La partie 1 de cette série a discuté des facteurs clés pour atténuer la consommation excessive d’eau dans les centres de données. La gestion de l’énergie est un autre domaine d’intérêt pour ces installations, en particulier en ce qui concerne l’échange thermique.
Les centres de données utilisent environ 2 % de l’énergie aux États-Unis, mais il n’existe pas de modèle idéal pour évaluer l’efficacité énergétique en raison de l’évolution rapide des conceptions de centres de données. Les densités des bâtis dans les installations de données modernes peuvent varier de 40 à 500 W/pi2 et entraîner une charge thermique inégale, ce qui rend la modélisation énergétique typique du bâtiment commercial mal adaptée. De plus, les équipements informatiques, de refroidissement et CVCA ne évoluent pas toujours au même rythme.
Les opérateurs mesurent l’efficacité de la consommation d’énergie (PUE) comme un moyen de contrôler la consommation d’énergie dans leurs installations.
La menace du biofilm pour l’efficacité de l’échange de chaleur
Les opérateurs peuvent parfois négliger l’impact qu’un traitement inadéquat de l’eau peut avoir sur la consommation d’énergie. L’encrassement microbiologique dans les systèmes d’échange thermique côté eau et les systèmes d’eau réfrigérée peut être la cause qui fait ou brise les objectifs de PUE et de durabilité d’un site.
Sur les surfaces d’échange de chaleur côté eau, l’encrassement entraînera non seulement une consommation d’énergie beaucoup plus élevée en raison d’une faible efficacité d’échange de chaleur, mais réduira souvent la durée de vie de l’équipement d’échange de chaleur lui-même.
L’encrassement microbiologique peut également être un problème énorme dans les systèmes d’eau réfrigérée, en particulier lorsque de grands réservoirs de stockage thermique sont utilisés. Un contrôle microbiologique approprié est souvent négligé dans cette zone, car l'eau réfrigérée est considérée comme un système « fermé ». Cependant, le faible débit dans le réservoir crée une zone mûre pour que les sédiments se déposent, favorisant la croissance des bactéries et du biofilm.
Les coûts élevés d’un échange de chaleur inefficace
Lorsque le biofilm se propage et s’installe sur les surfaces d’échange thermique, il inhibe considérablement l’efficacité de l’échange thermique. Alors que la conductivité thermique du cuivre, de l’aluminium et de l’acier inoxydable est de 384,0, 138,5 et 16,3 W/mK respectivement, la conductivité thermique du biofilm est en moyenne de 0,65 W/mK1. Une couche de biofilm réduisant le diamètre du tube de 10 % réduirait l’échange de chaleur de 55 %.
En termes de coûts d'exploitation, une couche de biofilm de 0,6 mm d'épaisseur sur les surfaces d'échange thermique d'un refroidisseur de 500 tonnes coûterait 15 000 $ de plus par année pour fonctionner.
Une défaillance prématurée et inattendue de l’équipement peut être une menace pour le temps de disponibilité et la fiabilité du centre de données. La durée de vie du tube de refroidissement est considérablement réduite par des problèmes microbiologiques persistants. Le fait de mettre l’équipement hors ligne pour le retubage ou le remplacement n’est ni bon marché ni idéal pour préserver la redondance. Le même refroidisseur de 500 tonnes coûterait près de 125 000 $ pour le retube ou 350 000 $ pour le remplacement complet.
Un peu de prévention fait beaucoup de chemin
Les centres de données de génération 5 s’éloignent constamment des systèmes de refroidissement traditionnels des centrales de refroidissement, optant plutôt pour des solutions plus modulaires conçues pour être plus économes en eau et en énergie.
Ces stratégies de refroidissement de nouvelle génération dépendent toujours fortement de l’eau pour le refroidissement et ne sont pas sans leurs défis de traitement. Les microbes prolifèrent toujours dans ces systèmes, et un prétraitement de l’eau ou des programmes préventifs appropriés sont nécessaires pour préserver la durée de vie de l’équipement. Le défaut de mettre en œuvre une stratégie de traitement appropriée peut entraîner des risques pour la santé par l’intermédiaire d’agents pathogènes à base d’eau et un remplacement précoce inutile des milieux de refroidissement. Un peu d’entretien préventif peut faire beaucoup dans les systèmes de refroidissement de nouvelle génération.
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N’oubliez jamais que tous les systèmes sont différents et qu’il est nécessaire de faire preuve de diligence pour déterminer la faisabilité de l’utilisation de ces méthodes. Consultez les manuels et guides de votre équipement.
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Citations :
1. Sun, K., Lui, N., Lui, X., Hong, T., « Models for Data Centers » Division Technologie du bâtiment et systèmes urbains Lawrence Berkeley National Laboratory, 2021 janvier.
2. Encrassement biologique : https://doi.org/10.1002/bit.260230902
3. EPRI- 2015 Séminaire sur la tour de refroidissement
4. Crocker, Michael. Efficacité du refroidisseur : Une calculatrice pour estimer le coût de l'encrassement du condenseur. http://innovastechnologies.com/chiller-efficiency-calculator-for-estimating-condenser-fouling-costs/
Estimation des coûts basée sur un refroidisseur de 500 tonnes avec 3 000 heures de fonctionnement annuelles et un coût d'électricité de 0,09 $/kWhr.
Sources supplémentaires
1. Heslin, Kevin. La durabilité de l’entreprise semble éloquente : Comment cela peut-il aider? https://www.7x24exchange.org/corporate-sustainability-seems-elusive-how-can-it-help/
2. Alliance to Save Energy, Incorporated, ICF, Incorporated, ERG, U.S. Environmental Protection Agency, Brown, Richard E, Brown, Richard, Masanet, Eric, Nordman, Bruce, Tschudi, Bill, Shehabi, Arman, Stanley, John, Koomey, Jonathan, Sartor, Dale, Chan, Peter, Loper, Joe, Capana, Steve, Hedman, Bruce, Duff, Rebecca, Haines, Evan, Sass, Danielle et Fanara, Andrew.Rapport au Congrès sur l’efficacité énergétique des serveurs et des centres de données : Public Law 109-431. États-Unis. https://doi.org/10.2172/929723
