Sécurisés et écologiques: les groupes frigorifiques au NH3 destinés aux centres de calcul
Dans ce centre de données, la chaleur est évacuée par des murs de refroidissement (Mountair). CTA assure le refroidissement à l’aide de deux groupes frigorifiques à l’eau. Le NH3 est utilisé comme réfrigérant naturel.
Qui dit plus de données, dit plus de centres de calcul
Avec la révolution numérique, la mise en réseau et le cloud computing, les volumes de données ne cessent d’augmenter. L’augmentation du nombre de centres de calcul est nécessaire au traitement et au stockage de ces données. Ils se doivent d’être protégés correctement contre les accès non autorisés et d’être disponibles à tout moment pour les utilisateurs. L’exemple d’un centre de calcul en Suisse alémanique montre que sécurité, haute disponibilité et préservation des ressources vont de pair. Les clients (entreprises comme fournisseurs TIC) louent de l’espace sur des serveurs ou des racks entiers dans le centre de calcul et peuvent ainsi stocker et exploiter leurs données et systèmes informatiques en toute sécurité.
Une infrastructure redondante pour une alimentation sans interruption
Le centre de calcul régional dispose d’une infrastructure Tier3+ certifiée ISO (21007), grâce à laquelle tous les systèmes sont entièrement redondants et donc hautement disponibles. Ainsi, l’infrastructure continue de fonctionner même si certains composants tombent en panne. C’est pourquoi le système comprend deux alimentations électriques indépendantes et installées à des endroits différents, disposant chacune de son propre groupe électrogène de secours, ainsi qu’une alimentation en refroidissement redondante qui peut refroidir les racks de serveurs via deux réseaux de refroidissement séparés. Pour améliorer la sécurité, un accumulateur de froid de 40 m³ est disponible pour refroidir momentanément l’installation en cas de panne.
Faibles déperditions
Le système de refroidissement du centre de calcul provient de Mountair AG (régulation, refroidisseurs secondaires, murs de refroidissement, module hydraulique) et de CTA AG (groupes frigorifiques, armoires de climatisation). Deux groupes frigorifiques avec refroidissement à eau et à l’ammoniac CTA d’une puissance frigorifique de 566 kW chacune sont utilisés. La production de froid se caractérise par de faibles déperditions et une construction très compacte. Les groupes frigorifiques sont installés dans des boîtiers facilement accessibles, ce qui facilite leur entretien et leur maintenance.
Un potentiel encore sous-exploité
«À ce jour, nous n’avons pas encore tirer tout le bénéfice d’un fonctionnement aussi efficace que possible des centres de calcul sur le plan énergétique et environnemental. Les réseaux de chauffage à distance ou les entreprises industrielles voisines, par exemple, profitent de la chaleur dégagée par les serveurs. Il s’agit d’une solution gagnant-gagnant. Les réfrigérants naturels aident en outre à économiser davantage d’équivalents CO2.»
Un réfrigérant naturel pour une grande efficacité
Les deux groupes frigorifiques fonctionnent grâce au réfrigérant naturel qu’est l’ammoniac (NH3). L’ammoniac est utilisé comme réfrigérant depuis plus de 100 ans et se caractérise par ses bonnes propriétés thermodynamiques et sa grande efficacité énergétique. En tant que réfrigérant naturel, il ne contribue pas à la destruction de la couche d’ozone ni à l’effet de serre et est considéré comme l’un des réfrigérants les plus respectueux de l’environnement. Ainsi, le groupe frigorifique NH3 est excellent pour l’environnement. Toxique, l’ammoniac exige en revanche une planification et une mise en œuvre minutieuses.
