L'approche unique de HoMEDUCS pour garder les centres de données modulaires au frais

Joe Milan | 25 juillet 2023

Avec les progrès de l’IA et de la 5G, les préoccupations en matière de confidentialité et l’expansion continue de l’Internet des objets, la demande d’informatique de pointe ne cesse de croître. Les centres de données modulaires gagnent en popularité pour répondre à cette demande, car ils peuvent être déployés rapidement dans des zones éloignées et compléter les centres de données physiques.

Cependant, un problème majeur pour tous les centres de données est leur consommation d’énergie et d’eau (en particulier pour le refroidissement, qui représente jusqu’à 40 % de la consommation énergétique des centres de données), ce qui en a fait la une des journaux.

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En février 2023, il a été révélé qu'un centre de données Google utilise un quart de l'eau d'une ville de l'Oregon, et selon une étude de 2021 de Virginia Tech, « un cinquième de l'empreinte eau directe des serveurs de centres de données provient de modérément à fortement hydrique. bassins versants stressés. Une grande partie de cette eau est utilisée pour le refroidissement par évaporation, ce qui devient un problème dans les conditions de sécheresse historiques que connaît le sud-ouest des États-Unis.

Pour les centres de données modulaires, le refroidissement est un problème particulièrement important en raison de leurs espaces restreints et de leur capacité à être déployés dans des endroits éloignés nécessitant un refroidissement par immersion liquide à l'aide de refroidisseurs à forte intensité énergétique ou d'un refroidissement par évaporation puisant dans l'approvisionnement en eau.

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En mai, l'Agence de projets de recherche avancée - Énergie (ARPA-E) du Département américain de l'énergie a annoncé son programme d'opérations de refroidissement optimisées pour des avancées en matière d'énergie, de fiabilité et d'hyperefficacité carbone pour les systèmes de traitement de l'information (COOLERCHIPS), qui finance des projets visant à réduire les impacts environnementaux. impact des centres de données en développant « des technologies de refroidissement hautement efficaces et fiables ».

L'objectif fondamental du projet, selon le Dr Peter de Bock, directeur du programme COOLERCHIPS, est de trouver « une voie de transformation vers des centres de données et des ordinateurs plus économes en énergie » dans le cadre de l'espoir plus large de réduire les émissions de carbone pour, comme l'a dit la secrétaire américaine à l'Énergie, Jennifer M. Granholm, « vaincre le changement climatique et atteindre notre avenir énergétique propre ».

Un projet financé qui s'avère particulièrement prometteur pour le refroidissement des centres de données modulaires est le projet Holistic Modular Energy-efficient Directed Cooling Solutions (HoMEDUCS) de l'Université de Californie à Davis.

Plutôt que d'essayer d'obtenir un meilleur refroidissement grâce à un seul élément ou une simple mise à niveau des méthodes de refroidissement antérieures, le projet HoMEDUCS déploie une série d'améliorations significatives sur l'ensemble du système de refroidissement modulaire du centre de données, en commençant par le principe de base de ce qui doit réellement être refroidi. .

Centre de données HoMEDUCS en mode fonctionnement (avec l'aimable autorisation de l'équipe UC Davis HoMEDUCS)

Contrairement aux bureaux où les températures sont confortables entre 68 et 76 degrés Fahrenheit (20 et 24,4 degrés Celsius) – comme le recommande l'OSHA – les puces informatiques tolèrent des températures beaucoup plus élevées (158 et 176 degrés Fahrenheit/70 et 80 degrés Celsius). (C'est un fait que nous apprenons tous grâce aux ordinateurs portables chauds, provoquant parfois de graves brûlures). Les puces informatiques peuvent supporter des températures que, même pendant les jours les plus chauds, le sud-ouest des États-Unis n'atteint pas.

En se concentrant sur cette idée, le Dr Vinod Narayanan, responsable du projet HoMEDUCS, déclare : « Si vous avez une puce informatique qui est à 80 degrés Celsius, même si votre température extérieure est à 40 degrés Celsius (104 degrés Fahrenheit)… cela [ différence de température] peut être utilisée pour éloigner la chaleur de la puce. Le projet de refroidissement de HoMEDUCS se concentre sur l'extraction et la dissipation de la chaleur de la puce vers l'air ambiant, en commençant par le refroidissement liquide direct de la puce.

HoMEDUCS utilise une conception de plaque froide qui diffère des autres conceptions de plaque froide par sa conception unique de canal de fluide qui se concentre sur des échelles plus petites et une géométrie différente qui améliore le transfert de chaleur tout en réduisant la chute de pression, réduisant ainsi la puissance de pompage nécessaire pour le fluide de la plaque froide (propylène glycol ).