Bac Spécialité 2I2D/STI2D - Nouvelle-Calédonie - Session 2024 - Radiateur numérique Q.RAD – Energies et Environnement

Partie commune 2I2D (Ingénierie, Innovation et Développement Durable) :

Mise en situation

Les centres de données (data center) comportent de nombreux serveurs informatiques qui nécessitent d’évacuer la chaleur qu’ils produisent en grande quantité : ils sont très énergivores, tant pour leur fonctionnement que pour leur refroidissement.

Il est donc souhaitable de recycler la chaleur produite par les serveurs. Ceci permet de chauffer avec un coût moindre des habitations, des bureaux ou des bâtiments publics réduisant ainsi l’empreinte carbone des calculs informatiques.

Afin d’améliorer l’efficacité énergétique d’un parc immobilier composé de quatre bâtiments de six étages, la société Carnot Computing a fait le pari de mettre en place une solution innovante appelé le radiateur numérique Q.RAD. Il s’agit de déporter une partie des serveurs (carte mère), émettrice de chaleur, dans les bâtiments.

L’objectif de l’équipement est double :

- vendre aux entreprises de la puissance informatique pour leurs usages ;

- chauffer gratuitement un parc immobilier.

L’objectif de cette étude est de démontrer le caractère innovant et économique du radiateur numérique.

Travail demandé

Partie 1 - Quelle est l’innovation apportée par le système Q.RAD ?

Partie 2 - Quelle est l’optimisation technico-économique de la solution Q.RAD ?

Partie enseignement de spécialité EE (Energies et Environnement) :

Mise en situation

L’étude menée dans la partie commune a permis de montrer que les radiateurs numériques peuvent chauffer convenablement les logements de l’immeuble. Ils sont connectés à une baie de brassage se trouvant au niveau du parking dans un local dédié à cet usage.

Ce local a été aménagé pour accueillir l’ensemble du matériel relatif au serveur du parc des radiateurs. Lors des premiers mois de fonctionnement, des problèmes sont apparus, provoquant soit des ruptures d’apport en énergie liées aux microcoupures ou aux coupures d’énergie du local, soit un dysfonctionnement lié à une augmentation jugée excessive de la température dans le local.

Il a été convenu d’adapter ce local afin de limiter les contraintes thermiques occasionnées par le fonctionnement des équipements et les coupures intempestives d’énergie. Lorsque ces problèmes surviennent, les équipements doivent continuer à fonctionner afin de transmettre les informations issues des radiateurs numériques vers le serveur pour les y sauvegarder. Ces radiateurs restent en partie alimentés par le réseau POE (Power over Ethernet, qui permet d'alimenter électriquement un appareil via le câble réseau) intégré aux commutateurs (switches) de la baie.

L’immeuble se compose de quatre bâtiments de six étages dont chaque niveau est constitué d’appartements comprenant de deux à cinq pièces. Pour chaque appartement, les radiateurs Q.RAD sont répartis de la manière suivante : six pour un appartement F5, cinq pour un F4 et deux pour un F2. Chaque niveau est composé d’un appartement de chaque type.

Le choix des constituants de ce local est essentiel pour assurer la continuité de service. Cela nécessite de prendre en compte des variations de températures à l’intérieur mais également à l’extérieur du local puisque l’utilisation des radiateurs en dépend.

Travail demandé

Partie A - Structure et choix des constituants du local serveur

Partie B - Choix de la solution d’Alimentation Sans Interruption (ASI)

Partie C - Gestion du fonctionnement de l’extracteur et du rafraîchisseur

Partie D - Contrôle de la température de la pièce