Brevet FR3161528A1 — publié le 20251024

La présente invention concerne une installation (1) comprenant : - un bac d’immersion (3) comprenant des moyens de retenue (8) configurés pour recevoir des dispositifs informatiques (2) et un fluide diélectrique (4), les moyens de retenue (8) étant positionnés dans le bac d’immersion (3) de sorte que les dispositifs informatiques (2) sont immergés dans le fluide diélectrique (4) ; - un bac de déversement (12) placé à côté du bac d’immersion (3), le bac de déversement (12) comprenant du fluide diélectrique (4) et étant séparé du bac d’immersion (3) par une paroi de séparation (7) ; une fenêtre (13) présentant une bordure inférieure (14) étant formée dans la paroi de séparation (7) de sorte à mettre en communication fluidique le bac d’immersion (3) et le bac de déversement (12), un niveau de fluide diélectrique (4) dans le bac d’immersion (3) étant supérieur à un niveau de fluide diélectrique (4) dans le bac de déversement (12) de sorte que le fluide diélectrique (4) se déverse par la fenêtre (13) dans le bac de déversement (12) lorsque son niveau atteint la bordure inférieure (14) de la fenêtre (13). Figure pour l’abrégé : Fig. 1 Ajustement du niveau de fluide diélectrique d’un bac d’immersion La présente invention concerne le domaine technique général du refroidissement par immersion de dispositifs informatiques tels que des serveurs informatiques. ETAT DE LA TECHNIQUE Le refroidissement par immersion est une technologie de refroidissement innovante pour les dispositifs informatiques qui offre des avantages significatifs par rapport aux méthodes traditionnelles de refroidissement par air. Le refroidissement par immersion consiste à immerger les dispositifs informatiques, typiquement des serveurs informatiques, dans des bacs d’immersion formant un bain de fluide diélectrique caloporteur. Ce processus de refroidissement passif est très efficace. Comparé au refroidissement par air ou par eau, le refroidissement par immersion peut drastiquement réduire la consommation d'énergie de refroidissement. Le fluide diélectrique est choisi de manière à maximiser la capacité de refroidissement par immersion. Le fluide diélectrique peut par exemple comprendre un fluide synthétique à base d'hydrocarbures. Toutefois, les alcanes présents dans ces fluides dégradent les matières plastiques et réduisent donc la durée de vie des câbles. En plus de porter préjudice au bon fonctionnement des dispositifs informatiques immergés, la dégradation des câbles a pour effet de générer des déchets qui sont susceptibles d’endommager le circuit de refroidissement. Les dispositifs informatiques sont donc positionnés dans le bac d’immersion de sorte à minimiser la surface de câble en contact avec le fluide. Une pompe placée en partie haute du bac d’immersion régule la hauteur du fluide pour limiter ces contacts. Le fluide aspiré est en outre filtré afin de récupérer les morceaux de plastiques et autres particules présents dans le fluide. Toutefois, à l’usage, il reste nécessaire de nettoyer très régulièrement le filtre si l’on souhaite éviter tout risque d’endommagement des composants électroniques des dispositifs informatiques et pour protéger le circuit de refroidissement. Un but de la présente demande est de remédier aux inconvénients précités. Plus précisément, un but de la présente invention est de proposer une installation pour le refroidissement par immersion de dispositifs informatiques, tels que des serveurs informatiques, permettant de réduire les risques d’endommagement des câbles électriques. Il est à cet effet proposé, selon un premier aspect, une installation comprenant : - un bac d’immersion comprenant des moyens de retenue configurés pour recevoir des dispositifs informatiques et un fluide diélectrique, les moyens de retenue étant positionnés dans le bac d’immersion de sorte que les dispositifs informatiques sont immergés dans le fluide diélectrique ; et - un bac de déversement placé à côté du bac d’immersion, le bac de déversement comprenant du fluide diélectrique et étant séparé du bac d’immersion par une paroi de séparation. De plus, une fenêtre présentant une bordure inférieure est formée dans la paroi de séparation de sorte à mettre en communication fluidique le bac d’immersion