Optimisation énergétique du rafraichissement des datacenters

Nowadays, with the constant evolution of Information Technology (IT) equipments, the energy consumption of datacenter over the world becomes a major concern. These infrastructures are designed to provide an adapted thermal environment and an uninterrupted power supply to the IT servers, in order to guarantee a high level of reliability. However, the constant activity of electronic equipments releases a large amount of heat, and requires a constant cooling. Thus the objective of this work is to study the physical phenomena involved in an operating datacenter, in order to optimize the process and to reduce its energy consumption. Using numerical simulation, we study the air flow and the heat transfers happening in the servers’ room. To quantify the impact of new generation servers on the cooling process, we propose a numerical model that simulates the behavior of “blade” server. Then, using a Proper Orthogonal Decomposition (POD) method linked to the software TRNSYS, we propose a new “transversal” model, that simulates a datacenter behavior from the servers to the cooling plant. This model is used to develop a new adaptive regulation strategy, which constantly optimizes the system in order to ensure a safe thermal environment, and provides large energy savings.De nos, jours avec la démocratisation des équipements électroniques et l’explosions des services informatiques proposés sur le web, la consommation des datacenters devient un enjeu énergétique et économique majeur. Ce terme qui peut être traduit par « centre de calcul », désigne les infrastructures qui hébergent et font fonctionner en permanence des serveurs informatiques. Son rôle est de fournir aux équipements électroniques un environnement thermique adapté, ainsi qu’une alimentation électrique stable de manière à assurer une très grande sécurité de fonctionnement. Mais l’activité permanente des serveurs génère de grandes quantités de chaleurs, et un refroidissement permanent est nécessaire. Cette étude à pour objectif de mieux comprendre les phénomènes physiques qui interviennent dans le fonctionnement des datacenters afin d’apporter des solutions pour optimiser leur fonctionnement et diminuer leur consommation. A l’aide de simulations numériques, nous étudions les écoulements d’air et les transferts de chaleur qui interviennent dans la salle informatique, et nous proposons un nouveau modèle numérique qui permet de simuler le comportement des serveurs de nouvelle génération. Puis, grâce à une méthode de type POD, couplée au logiciel TRNSYS, nous développons un modèle « transversal » capable de simuler le fonctionnement complet d’un centre de calcul depuis les équipements informatiques, jusqu’au système de production d’air froid. Finalement, ce dernier est employé pour concevoir et tester un système de régulation adaptatif qui permet de réduire significativement les consommations d’énergie

Energy optimization of datacenters cooling process

De nos, jours avec la démocratisation des équipements électroniques et l’explosions des services informatiques proposés sur le web, la consommation des datacenters devient un enjeu énergétique et économique majeur. Ce terme qui peut être traduit par « centre de calcul », désigne les infrastructures qui hébergent et font fonctionner en permanence des serveurs informatiques. Son rôle est de fournir aux équipements électroniques un environnement thermique adapté, ainsi qu’une alimentation électrique stable de manière à assurer une très grande sécurité de fonctionnement. Mais l’activité permanente des serveurs génère de grandes quantités de chaleurs, et un refroidissement permanent est nécessaire. Cette étude à pour objectif de mieux comprendre les phénomènes physiques qui interviennent dans le fonctionnement des datacenters afin d’apporter des solutions pour optimiser leur fonctionnement et diminuer leur consommation. A l’aide de simulations numériques, nous étudions les écoulements d’air et les transferts de chaleur qui interviennent dans la salle informatique, et nous proposons un nouveau modèle numérique qui permet de simuler le comportement des serveurs de nouvelle génération. Puis, grâce à une méthode de type POD, couplée au logiciel TRNSYS, nous développons un modèle « transversal » capable de simuler le fonctionnement complet d’un centre de calcul depuis les équipements informatiques, jusqu’au système de production d’air froid. Finalement, ce dernier est employé pour concevoir et tester un système de régulation adaptatif qui permet de réduire significativement les consommations d’énergie.Nowadays, with the constant evolution of Information Technology (IT) equipments, the energy consumption of datacenter over the world becomes a major concern. These infrastructures are designed to provide an adapted thermal environment and an uninterrupted power supply to the IT servers, in order to guarantee a high level of reliability. However, the constant activity of electronic equipments releases a large amount of heat, and requires a constant cooling. Thus the objective of this work is to study the physical phenomena involved in an operating datacenter, in order to optimize the process and to reduce its energy consumption. Using numerical simulation, we study the air flow and the heat transfers happening in the servers’ room. To quantify the impact of new generation servers on the cooling process, we propose a numerical model that simulates the behavior of “blade” server. Then, using a Proper Orthogonal Decomposition (POD) method linked to the software TRNSYS, we propose a new “transversal” model, that simulates a datacenter behavior from the servers to the cooling plant. This model is used to develop a new adaptive regulation strategy, which constantly optimizes the system in order to ensure a safe thermal environment, and provides large energy savings

