La nécessité de refroidir les ordinateurs pèse sur la consommation mondiale d’énergie. En utilisant un liquide au lieu de l’air, nous pouvons économiser de grandes quantités d’énergie tout en produisant de la chaleur.
Le refroidissement des ordinateurs est devenu un problème environnemental majeur, notamment en raison des progrès de la numérisation et de l’intelligence artificielle.
Les ordinateurs produisent de la chaleur et doivent être refroidis afin d’effectuer des calculs précis et d’éviter les dommages. Les centres de données consacrent 30 à 50 % de leur consommation globale d’énergie au refroidissement de leurs ordinateurs.
Le refroidissement liquide offre une solution alternative.
« La principale raison d’envisager une solution liquide est que les liquides conduisent la chaleur 10 à 20 fois mieux que l’air. Il est également plus facile de conserver l’énergie thermique recueillie. Cette énergie peut être stockée ou utilisée dans des systèmes de chauffage urbain, par exemple », indique Paul Roger Leinan, chercheur au SINTEF.
Deux options de refroidissement liquide
Le refroidissement liquide des ordinateurs s’effectue de deux manières principales : soit en refroidissant directement les différentes parties de l’ordinateur avec de l’eau, soit en immergeant l’ensemble de l’ordinateur dans de l’huile.
Le refroidissement direct concentre l’effet de refroidissement là où il est le plus nécessaire. Il s’effectue généralement dans un circuit fermé avec de l’eau, qui est à la fois bon marché et le meilleur en termes de transfert de chaleur. Son inconvénient est la complexité du système, le risque de fuites et le fait que les autres composants de l’ordinateur doivent être refroidis par d’autres méthodes, comme le refroidissement par air.
Le refroidissement par immersion offre d’autres possibilités. Cette méthode consiste à immerger l’ensemble de l’ordinateur ou des composants électriques dans un bain qui s’écoule ensuite sur et à travers les composants électriques.
« Nous avons utilisé des calculs pour montrer comment obtenir un flux uniforme de liquide de refroidissement dans l’ensemble du réservoir, afin que toutes les parties de l’ordinateur soient suffisamment refroidies. »
« Avec cette méthode, nous utilisons un liquide de refroidissement diélectrique qui ne conduit pas l’électricité. L’avantage est que tous les composants de l’ordinateur sont refroidis par le même système », explique M. Leinan.
Le refroidissement le plus efficace possible
Le refroidissement par liquide n’est pas une technologie nouvelle, mais les ordinateurs et les fermes de serveurs d’aujourd’hui sont si puissants que cette technologie connaît un nouvel essor.
SINTEF travaille actuellement sur le refroidissement par immersion dans le cadre du projet européen MODERATOR. Les scientifiques calculent et mesurent la technologie à l’aide d’outils de simulation mathématique, d’expériences en laboratoire et de techniques avancées.
« Nous avons utilisé des calculs pour montrer comment obtenir un flux uniforme de liquide de refroidissement dans l’ensemble du réservoir, afin que toutes les parties de l’ordinateur soient suffisamment refroidies », ajoute M. Leinan.
« Nous avons testé des systèmes capables de mesurer à la fois les faibles vitesses d’écoulement du liquide et les faibles variations de température. Cela nous permet de tester les solutions de refroidissement avec une grande précision ».
La chaleur peut être utilisée à d’autres fins
Avec le refroidissement par liquide, la chaleur de l’ordinateur est transférée au liquide et est ensuite transportée avec lui hors du réservoir de refroidissement, où elle peut être libérée, stockée ou envoyée.
« La température de ces centres, de 50 à 70 degrés, est très utile pour chauffer des bâtiments et certains types d’industries et d’installations. La température relativement basse signifie que la chaleur peut être transportée sur de longues distances ou stockée pendant une longue période, avec peu de pertes de chaleur ou de besoin d’isolation. »
Actuellement, le refroidissement par immersion est surtout pertinent pour les centres de données de petite et moyenne taille. La raison en est que la technologie peut être utilisée par ces centres avec seulement quelques adaptations mineures, et que la chaleur libérée par le refroidissement peut être plus facilement utilisée par d’autres.
Combiner les deux technologies ?
Les chercheurs ont constaté que les solutions de refroidissement les plus prometteuses combineront probablement les principes du refroidissement direct des pièces individuelles et du refroidissement par immersion.
« De nombreux composants d’un ordinateur ont besoin d’être refroidis, mais certains d’entre eux ont besoin d’une puissance de refroidissement beaucoup plus importante que d’autres, comme les processeurs qui effectuent les calculs dans un ordinateur », conclut M. Leinan.
Il est également important de choisir les bons matériaux pour l’intérieur des serveurs. L’huile de refroidissement peut dissoudre certains matériaux plastiques, ce qui peut réduire la durée de vie des composants du serveur, selon les scientifiques à l’origine de l’étude.
Source : SINTEF
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