Besoins en capteurs des centres de données

Les propriétaires et les gestionnaires de centres de données sont parfaitement conscients de la nécessité d'améliorer l'efficacité énergétique. Responsable d'environ 1 % de la consommation mondiale d'électricité, le secteur est fortement impacté par les fluctuations des coûts de l'énergie, ce qui explique la forte demande en efficacité énergétique. Parallèlement, les gouvernements du monde entier se concentrent sur les industries énergivores pour trouver des solutions réduisant l'utilisation de combustibles fossiles et les émissions de gaz à effet de serre.

Environ 60 % des besoins en énergie d'un centre de données sont générés par son infrastructure informatique. Des équipements (généralement neufs) moins énergivores permettent donc de réduire la consommation d'énergie. Il existe cependant aussi des moyens d'améliorer l'efficacité énergétique dans les 40 % restants de la demande en énergie ; dont la majorité provient des systèmes de refroidissement et de climatisation du centre de données.

Un contrôle efficace de la température et de l'humidité est important pour le fonctionnement optimal de l'infrastructure informatique. Dans de nombreuses installations modernes, une disponibilité de 99,999 % est attendue, ce qui représente un temps d'arrêt annuel de quelques minutes seulement. Ces niveaux de performances extrêmement élevés sont nécessaires en raison de l'importance et de la valeur des données et des processus gérés par l'infrastructure informatique.

Parallèlement à toutes les bonnes mesures d'efficacité des processus, une gestion efficace de l'énergie repose sur la disponibilité de données de surveillance précises, fiables et continues. Donc, pour les centres de données, que faut-il mesurer ? et où ?

Température

Le refroidissement et la climatisation sont nécessaires pour évacuer la chaleur générée par les équipements informatiques afin d'éviter la surchauffe et prévenir les pannes. Il est donc nécessaire de surveiller la température dans les allées et les baies, ainsi que dans tous les espaces, les conduits du système de ventilation, les tuyaux du système de refroidissement et à l'extérieur. Naturellement, il est primordial que les lieux de mesure soient vraiment représentatifs et que le réseau de capteurs soit capable de détecter d'éventuels points froids ou chauds.

Les salles de données plus grandes peuvent être plus difficiles à surveiller car elles ont un plus grand potentiel de variabilité spatiale de la température. Il est donc important qu'il y ait un nombre suffisant de capteurs de température pour garantir la surveillance de tous les serveurs. Certains serveurs peuvent être proches d'une unité de refroidissement et d'autres peuvent être plus éloignés ; certains peuvent être au bas d'une baie, et d'autres plus haut, il existe donc un potentiel de variabilité tridimensionnelle. En plus d'un nombre suffisant de capteurs, il est donc également important que le flux d'air et le refroidissement soient répartis de manière optimale dans toute la salle des serveurs.

La plupart des centres de données devront surveiller le « delta T », qui est généralement défini comme la différence de température entre les allées chaudes et froides. Cependant, en réalité, la situation est plus complexe car il existe en fait quatre delta T différents (1) qui doivent être surveillés pour que les opérations de refroidissement soient aussi efficaces que possible.

Le delta T le plus évident est la différence de température dans l'air avant et après son passage dans l'équipement informatique. Le deuxième delta T fréquemment mesuré est la différence de température dans l'équipement de refroidissement. Cependant, dans la réalité, la température de l'air sortant des refroidisseurs est rarement la même que celle de l'air arrivant aux équipements informatiques. Cela est généralement dû à des problèmes tels que des obstructions, des tourbillons, des différences de pression, des poches d'air, etc. qui provoquent le mélange d'air froid et d'air chaud. De même, la température de l'air sortant de l'équipement informatique est souvent plus froide au moment où il entre dans les refroidisseurs. Cela est généralement dû au fait que l'air refroidi se mélange à l'air réchauffé pour diverses raisons, qui indiquent tous une inefficacité dans la gestion du flux d'air.

Ainsi, les quatre delta T sont les différences de température :

1. Avant et après l'équipement informatique
2. Avant et après les refroidisseurs
3. Entre l'air sortant des refroidisseurs et l'air entrant dans les équipements informatiques
4. Entre l'air sortant des équipements informatiques et l'air entrant dans les refroidisseurs

En surveillant avec précision ces quatre delta T, les responsables de centres de données peuvent mieux comprendre les facteurs affectant l'inefficacité du refroidissement, ce qui peut ensuite éclairer les mesures d'atténuation et d'amélioration pour affiner les performances du centre de données.

