Étude des phénomènes thermo-aérauliques liés au rejet de chaleur des groupes électrogènes d'un data center en France, par simulation CFD.
EOLIOS Ingénierie a apporté son expertise technique dans la compréhension et la modélisation des échanges thermiques et aérauliques externes d'un data center à Paris, en lien avec le dégagement de chaleur des groupes électrogènes, par la réalisation d'études CFD.
L'essentiel. Étude CFD externe d'un data center parisien de 7 groupes électrogènes conteneurisés (4 au sol, 3 en toiture). La simulation du vent révèle un effet Venturi à l'arrière du bâtiment, exploité pour renforcer le potentiel aéraulique. Elle met aussi en évidence un léger bouclage : sous vent de Nord-Est dominant, l'air chaud rejeté en contrebas est réaspiré par les aérorefroidisseurs, un risque à surveiller quand l'air ambiant dépasse 40 °C.
Des systèmes de refroidissement capables de répondre aux besoins évolutifs de l'IT sont nécessaires du fait de la densité croissante des équipements (plus de 10 kW / baie). Ces calories sont évacuées par une série de systèmes disposés en forte concentration en toiture.
Cette analyse examine le panache d'échappement d'une série de groupes électrogènes. L'objectif : déterminer si l'échappement thermique de ces systèmes peut contaminer l'air d'alimentation par bouclage. Nos ingénieurs ont simulé par calcul CFD le comportement thermo-aéraulique des phénomènes extérieurs : températures de parois rayonnantes, tirage thermique, pression du vent, ouvertures d'enveloppe, terrain local et impact du bâti.
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.
Les groupes installés sont des groupes conteneurisés, ne nécessitant aucune construction, pour une installation plus simple que les générateurs conventionnels. Le projet compte au total 7 groupes électrogènes : 4 installés devant le bâtiment et 3 en toiture.
Les premières simulations de l'aéraulique externe ont mis en évidence des phénomènes intéressants permettant d'augmenter le potentiel du vent. La restriction de la section de passage du vent à l'arrière du bâtiment crée un effet Venturi, donc une augmentation locale de la vitesse.
À la suite de cette étude, EOLIOS a proposé différentes conceptions respectant les enjeux architecturaux. Ces conclusions ont donné lieu à un travail approfondi avec les équipes de conception, afin d'accentuer et d'exploiter au mieux cette augmentation locale de vitesse.
Accélération d'un écoulement d'air lorsqu'il traverse un rétrécissement de section. À l'arrière du bâtiment, il augmente localement la vitesse du vent, ce qui peut être exploité pour mieux balayer les aérorefroidisseurs.
La surchauffe est un état dans lequel un système chauffe jusqu'à un niveau où il fonctionne moins efficacement, voire subit des dommages. Elle peut être causée par une mauvaise ventilation, un usage excessif ou un mauvais entretien.
Ici, on observe une boucle d'air : l'air est réchauffé par le rejet des groupes électrogènes situés en contrebas et, grâce au vent dominant de Nord-Est, cet air est aspiré par les aérorefroidisseurs censés refroidir les systèmes. Ce phénomène reste minime et crée une légère surchauffe.
Réaspiration, par les aérorefroidisseurs, d'une partie de l'air chaud rejeté à proximité. Il élève la température à l'aspiration et peut dégrader le refroidissement ; sa maîtrise conditionne la fiabilité du site.
À retenir. S'il se reproduisait sur plusieurs appareils, ce bouclage endommagerait gravement le site. À rappeler : en France, par forte chaleur, l'air ambiant peut dépasser 40 °C.
Nos ingénieurs mettent en évidence les complications et problèmes de conception potentiels, et proposent des solutions adaptées pour garantir un fonctionnement fiable du site même dans les conditions les plus extrêmes.
Savoir-faire : la simulation CFD externe pour les data centersMaîtriser les rejets thermiques d'un data center ne s'arrête pas à sa toiture. À l'échelle du quartier, la chaleur cumulée de ces installations, désormais massives et densifiées, modifie le microclimat urbain : élévation de la température de l'air, panaches convectifs qui interagissent avec le tissu bâti, dégradation du confort et surconsommation de climatisation des bâtiments voisins.
C'est précisément l'objet de notre étude d'impact d'îlot de chaleur urbain des data centers : prolonger la simulation aéraulique du site pour quantifier cet échauffement à l'échelle de la ville, calibrer la stratégie de rejet et anticiper les exigences réglementaires liées à la densification des centres de données.
Groupes conteneurisés, effet Venturi et bouclage : les réponses aux questions que se posent exploitants et équipes de conception.
Examiner le panache d'échappement d'une série de groupes électrogènes et déterminer si leur rejet thermique peut contaminer l'air d'alimentation par bouclage, par simulation numérique CFD des phénomènes extérieurs, comme sur notre projet sœur data center PA 22.
Sept groupes électrogènes conteneurisés : quatre installés devant le bâtiment et trois en toiture. Ces groupes en conteneur ne nécessitent aucune construction et simplifient l'installation par rapport aux générateurs conventionnels.
La restriction de la section de passage du vent à l'arrière du bâtiment crée un effet Venturi, c'est-à-dire une augmentation locale de la vitesse du vent. L'étude a permis de proposer des conceptions exploitant au mieux ce gain de vitesse.
Le bouclage reste minime et n'entraîne qu'une légère surchauffe. Mais s'il se reproduisait sur plusieurs appareils, il endommagerait gravement le site, d'autant qu'en France l'air ambiant peut dépasser 40 °C par forte chaleur.
C'est l'état dans lequel un système chauffe jusqu'à fonctionner moins efficacement, voire subir des dommages. Elle peut venir d'une mauvaise ventilation ou d'un bouclage d'air chaud réaspiré par les aérorefroidisseurs.
Explorez nos expertises, projets et dossiers techniques pour aller plus loin que la FAQ.
Étude thermo-aéraulique externe d'un data center parisien : modélisation des groupes conteneurisés, simulation du vent (effet Venturi) et analyse du bouclage thermique.
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