et le bac de déversement et un niveau de fluide diélectrique dans le bac d’immersion est supérieur à un niveau de fluide diélectrique dans le bac de déversement de sorte que le fluide diélectrique se déverse par la fenêtre dans le bac de déversement lorsque son niveau atteint la bordure inférieure de la fenêtre. Certaines caractéristiques préférées mais non limitatives de l’installation selon le premier aspect sont les suivantes, prises individuellement ou en combinaison : - l’installation comprend en outre un dispositif d’ajustement de la fenêtre configuré pour ajuster le niveau de fluide diélectrique dans le bac d’immersion ; - l’installation comprend en outre un système de refroidissement du fluide diélectrique comprenant une pompe configurée pour aspirer du fluide dans le bac de déversement et un échangeur thermique configuré pour refroidir le fluide diélectrique aspiré par la pompe ; - l’installation comprend en outre un filtre dans le bac de déversement configuré pour filtrer le fluide diélectrique ; - le bac de déversement comprend un premier compartiment dans lequel débouche la fenêtre et un deuxième compartiment raccordé à la pompe, le filtre étant positionné entre le premier compartiment et le deuxième compartiment ; - le premier compartiment est positionné au-dessus du deuxième compartiment de sorte que le fluide diélectrique s’écoule par gravité du premier compartiment vers le deuxième compartiment, une paroi du premier compartiment étant inclinée par rapport à un plan horizontal et le filtre étant positionné à un point bas de la paroi ; - l’installation comprend plusieurs fenêtres réparties sur une longueur du bac d’immersion ; - l’installation comprend en outre au moins un dispositif informatique immergé dans le fluide diélectrique et monté dans les moyens de retenue ; et/ou - l’installation comprend en outre au moins un câble électrique comprenant une cosse raccordée électriquement avec le dispositif informatique et une portion de câble s’étendant depuis la cosse, la bordure inférieure de la fenêtre étant positionnée par rapport aux moyens de montage de sorte que la cosse est immergée dans le fluide diélectrique tandis que la portion de câble se trouve à distance du fluide diélectrique. Selon un deuxième aspect, il est proposé un centre de données comprenant une installation selon le premier aspect et des dispositifs informatiques montés dans les moyens de retenue. DESCRIPTION DES FIGURES D’autres caractéristiques, buts et avantages de l’invention ressortiront de la description qui suit, qui est purement illustrative et non limitative, et qui doit être lue en regard des dessins annexés sur lesquels : La FIG. 1 illustre de façon schématique et en perspective un exemple d’installation conforme à un mode de réalisation ; La FIG. 2 est une vue du dessus d’un exemple d’installation conforme à un mode de réalisation ; La FIG. 3 est une vue en coupe de l’exemple de la FIG. 2 , dans un plan passant par les dispositifs informatiques ; La FIG. 4 est une vue en coupe de l’exemple de la FIG. 2 , dans un plan passant par le bac de déversement ; et La FIG. 5 illustre un exemple de réalisation d’une fenêtre pouvant être utilisée dans une installation. Sur l’ensemble des figures, les éléments similaires portent des références identiques. DESCRIPTION DETAILLEE DE L'INVENTION Une installation 1 pour le refroidissement par immersion de dispositifs informatiques 2, tels que des serveurs informatiques, comprend un bac d’immersion 3 rempli d’un fluide diélectrique 4 et non corrosif dans lequel sont immergés les dispositifs informatiques 2, et un système de refroidissement du fluide diélectrique 4. Le bac d’immersion 3 comprend une paroi de fond 5 configurée pour être posée sur un support généralement horizontal (par exemple le sol), des parois latérales 6, 7 qui s’étendent depuis la paroi de fond 5, et une ouverture, qui s’étend à l’opposé de la paroi de fond 5. Les parois latérales 6, 7 confèrent au bac d’immersion 3 une section de forme généralement rectangulaire. L’installation 1 comprend en outre un couvercle configuré pour recouvrir l’ouverture et fermer le bac d’immersion 3. Dans ce qui suit, l’invention sera décrite en référence à la configuration de fonctionnement de l’installation 1. En