Refroidissement des data centers : capteurs de pression, de température, de débit et de niveau pour les unités de distribution de liquide de refroidissement

Un data center type regroupe des milliers de serveurs. Ensemble, ils produisent une quantité considérable de chaleur. Microsoft exploite plus de 300 data centers dans le monde. L’entreprise indique que chaque mégawattheure (MWh) d’électricité consommé génère environ 1 MWh d’énergie thermique. Le minage de cryptomonnaies, l’intelligence artificielle et le calcul haute performance (HPC) stimulent encore cette croissance. Le nombre, la taille et la capacité des data centers continueront donc d’augmenter.

Une chaleur excessive peut provoquer l’arrêt automatique des serveurs. Elle réduit également leur durée de vie. Les exploitants doivent donc maintenir les équipements dans une plage de température contrôlée. L’American Society of Heating, Refrigerating, and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) recommande une température comprise entre 18 et 27 °C (64 à 81 °F) pour les équipements de traitement de données.

Prévenir la surchauffe avec les unités de distribution de liquide de refroidissement

Deux méthodes principales permettent d’éviter la surchauffe des serveurs. Le refroidissement par air utilise des ventilateurs et des systèmes de climatisation pour évacuer la chaleur et introduire de l’air frais. Toutefois, cette solution atteint vite ses limites dans les environnements à forte densité. De nombreux nouveaux data centers et centres HPC adoptent donc une approche hybride. D’autres misent entièrement sur le refroidissement liquide.

Le refroidissement par liquide empêche les serveurs de surchauffer.

Les unités de distribution de liquide de refroidissement, ou CDU, pompent un fluide à travers une baie serveur ou une rangée de baies. Le liquide circule généralement dans des tubes placés directement au-dessus des puces de traitement ou derrière les baies. Il absorbe la chaleur puis l’évacue. Certains systèmes avancés immergent totalement les composants dans un liquide spécifique. Celui-ci conduit la chaleur, mais pas l’électricité.

Dans une CDU liquide-air, le système transfère l’énergie thermique du liquide chaud vers l’air extérieur. Dans une CDU liquide-liquide, l’échange thermique s’effectue via le système HVAC du bâtiment. Après refroidissement, le liquide passe dans un filtre avant de retourner dans le circuit.

Quelle que soit leur taille, les CDU intègrent plusieurs capteurs électroniques. Ces appareils surveillent et contrôlent la pression, la température, le débit et le niveau du fluide. Ils alertent également les opérateurs en cas de fuite ou d’anomalie.

Capteurs de pression dans les unités de distribution de liquide de refroidissement

Transmetteur de pression A-10.

Les capteurs de pression mesurent les pressions dans les lignes d’alimentation et de retour. Le système de contrôle compare ensuite ces mesures. Il ajuste alors la vitesse de la pompe afin de maintenir une pression et un débit optimaux.

Les exploitants peuvent aussi surveiller l’état des filtres grâce aux mesures de pression en entrée et en sortie. Les transmetteurs détectent également les fuites et les surpressions. Ils déclenchent alors une alarme. Les opérateurs peuvent ainsi intervenir avant qu’un équipement ou un serveur ne subisse des dommages. Cette surveillance contribue à la performance du système et à la sécurité de l’installation.

Le A-10 est un transmetteur compact et performant destiné aux systèmes de refroidissement. Des industriels du monde entier l’utilisent déjà sur le terrain. Il supporte jusqu’à 100 millions de cycles de charge tout en conservant une excellente précision. Les concepteurs de CDU l’intègrent facilement grâce à sa grande flexibilité. Son coût reste également très compétitif. De plus, WIKA expédie la plupart des commandes seulement quelques jours après leur enregistrement.

Pour les applications standard et les productions en grande série, le R-1 offre un excellent rapport valeur/performance. Ce transmetteur robuste surveille et contrôle les condenseurs, compresseurs et boosters des installations HVAC et de réfrigération. Sa partie en contact avec le fluide est en acier inox. Sa cellule de mesure à couche mince, hermétiquement soudée, résiste efficacement aux liquides de refroidissement utilisés dans les CDU. Les fabricants OEM apprécient aussi son option de marquage privé.

Sondes de température dans les unités de distribution de liquide de refroidissement

RTD miniature TR33, à gauche, et RTD compact TR36.

Les sondes de température garantissent un fonctionnement optimal du circuit de refroidissement. Elles permettent un transfert thermique efficace et limitent les risques de condensation. Les sondes à résistance, ou RTD, se placent généralement aux points d’entrée et de sortie du circuit. Les données collectées servent ensuite à réguler le système. Les exploitants surveillent également la température ambiante, un paramètre essentiel dans une CDU.

