Étude CFD des phénomènes aérauliques externes d'un data center : rejet des refroidisseurs, panaches thermiques des groupes électrogènes et zones de bouclage en toiture.
EOLIOS Ingénierie a fourni un aperçu des conditions thermo-aérauliques des différents phénomènes qui se produisent en sortie de ventilation. L'étude des panaches thermiques d'un data center est primordiale afin d'éviter toute surchauffe des serveurs.
L'essentiel. Étude CFD externe d'un data center en France, appuyée sur un jumeau numérique intégrant les groupes électrogènes, les aérorefroidisseurs et les bâtiments environnants. La simulation restitue l'évolution des panaches selon les orientations de vent et localise les zones de bouclage entre l'air expulsé et l'air réaspiré. Elle a révélé que la conception d'origine pouvait engendrer une surchauffe du refroidissement, ce qui a conduit à revoir la conception et à valider des solutions adaptées.
L'enjeu de ce projet était la maîtrise des phénomènes thermo-aérauliques particuliers induits par le rejet des refroidisseurs, ainsi que l'évolution des différents panaches thermiques.
Les études CFD ont permis de visualiser ces phénomènes en fonction des différentes orientations de vent, et ainsi d'optimiser les systèmes de traitement CVC. EOLIOS s'appuie sur un retour d'expérience de campagnes de mesure en conditions réelles et d'une centaine de sites simulés dans le monde.
Volume d'air chaud rejeté par une source (groupe électrogène, aérorefroidisseur) 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.
Le jumeau numérique du centre de données étudié en CFD reprend les volumes d'air, l'ensemble des groupes électrogènes, les aérorefroidisseurs externes et les parois en contact avec l'extérieur. L'intégralité des systèmes de CVC est modélisée.
Il comprend aussi les bâtiments environnants, modélisés avec attention afin d'obtenir le plus précisément possible l'évolution des panaches thermiques selon différentes orientations de vent, et ainsi d'identifier rapidement les problèmes thermiques potentiels. En analysant ces résultats dans une perspective globale ou locale, EOLIOS propose des solutions qui s'adaptent aux différents problèmes identifiés.
Réplique virtuelle du data center et de son environnement, alimentée par les fiches techniques des équipements. Elle permet de rejouer différentes orientations de vent et scénarios de charge sans intervenir sur l'installation réelle.
La totalité des groupes électrogènes a été modélisée en CFD à partir du jumeau numérique. Les moteurs, les cheminées, les ventilateurs d'extraction de calories, les systèmes d'équipements et les armoires électriques sont pris en compte dans l'étude.
L'affinement de la résolution CFD permet de bénéficier d'une distribution des températures complexe, mais représentative de la réalité. Certains phénomènes particuliers ont ainsi pu être identifiés, ce qui a mené à un travail de conception pour résoudre ces problématiques.
Les simulations CFD ont permis de représenter les zones de fortes températures en tout point de l'espace. Cet atout de la simulation a permis de connaître précisément les zones de bouclage entre l'air expulsé par les aérorefroidisseurs et l'air qu'ils réaspirent.
Les résultats ont conduit à conclure que la dynamique thermo-aéraulique de la conception d'origine pouvait engendrer la surchauffe du système de refroidissement. Ils ont ainsi permis de revoir la conception originelle et de mettre en place des solutions adaptées, en lien avec la maîtrise des surchauffes internes.
À retenir. La conception d'origine pouvait entraîner la surchauffe du refroidissement. Menée dès la conception, la CFD a localisé les bouclages et permis de corriger la disposition avant toute réalisation.
En ayant recours à une étude CFD, il est possible d'analyser, vérifier et corriger les erreurs potentielles dès la conception. Cette méthode rapide et précise réduit le temps de conception et garantit des résultats concrets et fiables. Intégrer la CFD dès la phase de conception, c'est faire appel à des experts pour s'assurer qu'aucun problème ne survienne à l'avenir.
Savoir-faire : la simulation CFD externe pour data centerJumeau numérique, bouclage et surchauffe : les réponses aux questions que se posent exploitants et équipes de conception.
Maîtriser les phénomènes thermo-aérauliques induits par le rejet des refroidisseurs et l'évolution des panaches thermiques, afin d'optimiser les systèmes CVC selon les orientations de vent et d'éviter toute surchauffe des serveurs, comme sur notre étude interne du même site DC17.
Il reprend les volumes d'air, l'ensemble des groupes électrogènes, les aérorefroidisseurs externes et les parois en contact avec l'extérieur. Toute la CVC est modélisée, ainsi que les bâtiments environnants, pour restituer précisément l'évolution des panaches selon les orientations de vent.
C'est une zone où l'air chaud expulsé par les aérorefroidisseurs est en partie réaspiré par ces mêmes systèmes. La CFD localise ces zones en tout point de l'espace et révèle si la conception d'origine peut engendrer une surchauffe du refroidissement.
La dynamique thermo-aéraulique de la conception d'origine pouvait engendrer la surchauffe du système de refroidissement. Ces résultats ont conduit à revoir la conception et à mettre en place des solutions adaptées, validées par simulation.
La simulation CFD permet d'analyser, de vérifier et de corriger les erreurs potentielles dès la conception. Rapide et précise, elle réduit le temps de conception tout en garantissant des résultats concrets et fiables avant la réalisation.
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Étude CFD externe du data center DC17 : dispersion des panaches thermiques des groupes électrogènes selon les orientations de vent et identification des zones de bouclage en toiture.
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