Un fonctionnement infaillible
Lorsque l’on construit des salles des machines dotés de groupes frigorifiques correspondant à ce degré de puissance, il faut absolument veiller à l’étanchéité et à un fonctionnement infaillible lors de leur équipement. En outre, il est nécessaire de prévoir une ventilation mécanique d’urgence, un dispositif de détection des réfrigérants et un concept de sécurité propre. Ainsi, la planification peut être légèrement plus complexe en ce qui concerne les groupes à l’ammoniac. En raison de la toxicité du réfrigérant, un calcul d’extension et une évaluation des risques en cas de défaillance sont donc nécessaires. Les constructeurs d’installations expérimentés connaissent les points critiques et savent comment installer des groupes à l’ammoniac correctement et en toute sécurité. De plus, les groupes CTA pour cette application se contentent d’une quantité de remplissage limitée à seulement 37 kg de NH.
Grâce à leurs normes de sécurité élevées, les groupes frigorifiques à l’ammoniac constituent une solution fiable et sûre pour le refroidissement des centres de calcul.
Une commande sophistiquée
Les deux groupes frigorifiques de ce centre de calcul sont en «confinement» dans la salle des machines. Ils sont placés dans deux boîtiers séparés, complètement étanches, qui disposent de leur propre système de détection de gaz et de leur propre ventilation. Les deux boîtiers aspirent séparément l’air de la salle des machines. L’air «consommé» est aspiré indépendamment et évacué à l’extérieur. Les groupes fonctionnent en alternance, afin que leur durée d’utilisation soit similaire. Si un groupe tombe en panne, l’autre peut prendre le relais sans interruption.
Développement conjoint de la commande API
L’intégration hydraulique des groupes frigorifiques était particulièrement délicate. La commutation entre le mode machine et le mode Free Cooling devait être réglée avec une grande précision. Pour l’optimisation nécessaire, on utilise différents automates programmables (API) dont la régulation et l’interaction ont été développées conjointement par CTA et Mountair. Différentes unités API commandent les deux groupes et les murs de refroidissement dans les salles des serveurs. Un «maître hydraulique» commun coordonne l’ensemble du système en amont.
Vers des centres de calcul efficaces sur le plan énergétique et respectueux de l’environnement
Production de chaleur possible jusqu’à 105 °C
Source d’énergie pour les groupements thermiques
Utilisation der réfrigérants naturels
Arrosage à l’eau de pluie pour une meilleure efficacité énergétique
Cette régulation garantit que les groupes frigorifiques ne fournissent que la quantité de froid nécessaire au centre de calcul et, en plein été, au refroidissement de confort du bâtiment. Les refroidisseurs secondaires hybrides de Mountair contribuent également à un fonctionnement efficace sur le plan énergétique. Lorsque la température extérieure est élevée, ceux-ci sont arrosés d’eau de pluie. Ainsi, la température de l’eau de refroidissement dans le circuit de refroidissement secondaire diminue, ce qui augmente encore sensiblement l’efficacité énergétique de l’installation.
Un refroidissement secondaire efficace
L’efficacité du refroidissement secondaire est indispensable dans un centre de calcul. En effet, les serveurs dégagent beaucoup de chaleur pour le chauffage et l’eau chaude des sanitaires dans le bâtiment et sur le site. C’est pourquoi, en dehors de l’époque où l’on chauffe, la chaleur produite par le centre de calcul doit être évacuée le plus efficacement possible, soit par Free Cooling, soit par le groupe frigorifique via le refroidisseur secondaire. Le système hydraulique est conçu de manière à ce que le Free Cooling et le refroidissement mécanique puissent se répartir la tâche en même temps. Si le Free Cooling n’évacue «que» 20% de la chaleur, le groupe frigorifique se charge des 80% restants.
Cellules photovoltaïques sur le toit du centre de calcul
Afin que le traitement de l’information et des données s’inscrive dans une perspective de développement durable, il faudrait idéalement que l’électricité utilisée par les centres de calcul et leur système de refroidissement provienne de sources renouvelables. Ainsi, les bâtiments abritant les centres de calcul se prêtent souvent bien aux installations photovoltaïques. Si, en plus de l’électricité produite sur le toit, il est possible d’utiliser une électricité hydraulique locale, les centres de calcul peuvent aujourd’hui être exploités de manière quasiment neutre pour le climat.
Participation
Mountair AG (régulation, refroidisseurs secondaires, murs de refroidissement, module hydraulique)
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