La RTD miniature TR33 et la RTD compact TR36 conviennent parfaitement aux unités de refroidissement. Ces thermomètres filetés intègrent un doigt de gant ou un tube de protection avec raccord process fixe. Ils se vissent directement dans l’installation. Les versions Pt100 et Pt1000 fournissent un signal capteur direct. Les variantes avec transmetteur intégré délivrent un signal 4…20 mA. Les deux modèles offrent une précision de classe A selon la norme IEC 60751. Des versions personnalisées sont également disponibles.

Sondes filetées TF35, à gauche, et TF37.

La TF35, équipée d’un connecteur, et la TF37, dotée d’un câble de raccordement, résistent très bien aux vibrations. Leur doigt de gant intégré permet une installation rapide dans les circuits de liquide de refroidissement. Ils conviennent aussi bien au circuit primaire du bâtiment qu’au circuit secondaire côté serveur. Leur plage de mesure s’étend de −50 à 260 °C. Ils sont disponibles avec plusieurs éléments de mesure, notamment Pt100, Pt1000, NTC et KTY81-210. D’autres variantes peuvent être fournies sur demande.

Pour la mesure de température par contact sur les lignes d’alimentation et de retour, la TF-2000 constitue une solution fiable et économique. Son élément de mesure Pt100, Pt1000 ou NTC est entièrement encapsulé dans un élastomère thermoplastique (TPE). Cette conception lui garantit une protection IP68 contre la condensation. La sonde s’installe facilement sur les tuyauteries. L’extrémité peut s’insérer dans un manchon en cuivre brasé puis être fixée par collier. Les utilisateurs peuvent aussi employer le support de montage rapide conçu pour sa gaine carrée.

Capteurs de débit pour les unités de distribution de liquide de refroidissement

Capteur de débit électronique FSD-4 avec sortie température optionnelle.

Les capteurs de débit surveillent la circulation du liquide de refroidissement. Ils garantissent un débit adapté à un transfert thermique efficace. Si le débit sort de la plage définie, ces instruments déclenchent un ajustement ou génèrent une alarme.

Le FSD-4 a été spécialement développé pour la surveillance et le contrôle des circuits de refroidissement. Il contribue notamment à prévenir la marche à sec des pompes. Grâce à ses deux commutateurs numériques, il peut également assurer une fonction de surveillance de température. Son afficheur à trois boutons simplifie le réglage sur site. La version IO-Link permet un paramétrage à distance. Elle facilite aussi la collecte de données telles que les heures de fonctionnement et les valeurs maximales ou minimales.

Capteurs de niveau pour les unités de distribution de liquide de refroidissement

Les capteurs de niveau surveillent et régulent la quantité de liquide présente dans le réservoir. Ils veillent à ce que le niveau reste dans les limites définies. Si le niveau devient trop bas ou trop élevé, le capteur déclenche une alarme ou lance une action automatique de commutation.

Le détecteur de niveau RLT-1000 repose sur une technologie à chaîne Reed. Il peut fournir un signal amplifié en courant, en tension ou sous forme de résistance par potentiomètre trois fils. Il assure ainsi une surveillance continue et précise du niveau du liquide de refroidissement.

Le régulateur de niveau RLS-1000 propose jusqu’à quatre points de commutation. Ceux-ci déclenchent une alarme lorsque le niveau atteint certains seuils. Ces capteurs robustes sont fabriqués en acier inoxydable. Ils offrent des longueurs de tube guide personnalisables de 150 à 1 500 mm. Les utilisateurs peuvent également choisir différentes options de flotteur, de raccordement électrique et de raccord process. Cette flexibilité facilite leur intégration dans de nombreux systèmes.

Détecteur de niveau optoélectronique OLS-C04.

L‘OLS-C04 est un détecteur de niveau optoélectronique destiné à l’industrie du froid. Son boîtier en acier intègre un prisme en verre fusionné. Installé sur le côté du réservoir, il détecte simplement un niveau limite. Une LED indique également son état de commutation.

Les technologies de mesure de niveau continu progressent constamment. Les fabricants améliorent la précision, la durée de vie de l’instrument, les fonctionnalités et la rentabilité de leurs solutions. WIKA lancera prochainement un capteur de niveau capacitif. Ce nouveau modèle pourra combiner plusieurs fonctions, notamment les contacts, le signal continu et la mesure de température.

WIKA : Smart in sensing pour les unités de distribution de liquide de refroidissement

WIKA fournit dans le monde entier des capteurs électroniques robustes, précis et faciles à configurer. Ces solutions répondent parfaitement aux besoins des unités de distribution de liquide de refroidissement, ainsi qu’à ceux des systèmes de réfrigération et de refroidissement. La gamme OEM comprend des transducteurs, transmetteurs et commutateurs performants. Elle associe également maîtrise des coûts et délais de livraison courts.

Pour en savoir plus sur les solutions de mesure de pression, de température, de débit et de niveau dans les CDU, contactez les experts produits WIKA.