Locaux techniques – Data Center.

Utilisation de la CFD pour l'optimisation thermique

Pourquoi réaliser une étude CFD ?

Dans l'univers des data centers, la gestion thermique occupe une place centrale. Habituellement, les allées chaudes et froides sont aménagées dans les halls pour optimiser le refroidissement des serveurs et des équipements. Cependant, lorsqu'il s'agit des locaux techniques, la situation est bien différente : chaque installation est unique, avec ses propres contraintes et configurations, ce qui rend les solutions de refroidissement standardisées souvent inadaptées.

Dans ce contexte, l'expertise en CFD (Computational Fluid Dynamics) joue un rôle clé. En l'absence de mesures établies et de solutions toutes faites, il est essentiel de recourir à des outils de modélisation avancés pour comprendre et optimiser la circulation de l'air, la dissipation de la chaleur et la répartition des températures. À l'aide de la CFD, une analyse approfondie des infrastructures est réalisée, afin d'identifier les zones chaudes, d'optimiser les flux d'air et de concevoir des solutions de refroidissement adaptées à ces locaux techniques.

Processus de modélisation 3D

Pour réaliser le modèle 3D d'un local technique en vue de l'étude CFD, l'approche s'appuie à la fois sur les plans des locaux et sur des visites réalisées sur site. Dans un premier temps, les plans architecturaux détaillés du local ont permis de récupérer les dimensions et la disposition des équipements. Ensuite, lors de la visite sur site, des observations plus approfondies et des mesures précises ont été réalisées, et des détails spécifiques tels que les systèmes de refroidissement, les grilles d'aération et les obstacles ont été relevés.

En utilisant des logiciels de modélisation 3D, des modèles géométriques des pièces ont été créés, intégrant les équipements et les obstacles du local en respectant leur emplacement réel. Enfin, en attribuant les propriétés physiques appropriées à chaque élément du modèle (conductivité thermique des matériaux, rejets calorifiques des machines, performances des systèmes de climatisation), les études CFD ont pu être réalisées.

Résultats des simulations

Détection des anomalies thermiques et bouclages

Lors de nos simulations sur la configuration existante des locaux techniques, des températures excessivement élevées ont été constatées au niveau des aspirations d'air frais des systèmes. Ces températures élevées sont causées principalement par des phénomènes de bouclage, où l'air chaud est recyclé au lieu d'être évacué efficacement.

De plus, la présence de points chauds, zones où la dissipation de chaleur est insuffisante, a été identifiée, ce qui peut entraîner des risques de surchauffe des équipements. Une nouvelle conception est alors nécessaire pour optimiser la circulation de l'air, éviter les phénomènes de bouclage et améliorer la dissipation thermique.

Solutions sur mesure

De nouvelles conceptions adaptées à chaque local ont été proposées pour éviter le phénomène de bouclage et réduire les températures excessives :

• STS

  Gainage des rejets calorifiques pour mieux canaliser et évacuer la chaleur.

• UPS

  Capotage intégral entre parties haute et basse pour compartimenter les masses d'air chaud et froid.

• TR

  Rehaussement des aspirations CRAH pour une meilleure captation de l'air chargé en calories.

Ces nouvelles conceptions ont été soumises à des simulations avancées en CFD pour évaluer leur efficacité. Les résultats sont très encourageants : ils montrent clairement que les nouvelles conceptions permettent d'éviter le phénomène de bouclage et de réduire les températures au niveau des aspirations d'air frais des systèmes. Les températures ont pu être abaissées de 5 °C, ce qui contribue grandement à garantir des conditions optimales de fonctionnement et à réduire les risques de surchauffe dans les locaux techniques du data center.

Étude de redondance : CRAH à l'arrêt

Une analyse minutieuse de redondance a été effectuée dans les locaux techniques afin d'assurer une fiabilité inégalée des systèmes de refroidissement. Pour cela, deux unités CRAH sont implantées dans chaque pièce, fonctionnant en parallèle pour une redondance opérationnelle optimale. Cette approche permet de maintenir une capacité de refroidissement suffisante même en cas de panne d'une des unités.

Afin de valider l'efficacité de cette redondance, des simulations détaillées ont été réalisées en considérant la désactivation d'une unité CRAH. Les résultats ont montré que même avec un CRAH à l'arrêt, la température dans les locaux techniques reste dans une plage convenable, sans aucun risque de surchauffe. Cette démonstration met en évidence l'efficacité de la redondance mise en place.

Chez EOLIOS, l'importance capitale de la redondance dans les environnements critiques tels que les data centers est toujours prise en compte. L'expertise en simulation CFD permet de concevoir des solutions de refroidissement robustes et fiables, garantissant ainsi une disponibilité continue des équipements même en cas de défaillance d'une unité.