Pour préparer leurs installations à l’avenir, les exploitants s’intéressent de plus en plus à la façon dont l’énergie est réellement utilisée et aux secteurs offrant le plus fort potentiel d’amélioration. Le refroidissement reste l’un des aspects les plus énergivores d’un centre de données, ce qui en fait un point de départ logique. Le refroidissement par liquide gagne ainsi du terrain, car il permet de réduire les coûts, de limiter l'empreinte environnementale et de soutenir les charges de calcul intensives requises par l’IA et les flux de travail modernes.
Principe de fonctionnement du refroidissement par liquide
Il existe deux approches courantes en matière de refroidissement par liquide. La première est par refroidissement direct des puces, où un liquide de refroidissement absorbe directement la chaleur émise par les processeurs. La seconde est le refroidissement par immersion. Ici, le matériel est entièrement submergé dans un fluide diélectrique à haut rendement thermique. Ces deux approches offrent une capacité d’évacuation thermique nettement supérieure à celle du refroidissement à l'air, ce qui les rend particulièrement adaptées aux environnements de calcul denses et axés sur l’IA.
Favoriser une meilleure efficacité énergétique
L'indicateur d'efficacité énergétique (Power Usage Effectiveness ou PUE), est la mesure la plus couramment utilisée pour évaluer l’efficacité énergétique d’un centre de données. Elle compare l’énergie totale consommée par l’installation à celle utilisée par les équipements informatiques. Elle se définit ainsi :
PUE = Consommation d’énergie totale du centre de données ÷ Consommation d’énergie de l'équipement informatique
En pratique, les centres refroidis par air ont généralement un PUE entre 1.5 et 1.7. Le refroidissement liquide permet de descendre autour de 1.2, et l’immersion encore davantage. Selon DataGarda, les centres de données à très grande échelle les plus efficaces atteignent un PUE aussi bas que 1.06.
En réalité, utiliser le PUE comme seul indicateur de l’efficacité du refroidissement peut conduire à sous-estimer les avantages du refroidissement par liquide. Comme celui-ci permet de réduire la consommation d’énergie à la fois des équipements informatiques et des systèmes de refroidissement, il diminue les deux composantes de l’équation présentée ci-dessus. Certains observateurs estiment qu’un indicateur alternatif comme l'efficacité d'utilisation totale (Total Usage Effectiveness ou TUE), constituerait une meilleure façon de mesurer ces bénéfices.
Gains d'efficacité et impératifs opérationnels
Sur le terrain, la différence est majeure. D’après des données de Boyd, passer d’un refroidissement entièrement à l'air à un environnement majoritairement refroidi par liquide (75%) permet de réduire de 27% l’énergie consacrée au refroidissement et de diminuer de plus de 15% la consommation électrique totale du site. Ces gains montrent que le refroidissement par liquide améliore l’efficacité bien au-delà de ce que le PUE peut révéler, en profitant à la fois au refroidissement et aux charges informatiques qu'il soutient.
Nonobstant les modifications structurelles et à la plomberie que peut exiger le passage au refroidissement par liquide dans des installations existantes, plusieurs exploitants jugent que le jeu en vaut la chandelle considérant les gains d’efficacité à long terme.
Réduire la consommation d'eau et l'empreinte environnementale
Au-delà des gains d’efficacité, le refroidissement par liquide affiche également de solides performances selon d’autres indicateurs de durabilité, notamment la réduction de la consommation d’eau, puisqu’il élimine le recours aux tours de refroidissement par évaporation. BlueField Research souligne que l’utilisation de l’eau varie considérablement entre les systèmes par évaporation conventionnels et les modèles modernes en boucle fermée :
- Les systèmes de refroidissement par évaporation consomment en moyenne moins de 1.9 litre (0.5 gallon) par kWh, les installations les moins performantes en utilisant plus de 1.9 litre (0.5 gallon)
- Les systèmes de refroidissement par liquide en boucle fermée consomment moins de 0.1 litre (0.03 gallon) par kWh, car ils recirculent la même eau en continu
Comme la majorité des centres de données dépendent des réseaux municipaux d’approvisionnement en eau, l’accès à cette ressource demeure une contrainte majeure pour l’implantation et l’expansion des installations. Les systèmes de refroidissement par liquide en boucle fermée, moins gourmands en eau, réduisent la pression exercée sur les services publics, ce qui accroît leur attrait pour les nouveaux projets et peut atténuer les obstacles liés aux autorités locales et aux communautés environnantes.
En minimisant l'évaporation, l'entartrage et les risques de croissance biologique, les systèmes en boucle fermée offrent des avantages opérationnels et environnementaux, sans compromis sur le plan de la fiabilité.
Une évolution stratégique vers les activités durables
Dans une perspective d’évolution à long terme, le refroidissement par liquide devient une stratégie clé pour réduire la consommation de ressources, prendre en charge des charges de calcul d’IA à haute densité et satisfaire des exigences accrues en matière de durabilité. En diminuant à la fois la consommation d’énergie et d’eau, tout en améliorant la stabilité globale des systèmes, il offre aux centres de données une base plus résiliente pour leur croissance future, car il leur permet de fonctionner plus intelligemment, plus proprement et plus efficacement dans un paysage numérique toujours plus exigeant. Combiné à une surveillance continue du débit, de la température et de la qualité de l’eau, le refroidissement par liquide aide les exploitants à maintenir la performance et à prolonger la durée de vie des systèmes.
