Les besoins en refroidissement des data centers sont en hausse, et les opérateurs doivent jongler avec différentes contraintes. À mesure que les racks et les charges de travail augmentent avec le développement des fonctions et des services d’intelligence artificielle (IA), que les objectifs commerciaux s’étendent et que les data centers adoptent des technologies évolutives, les opérateurs des installations identifient des techniques et des méthodes pour optimiser et rationnaliser l’utilisation de l’eau.
Qu’est-ce que l’efficacité d’utilisation de l’eau (WUE) ?
Alors que les opérateurs recherchent des solutions et innovations efficaces en matière de refroidissement, une approche éprouvée consiste à suivre l'indicateur d'efficacité de l’utilisation de l’eau (WUE). Le WUE mesure l’efficacité avec laquelle un data center utilise l’eau pour le refroidissement. Introduit par The Green Grid, cet indicateur est devenu une métrique essentielle à l'heure où l'IA fait grimper les densités des racks jusqu'à 130 kW. Le rapport 2024 du Berkeley Lab sur la consommation énergétique des data centers américains a confirmé cette tendance à la hausse, les données montrant que le WUE moyen dans les data centers américains est passé de 0,36 kW à 0,45-0,48 kW dû à l'expansion des sites hyperscale et de colocation.
Figure 1. WUE moyen annuel du site sur l’ensemble des datacenters américains (Source : Rapport sur la consommation d’énergie des datacenters américains Berkeley Lab 2024)
Le suivi du WUE aide les équipes à identifier les opportunités d’améliorer l’utilisation de l’eau, d’optimiser les stratégies de refroidissement et de prendre des décisions éclairées concernant les mises à niveau de l’infrastructure. Pour les entreprises, la surveillance et le contrôle de l’utilisation peuvent se traduire par une réduction des factures énergétiques de l’infrastructure, moins de complications réglementaires et une meilleure résilience à long terme.
L’équation ci-dessous calcule la quantité d’eau qu’un data center utilise pour prendre en charge chaque kilowatt-heure d’énergie IT. En règle générale, un résultat inférieur indique une utilisation plus efficace de l’eau.
Le suivi WUE établit la référence. L’améliorer commence souvent par la façon dont les systèmes de refroidissement gèrent la réutilisation de l'eau, en particulier à travers le cycle de concentration.
Cycle de concentration : Un levier pour un meilleur WUE
L’équilibrage du cycle de concentration (CoC), le ratio des impuretés solides dans l'eau réutilisée et recirculée par rapport à l'eau d'appoint évacuée et concentrée par évaporation, peut réduire les besoins en eau d’appoint jusqu’à 20 %, contribuant ainsi à des économies de coûts. L’obtention d’un CoC équilibré nécessite un traitement chimique pour contrôler l’entartrage et l’encrassement biologique, ce qui protège également les échangeurs thermiques en aval. Les variateurs de fréquence (VFD) sur les ventilateurs et les pompes de tour peuvent réduire la consommation d’énergie en adaptant la sortie à la demande, diminuant indirectement la consommation d’eau en réduisant les taux d’évaporation. Ces mesures peuvent améliorer le WUE sans nécessiter de changements majeures du circuit de refroidissement.
Principales stratégies pour optimiser l’utilisation de l’eau du data center
Bien que le refroidissement liquide reste efficace, son rôle doit être évalué au regard des alternatives émergentes.
- Systèmes de refroidissement liquide en boucle fermée : Les systèmes en boucle fermée font recirculer l’eau à travers les échangeurs thermiques, réduisant les prélèvements d'eau de 50 à 70 %, selon le climat et la charge. Cette conception réduit le traitement chimique, simplifie la surveillance et maintient une qualité d’eau constante. Cependant, cela nécessite également une planification minutieuse pour gérer le rejet de chaleur dans les environnements à haute densité, en particulier dans les zones soumises à des contraintes de disponibilité en eau.
- Systèmes de refroidissement hybrides : Les systèmes hybrides combinent refroidissement par air et liquide pour améliorer les performances thermiques tout en réduisant l’usage de l’eau. Ces systèmes fonctionnent souvent en mode sec pendant la majeure partie de l’année, en utilisant l’air ambiant pour rejeter la chaleur et en maintenant le WUE proche de zéro. Ils fonctionnent bien dans des climats modérés mais peuvent avoir du mal à maintenir l’efficacité dans des conditions extrêmes ou pendant les pics de charge.
- Les réfrigérants à faible PRG constituent une alternative pratique : Pour les installations confrontées à des contraintes d’eau, les réfrigérants à faible potentiel de réchauffement global (PRG) offrent des performances optimisées et une disponibilité protégée tout en répondant aux nouvelles réglementations.
Surveillance et optimisation en temps réel
L’efficacité du refroidissement ne dépend pas uniquement du matériel : elle nécessite un contrôle strict de la surveillance et une visibilité en temps réel. Des capteurs surveillant les variations de température, l’humidité et le débit alimentent des plateformes en données qui ajustent automatiquement les points de consigne selon la charge et des conditions climatiques. Des systèmes tels que Vertiv™ Liebert® iCOM™-S analysent des centaines de points de données pour affiner les températures d’eau, la vitesse des ventilateurs et la puissance frigorifique. Cela peut réduire les variations de WUE, signaler les anomalies rapidement et soutenir la maintenance prédictive. Pour les opérateurs, cela signifie également moins de surprises, une meilleure utilisation des ressources et des performances plus stables face aux variations de charge.
Augmenter le refroidissement sans accroître la demande en eau
L’application de stratégies axées sur le WUE, telles que les systèmes en boucle fermée, le refroidissement hybride et les régulateurs automatiques, peut soutenir des charges de travail à haute densité tout en maintenant la consommation d’eau stable. Cette approche aide les opérateurs à gérer plus précisément l’utilisation des ressources, à réduire les coûts d’exploitation et à rester alignés sur les normes environnementales.
Découvrez comment Vertiv applique ces stratégies dans des data centers réels. Pour plus d’informations sur l’efficacité de l’eau, veuillez consulter le Rapport Entreprise Responsable 2024 de Vertiv.
