Échangeurs de chaleur à plaques et joints (GPHE) ciblent généralement les scénarios d’échange thermique à grande échelle côté « primaire » dans les serveurs d’intelligence artificielle. Composés de plaques métalliques ondulées, de joints en caoutchouc et d’un cadre de serrage, ces équipements sont plus encombrants et présentent des résistances à la pression inférieures à celles des échangeurs de chaleur à plaques brasées. Toutefois, leur possibilité d’être démontés sur site ainsi que leur nettoyage ou entretien aisés les rendent idéaux pour les circuits côté « primaire », où les contraintes d’encombrement sont minimes, mais où la qualité de l’eau peut être complexe et un entretien régulier requis.
Le cœur d’un échangeur de chaleur à plaques jointées se compose de plaques métalliques ondulées, de joints en caoutchouc et d’un cadre de serrage ; les plaques de l’échangeur de chaleur sont étanches entre elles grâce aux joints PHE et maintenues en place par des boulons de serrage. Cette conception offre deux capacités essentielles :
Il suffit de desserrer les boulons de serrage et de déplacer la plaque de pression mobile pour pouvoir désassembler toutes les plaques et les joints une par une. Cela permet un nettoyage mécanique ou chimique individuel des plaques, éliminant efficacement tout type d’encrassement et restaurant l’efficacité initiale de transfert thermique. En outre, les plaques endommagées ou les joints vieillis peuvent être remplacés individuellement, sans avoir à remplacer l’ensemble du cœur, ce qui réduit considérablement les coûts de maintenance et les temps d’arrêt.
La surface d’échange thermique peut être facilement ajustée en ajoutant ou en retirant des plaques. Lorsque la charge informatique d’un centre de données augmente et qu’une capacité d’échange thermique supérieure est requise, il suffit d’ajouter des plaques PHE plutôt que de remplacer l’ensemble de l’unité pour étendre la capacité ; cela offre une grande souplesse pour la construction par phases et l’extension élastique des systèmes du côté primaire.
La boucle « côté primaire » du système de refroidissement liquide d’un centre de données IA constitue le lien essentiel entre les sources de refroidissement extérieures (telles que des tours de refroidissement ou des refroidisseurs à sec) et l’unité de distribution de fluide frigorigène intérieure (CDU). Elle se caractérise par deux traits distincts :
Le côté primaire est directement connecté à des équipements tels que des tours de refroidissement, et l’eau qui y circule fonctionne généralement dans un système ouvert ; par conséquent, sa qualité est nettement inférieure à celle du fluide caloporteur propre présent du côté secondaire (à l’intérieur des serveurs). L’eau contient souvent des impuretés telles que des minéraux et des micro-organismes ; un fonctionnement prolongé favorise facilement la formation d’entartrage et d’encrassement biologique sur les surfaces d’échange thermique. Un tel encrassement réduit fortement l’efficacité du transfert thermique, ce qui augmente le PUE et la consommation énergétique.
Le système côté primaire dessert généralement l’ensemble d’un centre de données ou plusieurs modules, ce qui exige une capacité de traitement individuelle élevée ; en outre, les besoins en refroidissement augmentent de façon dynamique au fur et à mesure de la construction progressive du centre de données.
Compte tenu de la tendance à la formation d’entartrage dans l’eau de refroidissement du circuit primaire, la possibilité de démonter et de nettoyer les échangeurs thermiques à plaques jointées constitue un avantage critique. Le personnel d’exploitation et de maintenance peut démonter périodiquement l’unité afin de nettoyer soigneusement les plaques, éliminant ainsi l’entartrage et les impuretés ; cela garantit une efficacité stable et durable du transfert thermique ainsi qu’une performance énergétique optimale du système. En revanche, bien que les échangeurs thermiques à plaques brasées compactes offrent une forte intégration, ils ne permettent pas de nettoyage physique hors ligne et exigent une qualité d’eau supérieure, ce qui les rend mieux adaptés aux circuits secondaires propres intégrés dans les CDU. Pour répondre à la nature à grande échelle et évolutif des systèmes primaires, la conception modulaire des échangeurs thermiques à plaques jointées offre une flexibilité sans égale. La surface d’échange thermique peut être ajustée simplement en ajoutant ou en retirant des plaques, permettant ainsi une adaptation aisée à l’extension progressive des centres de données et évitant l’investissement massif consistant à remplacer l’ensemble de l’unité lorsque les charges augmentent.
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