Étude externe des flux thermo-aérauliques d'un data center et de l'impact des groupes électrogènes : aperçu du panache thermique et de son effet sur les aérorefroidisseurs.
EOLIOS Ingénierie a fourni un aperçu des conditions thermo-aérauliques du panache thermique d'un data center et de son groupe électrogène sur les aérorefroidisseurs.
L'essentiel. Étude CFD externe d'un data center : le panache thermique du groupe électrogène de secours et son impact sur les aérorefroidisseurs en toiture. La simulation, menée sur une périphérie de 500 m avec un profil de vent type soufflerie, a révélé un bouclage (gaz chauds du groupe électrogène réaspirés par les aérorefroidisseurs) et des points chauds ; des solutions ont été proposées pour le supprimer avant travaux.
Ce projet a posé plusieurs défis techniques au cours de la phase de conception et de construction. L'un d'eux était le rejet d'air chaud et de fumées provenant des dispositifs de refroidissement et des groupes électrogènes de secours. L'espace relativement petit disponible rend moins évident le fait que le flux d'air frais, l'air évacué et les fumées du centre de données soient toujours séparés.
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.
Ainsi, lors de la modélisation CFD, le profil vertical des vitesses du vent est extrêmement important. Il dépend principalement du degré de rugosité de l'environnement, c'est-à-dire de la tendance des bâtiments, arbres et obstacles à ralentir le vent. Sur toute l'épaisseur de la couche limite atmosphérique, la vitesse du vent augmente à mesure qu'on s'éloigne du sol. Pour prendre en compte le cisaillement du vent, nous utilisons une méthodologie similaire à une soufflerie physique, en considérant l'environnement urbain sur une périphérie de 500 m autour du site et en appliquant un profil de vitesse dépendant du site. Cela permet d'évaluer l'impact des panaches thermiques selon différentes configurations de vent.
La simulation CFD a permis de constater la présence d'un bouclage entre le groupe électrogène et les aérorefroidisseurs : les gaz chauds dégagés par le groupe électrogène sont réabsorbés par les aérorefroidisseurs. C'est problématique pour le fonctionnement de ces échangeurs de chaleur, car l'air absorbé doit continuellement se situer dans la bonne plage de température. Des solutions d'amélioration ont été proposées afin d'empêcher tout bouclage, et par conséquent tout dysfonctionnement.
Réaspiration, par un aérorefroidisseur, d'une partie de l'air chaud rejeté à proximité (ici les gaz du groupe électrogène). Il élève la température d'aspiration et fait sortir l'échangeur de sa plage de fonctionnement.
Les simulations numériques contribuent à une meilleure compréhension des phénomènes thermo-aérauliques. L'intérêt majeur de la CFD est de prévoir et vérifier toutes les éventualités afin de développer des solutions techniques pertinentes. Grâce aux serveurs de calcul qu'EOLIOS possède, les modèles peuvent être simulés dans leur intégralité avec une grande précision. Cela permet d'analyser simultanément l'impact de nombreux phénomènes sur l'évolution thermo-aéraulique externe du data center, et a notamment permis de mettre en évidence des défauts de conception qui ont pu être rectifiés.
Zone localisée de température anormalement élevée en toiture d'un data center, provoquée par une mauvaise évacuation ou une réaspiration d'air chaud. Elle menace la plage de fonctionnement des aérorefroidisseurs.
À retenir. La CFD permet d'analyser, prévoir, vérifier et corriger toute erreur de conception. Une méthode rapide et précise qui économise du temps et des coûts, avec des résultats concrets et fiables.
Grâce aux conclusions de l'étude, nous avons pu proposer aux équipes de conception des solutions adaptées pour régler ces problématiques. Intégrer la CFD dès la phase de conception, c'est faire appel à des experts pour s'assurer qu'aucun problème n'intervienne dans le futur.
Savoir-faire : la simulation CFD externe pour les data centersPanache thermique, bouclage et points chauds : les réponses aux questions des exploitants et équipes de conception.
Analyser, par simulation CFD externe, le panache thermique d'un data center et l'impact du rejet de son groupe électrogène sur les aérorefroidisseurs en toiture, comme sur notre projet DC25 & DC26.
La réaspiration, par les aérorefroidisseurs, des gaz chauds rejetés par le groupe électrogène voisin. L'air aspiré sort alors de la bonne plage de température, ce qui dégrade le refroidissement.
Pour reproduire le cisaillement du vent et la couche limite atmosphérique par une méthode proche d'une soufflerie physique, et évaluer l'impact des panaches selon les orientations de vent.
La CFD a mis en évidence les défauts de conception à l'origine du bouclage et des points chauds ; des solutions d'amélioration ont été proposées aux équipes pour les corriger avant travaux.
Elle permet d'analyser, prévoir, vérifier et corriger les erreurs avant construction. Une méthode rapide et précise qui économise du temps et des coûts, avec des résultats fiables.
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