Ingénierie du désenfumage dans un data center

Dans le cadre de la construction d’un nouveau centre de données, un acteur majeur du secteur a sollicité l’expertise d’EOLIOS pour une étude de désenfumage visant à évaluer les conditions de sécurité des intervenants en cas d’incendie dans une salle informatique.

Ce data center, conçu pour accueillir plusieurs centaines de baies informatiques à forte densité, présente des enjeux critiques liés à la sécurité incendie. Le projet s’inscrit dans un contexte réglementaire exigeant, où la protection des personnes et la continuité de service des infrastructures numériques doivent coexister. Bien que le site ne soit pas classé ERP, la sécurité des intervenants, notamment les pompiers, reste un enjeu fondamental.

L’étude commandée à EOLIOS avait pour double objectif :

Valider la capacité du désenfumage à rétablir des conditions tenables pour l’intervention des secours en cas d’incendie dans une salle pleine de baies informatiques.
Identifier les éventuelles zones d’inaccessibilité temporaire, en lien avec la localisation du feu, les conditions de propagation et le comportement du désenfumage.

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> Projet : Etude d'incendie - Evolution des températures - Datahall - Feu A avec propagation - Echelle 40 à 100

Problématique incendie et stratégie de désenfumage dans les salles IT

Incendie en milieu technique ventilé : une approche spécifique

L’étude de désenfumage confiée à EOLIOS s’est inscrite dans le cadre d’un projet de data center à haute densité informatique, où les risques liés à l’incendie ne peuvent être traités selon une approche classique. Le hall analysé, représentatif des autres salles du bâtiment, est conçu pour héberger environ 400 baies informatiques, soit une charge thermique totale de plus de 4 MW, intégralement dissipée par un système de refroidissement par air soufflé en galerie technique.

Ce niveau de puissance, conjugué à la densité de l’implantation, implique une concentration importante de matériaux combustibles, de sources de chaleur, et de circulation d’air, dans un espace à la fois compartimenté et très technique.

Objectif de l’étude : garantir la tenabilité pour les secours

Contrairement à un établissement recevant du public, le bâtiment n’a pas vocation à être occupé en permanence. Toutefois, le règlement de sécurité applicable impose de garantir des conditions tenables pour l’intervention des pompiers, notamment en termes de visibilité, de température et de rayonnement thermique.

Cette exigence s’applique en l’absence d’un désenfumage déclenché automatiquement : l’activation reste volontaire, réalisée sur place après évaluation par les secours. Le système doit donc être capable de restaurer des conditions favorables même en cas de développement préalable de l’incendie.

La problématique à résoudre portait ainsi sur l’identification des configurations critiques d’un feu localisé ou propagé, et sur l’évaluation de la capacité du désenfumage à évacuer les fumées sans aggraver la çcombustion. Il était nécessaire de comprendre à quel moment et dans quelles conditions une intervention était envisageable, tout en tenant compte du comportement des installations techniques, notamment le recyclage d’air par les fanwalls, le rôle du plénum de soufflage, et la géométrie du bâtiment.

La simulation devait également prendre en compte l’effet du sprinklage, qui bien qu’efficace pour limiter la propagation du feu, peut ne pas suffire à garantir une visibilité suffisante ou à abaisser rapidement les températures ambiantes.

En somme, il s’agissait non seulement de valider le dimensionnement du désenfumage et des moyens de secours, mais surtout d’en comprendre la dynamique réelle dans un environnement complexe, afin de fournir au maître d’ouvrage et aux autorités de contrôle une vision précise et argumentée de la sécurité du site.

Simulation CFD d’incendie dans un data hall

Création d’un modèle réaliste adapté aux configurations de data centers

Afin de répondre aux objectifs de l’étude et d’apporter une vision réaliste et prédictive des phénomènes d’incendie dans le data hall, EOLIOS a mis en œuvre une approche basée sur la simulation numérique en dynamique des fluides. L’outil utilisé pour cette mission, Fire Dynamics Simulator (FDS), est une référence internationale dans le domaine de la modélisation des incendies. Développé par le NIST (National Institute of Standards and Technology), il permet de simuler avec précision la propagation des fumées, l’évolution des températures et le comportement de l’air dans des environnements complexes.