particulier, « supérieur » (respectivement « haut ») et « inférieur » (respectivement « bas ») sont utilisés en référence à l’installation 1, une partie inférieure étant disposée du côté du fond du bac d’immersion 3 alors qu’une partie supérieure sera disposée du côté de l’ouverture. Le bac d’immersion 3 comprend des moyens de retenue 8 des dispositifs informatiques 2, par exemple des crémaillères, montés sur deux parois latérales 6, 7 en regard et configurés pour maintenir en position chaque dispositif informatique 2 par rapport à la paroi latérale 7. Chaque dispositif informatique 2 présente une tranche supérieure 9, configurée pour être placée face au couvercle, comportant des connectiques configurées pour être raccordées à un réseau par l’intermédiaire de câbles électriques. Chaque câble électrique comprend à cet effet une cosse 28, configurée pour être connectée sur la tranche supérieure 9 du dispositif informatique 2 à la connectique correspondante, et une portion de câble 29 configurée pour raccorder électriquement la cosse 28 au réseau informatique. Les moyens de retenue 8 sont par ailleurs positionnés de sorte que, en utilisation, la tranche supérieure 9 des dispositifs informatiques 2 soit immergée dans le fluide diélectrique 4. Le fluide diélectrique 4 peut comprendre un fluide 3 synthétique à base d'hydrocarbures, par exemple d’isoparaphine. Un tel fluide diélectrique 4 est en effet non corrosif et présente une conductivité thermique d’environ 0,137 W/km à 25°C, soit presque six fois celle de l’air. Le fluide diélectrique 4 a pour fonction d’absorber la chaleur générée par les dispositifs informatiques 2 qui sont immergés. Il est refroidi en continu par un système de refroidissement comprenant une pompe 10 configurée pour aspirer le fluide diélectrique 4 et le refouler dans un échangeur thermique 11, où il est refroidi avant d’être refoulé dans le bac d’immersion 3. Afin de garantir que les dispositifs informatiques 2 restent immergés dans le fluide diélectrique 4, tout en limitant les risques d’endommagement des matières plastiques, l’installation 1 comprend en outre un bac de déversement 12 placé à côté du bac d’immersion 3, le bac de déversement 12 comprenant aussi du fluide diélectrique 4 et étant séparé du bac d’immersion 3 par l’une des parois latérales 7. Le bac de déversement 12 et le bac d’immersion 3 font donc partie d’une même cuve et sont simplement séparés par la paroi latérale 7. De plus, une fenêtre 13 est formée dans la paroi latérale 7 afin de mettre en communication fluidique le bac d’immersion 3 et le bac de déversement 12. La fenêtre 13 présente une bordure inférieure 14 (côté fond), une bordure supérieure (côté couvercle) qui sont reliées par des bordures latérales. Le niveau de fluide diélectrique 4 dans le bac d’immersion 3 est par ailleurs supérieur au niveau de fluide 3 dans le bac déversement de sorte que le fluide diélectrique 4 se déverse par la fenêtre 13 dans le bac de déversement 12 lorsque son niveau atteint la bordure inférieure 14 de la fenêtre 13. Par niveau de fluide 3, on comprendra ici la distance, mesurée suivant un axe normal au support horizontal, entre le support et la surface du fluide 3. Le réglage du niveau de fluide 3 dans le bac d’immersion 3 est donc passif et dicté par la position de la bordure inférieure 14 de la fenêtre 13. En effet, dès que le niveau de fluide 3 atteint la bordure inférieure 14, le surplus de fluide diélectrique 4 déborde et s’écoule automatiquement dans le bac de déversement 12, garantissant ainsi un niveau de fluide 3 stable et maîtrisé dans le bac d’immersion 3. Il n’y a donc plus de risque de mouiller les portions de câble 29, qui sont réalisés en matière plastique et se dégradent au contact du fluide diélectrique 4. Les cosses 28 étant plus résistantes au fluide diélectrique, elles restent de préférence immergées dans le fluide diélectrique 4 afin de garantir que les dispositifs informatiques soient immergés à tout instant. Afin de garantir que les dispositifs informatiques 2 restent immergés tout en évitant de mouiller les portions de câble 29, la bordure inférieure 14 de la fenêtre 13 est placée à une distance comprise entre 7 mm et 12 mm de la tranche supérieure 9 des dispositifs informatiques 2 et une distance