Étude CFD des panaches thermiques d'un data center à Milan : rejet des groupes électrogènes, impact sur les bâtiments adjacents et zones chaudes en toiture.
EOLIOS Ingénierie a fourni un aperçu des conditions thermo-aérauliques du panache thermique d'un data center et des groupes électrogènes des data centers adjacents, afin de sécuriser le refroidissement en toiture.
L'essentiel. Étude CFD externe d'un data center à Milan : le panache d'échappement des générateurs est confronté aux systèmes de toiture, avec un profil de vent reconstitué à la manière d'une soufflerie sur une périphérie urbaine de 300 m. Résultat : les panaches ont une influence lointaine, mais il n'existe pas de bouclage majeur à proximité des dégagements. La très forte densité d'installations crée toutefois quelques zones chaudes en toiture, corrigées par une optimisation de la disposition.
Cette étude examine le panache d'échappement d'une série de générateurs par rapport aux systèmes de toiture d'un data center. L'objectif : déterminer si l'échappement des systèmes peut contaminer l'air d'alimentation des différents équipements et mesurer son impact sur les bâtiments adjacents.
Pour cela, nos ingénieurs simulent par calcul numérique CFD le comportement thermo-aéraulique des différents phénomènes qui se produisent à l'extérieur du modèle.
Volume d'air chaud rejeté par une source (groupe électrogène, système de toiture) qui s'élève et se déforme sous l'effet de sa flottabilité et du vent. Sa trajectoire conditionne le risque de réaspiration par les systèmes voisins et l'impact sur le voisinage.
Lors de la modélisation CFD, la forme du profil vertical des vitesses de vent est déterminante. Elle dépend surtout de la rugosité de la surface, c'est-à-dire de l'effet de ralentissement des bâtiments, des arbres et des obstacles qui s'opposent à l'écoulement à la surface. Sur toute l'épaisseur de la couche limite atmosphérique, la vitesse du vent augmente à mesure que l'on s'éloigne du sol.
Pour prendre en compte le cisaillement du vent, l'étude utilise une méthodologie similaire à une soufflerie physique : l'environnement urbain est reconstitué sur une périphérie de 300 m autour du site, avec un profil de vitesse dépendant du site.
Zone de l'atmosphère proche du sol où le vent est freiné et cisaillé par le relief et le bâti. Sa reconstitution fidèle conditionne le réalisme des vitesses de vent appliquées au modèle.
La simulation CFD montre que les panaches thermiques ont une influence lointaine en dehors de leur zone d'émission. Mais globalement, à proximité directe des dégagements, il n'existe pas de phénomène de bouclage majeur susceptible de provoquer un arrêt des systèmes : l'air d'alimentation est correctement aspiré par les parties basses pour être évacué en altitude.
Ces conclusions ont été une aide précieuse pour les équipes de conception, afin de vérifier que la disposition des systèmes de refroidissement n'engendrait pas de zone de recirculation, y compris vis-à-vis des effets d'îlot de chaleur sur les bâtiments voisins.
Réaspiration, par les systèmes de refroidissement, d'une partie de l'air chaud qu'ils viennent de rejeter. Il élève la température à l'aspiration et réduit la puissance disponible ; son absence confirme la bonne disposition des équipements.
La simulation, menée sur le modèle dans son intégralité, autorise l'analyse simultanée de nombreux phénomènes. Elle met en évidence que la très forte densité d'installation entraîne quelques zones chaudes en toiture : les systèmes les plus défavorisés, au centre, sont susceptibles de reprendre de l'air au-delà de leur plage de fonctionnement, un enjeu proche des surchauffes internes.
La comparaison des plans de températures avant et après montre l'effet d'une disposition optimisée des systèmes de refroidissement : les reprises d'air chaud sont ramenées dans les plages admissibles.
À retenir. Même sans bouclage majeur, une densité d'équipements élevée génère des zones chaudes localisées. La CFD, menée dès la conception, valide la disposition des systèmes et sécurise leur plage de fonctionnement.
Grâce aux conclusions de l'étude, des solutions adaptées ont été proposées aux équipes de conception pour régler ces problématiques. La simulation CFD permet d'analyser, vérifier et corriger les erreurs éventuelles dès la conception : une méthode rapide et précise, qui économise du temps et des coûts tout en garantissant des résultats concrets et fiables. Intégrer la CFD dès la phase de conception est la garantie d'éviter les problèmes futurs.
Savoir-faire : la simulation CFD externe pour les data centersPanache, profil de vent et zones chaudes en toiture : les réponses aux questions que se posent exploitants et équipes de conception.
Examiner le panache d'échappement d'une série de générateurs par rapport aux systèmes de toiture, déterminer si cet échappement peut contaminer l'air d'alimentation des équipements et mesurer son impact sur les bâtiments adjacents, comme sur notre projet sœur de data center PA 22.
Le profil vertical des vitesses de vent dépend de la rugosité de la surface (bâtiments, arbres, obstacles). En reprenant l'environnement urbain sur 300 m autour du site et un profil de vitesse dépendant du site, l'étude reproduit le cisaillement du vent comme dans une soufflerie physique.
Les panaches thermiques ont une influence lointaine hors de leur zone d'émission, mais à proximité directe des dégagements il n'existe pas de bouclage majeur susceptible d'arrêter les systèmes : l'air d'alimentation est correctement aspiré par les parties basses et évacué en altitude.
La très forte densité d'installation entraîne quelques zones chaudes en toiture. Les systèmes les plus défavorisés, au centre, sont susceptibles de reprendre de l'air au-delà de leur plage de fonctionnement, ce que l'optimisation de la disposition permet de corriger.
La simulation CFD permet d'analyser, de vérifier et de corriger les erreurs potentielles dès la conception. Rapide et précise, elle économise du temps et des coûts tout en garantissant des résultats fiables avant la réalisation.
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Étude CFD externe du data center D14 à Milan : panache thermique des groupes électrogènes à 50 °C, influence sur les systèmes de toiture et sur les bâtiments adjacents. La simulation confirme l'absence de bouclage majeur et localise les zones chaudes liées à la densité d'installations.
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