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    OVHcloud détaille la technologie « Hybrid Immersion Cooling »

    7 novembre 2022, 10h15

    OVHcloud utilise le refroidissement par eau à grande échelle pour refroidir ses serveurs depuis 2003. Cette approche unique a permis à l’entreprise d’établir des normes élevées en matière d’indices PUE/WUE pour ses centres de données mondiaux, tout en réduisant son impact carbone global.

    OVHcloud détaille la technologie « Hybrid Immersion Cooling » OVHcloud Hybrid Immersion Liquid Cooling.Photo: Courtoisie

    L’infrastructure de refroidissement des centres de données n’a pas beaucoup changé au cours des dernières décennies. Alors que la puissance et l’efficacité des ordinateurs se sont remarquablement améliorées au fil des ans, de nombreux centres de données s’appuient encore sur des racks dont le refroidissement dépend d’une variété de systèmes composés de ventilateurs. La chaleur, en particulier la chaleur fatale, reste une préoccupation majeure pour maintenir les serveurs en état de marche. Alors que certains centres de données ont opté pour des solutions gourmandes en énergie telles que la climatisation (expansion directe), d’autres ont une approche de refroidissement libre.

    Avec l’évolution de la puissance des équipements informatiques, la R&D (recherche et développement) d’OVHcloud a travaillé sur une nouvelle génération de solutions de refroidissement des datacenters. L’une des technologies les plus prometteuses aujourd’hui est le refroidissement par immersion, grâce au contact direct du fluide avec les composants matériels. Elle permet de construire des datacenters dans le monde entier en maintenant des indices PUE/WUE bas même dans des zones climatiques difficiles.

    OVHcloud Hybrid Immersion Liquid Cooling (en anglais)

    Le refroidissement par immersion est la pratique consistant à immerger des dispositifs électroniques dans un liquide thermiquement et non électriquement conducteur.

    La solution typique de refroidissement par immersion emploie habituellement des pompes, des structures de puits de chaleur, des échangeurs de chaleur, des condenseurs, des équipements d’évaporation scellés, etc. qui soit consomment de grandes quantités d’énergie pour fonctionner, soit nécessitent des boîtiers scellés, soit occupent des surfaces relativement grandes qui limitent le nombre de serveurs qui peuvent être mis en œuvre.

    OVHcloud a développé sa propre technique de refroidissement liquide par immersion hybride. Elle est composée d’un système de refroidissement par eau directement sur la puce et d’un système de refroidissement par immersion naturelle passive monophasée contenant deux fluides :

    • Eau : refroidissement d’un dissipateur thermique par des blocs d’eau disposés sur les CPU et GPU avec la même solution que celle utilisée dans tous les serveurs OVHcloud et un serpentin de convection propriétaire connecté à une sous-station de pompage (PSS) et un refroidisseur sec pour évacuer la chaleur à l’extérieur du DC.
    • Refroidissement par immersion (IC) : le fluide est contenu dans un réservoir et refroidit tous les équipements informatiques du serveur plutôt que les seuls CPU et GPU ; ce fluide remplace essentiellement l’air circulant dans les serveurs OVHcloud, améliorant ainsi l’efficacité de tout composant non refroidi par les systèmes de refroidissement par eau OVHcloud.

    Il est livré avec un nouveau design de rack de serveurs à 3 étages, dans un format de bibliothèque, que nous pouvons peupler avec jusqu’à 48 serveurs (1U) ou 24 serveurs (2U), dans un format de livre. Chaque serveur est immergé dans son propre réservoir pour un refroidissement indépendant, ce qui permet des déploiements à grande échelle. En outre, chaque serveur bénéficie d’un système de surveillance spécifique de tous les facteurs environnementaux, garantissant un fonctionnement sûr et sécurisé au niveau du serveur.

    Avantages en termes de consommation électrique et d’efficacité

    Le système de refroidissement liquide par immersion OVHcloud Hybrid présente plusieurs avantages qui en font une solution efficace :

    • La nouvelle conception passive des racks signifie qu’il n’y a ni pompe ni ventilateur, ce qui entraîne une consommation électrique de refroidissement nulle au niveau du rack.
    • Les racks haute puissance peuvent fonctionner avec des températures d’entrée de centre de données allant jusqu’à 45 °C, ce qui permet d’obtenir des charges de refroidissement différentes selon les conditions climatiques.
    • La consommation électrique et les CAPEX sont encore réduits grâce à l’élimination du système de refroidissement par évaporation (sans pompe) utilisé sur les refroidisseurs secs pour les centres de données situés dans des zones où les températures climatiques ambiantes sont inférieures à 43 °C
    • La différence entre la température fournie et la température récupérée de l’eau DC (DT) de 20K peut être obtenue grâce à des plaques froides CPU et GPU très efficaces et une grande surface de contact thermique entre le serpentin et le fluide diélectrique. La conception du serpentin, dont le brevet est en instance, occupe une très petite surface dans le châssis du serveur, ce qui maximise l’espace pour les composants.
    • La consommation d’énergie de l’infrastructure globale de refroidissement des centres de données est réduite d’au moins 20,7 % par rapport au système de refroidissement à eau OVHcloud.
    • La consommation d’énergie d’un serveur par an est réduite d’au moins 20 % par rapport aux serveurs refroidis par air et de 7 % par rapport aux serveurs refroidis par eau.
    • Une consommation d’énergie réduite signifie une diminution des dépenses d’exploitation (OPEX)
    • Enfin, dans un contexte où le TDP des CPU/GPU ne cesse d’augmenter, la solution permet une densité de puissance de calcul plus élevée.

