L'utilisation d'échangeurs de chaleur à flux croisés dans les systèmes de refroidissement évaporatif indirect (IDEC) des centres de données se traduit principalement par un échange thermique efficace, une réduction de la consommation d'énergie et une amélioration de l'efficacité du refroidissement du centre de données. Voici ses principaux rôles et avantages :
- Principe de fonctionnement de base
Un échangeur de chaleur à courants croisés est un type d'échangeur thermique dont la structure permet à deux flux d'air de se croiser tout en restant physiquement isolés. Dans les systèmes de refroidissement évaporatif indirect des centres de données, il est généralement utilisé pour l'échange thermique entre l'air de refroidissement et l'air ambiant extérieur, sans mélange direct.
Le flux de travail est le suivant :
L'air primaire (air de retour du centre de données) échange de la chaleur avec l'air secondaire (air ambiant extérieur) par l'un des côtés de l'échangeur de chaleur.
L'air secondaire s'évapore et se refroidit dans la section d'humidification, réduisant ainsi sa propre température, puis absorbe de la chaleur dans l'échangeur de chaleur pour refroidir l'air primaire.
Une fois refroidi, l'air primaire est renvoyé au centre de données pour refroidir les équipements informatiques.
L'air secondaire est finalement rejeté à l'extérieur sans pénétrer à l'intérieur du centre de données, évitant ainsi tout risque de pollution.
- Avantages des centres de données
(1) Efficace et économe en énergie, réduisant la demande de refroidissement
Réduction des besoins en refroidissement : grâce à l'utilisation d'échangeurs de chaleur à flux croisés, les centres de données peuvent utiliser le refroidissement par air externe au lieu de s'appuyer sur la réfrigération mécanique traditionnelle (comme les compresseurs).
Améliorer le PUE (efficacité énergétique) : réduire le temps de fonctionnement des équipements de refroidissement mécaniques, diminuer la consommation d'énergie et rapprocher les valeurs du PUE de l'état idéal (inférieur à 1,2).
(2) Complètement isolé physiquement pour éviter toute contamination
Les échangeurs de chaleur à flux croisés empêchent l'air extérieur d'entrer en contact direct avec l'air intérieur du centre de données, évitant ainsi la pollution, la poussière et l'humidité qui pourraient affecter les équipements informatiques. Ils sont particulièrement adaptés aux centres de données exigeant une haute qualité d'air.
(3) Convient à diverses conditions climatiques
Dans les climats secs ou chauds, les systèmes de refroidissement évaporatif indirects sont particulièrement efficaces et peuvent réduire considérablement les coûts de refroidissement des centres de données.
Même dans les zones à forte humidité, l'optimisation de la conception des échangeurs de chaleur peut améliorer l'efficacité des échanges thermiques.
(4) Réduire la consommation des ressources en eau
Comparé au refroidissement par évaporation directe (DEC), le refroidissement par évaporation indirecte ne nécessite pas la pulvérisation directe d'eau dans l'air du centre de données, mais plutôt un refroidissement indirect via un échangeur de chaleur, réduisant ainsi les pertes d'eau.
- Scénarios applicables
Les échangeurs de chaleur à flux croisés sont largement utilisés dans les types de centres de données suivants :
Centre de données hyperscale : Nécessite des solutions de refroidissement efficaces et économes en énergie afin de réduire les coûts d’exploitation.
Centre de données de cloud computing : nécessite des valeurs PUE élevées et recherche des méthodes de refroidissement plus durables.
Centre de données Edge : généralement situé dans des environnements difficiles, il nécessite des systèmes de refroidissement efficaces et nécessitant peu d’entretien.
- Plan de défi et d'optimisation
Dimensionnement et efficacité des échangeurs de chaleur : Les échangeurs de chaleur à flux croisés de plus grande taille peuvent améliorer l’efficacité de l’échange thermique, mais ils augmentent également l’encombrement. Une conception optimisée est donc nécessaire, par exemple en utilisant des échangeurs de chaleur en aluminium ou en matériaux composites pour améliorer l’efficacité de l’échange thermique.
Entartrage et entretien : En raison des variations d’humidité, les échangeurs de chaleur peuvent présenter des problèmes d’entartrage, nécessitant un nettoyage régulier et l’utilisation de revêtements résistants à la corrosion pour prolonger leur durée de vie.
Optimisation du système de contrôle : Associée à une commande intelligente, elle ajuste dynamiquement le mode de fonctionnement de l’échangeur de chaleur en fonction de la température ambiante, de l’humidité et des conditions de charge du centre de données afin d’améliorer l’adaptabilité du système.
- Tendances de développement futures
De nouveaux matériaux d'échange thermique performants, tels que les échangeurs de chaleur à revêtement nanométrique, améliorent encore l'efficacité de l'échange thermique.
Associé à un système de contrôle intelligent basé sur l'IA, il ajuste dynamiquement l'échange thermique en fonction de la charge en temps réel du centre de données.
L'association de la technologie de refroidissement liquide permet d'améliorer encore l'efficacité de la dissipation de chaleur dans les salles de serveurs à haute densité.
Les échangeurs de chaleur à courants croisés jouent un rôle essentiel dans les systèmes de refroidissement évaporatif indirect des centres de données. Ils assurent un transfert de chaleur efficace, réduisent la consommation d'énergie, minimisent la pollution et améliorent la fiabilité des équipements. Ils constituent actuellement une technologie majeure dans le domaine du refroidissement des centres de données, particulièrement adaptée aux centres de données de grande envergure et à haute efficacité énergétique.
