Dans une baie ou une salle informatique, le diagnostic « nous n'avons pas assez de froid » est généralement faux. La capacité totale suffit ; ce qui ne suffit pas, c'est l'air froid qui parvient là où il est nécessaire. Deux mécanismes de perte dominent :
Air de bypass. L'air froid s'échappe vers la reprise sans traverser aucun équipement : emplacements de baie ouverts, passages de câbles non obturés, fuites du plancher technique.
Recirculation. L'air chaud de rejet retrouve le chemin de l'aspiration. C'est pourquoi les emplacements hauts d'une baie tournent souvent dix degrés plus chaud que les bas.
Aucun des deux n'apparaît dans un calcul de capacité totale ; tous deux n'apparaissent que dans une solution de champ. Les problèmes de centre de données et d'armoire sont donc le cas classique où la question porte sur la répartition, non sur la moyenne.
Le critère d'acceptation est la température d'aspiration, pas celle du local
Les critères ASHRAE TC 9.9 sont définis à l'aspiration de l'équipement, et non comme moyenne de salle [1]. La plage recommandée est de 18 à 27 °C pour les classes A1 à A4 ; la plage admissible s'élargit selon la classe, de 15–32 °C pour A1 à 5–45 °C pour A4.
C'est cela que l'analyse doit surveiller : la distribution de température sur la face d'aspiration de chaque baie. « La salle est à 24 °C en moyenne » ne signifie rien tant qu'un serveur de l'emplacement haut aspire de l'air à 38 °C.
Côté composant : la chaîne des résistances thermiques
À l'échelle carte et composant, le critère d'acceptation est la température de jonction, et les résistances thermiques annoncées par le fabricant sont mesurées selon la série JEDEC JESD51 [2]. Le point de vigilance est que ces valeurs sont mesurées sur une carte d'essai normalisée dans un environnement défini — JESD51-2 définit l'environnement en convection naturelle, air calme [3].
L'écoulement dans votre boîtier réel n'est pas cet environnement. Appliquer directement à sa propre conception une résistance jonction-ambiance de catalogue est l'une des erreurs les plus courantes et les plus discrètes. La bonne démarche est de résoudre carte et boîtier de façon conjuguée et de n'utiliser le chiffre du catalogue que comme vérification de borne supérieure.
Décisions de modélisation
Ne modélisez pas chaque serveur. La géométrie interne de dizaines de serveurs ne peut être résolue et n'a pas à l'être. Chaque unité est représentée par un bloc poreux de débit et de charge thermique connus. Ce qui compte, c'est que les faces d'aspiration et de rejet soient au bon endroit.
Donnez la courbe du ventilateur ; n'imposez pas le débit. Les ventilateurs de serveur ne sont pas des dispositifs à débit constant ; quand la contre-pression monte, le débit baisse. Supposer un débit fixe efface du modèle l'effet de l'obstruction. Voir la note sur le point de fonctionnement des ventilateurs.
Ne négligez pas le rayonnement dans les boîtiers fermés. Dans un boîtier à faible densité refroidi naturellement, le rayonnement évacue une part notable de la chaleur totale [4].
Références
- ASHRAE Technical Committee 9.9 (2021). Thermal Guidelines for Data Processing Environments, 5th ed. ASHRAE, Atlanta.
- JEDEC Solid State Technology Association. JESD51 — Methodology for the Thermal Measurement of Component Packages (Single Semiconductor Device).
- JEDEC Solid State Technology Association. JESD51-2 — Integrated Circuits Thermal Test Method Environmental Conditions: Natural Convection (Still Air).
- Modest, M. F. & Mazumder, S. (2021). Radiative Heat Transfer, 4th ed. Academic Press. ISBN 978-0-323-98406-5.