Il est essentiel de préserver la pureté de l'air à l'intérieur des centres de données pour assurer leur bon fonctionnement et protéger les équipements électroniques. Les opérateurs doivent trouver un équilibre entre cette nécessité et la réduction de la consommation d'énergie des systèmes de chauffage, de ventilation et de climatisation, qui augmente les émissions de gaz à effet de serre. Tony Abate, vice-président et directeur technique d'AtmosAir Solutions, présente une façon d'y parvenir.
Le besoin croissant de construire de nouveaux centres de données – et de moderniser les centres existants – pour répondre aux exigences de l’IA met désormais l’accent sur l’utilisation des technologies pour les rendre plus efficaces et plus durables. L’IA nécessite davantage de capacité de traitement des données, une puissance de calcul élevée et un fonctionnement continu. Tout cela se traduit par une augmentation de la capacité des centres de données, de la surface habitable et du nombre de machines en fonctionnement.
Il a été dit à maintes reprises que les centres de données sont devenus essentiels à notre vie moderne. Pensez à tous les objets que vous touchez quotidiennement et qui sont transmis à des services basés sur le cloud, dont tous les serveurs sont hébergés dans des centres de données. Les PC ou ordinateurs portables, les smartphones, les sonnettes intelligentes et même votre voiture envoient et reçoivent des données depuis un emplacement centralisé.
La croissance et la demande de centres de données sont donc sans précédent. Selon McKinsey, le marché des centres de données devrait passer d’une demande actuelle de 25 GW en 2024 à 80 GW d’ici 2030. Pour mettre les choses en perspective, 1 GW équivaut à un milliard de watts. Une centrale électrique de 1 GW pourrait alimenter 876,000 XNUMX foyers pendant un an. Les centres de données consommeront une quantité importante d’énergie et la nécessité de construire de nouvelles installations et d’améliorer les anciennes augmentera considérablement.
Ces centres de données auront besoin de plus de puissance, non seulement pour faire fonctionner les machines, mais aussi les installations. Un facteur majeur dans ces bâtiments de grande superficie est le chauffage, la ventilation et la climatisation (CVC).
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Deux éléments importants à prendre en compte en matière de CVC contribueront à améliorer les performances des centres de données. Le premier est la capacité de refroidissement suffisante. Les machines génèrent de la chaleur et des températures plus fraîches sont nécessaires. Les centres de données dotés de serveurs à haute densité doivent maintenir des températures entre 64 et 72 °C pour garantir que les puces des machines ne surchauffent pas, ce qui entraverait leurs performances et entraînerait des pannes. Cela peut avoir un effet catastrophique dans les centres de données, où la plupart des machines sont censées fonctionner en continu.
L'importance de la qualité de l'air
Le conditionnement de l'air extérieur est un facteur important dans tout bâtiment où le contrôle de la température est essentiel. C'est là que la majeure partie de l'énergie du système CVC est utilisée. L'utilisation de stratégies visant à limiter l'introduction d'air extérieur est essentielle pour améliorer l'efficacité énergétique d'un centre de données.
Les particules de poussière peuvent être introduites de l'extérieur ou de l'intérieur du bâtiment et s'accumuler sur les serveurs et entraver le refroidissement, entraînant une défaillance de l'équipement. De plus, les contaminants gazeux tels que le dioxyde de soufre et le sulfure d'hydrogène peuvent être corrosifs et endommager les serveurs. Les mesures typiques prises pour réduire ces contaminants sont l'augmentation de l'air extérieur pour diluer les contaminants gazeux ou des filtres à charbon actif pour absorber ces gaz. Les filtres à média pour traiter les particules de poussière fines sont généralement MERV 11 à 13 et de nombreuses installations utilisent une filtration à plusieurs étages avec des préfiltres et des filtres finaux qui peuvent atteindre une efficacité HEPA. Les filtres à haute efficacité restreignent le flux d'air, ce qui rend le refroidissement plus difficile et consomme plus d'énergie.
Une énergie plus propre et plus verte
Les centres de données doivent relever des défis considérables. Selon l'Office of Energy Efficiency & Renewal Energy, seulement 20 % de l'énergie électrique disponible provient d'une source durable, comme l'énergie solaire, éolienne ou hydraulique. Compte tenu de la forte demande énergétique des centres de données, comment peuvent-ils fonctionner de manière plus durable ?
Certains ont eu recours à des stratégies telles que l’installation de panneaux solaires sur les toits, compte tenu de l’empreinte considérable de ces installations, qui peuvent produire une énergie durable. Il existe également de nombreuses possibilités de réduire la demande d’énergie pour climatiser l’installation. Limiter l’introduction d’air extérieur peut avoir un effet majeur sur la réduction de la demande d’énergie. De plus, une diminution de l’apport d’air extérieur réduira les contaminants comme les particules PM 2.5 qui doivent être filtrées.
La mise en œuvre de stratégies d’utilisation de technologies avancées de purification de l’air, telles que l’ionisation bipolaire de l’air, peut purifier l’air, réduire les particules et les composés gazeux et permettre au bâtiment de faire recirculer davantage d’air conditionné à température et de consommer beaucoup moins d’énergie. De plus, une purification de l’air améliorée telle que décrite ci-dessus peut réduire le besoin de filtres à média à haute efficacité. L’utilisation d’un filtre à indice MERV inférieur réduira la restriction du débit d’air, réduisant ainsi les besoins en puissance des ventilateurs des équipements CVC et produisant un meilleur débit d’air pour le refroidissement indispensable. Ces deux effets se traduiront par une demande d’énergie plus faible.
En particulier, la technologie d'ionisation bipolaire provoque une décomposition en phase gazeuse des contaminants gazeux, réduisant ces éléments potentiellement corrosifs et provoquant l'agglomération des particules, qui deviennent plus grosses et plus lourdes, là où des filtres moins efficaces peuvent mieux les capturer. Un autre avantage de cette technologie est la neutralisation de la charge statique, car la technologie produit à la fois des ions positifs et négatifs comme on en trouve dans la nature. Cette neutralisation de l'électricité statique empêchera les particules de poussière de s'accumuler sur les serveurs et leur permettra de fonctionner plus frais et plus efficacement.
Toutes ces options réduisent le besoin d’énergie et diminuent l’empreinte carbone de l’installation, contribuant ainsi à atteindre les objectifs de durabilité.
Surveiller pour minimiser
Aujourd’hui, de nombreux bâtiments surveillent la qualité de l’air intérieur en temps réel pour fonctionner de manière plus efficace et durable. La compréhension des niveaux de CO2 peut aider une installation à effectuer des ajustements automatisés de la ventilation extérieure. Le suivi des niveaux de particules peut aider l’installation à utiliser une maintenance basée sur les performances, comme le remplacement des filtres en fonction des données de qualité de l’air intérieur, plutôt qu’une maintenance prescriptive basée sur le calendrier.
Alors que la demande de centres de données augmente et que la puissance nécessaire à leur fonctionnement augmente, l’utilisation de stratégies créatives telles que le nettoyage et la surveillance avancés de l’air peut contribuer à minimiser la consommation d’énergie de l’installation et à améliorer la durabilité et l’impact sur l’environnement.