Par climat sec, le refroidissement par évaporation se produit à la dissipation de la chaleur. Par climat frais, le refroidissement direct avec air froid et humide peut être utilisé. Au cours des dernières années, les solutions de refroidissement liquide sont devenues populaires car elle dissipent la chaleur plus efficacement. Pour soutenir cette tendance, Vaisala a développé un nouveau capteur de haute qualité qui mesure les températures des liquides de refroidissement/chauffage. Le Vaisala TMI110 est un transmetteur de température à immersion offrant une réponse rapide avec des hauts niveaux d'exactitude. Le TMI110 est un complément à la vaste gamme de produits HVAC, y compris par exemple le très populaire HMD60 pour les conduits d'aération, le HMT120 pour les mesures de l'air intérieur et la plate-forme Indigo de pointe pour des mesures plus précises dans les centres de données.

Humidité

Les équipements informatiques peuvent également être affectés négativement par l'humidité ; de faibles niveaux augmentent le risque d'électricité statique, c'est pourquoi des humidificateurs à vaporisation ou à évaporation peuvent être nécessaires. Cependant, les taux d'humidité élevés sont également à éviter car ils peuvent entraîner de la condensation et corroder les équipements métalliques.

Dans les climats plus froids, il peut être possible d'utiliser l'air extérieur plus froid pour refroidir l'équipement du centre de données dans un processus connu sous le nom d'économisation. La teneur absolue en eau de cet air extérieur peut être faible, et puisque l'humidité relative de l'air diminue lorsqu'il est chauffé, le niveau d'humidité peut tomber en dessous des niveaux acceptables en l'absence de contrôles appropriés.

Différents types de mesures d'humidité sont nécessaires, selon l'emplacement et l'application. Par exemple, l'humidité relative et le point de rosée peuvent être mesurés dans les pièces, les espaces, les conduits et à l'extérieur, alors que les températures de thermomètre mouillé seraient nécessaires dans les tours de refroidissement et les humidificateurs à évaporation ; des capteurs d'enthalpie peuvent aussi être nécessaires pour les économiseurs côté air. L'enthalpie exprime l'énergie thermique totale (chaleur sensible et chaleur latente) impliquée dans les changements thermodynamiques. Ces paramètres d'humidité calculés sont généralement disponibles directement à partir de capteurs d'humidité avancés, tels que ceux de Vaisala.

Les trois configurations de capteur les plus courantes pour le contrôle de l'économiseur côté air sont le thermomètre sec, l'enthalpie simple et l'enthalpie double. Bien que le contrôle par thermomètre sec soit la méthode la plus simple, d'importantes économies d'énergie potentielles peuvent être manquées si l'économiseur ne s'ouvre pas lorsque la température ambiante est légèrement plus chaude mais relativement sèche.

La double enthalpie fonctionne de manière similaire, sauf que deux capteurs d'enthalpie sont utilisés ; l'un contrôlant l'air extérieur et l'autre, l'air renvoyé. L'économiseur fonctionnera si l'enthalpie de l'air extérieur est inférieure à l'enthalpie de retour.

Les transmetteurs de Vaisala sont conçus spécifiquement pour des applications telles que la climatisation et l'économisation ; la mesure de l'humidité et de la température, avec des sorties dérivées pour le point de rosée, la température de thermomètre mouillé et l'enthalpie. Les mesures de la température ne sont généralement pas sujettes à la dérive, contrairement aux capteurs d'humidité traditionnels. Les capteurs d'humidité de Vaisala exploitent la technologie HUMICAP®, qui assure une stabilité sur le long terme et est insensible aux interférences comme la poussière et la condensation. Ces capteurs d'humidité capacitifs à couche mince sont devenus le standard industriel dans les applications nécessitant des mesures de l'humidité sur le long terme à la fois précises et fiables, avec des périphériques sans entretien.

Le flux d'air dans les conduits permet aux capteurs de réagir rapidement aux conditions changeantes, tandis que la circulation de l'air dans les pièces et autres espaces peut être lente, de sorte que certains centres de données préfèrent utiliser la température du point de rosée comme paramètre de contrôle de l'humidité car il ne dépend pas de la température du capteur.

D'autres capteurs pouvant être déployés dans les centres de données mesurent la pression différentielle dans les conduits et entre les allées chaudes et froides, ainsi que des paramètres météorologiques extérieurs supplémentaires tels que la pression atmosphérique, les précipitations, la vitesse et la direction du vent. Ces mesures peuvent être prises par une station météorologique automatique, par des capteurs individuels ou par l'un des instruments WXT530 de Vaisala, qui utilisent des technologies à semi-conducteurs pour minimiser les coûts d'exploitation et de maintenance. Les capteurs extérieurs doivent être placés dans un endroit où l'air circule librement, loin de toute surface qui pourrait émettre de la chaleur et perturber les mesures. Naturellement, les mesures en extérieur doivent être aussi précises et fiables que les mesures en intérieur, c'est pourquoi les instruments météorologiques de pointe de Vaisala offrent cette fiabilité sur le long terme requise même dans les environnements les plus difficiles.

Référence 1. Les quatre delta T - www.upsite.com/blog/the-4-delta-ts-of-data-center-cooling-what-youre-missing/