêmes devant voir tous leurs espaces latéraux, hauts et bas parfaitement obturés. Le confinement permet de réduire l'humidification ou la déshumidification car l'air chaud évacué par les équipements informatiques est capté et renvoyé directement au climatiseur, donc pas d extraction d humidité de l'air et ainsi, aucun besoin de rajouter de l humidité, ce qui économise de l'énergie et de l eau. Si il est associé à une distribution du froid au plus près des serveurs, grâce à des systèmes de type «Inrow» ou grâce à notre système breveté Distrib Utility (cf ci-dessous), le confinement permet d éviter de surdimensionner les systèmes de climatisation pour surmonter les pertes de charge et les obstacles liés à la circulation de l air sous le faux-plancher et pour le mettre sous pression. IPenergy 2015 communication et reproduction interdites sans accord écrit préalable Page 3/7

4 Ceci vient en complément des nombreux inconvénients des faux-planchers qui amènent leur disparition progressive (fragilité physique, poussière réinjectée dans les serveurs, tentation de passer des câbles et ainsi de perturber le passage de l air...). 3 CHOISIR UN CLOISONNEMENT EN ALLÉE FROIDE OU EN ALLÉE CHAUDE? Ceci bien signalé en préambule, nous allons discuter ci-dessous les avantages et les inconvénients respectifs du confinement en Allée froide (CF) ou en Allée chaude (CC). 3.1 CONFINEMENT EN ALLEES CHAUDES AVANTAGES INCONVENIENTS L air repris par les climatiseurs est plus chaud dans la mesure où le volume de l allée chaude est plus réduit, ce qui entraîne une meilleure efficacité des systèmes de climatisation. Volume d air froid plus important que dans le cadre d une allée froide confinée, permettant de tenir plus longtemps en cas de panne sans redondance de climatisation. Plus le volume de la salle qui constitue la partie froide est important, plus il se produit de déperdition qui entraîne une obligation de régler la température de soufflage plus bas et de surventiler. Conditions de travail dégradées du personnel d intervention du fait d une température de la salle globale élevée (environ 35 C) et perception d une température trop élevée du datacenter par les clients Perte de surface plus importante que dans un confinement en allées froides. Les normes ANSI/TIA/ EIA-942-A recommandent une largeur d'allée froide de 1,2 mètres et une largeur d allée chaude d au moins 0,8 mètres ; On voit que pour 2 travées (représentant un couloir), la largeur globale des allées va être de 2 x 1,2m + 0,8m = 3,2m dans le cas d une allée chaude confinée contre 2 x 0,8m + 1,2m = 2,8m dans le cas d une allée froide confinée, soit environ 15% de surface perdue. Moins bien adapté au revamping de salles existantes utilisant des faux planchers. IPenergy 2015 communication et reproduction interdites sans accord écrit préalable Page 4/7

5 3.2 CONFINEMENT EN ALLEES FROIDES AVANTAGES INCONVENIENTS L ensemble de l air froid est absorbé par les serveurs, ce qui, couplé à des pertes moins importantes du fait du faible volume de l allée, entraîne une optimisation de la production de froid. Gain de surface par rapport au confinement en allées chaudes. La température de l allée chaude est moins élevée ce qui permet d améliorer les conditions de travail. Des solutions en mode Free-cooling (refroidissement naturel) peuvent plus facilement être mises en place et intégrées dans un confinement en allée froide ; en effet il suffit d évacuer l air chaud via des conduites forcées ou autoventilées vers l extérieur en laissant entrer de l air extérieur froid (en tout cas en automnehiver), ce qui par ailleurs amène un confort certain par apport d air «frais» extérieur et le renouvellement de l air vicié issu de la ventilation des serveurs (cf cidessous). Mieux adapté au revamping de salles existantes utilisant des faux planchers. Le faible volume des allées froides rend nécessaire une redondance de climatisation, ce qui constitue dans tous les cas une recommandation forte. En cas de panne, un contrôle de température peut alerter les administrateurs qui peuvent ouvrir les portes de l allée pour laisser partir l air chaud. On voit donc que contrairement aux conseils de certains fournisseurs pas toujours impartiaux, chaque solution présente des avantages et des inconvénients. La position de tient en 2 conseils : 1. Chaque cas de figure client est différent et peut amener à préférer un confinement en allées froides ou en allée chaudes. Et chez un même client, certaines salles peuvent être confinées en allées froides et d autres en allées chaudes. 2. La solution optimale consiste à confiner à la fois les allées froides et les allées chaudes, comme le permet notre solution brevetée Distrib Utility, qui permet à la fois de distribuer efficacement l air, avec des unités de climatisation centralisées ou positionnées au plus près des serveurs, de confiner les 2 allées et de recevoir les câbles courants forts et courants faibles, tout en étant directement évolutive en fonction du nombre de racks. IPenergy 2015 communication et reproduction interdites sans accord écrit préalable Page 5/7

6 Env 2200 à 2400 Env 2200 à 2400 Hauteur Salle - Rack Courants forts Air chaud Courants faibles Distrib Utility Air froid Courants forts Courants faibles Air chaud Courants faibles Arrière Avant Avant Arrière Travée de racks vue de profil Baie standard l 600 à 800mm * 1000 à 1200 Travée de racks vue de profil Schéma de principe de la solution Distrib Utility ici en mode centralisé 3. Pour permettre encore plus d efficacité et d amélioration du taux de disponibilité, la solution optimale consiste à coupler, lorsque les conditions techniques sont envisageables, notre solution brevetée Distrib Utility avec un mode Direct Free Cooling, permettant ainsi de prendre de l air extérieur filtré tant que la température extérieure reste dans les limites des recommandations ASHRAE (théoriquement jusqu à 27 C mais nous conseillons de choisir environ 24 C) ou en cas de panne de climatisation avec une simple ventilation et de passer automatiquement en mode climatisation en cas d air extérieur non compatible, voire de mélanger air extérieur et air neuf. Distrib Utility Air neuf en Free cooling Clapet d extraction d air chaud en mode freecooling Air chaud Sans Free cooling En Free cooling Arrière rack Bac à condensats Courants forts et faibles Travée de racks vue de profil Avant rack Air frais Schéma de principe de la solution Distrib Utility Free Cooling IPenergy 2015 communication et reproduction interdites sans accord écrit préalable Page 6/7

7 4 CONCLUSION : Le confinement en allées chaudes et/ou en allées froides permet d améliorer grandement le fonctionnement et l efficacité des salles informatiques. Néanmoins, même si cela représente un gain énergétique très significatif ainsi qu un contrôle certain des capacités de refroidissement des racks par élimination des points chauds, ces solutions ne sauraient être considérées comme une solution suffisante si la solution de climatisation n est pas bien adaptée. Des systèmes complémentaires permettent d améliorer dans un facteur très important l efficacité des salles informatiques et grâce aux innovations de, ces solutions ne sont plus réservées aux grands Data Centers. Pour plus d informations et une étude personnalisée, contactez nous! IPenergy 2015 communication et reproduction interdites sans accord écrit préalable Page 7/7