    Une nouvelle génération de centre de données

    Cette nouvelle approche hybride de refroidissement par immersion se distingue par plusieurs avantages clés pour les opérateurs de centres de données :

    • Un encombrement réel allant jusqu’à 37U/m2 peut être garanti sans systèmes de pompage et de condenseurs supplémentaires. La conception est extensible à deux ou trois fois son encombrement si les racks de refroidissement par immersion sont installés dans des conteneurs maritimes empilés.
    • Les dépenses d’investissement (CAPEX) restent faibles car il n’y a pas besoin d’étanchéité, ni d’échangeurs de chaleur ou de circuits de pompage sophistiqués.
    • Avec une température de sortie du centre de données de 65 °C, la chaleur fatale est mieux captée et des systèmes de récupération de chaleur abordables peuvent être envisagés.
    • Plus de flexibilité et de liberté dans la conception chez OVHcloud, où le nouveau design de rack proposé nécessite un accès par la face avant, contrairement aux racks classiques nécessitant un accès par les faces avant et arrière.
    • Redéfinir les index des datacenters.

    Avec une telle nouvelle technique qui change la donne, les indicateurs de performance habituels des centres de données évoluent de façon spectaculaire.

    Amélioration du PPUE à 1,004 : Le PPUE ou efficacité partielle de l’utilisation de l’énergie définit une certaine partie du PUE global d’un centre de données dans une limite clairement définie. Le PPUE du refroidissement de l’infrastructure est le suivant :

    Réduire le PPUE à 0 pour les centres de données situés dans des zones où les températures climatiques de l’air ambiant sont inférieures à 43 °C : Le WUE ou l’efficacité de l’utilisation de l’eau est une mesure de durabilité permettant d’évaluer la quantité d’eau utilisée par les centres de données pour refroidir les équipements informatiques. La consommation annuelle d’eau du site comprend l’eau utilisée pour l’humidification et l’eau évaporée sur place pour la production d’énergie ou le refroidissement du centre de données et de ses systèmes de support. Elle est définie comme suit :

    Considérations environnementales

    La technique de refroidissement liquide par immersion hybride repose sur un fluide diélectrique hydrocarboné non volatil. OVHcloud R&D a testé et qualifié le système avec une variété de fluides du marché. Bien que chaque fluide ait des propriétés différentes, nous avons porté une attention particulière à leur conformité avec les considérations suivantes :

    • Non-corrosif
    • Vaporisation ultra-faible
    • Non toxique
    • Non allergène
    • Biodégradabilité en 30 jours
    • Point d’éclair très élevé
    • Rigidité diélectrique jusqu’à 42 kV
    • PRP[2]=0
    • ODP[3]=0
    • Changements opérationnels dans le centre de données

    La nouvelle conception de baie au format bibliothèque à 3 étages est optimisée en termes d’encombrement pour une densité élevée de serveurs et accessoirement de puissance de calcul par mètre carré (U/m2). Il peut être équipé d’un guidage manuel/automatique pour extraire les serveurs, ce qui réduit l’impact de la maintenance d’un serveur sur l’ensemble du rack.

    La nouvelle technique de refroidissement liquide par immersion hybride améliore également la fiabilité en réduisant le taux de défaillance jusqu’à 60 % grâce à l’élimination du risque de circulation de la poussière. Elle contribue à un datacentre silencieux avec la suppression de tout ventilateur au niveau des racks et des serveurs. Enfin, plusieurs composants ne sont plus nécessaires :

    • Aucun échangeur thermique fixé sur les racks (3 échangeurs thermiques sont supprimés par rack),
    • Les 36 ventilateurs habituellement installés par rack sont éliminés
    • Tous les petits ventilateurs à l’intérieur des serveurs sont éliminés
    • Les modules de refroidissement composés de pompes et d’échangeurs de chaleur à plaques sont éliminés.

    Et après ?

    Le nouveau système OVHcloud Hybrid Immersion Liquid Cooling ouvre la voie à une puissance de calcul accrue dans les centres de données modernes. Sa conception unique, en attente de brevet, est durable et préserve l’opportunité de valoriser la chaleur fatale grâce à des températures de fonctionnement plus élevées. En outre, il permet de réduire la consommation d’énergie et d’eau, ainsi que d’améliorer l’empreinte au sol, tout en s’adaptant aux régions aux conditions climatiques difficiles. Nous sommes incroyablement enthousiasmés par les tout premiers cas d’utilisation du refroidissement liquide par immersion hybride dans les domaines de la banque, de la médecine et de la recherche scientifique, sans oublier les charges de travail des jeux. Nous sommes impatients d’en partager davantage avec vous à l’avenir.

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