La première étape du travail a consisté à construire un modèle 3D fidèle à la géométrie réelle de la salle, en intégrant l’ensemble des éléments influents sur les écoulements. La modélisation a ainsi pris en compte le cloisonnement des allées, les implantations précises des baies informatiques, la hauteur sous plafond, les galeries techniques, les plénums de soufflage, ainsi que les systèmes de reprise d’air.

> En savoir plus : Qu’est ce que la simulation CFD ?

Une attention particulière a été portée à la représentation des dispositifs de traitement d’air, en l’occurrence, des fanwalls et aux différents points de passage de l’air entre les volumes. Les clapets de désenfumage, les grilles de soufflage ainsi que les amenées d’air frais ont également été représentés dans le modèle, afin d’évaluer leur rôle dans les mécanismes de désenfumage une fois activés.

Le maillage retenu pour cette étude a permis d’atteindre une résolution fine, avec plus de cent millions de cellules actives, assurant une restitution fidèle des gradients de température, de fumée et de vitesse.

Identification des foyers d’incendie potentiel

Trois scénarios d’incendie ont été définis pour couvrir les principales configurations critiques en fonction de la position du foyer.

Scénario A : feu au début d’une allée
Scénario B : feu en fin d’allée, proche des unités de traitement d’air
Scénario C : feu en milieu d’allée

Pour chacun de ces cas, deux variantes ont été étudiées :

Feu sans propagation : une seule baie en feu
Feu avec propagation : extension aux baies adjacentes toutes les deux minutes et modélisation du déclenchement du sprinklage

> En savoir plus : Quelles sont les causes et les effets d'un point chaud dans un data center ?

Dimensionnement des feu et rôles des systèmes de sprinklages

Le comportement du feu a été représenté de manière réaliste, à partir de données issues de la littérature scientifique sur l’inflammation de baies informatiques. La puissance thermique définie correspond à un cas représentatif d’un feu ventilé dans un environnement de type data center.

Chaque simulation a été lancée sur une durée de plusieurs dizaines de minutes, afin d’observer les effets différés de l’incendie sur l’environnement et d’évaluer l’impact d’un déclenchement du désenfumage à mi-parcours. Ce choix temporel permettait d’analyser aussi bien la phase de montée en puissance du feu que la phase de stabilisation post-sprinklage, avec ou sans intervention de désenfumage.

Enfin, pour chaque scénario, EOLIOS a extrait les grandeurs physiques pertinentes à hauteur d’homme, à savoir la température, la visibilité, les flux thermiques par rayonnement, et la vitesse des écoulements d’air. Ces données ont été analysées selon les seuils de tenabilité reconnus par la réglementation française et les standards internationaux, permettant une évaluation objective de la faisabilité d’une intervention humaine en milieu enfumé.

Analyse des conditions d’intervention des pompiers en cas d’incendie

Effets observés en cas de feu contenu (1 baie)

Les simulations réalisées dans le cadre des scénarios de feu localisé ont permis d’observer un comportement maîtrisé de l’ambiance intérieure. Lorsqu’une seule baie informatique est concernée par l’incendie, la charge calorifique reste modérée et les effets thermiques se limitent au voisinage immédiat du foyer. À hauteur d’homme, les températures n’excèdent pas les seuils critiques pour une intervention avec tenue de feu, et les flux thermiques rayonnés restent en deçà des valeurs limites généralement admises pour garantir la sécurité des intervenants.