Energy optimization of datacenters cooling process

De nos, jours avec la démocratisation des équipements électroniques et l’explosions des services informatiques proposés sur le web, la consommation des datacenters devient un enjeu énergétique et économique majeur. Ce terme qui peut être traduit par « centre de calcul », désigne les infrastructures qui hébergent et font fonctionner en permanence des serveurs informatiques. Son rôle est de fournir aux équipements électroniques un environnement thermique adapté, ainsi qu’une alimentation électrique stable de manière à assurer une très grande sécurité de fonctionnement. Mais l’activité permanente des serveurs génère de grandes quantités de chaleurs, et un refroidissement permanent est nécessaire. Cette étude à pour objectif de mieux comprendre les phénomènes physiques qui interviennent dans le fonctionnement des datacenters afin d’apporter des solutions pour optimiser leur fonctionnement et diminuer leur consommation. A l’aide de simulations numériques, nous étudions les écoulements d’air et les transferts de chaleur qui interviennent dans la salle informatique, et nous proposons un nouveau modèle numérique qui permet de simuler le comportement des serveurs de nouvelle génération. Puis, grâce à une méthode de type POD, couplée au logiciel TRNSYS, nous développons un modèle « transversal » capable de simuler le fonctionnement complet d’un centre de calcul depuis les équipements informatiques, jusqu’au système de production d’air froid. Finalement, ce dernier est employé pour concevoir et tester un système de régulation adaptatif qui permet de réduire significativement les consommations d’énergie.Nowadays, with the constant evolution of Information Technology (IT) equipments, the energy consumption of datacenter over the world becomes a major concern. These infrastructures are designed to provide an adapted thermal environment and an uninterrupted power supply to the IT servers, in order to guarantee a high level of reliability. However, the constant activity of electronic equipments releases a large amount of heat, and requires a constant cooling. Thus the objective of this work is to study the physical phenomena involved in an operating datacenter, in order to optimize the process and to reduce its energy consumption. Using numerical simulation, we study the air flow and the heat transfers happening in the servers’ room. To quantify the impact of new generation servers on the cooling process, we propose a numerical model that simulates the behavior of “blade” server. Then, using a Proper Orthogonal Decomposition (POD) method linked to the software TRNSYS, we propose a new “transversal” model, that simulates a datacenter behavior from the servers to the cooling plant. This model is used to develop a new adaptive regulation strategy, which constantly optimizes the system in order to ensure a safe thermal environment, and provides large energy savings

Energy optimization of datacenters cooling process

De nos, jours avec la démocratisation des équipements électroniques et l’explosions des services informatiques proposés sur le web, la consommation des datacenters devient un enjeu énergétique et économique majeur. Ce terme qui peut être traduit par « centre de calcul », désigne les infrastructures qui hébergent et font fonctionner en permanence des serveurs informatiques. Son rôle est de fournir aux équipements électroniques un environnement thermique adapté, ainsi qu’une alimentation électrique stable de manière à assurer une très grande sécurité de fonctionnement. Mais l’activité permanente des serveurs génère de grandes quantités de chaleurs, et un refroidissement permanent est nécessaire. Cette étude à pour objectif de mieux comprendre les phénomènes physiques qui interviennent dans le fonctionnement des datacenters afin d’apporter des solutions pour optimiser leur fonctionnement et diminuer leur consommation. A l’aide de simulations numériques, nous étudions les écoulements d’air et les transferts de chaleur qui interviennent dans la salle informatique, et nous proposons un nouveau modèle numérique qui permet de simuler le comportement des serveurs de nouvelle génération. Puis, grâce à une méthode de type POD, couplée au logiciel TRNSYS, nous développons un modèle « transversal » capable de simuler le fonctionnement complet d’un centre de calcul depuis les équipements informatiques, jusqu’au système de production d’air froid. Finalement, ce dernier est employé pour concevoir et tester un système de régulation adaptatif qui permet de réduire significativement les consommations d’énergie.Nowadays, with the constant evolution of Information Technology (IT) equipments, the energy consumption of datacenter over the world becomes a major concern. These infrastructures are designed to provide an adapted thermal environment and an uninterrupted power supply to the IT servers, in order to guarantee a high level of reliability. However, the constant activity of electronic equipments releases a large amount of heat, and requires a constant cooling. Thus the objective of this work is to study the physical phenomena involved in an operating datacenter, in order to optimize the process and to reduce its energy consumption. Using numerical simulation, we study the air flow and the heat transfers happening in the servers’ room. To quantify the impact of new generation servers on the cooling process, we propose a numerical model that simulates the behavior of “blade” server. Then, using a Proper Orthogonal Decomposition (POD) method linked to the software TRNSYS, we propose a new “transversal” model, that simulates a datacenter behavior from the servers to the cooling plant. This model is used to develop a new adaptive regulation strategy, which constantly optimizes the system in order to ensure a safe thermal environment, and provides large energy savings

