PartagerUn nouveau système de refroidissement évaporatif pour des centres de données plus économes en énergie
Un système de refroidissement évaporatif indirect permettant de s’approcher du point de rosée, a permis de réduire de 80 % la consommation d'électricité d'un centre de données au Royaume-Uni.
Selon un article de synthèse, les systèmes de conditionnement d’air par refroidissement évaporatif contribuent à améliorer l'efficacité énergétique des centres de données, mesurée à l'aide de la norme « Power Usage Effectiveness » (PUE). La technologie de conditionnement d’air par refroidissement évaporatif peut réduire le PUE annuel d’un centre de données à moins de 1,25. [1] Il convient de souligner que les signataires du Pacte européen pour la neutralité climatique des centres de données (“Climate Neutral Data Centre Pact”) doivent atteindre un objectif de PUE annuel de 1,3 dans les climats froids et de 1,4 dans les climats chauds d'ici le 1er janvier 2025.
Les systèmes de refroidissement évaporatif conventionnels
Il existe deux types de systèmes de refroidissement évaporatifs conventionnels : le refroidissement évaporatif direct et le refroidissement évaporatif indirect. Les systèmes de refroidissement évaporatif direct humidifient et refroidissent l'air des centres de données selon le principe suivant : l'air extérieur est introduit dans le centre de données où il entre en contact direct avec de l'eau contenue dans un milieu poreux saturé. L'eau s'évapore dans l'air, abaissant ainsi sa température et augmentant l'humidité. [1, 2] Le système de refroidissement utilise une partie de l'air repris de la salle des serveurs pour réguler le niveau d'humidité de l'air fourni et éviter la présence de condensation, qui peut affecter les équipements informatiques. [1]
Les systèmes de refroidissement évaporatif indirect assurent le refroidissement sans humidification. Dans ce cas, l'air utilisé pour refroidir le centre de données passe d'abord par un échangeur de chaleur placé dans une enceinte refroidie par évaporation. [2]
Le refroidissement évaporatif indirect s’approchant du point de rosée
Ces dernières années, un nouveau type de système de refroidissement évaporatif indirect capable de s’approcher du point de rosée, a vu le jour. Il est basé sur le "cycle Maisotsenko (cycle M)", qui a été développé pour réduire la température de l'air fourni par rapport aux systèmes de refroidissement évaporatif indirect conventionnels. Le cycle M est capable de refroidir l'air en dessous de la température de bulbe humide (la limite pour le refroidissement évaporatif conventionnel) et de s'approcher de la température du point de rosée. [3]
Le point de rosée est la température à laquelle se forme la rosée (correspondant à la condensation). C'est la température à laquelle l'air doit être refroidi à pression constante pour atteindre la saturation (soit une humidité relative de 100 %). Tout refroidissement supplémentaire produit de la condensation plutôt que d'abaisser la température de l'air. [4, 5]
Un échangeur de chaleur pour le refroidissement s’approchant du point de rosée comprend une succession de canaux humides et secs. [3] Dans un système de refroidissement évaporatif indirect s’approchant du point de rosée, une partie de l'air extérieur primaire est admise dans le canal humide de l’échangeur de chaleur avant d'entrer dans celui-ci, de sorte que la température de bulbe humide de cet air secondaire après refroidissement sera encore plus basse. [1]
Un système de refroidissement s’approchant du point de rosée dans un centre de données [6]
Une équipe de chercheurs de l'université de Hull, au Royaume-Uni, a mis au point un système très performant de refroidissement s’approchant du point de rosée, capable de produire de l'air froid à une température inférieure à la température humide de l'air entrant.
Les chercheurs ont testé leur technologie dans le centre de données du conseil municipal de Hull, en utilisant un système de refroidissement d’une puissance de 100 kW. De début août à fin octobre 2021, le système a permis de réduire de 80 % la consommation d'électricité pour le refroidissement du bâtiment, ce qui a permis au conseil municipal d'économiser 149 £ (200 $) par jour, soit 54 000 £ (73 000 $) par an. L'empreinte carbone du centre de données a ainsi été réduite de l'équivalent de 82,5 tonnes d'émissions de CO2 par an.
Pour plus d'informations sur le refroidissement évaporatif, une Note d'Information de l'IIF est disponible en téléchargement sur FRIDOC : https://iifiir.org/en/fridoc/138322
Sources
[1] Chu, J., & Huang, X. (2021). Research status and development trends of evaporative cooling air-conditioning technology in data centers. Energy and Built Environment. https://doi.org/10.1016/j.enbenv.2021.08.004
[2] Evaporative Cooling, 27th IIR Informatory Note. https://iifiir.org/en/fridoc/138322
[3] Cui, X., Chua, K. J., Yang, W. M., Ng, K. C., Thu, K., & Nguyen, V. T. (2014). Studying the performance of an improved dew-point evaporative design for cooling application. Applied Thermal Engineering, 63(2), 624-633. https://doi.org/10.1016/j.applthermaleng.2013.11.070
[4] Dew Point vs Humidity. https://www.weather.gov/arx/why_dewpoint_vs_humidity
[5] https://labomat.eu/fr/faq-essais-de-corrosion/708-qu-est-ce-que-le-point-de-rosee-.html