La propagation de fumées reste également contenue dans ce type de configuration. Grâce à l’efficacité du compartimentage vertical et à la présence de faux-planchers soufflants, les fumées ont tendance à se concentrer dans les couches hautes, formant une stratification stable qui n’impacte que très faiblement les zones de circulation. La ventilation mécanique d’exploitation, toujours active, contribue à limiter la diffusion horizontale de ces fumées sans créer de surpression défavorable. Il en résulte une visibilité globalement satisfaisante dans la majorité du volume, y compris dans les allées voisines.

Ce comportement valide la stratégie de base retenue pour l’organisation du data hall, à savoir la canalisation des flux d’air, le cloisonnement des zones de soufflage et de reprise, et la séparation claire entre les circuits d’évacuation et les zones de propagation potentielle. Dans ces conditions, une intervention rapide des secours peut être engagée sans attendre l’activation du système de désenfumage, ce qui constitue un atout majeur en cas d’incendie détecté précocement.

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Isotempérature sans propagation

Impacts d’une propagation sur les températures et la visibilité

Lorsque l’incendie s’étend à plusieurs baies, soit par effet thermique, soit par absence de détection rapide, les conditions d’intervention se dégradent de manière significative. Les résultats illustrent une élévation rapide des températures dans les allées concernées, pouvant atteindre plus de 100 °C à hauteur d’homme dans les cas les plus défavorables. La propagation du feu modifie localement les flux aérauliques, en particulier à proximité des unités de traitement d’air, qui peuvent générer un effet de recirculation des gaz chauds vers les zones de reprise.

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Iso température 100°C

Ce phénomène de bouclage crée des poches d’air surchauffé dans certaines zones du hall, y compris à distance du foyer, ce qui rend la progression des secours difficile voire temporairement impossible sans protection renforcée. Par ailleurs, la combustion prolongée de plusieurs baies, riches en plastiques, génère une production de suies importante, conduisant à une chute rapide de la visibilité en dessous des seuils requis. Dès la dixième minute, certaines zones du hall deviennent entièrement opaques, ne permettant plus une navigation en sécurité sans équipements adaptés.

Les galeries techniques, en lien avec les volumes principaux via les passages de câbles ou les gaines de ventilation, subissent elles aussi une montée en température et une contamination progressive par les fumées, limitant les possibilités d’accès indirect au foyer. Dans ces scénarios, l’activation du désenfumage devient indispensable pour rétablir des conditions minimales de visibilité et limiter la montée en charge thermique du bâtiment.

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Plan temperature sans propagation

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Plan température

Effet du système de désenfumage sur la sécurité incendie

Les simulations confirment l’efficacité du système de désenfumage tel qu’il a été conçu, dès lors qu’il est déclenché manuellement à un moment adapté. Dans les scénarios testés, l’activation des clapets de désenfumage à partir de la quatorzième minute permet d’initier une dynamique de renouvellement d’air favorable, évacuant les fumées stagnantes et réduisant progressivement la température dans les zones de circulation.

Ce mécanisme agit avec une certaine inertie, mais ses effets deviennent sensibles dans les cinq à six minutes suivant le déclenchement. Les couches de gaz chauds sont aspirées par les exutoires et remplacées par de l’air neuf introduit depuis les niveaux inférieurs ou les zones tampon, ce qui contribue à rétablir des volumes accessibles à hauteur d’homme. Cette évolution améliore non seulement la visibilité mais réduit également la pression thermique sur les structures sensibles et les matériaux encore non touchés par le feu.

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Plan visibilité

Couplé à l’intervention du système de sprinklage, qui agit en limitant l’intensité calorifique du foyer, le désenfumage permet de stabiliser la situation et d’ouvrir une fenêtre d’intervention pour les secours. Les simulations illustrent que l’association de ces deux dispositifs techniques permet de restaurer une ambiance tenable dans la majorité du data hall au bout de quelques minutes, même en cas de propagation initiale.

Ces éléments confirment l’importance d’une coordination fine entre détection, extinction et extraction pour garantir une gestion efficace d’un incendie dans ce type d’environnement technique.