comprise entre 30 mm et 45 mm des dispositifs de retenue 8, typiquement de l’ordre de 35 à 40 mm. La fenêtre 13 peut s’étendre sur tout ou partie de la longueur de la paroi latérale de séparation 7. Par longueur, on comprendra ici la dimension de la paroi latérale de séparation 7 dans un plan parallèle au sol entre les deux parois latérales 6 qui sont raccordées à la paroi latérale de séparation 7. En variante, la fenêtre 13 peut être segmentée et être formée de plusieurs segments de fenêtre 13 disjoints répartis le long de la longueur de la paroi latérale de séparation 7. Cette configuration permet en effet de raidir la paroi latérale de séparation 7, tout en garantissant la faculté des fenêtres à maintenir le niveau de fluide diélectrique souhaité dans le bac d’immersion 3. Dans une forme de réalisation, l’installation 1 comprend un dispositif d’ajustement 15 configuré pour ajuster le niveau de fluide diélectrique 4 dans le bac d’immersion 3. Le dispositif d’ajustement 15 peut par exemple comprendre un obturateur monté sur la paroi latérale de séparation 7 de sorte à dévoiler ou recouvrir tout ou partie de la fenêtre 13. Dans une forme de réalisation, l’obturateur comprend une plaque 16 présentant un bord supérieur configuré pour être placé contre la fenêtre 13 et des pattes de fixation 17 configurée pour fixer la plaque 16 sur la paroi latérale de séparation 7. Le bord supérieur de la plaque 16 correspond alors à la bordure inférieure 14 de la fenêtre 13. A titre d’exemple, chaque patte de fixation 17 peut comprendre une fente oblongue 18 configurée pour recevoir un boulon de fixation 19 afin de fixer l’obturateur sur la paroi latérale de séparation 7. La position de l’obturateur peut alors être ajustée en desserrant les boulons 19 et en translatant l’obturateur (les boulons 19 glissant le long de la fente oblongue 18) par rapport à la paroi latérale de séparation 7, ce qui a pour effet de modifier la position de la bordure supérieure de la plaque 16 (qui correspond à la bordure inférieure 14 de la fenêtre 13) et donc le niveau de débordement du fluide diélectrique 4 dans le bac de déversement 12. Lorsque la fenêtre 13 est segmentée, un unique dispositif d’ajustement 15 peut être utilisé pour modifier la position de la bordure inférieure 14 des segments de fenêtre 13. En variante, chaque segment de fenêtre 13 peut comprendre un dispositif d’ajustement 15 qui lui est propre. Avantageusement, la présence d’un dispositif d’ajustement 15 permet d’adapter la position de la bordure inférieure 14 de la fenêtre 13 en fonction du niveau de fluide diélectrique 4 requis dans le bac d’immersion 3. Le niveau de fluide 3 requis peut en effet varier en fonction du nombre de dispositifs informatiques 2 installés dans le bac d’immersion 3 : pour un même volume de fluide diélectrique 4, le niveau de fluide 3 sera en effet plus bas lorsqu’un seul dispositif informatique 2 est installé dans le bac d’immersion 3 que lorsque plusieurs dispositifs informatiques 2 sont installés, par exemple, vingt-quatre. Cet ajustement de la position de la bordure inférieure 14 de la fenêtre 13 permet en outre de tenir compte des éventuelles fuites susceptibles de réduire dans le temps le volume de fluide 3 dans le bac d’immersion 3. Le bac de déversement 12 comprend une paroi de fond 20, des parois latérales 21, 7 et une ouverture. L’une des parois latérales du bac de déversement 12 correspond à la paroi latérale de séparation 7. Par ailleurs, le couvercle de l’installation 1 est configuré pour recouvrir également l’ouverture du bac de déversement 12. Le bac de déversement 12 s’étend de préférence sur toute la longueur du bac d’immersion 3. Le volume du bac d’immersion 3 étant substantiel, les parois latérales 6, 7 du bac d’immersion 3 doivent être suffisamment rigides pour garantir l’intégrité du bac d’immersion 3. Le système de refroidissement du fluide diélectrique 4 comprend la pompe 10, qui est configurée pour aspirer du fluide diélectrique 4 dans le bac de déversement 12, et l’échangeur thermique 11 configuré pour refroidir le fluide diélectrique 4 aspiré par la pompe 10. Le fluide diélectrique 4 refroidi est ensuite refoulé dans le bac d’immersion 3 afin de refroidir les dispositifs informatiques 2. Le système de refroidissement