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Optimisation ´ energ´ etique de data centers par utilisation de liquides pour l

Optimisation ´ energ´ etique de data centers par utilisation de liquides pour le refroidissement des baies informatiques Fabien Douchet To cite this version: Fabien Douchet. Optimisation ´ energ´ etique de data centers par utilisation de liquides pour le refroidissement des baies informatiques. Energie ´ electrique. Universit´ e de Bretagne Sud, 2015. Fran¸ cais. . HAL Id: tel-01325363 https://tel.archives-ouvertes.fr/tel-01325363 Submitted on 2 Jun 2016 HAL is a multi-disciplinary open access archive for the deposit and dissemination of sci- entiﬁc research documents, whether they are pub- lished or not. The documents may come from teaching and research institutions in France or abroad, or from public or private research centers. L’archive ouverte pluridisciplinaire HAL, est destin´ ee au d´ epˆ ot et ` a la diﬀusion de documents scientiﬁques de niveau recherche, publi´ es ou non, ´ emanant des ´ etablissements d’enseignement et de recherche fran¸ cais ou ´ etrangers, des laboratoires publics ou priv´ es. Thèse soutenue le 17/12/2015 devant le jury composé de : Rapporteurs M. Yves LE GUER Maître de conférence HDR, Université de Pau M. François LANZETTA Professeur des universités, Université de Franche-Comté Examinateurs M. Phillipe MARTY Professeur des universités, Université de Grenoble M. Hervé NOËL Maître de conférence, Université de Bretagne Sud Directeur de thèse M. Patrick GLOUANNEC Professeur des université, Université de Bretagne Sud Co-encadrant de thèse M. David NORTERSHAUSER Docteur Orange Labs Membre invité M. Stéphane LE MASSON Docteur Orange Labs présentée par Fabien DOUCHET Préparée au LIMATB Laboratoire d’Ingénierie de MaTériaux de Bretagne N° d’ordre : 386 THESE / UNIVERSITE DE BRETAGNE-SUD sous le sceau de l’Université européenne de Bretagne pour obtenir le titre de DOCTEUR DE L’UNIVERSITE DE BRETAGNE-SUD Mention : Sciences pour l’ingénieur Ecole doctorale SICMA Optimisation énergétique de data centers par utilisation de liquides pour le refroidissement des baies informatiques Optimisation énergétique de data centers par utilisation de liquides pour le refroidissement des baies informatiques Fabien Douchet 2015 Optimisation énergétique de data centers par utilisation de liquides pour le refroidissement des baies informatiques Fabien Douchet 2015 Ce que l’on fait dans sa vie résonne dans l’éternité. — Maximus Decimus Meridius Optimisation énergétique de data centers par utilisation de liquides pour le refroidissement des baies informatiques Fabien Douchet 2015 Optimisation énergétique de data centers par utilisation de liquides pour le refroidissement des baies informatiques Fabien Douchet 2015 Remerciements J’aimerais tout d’abord remercier mon directeur de thèse, Patrick GLOUANNEC, pour m’avoir suivi avec un professionnalisme à toute épreuve tout au long de ce travail de re- cherche. De plus, sa relecture ﬁnale méticuleuse de chacun des chapitres m’a sans aucun doute permis de mieux mettre en valeur les différents travaux que j’ai pu menés. Étant inscrit dans le programme d’une thèse CIFRE, je tiens également à remercier cha- leureusement mon encadrant au sein d’Orange Labs, David NORTERSHAUSER, pour son immense partage de connaissances et son aide très appréciée. Ce fût un réel plaisir de tra- vailler avec une personne avec qui il m’a été permis de nouer une certaine complicité durant ces trois années. Ayant fait partie intégrante de l’équipe REE d’Orange Labs (Research on Energy and En- vironment), je peux que souligner la gratitude que j’éprouve envers chacune des collègues que je cite maintenant : Jacky GAUTIER, Gwenaëlle DELSART, Gilles NEGRE-AUSTRUY, Oli- vier FOUCAULT, Alain PERAUDEAU et Michel CRENN. Je tiens également à remercier spé- cialement mon manager Stéphane LE MASSON pour son encadrement et ses conseils, mais aussi un ﬁer représentant de la Mayenne, Alain RINGNET, pour ses nombreuses anecdotes et sa sympathie. Je tiens à adresser une mention spéciale à Philippe LEVASSEUR, pour son immense aide technique sur la fabrication de prototypes et son extrême gentillesse. Bien que les travaux de thèse sont généralement synonymes de solitude, il est important de pouvoir se changer les idées en discutant avec ses camarades doctorants et alternants. C’est pourquoi je voudrais remercier Wafae BAKKALI, Florian OLIVEAU, Yazid KACED, Serge Romaric TEMBO MOUAF et Audrey SEDJRO pour leur sympathie de tous les jours. Je vou- drais également adresser mes remerciements aux différents stagiaires que j’ai pu encadrer et qui m’ont apporté leur aide sur mes travaux de thèse : Nicolas BROUANT, Yacine NOURI, Ahlem ATMANI et Ilhem HASSANINE. Je tiens également à mentionner les personnes qui m’ont soutenu dans la vie de tous les jours, à savoir en premier lieu ma moitié bien aimée, Alexandra. Ma famille est aussi très chère à mes yeux, c’est pourquoi je remercie de tout cœur mes parents, Christian et Martine, et mon petit frère, Jérémy. J’exprime tous mes remerciements à l’ensemble des membres de mon jury : Messieurs Yves LE GUER, François LANZETTA, Philippe MARTY et Hervé NOËL. Pour ﬁnir, je tiens à remercier sincèrement les différentes personnes qui m’ont aidé du- rant ma thèse, de près comme de loin, qui n’auraient pas été citées précédemment. Optimisation énergétique de data centers par utilisation de liquides pour le refroidissement des baies informatiques Fabien Douchet 2015 Optimisation énergétique de data centers par utilisation de liquides pour le refroidissement des baies informatiques Fabien Douchet 2015 Table des matières Introduction 1 1 Etat de l’art 3 1.1 Les data centers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.1.1 Descriptif . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 1.1.2 Bilan et enjeux énergétiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 7 1.2 Climatisation des data centers . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.2.1 Production de froid . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 11 1.2.2 Free cooling . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 12 1.2.3 Inﬂuence de l’enveloppe du bâtiment . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 13 1.2.4 Analyse critique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.3 Vers le refroidissement liquide . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 16 1.3.1 Modes de refroidissement . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 17 1.3.2 Refroidissement monophasique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 19 1.3.3 Refroidissement diphasique . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 22 1.3.4 Potentiels de réutilisation de la chaleur . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 27 1.4 Conclusion . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 29 2 Refroidissement d’une baie par un échangeur air/eau 30 2.1 Description du dispositif expérimental . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.1.1 Equipements informatiques . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 31 2.1.2 Instrumentation de la baie . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 32 2.1.3 Conﬁgurations étudiées . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 34 2.2 Résultats et discussions . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . uploads/Litterature/ 2015-these-douchet-f.pdf