Analyse CFD pour optimiser le refroidissement d'un data center à Vénissieux : distribution des températures en toiture, maîtrise des bouclages et solutions techniques robustes.
Une étude analyse la distribution des températures dans les combles où sont situés les systèmes de régulation climatique. Les simulations identifient les problèmes potentiels et optimisent la conception : efficacité énergétique améliorée, coûts opérationnels réduits, fiabilité accrue et durée de vie prolongée des équipements.
L'essentiel. Étude CFD du refroidissement d'un data center à Vénissieux (client CEME). L'analyse de la distribution des températures dans les combles des systèmes de régulation climatique de 3 data halls révèle un bouclage d'air : le rejet calorifique des aérorefroidisseurs, redirigé par le vent vers les zones d'apport d'air neuf, élève les températures de près de 15 °C en aspiration et provoque des arrêts en cascade. La nouvelle conception (déplacement des entrées d'air, isolation renforcée de la toiture) ramène la température d'entrée d'air proche de la température extérieure.
Avec la densité croissante des équipements informatiques, le refroidissement devient une préoccupation majeure. EOLIOS étudie la distribution des températures dans les combles où sont installés les systèmes de régulation climatique de 3 data halls. Les systèmes actuels étant insuffisants, des problèmes de surchauffe surviennent par forte chaleur.
L'étude CFD analyse la distribution de température autour des systèmes de rejet de chaleur pour déterminer si le rejet calorifique peut contaminer l'air d'alimentation par bouclage. De nombreux facteurs entrent en compte dans ce type d'étude :
les températures des parois ;
la pression du vent ;
la résistance interne à l'écoulement d'air ;
les ouvertures de l'enveloppe du bâtiment ;
le terrain local ;
la présence de systèmes mécaniques brassant de l'air autour des process.
Phénomène où le rejet calorifique des aérorefroidisseurs est redirigé par le vent vers les zones d'apport d'air neuf. L'air chaud est réintroduit à l'aspiration des systèmes, ce qui fait monter les températures et dégrade leur fonctionnement.
L'audit technique du site permet d'identifier précisément le problème et ses causes via de nombreuses mesures de températures et vitesses dans les zones cruciales. Il fournit aussi une modélisation 3D réaliste du site (toiture, systèmes de soufflage, débits, puissances dissipées), incluant l'environnement extérieur dans un rayon de 100 m.
Une étude des conditions climatiques locales fournit les températures maximales estivales, les vitesses et directions de vent moyennes, et les directions les plus défavorables — pour se placer dans les pires scénarios et proposer une solution robuste toute l'année.
La CFD permet de comprendre l'écoulement de l'air, d'identifier la surchauffe ou la mauvaise circulation, d'optimiser la conception et de valider la performance avant mise en service.
L'étude a identifié que le dégagement calorifique des aérorefroidisseurs est redirigé par le vent vers les zones d'apport d'air neuf. Ce bouclage de l'air entraîne une élévation des températures de près de 15 °C par rapport à l'extérieur au niveau de l'aspiration. La conception actuelle n'était donc pas fonctionnelle par forte chaleur, provoquant des arrêts en cascade des installations.
Pour réduire les températures à l'aspiration, les zones d'apport d'air neuf sont déplacées loin des rejets calorifiques afin de diminuer la recirculation. De nouvelles entrées d'air sont positionnées en toiture, loin de la zone de rejet, et l'isolation de la toiture a été renforcée pour limiter les apports solaires.
À retenir — la nouvelle conception réduit globalement les températures et permet d'obtenir une température d'entrée d'air proche de la température extérieure.
L'optimisation des systèmes de refroidissement améliore l'efficacité énergétique, réduit les coûts opérationnels et l'impact environnemental. Elle garantit une fiabilité accrue en prévenant la surchauffe et prolonge la durée de vie des équipements. Des températures maîtrisées et une bonne régulation de l'humidité favorisent le fonctionnement optimal des serveurs.
Savoir-faire : simulation des surchauffes extrêmes des data centers
Bouclage en toiture, audit et solutions techniques : les réponses aux questions que se posent exploitants et concepteurs avant une étude CFD.
Les systèmes de climatisation en place n'étaient pas suffisants et des problèmes de surchauffe survenaient par forte chaleur. L'étude CFD a montré que le dégagement calorifique des aérorefroidisseurs, redirigé par le vent vers les zones d'apport d'air neuf, entraînait une élévation des températures de près de 15 °C en aspiration, provoquant des arrêts en cascade des installations, un phénomène étudié plus largement dans nos études d'origine des surchauffes.
C'est la contamination de l'air d'alimentation par le rejet calorifique des systèmes : le dégagement chaud des aérorefroidisseurs est redirigé par le vent vers les zones d'apport d'air neuf, ce qui fait monter les températures à l'aspiration.
Les zones d'apport d'air neuf ont été déplacées loin des rejets calorifiques pour diminuer la recirculation, de nouvelles entrées d'air ont été positionnées en toiture loin de la zone de rejet, et l'isolation de la toiture a été renforcée pour limiter les apports solaires.
Par un audit technique du site (mesures de températures et de vitesses dans les zones cruciales), une modélisation 3D réaliste incluant l'environnement extérieur dans un rayon de 100 m, et une analyse météorologique pour se placer dans les pires scénarios et proposer une solution robuste toute l'année.
Une meilleure efficacité énergétique, des coûts opérationnels et un impact environnemental réduits, une fiabilité accrue par prévention de la surchauffe et une durée de vie prolongée des équipements, avec une température d'entrée d'air proche de la température extérieure.
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