comprend en outre un filtre, monté dans le bac de déversement 12 et configuré pour filtrer le fluide diélectrique 4 avant son aspiration par la pompe 10. Dans une forme de réalisation, le bac de déversement 12 comprend un compartiment supérieur 22 dans lequel débouche la fenêtre 13 et un compartiment inférieur 23 qui s’étend sous le compartiment supérieur 22. Le compartiment inférieur 23 et le compartiment supérieur 22 sont donc empilés l’un au-dessus de l’autre suivant l’axe vertical. Le compartiment supérieur 22 et le compartiment inférieur 23 sont séparés par une paroi centrale 24 et sont en communication fluidique via une ouverture 25 formée dans la paroi centrale 24. Le filtre 26 peut être monté dans l’ouverture 25 afin de filtrer le fluide diélectrique 4 s’écoulant vers le compartiment inférieur 23. Afin de faciliter l’écoulement vers le compartiment inférieur 23, la paroi centrale 24 peut être inclinée par rapport à un plan horizontal, par exemple suivant une pente comprise entre 1% et 5%, typiquement une pente de 2%. La paroi centrale 24 est alors inclinée de sorte que son point le plus bas corresponde à la partie dans laquelle est formée l’ouverture. Dans une forme de réalisation, l’ouverture est formée à proximité d’une des parois latérales 21 (voir FIG. 4 ). En variante, l’ouverture pourrait être centrée par rapport à la paroi centrale 24, auquel cas la paroi centrale 24 est sensiblement pyramidale. Dans cette forme de réalisation, la pompe 10 est reliée à un orifice d’aspiration 32 formé dans l’une des parois latérales 21, 7 ou dans la paroi de fond 20 du bac de déversement 12, au niveau du compartiment inférieur 23. De préférence, l’orifice d’aspiration 32 s’étend dans une zone inférieure de l’une des parois latérales 21, 7, et la paroi de fond 20 du bac de déversement 12 est inclinée en direction de l’orifice d’aspiration 32, par exemple avec une pente de l’ordre de 1%. Le fluide diélectrique 4 est donc déjà filtré par le filtre 26 lorsqu’il est aspiré par la pompe 10. La pompe 10 refoule le fluide diélectrique 4 filtré et l’envoie vers l’échangeur thermique 11, par exemple du type échangeur huile/eau de 50 kW à 100 kW afin d’obtenir une différence de température d’au moins 13°C entre l’entrée et la sortie du fluide diélectrique 4, sachant que la température de fonctionnement maximale visée du fluide diélectrique 4 est de 60 °C. La température du fluide diélectrique 4 entrant dans l’échangeur thermique 11 peut être comprise entre 30°C et 45°C, et sa température en sortie peut être comprise entre 45°C et 60°C (selon les conditions météorologiques extérieures). La température de l’eau froide entrant dans l’échangeur thermique 11 est de préférence inférieure ou égale à 40°C (30°C en hiver) et la température de sortie, après échange thermique avec le fluide diélectrique 4, peut être de l’ordre de 45°C à 55°C. Une fois refroidi, le fluide diélectrique 4 est refoulé dans le bac d’immersion 3, de préférence par des orifices formés à proximité de la paroi de fond 5, typiquement dans la paroi de fond 5 ou en partie inférieure des parois latérales 6. De la sorte, le fluide diélectrique 4 refroidi remonte naturellement par convection le long des dispositifs informatiques 2, qu’il refroidit par transfert thermique. Le fluide diélectrique 4 est donc progressivement réchauffé par les dispositifs informatiques 2 jusqu’à ce qu’il atteigne la surface du bac d’immersion 3 et qu’il déborde dans le bac de déversement 12. Le volume du compartiment inférieur 23 est de préférence supérieur au volume du compartiment supérieur 22 afin qu’il serve de réservoir pour le fluide diélectrique 4. Dans une forme de réalisation, le système de refroidissement comprend deux circuits de refroidissement comportant chacun une pompe 10 et un échangeur thermique 11, de sorte à garantir le refroidissement du fluide diélectrique 4, même en cas de panne de l’un des composants. Dans cette forme de réalisation, seul l’un des circuits de refroidissement est mis en fonctionnement à la fois, l’autre circuit de refroidissement étant redondant. Le ou les circuits de refroidissement sont de préférence placés en dehors du bac d’immersion 3 et du bac de déversement 12. Par exemple, tout ou partie des circuits de refroidissement peuvent