Simulation et optimisation énergétique d'un Data-center et de ses équipements de climatisation

Aujourd’hui de nombreux experts s’accordent à dire que l’augmentation de la consommation d’énergie des centres de calcul informatique est un problème environnemental et économique majeur qu’il faudra résoudre dans les années à venir. L’augmentation constante de la performance des équipements informatiques et l’explosion des systèmes de type « cloud computing » nécéssitent de plus en plus d’infrastructures toujours plus consommatrice d’électricité. Ainsi des estimations montrent que la consommation des data-center dans le monde pourrait atteindre 109 kWh dans les 5 prochaines années. Afin de favoriser de nouvelles conceptions de salle informatique, en 2011 l’ASHRAE « American Society of Heating, Refrigerating and Air-conditioning Engineers » à fait paraitre un ensemble de recommandations concernant l’environnement optimal de fonctionnement des serveurs informatiques. Nous nous intéresserons particulièrement aux contraintes liées à la température et à l’hygrométrie, et par le biais de modèles numériques nous tenterons d’optimiser la consommation d’un data center de 32 serveurs. L’objectif de l’étude sera de démontrer que des économies énergétiques et financière peuvent être réalisées en améliorant le système de distribution d’air conditionnée et en maîtrisant les conditions de fonctionnement des serveurs informatiques Le code de mécanique des Fluides Thétis nous permettra d’estimer les champs de vitesse et de température d’air dans la salle informatique. Ainsi nous optimiseront la conception du système de ventilation afin de favoriser les économies d’énergie tout en maintenant un niveau sécurité de fonctionnement maximum. Le logiciel TRNSYS nous permettra de simuler les consommations des principaux équipements participant au conditionnement de l’air tel que les pompes à chaleurs, les tours de refroidissement, les pompes de circulation, les ventilateurs, etc. Les simulations seront réalisées pour une année « standard », avec les conditions climatiques de la ville de Bordeaux

Couplage d'une PAC et d'un système de refroidissement d'eau par échanges radiatifs avec le ciel : modélisation et estimation de performances

National audienceL’étude concerne une modélisation sous COMSOL du couplage entre un système de production d’eau froide par Radiative Sky Cooling (RSC) et une Pompe À Chaleur (PAC) air/eau, et l’estimation de la performance de ce système couplé en vue assurer les besoins en climatisation d’un bâtiment tertiaire à Bordeaux. Ces panneaux RSC, permettent, par circulation d’eau en face arrière, de refroidir celle-ci par échanges radiatifs Grandes Longueurs d’Ondes (GLO) avec le ciel. Les besoins de ce bâtiment tertiaire ont été préalablement estimés à l’aide d’une Simulation Thermique Dynamique (STD) sous DesignBuilder. Le schéma du couplage suppose que le condenseur de la PAC soit immergé dans un Ballon de Stockage (BS) refroidit à l’aide de la production d’eau froide issue des panneaux RSC. L’objectif est ici de diminuer la température au niveau du condenseur par rapport à la température de l’air extérieur, dans le but de pouvoir améliorer la performance énergétique de la PAC. Les résultats obtenus sont comparés à 2 autres configurations de systèmes couplés : un échangeur air/eau classique venant remplacer les panneaux RSC, et, une PAC seule sans source d’eau froide (sans stockage ni production d’eau froide)

Couplage d'une PAC et d'un système de refroidissement d'eau par échanges radiatifs avec le ciel : modélisation et estimation de performances

L’étude concerne une modélisation sous COMSOL du couplage entre un système de production d’eau froide par Radiative Sky Cooling (RSC) et une Pompe À Chaleur (PAC) air/eau, et l’estimation de la performance de ce système couplé en vue assurer les besoins en climatisation d’un bâtiment tertiaire à Bordeaux. Ces panneaux RSC, permettent, par circulation d’eau en face arrière, de refroidir celle-ci par échanges radiatifs Grandes Longueurs d’Ondes (GLO) avec le ciel. Les besoins de ce bâtiment tertiaire ont été préalablement estimés à l’aide d’une Simulation Thermique Dynamique (STD) sous DesignBuilder. Le schéma du couplage suppose que le condenseur de la PAC soit immergé dans un Ballon de Stockage (BS) refroidit à l’aide de la production d’eau froide issue des panneaux RSC. L’objectif est ici de diminuer la température au niveau du condenseur par rapport à la température de l’air extérieur, dans le but de pouvoir améliorer la performance énergétique de la PAC. Les résultats obtenus sont comparés à 2 autres configurations de systèmes couplés : un échangeur air/eau classique venant remplacer les panneaux RSC, et, une PAC seule sans source d’eau froide (sans stockage ni production d’eau froide)