Qualité de l’air dans les datacenters : ce qui grippe les serveurs

Particules

Les particules sont des particules solides et liquides en suspension dans l’air, qui comprennent les aérosols. La taille des particules est mesurée en micromètres (µm). Leur diamètre varie de 0,001 µm à plus de 100 µm. À titre de référence, les cheveux humains ont un diamètre de 17 µm à 181 µm, le brouillard de 10 µm et les bactéries microscopiques peuvent avoir un diamètre inférieur à 0,3 µm.

Même les centres de données impeccables et bien filtrés contiennent de la saleté, de la poussière, du pollen et d’autres particules en suspension dans l’air. Ces contaminants invisibles s’accumulent sur les filtres des équipements, que les administrateurs doivent faire nettoyer ou changer régulièrement.

Les particules s’accumulent également sur les dissipateurs thermiques internes. La réduction de l’efficacité du refroidissement augmente les températures de fonctionnement des composants et la vitesse des ventilateurs. L’humidité dans le centre de données peut également provoquer des défaillances dues à la poussière hygroscopique, des erreurs d’écriture sur les bandes et des corrosions qui empêchent le courant de passer à certains endroits des cartes mères.

Contaminants gazeux

Les particules ne constituent qu’une partie du problème. De plus en plus de localités ont des contaminants gazeux provenant des automobiles ou des industries voisines qui endommagent également les équipements.

L’acide chlorhydrique et l’acide sulfurique se forment lorsque le chlore et le sulfure d’hydrogène se mélangent à la vapeur d’eau dans des environnements très humides. Ces acides détruisent les composants des ordinateurs en l’espace de trois mois seulement. Ils rongent également les petites surfaces et les contacts des connecteurs utilisés sur les cartes de circuits imprimés modernes. Le dioxyde de soufre, les mercaptans et les oxydes d’azote, le chlore et l’ozone sont également préoccupants.

Ces gaz sont difficiles à reconnaître et à arrêter. Pour déterminer s’il existe un problème, suspendez des coupons de cuivre et d’argent dans l’environnement du centre de données pendant un mois, puis demandez à un laboratoire d’analyser les coupons. Les taux de corrosion qui dépassent 200 angströms pour l’argent et 300 angströms pour le cuivre sont préoccupants. Si les résultats révèlent des taux de corrosion élevés, réduisez l’humidité dans le centre de données ou installez davantage de systèmes de filtration de l’air.

Filtres et filtration

Les filtres utilisés dans les centres de données sont classés en fonction d’une valeur d’efficacité minimale (MERV). Cette valeur classe les filtres en fonction du type de particules qu’ils peuvent piéger. Les unités de climatisation des salles d’ordinateurs (CRAC) et les unités de traitement de l’air des salles d’ordinateurs (CRAH) utilisent généralement des filtres MERV 8, 11 ou 13. Les salles blanches physiques utilisent des filtres à particules à haute efficacité (HEPA), qui retiennent des particules plus petites qu’un filtre MERV 20.

Il est essentiel de filtrer les gaz provenant de l’air extérieur. Les filtres à charbon actif sont les plus courants, mais les administrateurs peuvent choisir d’utiliser d’autres matériaux adsorbants, ainsi que l’adsorption chimique. Les générateurs d’ozone électroniques sont tombés en désuétude en raison des inquiétudes suscitées par leurs effets à des concentrations élevées.

L’adsorption, à ne pas confondre avec l’absorption, est un phénomène de surface dans lequel des molécules de gaz ou de liquides se fixent sur les surfaces solides des matériaux dits adsorbants. Ce n’est que lorsque les molécules pénètrent ces matériaux au-delà de leur surface qu’il y a absorption.

Puissance de la ventilation

Des indices MERV plus élevés impliquent une plus grande pression du ventilateur pour faire passer l’air à travers les filtres. Des volumes et des vitesses d’air élevés sont utilisés dans les centres de données, ce qui fait des ventilateurs une source majeure de consommation d’énergie.

Les lois d’affinité des ventilateurs calculent qu’en doublant la vitesse du ventilateur, on obtient quatre fois la pression du ventilateur, mais cela nécessite huit fois plus d’énergie de la part du ventilateur. Par exemple, un ventilateur qui consomme normalement 50 watts peut consommer 400 watts à double vitesse. En raison de ces augmentations drastiques de la consommation d’énergie et de la puissance des ventilateurs, l’augmentation de la densité des filtres doit être évaluée avec soin.

Propreté

Pour la plupart des centres de données, la principale source de contaminants est la saleté apportée par les personnes, principalement sur les chaussures et les vêtements. Le déballage des cartons à l’intérieur de l’espace informatique entraîne également la diffusion de particules dans l’air.

Les systèmes de ventilation à pression positive empêchent les contaminants d’entrer lorsqu’une porte du centre informatique est ouverte sur le reste du bâtiment ou sur l’extérieur. Cependant, les particules de l’air extérieur ne sont pas le seul problème. Les équipements à l’intérieur du centre de données peuvent également libérer des particules, comme les courroies des ventilateurs des anciens climatiseurs qui s’usent et s’écaillent.

Certaines bonnes pratiques de nettoyage des centres de données permettent de réduire les particules. Les sols des centres de données ne doivent être nettoyés qu’à l’aide d’une serpillière humide – ne jamais les balayer, les polir ou les cirer. Les tampons d’essuyage des pieds doivent être placés aux entrées et changés régulièrement. Les unités CRAC ou CRAH font recirculer et refiltrent l’air de la pièce. Elles peuvent utiliser des filtres moins efficaces si la pièce est maintenue propre et si l’infiltration d’air extérieur est minimisée et préfiltrée.

Contrôle de l’humidité

Les anciens centres de données fonctionnaient avec des niveaux d’humidité relative compris entre 45 % et 55 % par crainte d’une décharge d’électricité statique qui endommagerait les composants électroniques sensibles. Cependant, les recherches de l’ASHRAE, une organisation internationale spécialiste du génie thermique et climatique, ont montré que les niveaux d’humidité relative peuvent descendre jusqu’à 8 % dans des salles correctement mises à la terre sans problème d’électricité statique.

Les recherches de l’ASHRAE ont également montré que, dans les environnements où les niveaux de polluants sont élevés, un taux d’humidité relative supérieur à 50 % peut transformer les gaz en acides destructeurs. Dans ces environnements, il est nécessaire de contrôler l’humidité pour maintenir des niveaux d’humidité relative inférieurs à 50 %.

Air extérieur

L’air extérieur doit être prérefroidi en été pour minimiser l’impact sur le refroidissement du centre de données et pour éliminer l’excès d’humidité. L’air a rarement besoin d’être réchauffé en hiver, car l’air froid refroidit naturellement le centre de données. De plus, si le sol du centre de données et les armoires sont correctement mis à la terre, il n’est pas nécessaire d’humidifier l’air sec.

Normes

Il n’existe pas de normes fixes pour la qualité de l’air dans les centres de données ; toutefois, le comité technique 9.9 de l’ASHRAE publie des lignes directrices générales. Les normes ISO 14644-1 Classe 8 et Federal Standard 209E Classe 100 000 ne concernent que le nombre de particules en suspension dans l’air, et non les contaminants totaux.