être placés dans un compartiment technique 27, qui peut jouxter le bac de déversement 12 ou être à distance du bac de déversement 12. Dans l’exemple de réalisation illustré sur les figures 2 à 4, le compartiment technique 27 est contigu avec les bacs d’immersion 3 et de déversement 12 et s’étend sur la largeur et la hauteur des bacs 3, 12. Ce compartiment technique 27 comprend les deux pompes 10, les deux échangeurs thermiques 11 et les conduites reliant les pompes 10 au bac de déversement 12 et aux échangeurs thermiques 11. Cette forme de réalisation permet de faciliter la maintenance des bacs d’immersion 3 et de déversement 12 en permettant un accès facile et au circuit de refroidissement. Installation (1) comprenant : - un bac d’immersion (3) comprenant des moyens de retenue (8) configurés pour recevoir des dispositifs informatiques (2) et un fluide diélectrique (4), les moyens de retenue (8) étant positionnés dans le bac d’immersion (3) de sorte que les dispositifs informatiques (2) sont immergés dans le fluide diélectrique (4) ; - un bac de déversement (12) placé à côté du bac d’immersion (3), le bac de déversement (12) comprenant du fluide diélectrique (4) et étant séparé du bac d’immersion (3) par une paroi de séparation (7) ; une fenêtre (13) présentant une bordure inférieure (14) étant formée dans la paroi de séparation (7) de sorte à mettre en communication fluidique le bac d’immersion (3) et le bac de déversement (12), un niveau de fluide diélectrique (4) dans le bac d’immersion (3) étant supérieur à un niveau de fluide diélectrique (4) dans le bac de déversement (12) de sorte que le fluide diélectrique (4) se déverse par la fenêtre (13) dans le bac de déversement (12) lorsque son niveau atteint la bordure inférieure (14) de la fenêtre (13). Installation (1) selon la revendication 1, comprenant en outre un dispositif d’ajustement de la fenêtre (13) configuré pour ajuster le niveau de fluide diélectrique (4) dans le bac d’immersion (3). Installation (1) selon l’une des revendications 1 et 2, comprenant en outre un système de refroidissement du fluide diélectrique (4) comprenant une pompe (10) configurée pour aspirer du fluide dans le bac de déversement (12) et un échangeur thermique (11) configuré pour refroidir le fluide diélectrique (4) aspiré par la pompe (10). Installation (1) selon l’une des revendications 1 à 3, comprenant en outre un filtre (26) dans le bac de déversement (12) configuré pour filtrer le fluide diélectrique (4). Installation (1) selon la revendication 4 prise en combinaison avec la revendication 3, dans laquelle le bac de déversement (12) comprend un premier compartiment (22) dans lequel débouche la fenêtre (13) et un deuxième compartiment (23) raccordé à la pompe (10), le filtre (26) étant positionné entre le premier compartiment (22) et le deuxième compartiment (23). Installation (1) selon la revendication 5, dans lequel le premier compartiment (22) est positionné au-dessus du deuxième compartiment (23) de sorte que le fluide diélectrique (4) s’écoule par gravité du premier compartiment (22) vers le deuxième compartiment (23), une paroi (24) du premier compartiment (22) étant inclinée par rapport à un plan horizontal et le filtre (26) étant positionné à un point bas de la paroi (24). Installation (1) selon l’une des revendications 1 à 6, comprenant plusieurs fenêtres (13) réparties sur une longueur du bac d’immersion (3). Installation (1) selon l’une des revendications 1 à 7 comprenant en outre au moins un dispositif informatique (2) immergé dans le fluide diélectrique (4) et monté dans les moyens de retenue (8). Installation (1) selon la revendication 8, comprenant en outre au moins un câble électrique comprenant une cosse (28) raccordée électriquement avec le dispositif informatique (2) et une portion de câble (29) s’étendant depuis la cosse (28), la bordure inférieure (14) de la fenêtre (13) étant positionnée par rapport aux moyens de retenue (8) de sorte que la cosse (28) est immergée dans le fluide diélectrique (4) tandis que la portion de câble (29) se trouve à distance du fluide diélectrique (4). Centre de données comprenant une installation (1) selon l’une des revendications 1 à 9 et des dispositifs informatiques (2) montés dans les moyens de retenue (8).