Développement d'un prototype de refroidissement de composants électroniques à haute densité de flux par immersion diphasique
Avec le développement des processeurs (CPU) et des cartes graphiques (GPU) plus performants pour répondre à l’essor de l’intelligence artificielle et à l’augmentation continue des besoins en calcul, la densité énergétique des data centers croît fortement. Cette évolution entraîne une hausse du TDP (Thermal Design Power) des composants, rendant les systèmes de refroidissement classiques, par air ou par eau, de moins en moins adaptés. Dans ce contexte, le refroidissement par immersion diphasique apparaît comme une solution performante pour dissiper des puissances thermiques élevées tout en améliorant l’efficacité énergétique. Dans cette étude, un prototype expérimental de refroidissement diphasique a été développé en sélectionnant et en intégrant des composants clés d’un système de refroidissement par immersion diphasique. Il comprend une cuve de 30 L remplie d’un fluide diélectrique dans lequel sont immergées deux résistances chauffantes en céramique délivrant plus de 2 kW et pilotées par un contrôleur de puissance, simulant la charge thermique d’un serveur à haute densité. Un condenseur optimisé, associé à une conception favorisant l’élimination des gaz non condensables, maximise les échanges thermiques pour la condensation des vapeurs. Le système intègre également une gestion automatique de la pression par pilotage d’électrovannes, afin de prévenir toute surpression ou sous-pression. Des thermocouples positionnés en différents points du prototype ainsi qu’un débitmètre placé en amont du condenseur permettent d’évaluer les performances thermiques du système. L’instrumentation est complétée par deux capteurs de pression. Un protocole expérimental a été élaboré et différents essais ont été réalisés à différentes puissances. Les premiers résultats ont confirmé la faisabilité du concept et démontré la capacité du système à fonctionner efficacement en cycle fermé. Ces résultats offrent des perspectives prometteuses d’optimisation des systèmes de refroidissement par immersion diphasique adaptés aux serveurs haute performance des futures infrastructures.
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