Étude et visualisation des flux thermiques et aérauliques externes de data centers hyperscale : analyse du rejet des groupes électrogènes et identification des bouclages par simulation CFD.
EOLIOS a appliqué son savoir-faire technique pour analyser et représenter les flux thermiques et aérauliques externes de deux data centers hyperscale, en lien avec le rejet de chaleur des groupes électrogènes, par des études CFD.
L'essentiel. Étude CFD externe de deux data centers hyperscale en Italie (densité supérieure à 10 kW par baie). Un jumeau numérique intègre les groupes électrogènes, les aérorefroidisseurs et les bâtiments environnants pour suivre les panaches selon les directions de vent. La simulation localise les zones de bouclage entre l'air expulsé et l'air réaspiré et révèle que la conception d'origine pouvait engendrer une surchauffe du refroidissement, ce qui a conduit à la réviser.
EOLIOS Ingénierie, l'un des principaux fournisseurs européens de modélisation CFD pour data centers, a apporté son expertise technique dans la compréhension et la modélisation des échanges thermiques et aérauliques externes, en lien avec le rejet de chaleur des groupes électrogènes.
Dans l'environnement des datacenters à très grande échelle, des standards de systèmes de refroidissement capables de répondre aux besoins évolutifs de l'industrie 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 placés en forte concentration en toiture.
Cette analyse examine le panache de rejet d'une série de groupes électrogènes. L'objectif : déterminer si le rejet thermique de ces systèmes peut contaminer l'air d'alimentation par bouclage.
Nos ingénieurs ont utilisé des calculs numériques CFD pour simuler le comportement thermo-aéraulique des différents phénomènes à l'extérieur du modèle. De nombreux paramètres ont été pris en compte : températures de parois rayonnantes, tirage thermique des process, pression du vent, résistance interne à l'écoulement vertical, localisation et résistance des ouvertures d'enveloppe, terrain local et impact du bâti sur le vent, présence de systèmes mécaniques.
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 data center étudié inclut les volumes d'air, l'ensemble des groupes électrogènes, les aérorefroidisseurs externes et les parois en contact avec l'extérieur. Tous les systèmes CVC sont modélisés.
Il intègre aussi les bâtiments environnants, soigneusement modélisés pour obtenir l'évolution la plus fidèle du panache thermique selon les directions de vent, et ainsi identifier rapidement les problèmes thermiques potentiels.
Réplique virtuelle du data center et de son environnement, alimentée par les fiches techniques des équipements. Elle permet de rejouer différentes directions de vent et scénarios de charge sans intervenir sur l'installation réelle.
Tous les groupes électrogènes ont été modélisés en CFD : moteurs, cheminées, ventilateurs d'extraction, systèmes d'équipement et armoires électriques sont pris en compte. Le raffinement de la résolution CFD fournit une distribution de température complexe et représentative de la réalité. Des phénomènes spécifiques ont été identifiés, menant à des travaux de conception pour les résoudre.
Les premières simulations ont permis de capturer les principaux phénomènes thermiques des études datacenter, ainsi que ceux inhérents aux systèmes de refroidissement. Cette capture a permis de rechercher rapidement des solutions aux problèmes identifiés.
À retenir. La CFD a localisé précisément les zones de bouclage entre l'air rejeté par les aérorefroidisseurs et l'air réaspiré, révélant un risque de surchauffe que la conception initiale ne maîtrisait pas.
Les simulations CFD ont permis de représenter les zones de haute température en tout point de l'espace. Cette propriété a permis d'identifier précisément les zones de bouclage entre l'air expulsé par les aérorefroidisseurs et l'air qu'ils réaspirent. Les résultats ont conduit à revoir la conception initiale, en lien avec la maîtrise des surchauffes internes, et à mettre en œuvre des solutions adaptées.
Réaspiration, par les aérorefroidisseurs, d'une partie de l'air chaud qu'ils viennent de rejeter. Il élève la température à l'aspiration et réduit la puissance disponible ; sa maîtrise conditionne la fiabilité du refroidissement.
Une étude CFD permet 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 une étude CFD dès la phase de conception, c'est faire appel à des professionnels pour s'assurer qu'aucun problème ne survienne à l'avenir.
Savoir-faire : études thermo-aérauliques externes pour data centers
Densité, jumeau numérique et bouclage : les réponses aux questions que se posent exploitants et équipes de conception.
Analyser et représenter les flux thermiques et aérauliques externes de deux data centers hyperscale liés au rejet de chaleur des groupes électrogènes, afin de déterminer si le panache d'échappement peut contaminer l'air d'alimentation par bouclage, comme sur notre projet sœur CFD externe & interne hyperscale.
Plus la densité des équipements informatiques augmente, plus les calories à évacuer sont importantes. Ces calories sont rejetées par une forte concentration de systèmes en toiture, ce qui accroît le risque de bouclage entre l'air chaud expulsé et l'air réaspiré.
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 le panache selon les directions de vent.
La simulation représente les zones de haute température en tout point de l'espace et, via les traces de courant, identifie précisément les zones de recirculation entre l'air expulsé par les aérorefroidisseurs et l'air qu'ils réaspirent.
La CFD permet d'analyser, de vérifier et de corriger les erreurs potentielles avant la réalisation. Rapide et précise, elle a conduit à revoir la conception d'origine et à valider des solutions adaptées contre la surchauffe.
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Étude thermo-aéraulique externe de data centers hyperscale : jumeau numérique, modélisation des groupes électrogènes, capture des panaches et identification des bouclages entre aérorefroidisseurs.
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