Apport d’EOLIOS : expertise en sécurité incendie pour data centers

Des outils numériques au service de la performance incendie

Suite à l’analyse météorologique, deux vents dominants ont été identifiés. Les deux vents majoritaires ont été simulés. Les résultats de ces études ont mis en évidence différents phénomènes aérauliques impactant les températures et l’amenée d’air pour les systèmes. Des phénomènes de bouclages entre les systèmes ont été identifiés et entraînent une augmentation des températures en aspiration des aérorefroidisseurs. Les calories évacuées sont réaspirées par les mêmes systèmes ou les systèmes environnants.

Ces phénomènes ont principalement été identifiés sur les premiers aérorefroidisseurs exposés au vent. En effet, le vent favorise le rabattage des panaches thermiques, ce qui amplifie les phénomènes de bouclage. Sur le reste de la toiture, le phénomène est plus réduit et localisé. Il est dans ce cas principalement dû à un manque d’apport d’air entraînant une aspiration des systèmes en partie haute.

La densité de systèmes en toiture est également favorable à l’apparition de ces phénomènes. En effet, les puissances dégagées par m2 sont particulièrement importantes sur ce data center et contribuent à une hausse globale des températures. De plus, la multiplication des systèmes en toiture limite également la circulation de l’air et favorise l’apparition de zones de faibles vitesses propice à une stagnation de calorie. Ces zones de stagnation ont notamment été identifiées autour des transformateurs. Les températures autour de ces systèmes sont de l’ordre de 50°C.

Afin de réduire les phénomènes de bouclage, une étude avec l’ajout d’un capotage sur les systèmes a été réalisée. L’ajout d’un capotage opaque permet de supprimer l’aspiration des systèmes en partie haute chargée en calories. Les températures relevées avec cette nouvelle conception ont été réduites de près de 2°C. En conséquence la perte de puissance froide a également été diminuée, améliorant ainsi l’efficacité globale des systèmes de refroidissement.

Étude des vents dominants : stratégie pour réduire les phénomènes de bouclage entre les aérorefroidisseurs

Face à des environnements aussi spécifiques que les salles informatiques à haute densité énergétique, les outils classiques d’analyse incendie montrent rapidement leurs limites. EOLIOS a su, dans le cadre de cette mission, mettre en œuvre une modélisation avancée permettant de représenter avec finesse les effets réels d’un incendie dans un data hall moderne. L’utilisation du logiciel FDS, couplée à une modélisation 3D complète du site, a permis de simuler des scénarios à la fois représentatifs et exploitables, intégrant les interactions complexes entre les dispositifs de soufflage, le compartimentage, la recirculation d’air et le désenfumage.

Au-delà de la modélisation, EOLIOS a structuré l’étude de manière à restituer des indicateurs clairs : température, visibilité, rayonnement thermique, conditions de tenabilité… Chaque paramètre a été analysé à hauteur d’homme, avec une attention particulière portée aux seuils admissibles pour une intervention humaine prolongée. Cette approche pragmatique, centrée sur les besoins opérationnels, permet d’évaluer non seulement la performance intrinsèque des installations, mais aussi leur efficacité en situation réelle.

Une approche claire, fiable et valorisable auprès des autorités

L’étude s’est également distinguée par sa capacité à fédérer les acteurs du projet autour d’une compréhension partagée des enjeux. Les résultats ont été présentés sous forme de rapports illustrés, d’extraits vidéo issus des simulations et de cartographies spatio-temporelles, facilitant leur appropriation par la maîtrise d’ouvrage, les exploitants, les bureaux de contrôle et les services d’incendie et de secours. Cette pédagogie technique est une force d’EOLIOS, qui conjugue exigence méthodologique et capacité à rendre l’information intelligible et directement utilisable.

Enfin, cette étude constitue un outil de valorisation dans le dialogue avec les autorités administratives. Elle démontre que le site est non seulement conforme aux exigences réglementaires, mais qu’il a fait l’objet d’une démarche volontaire d’anticipation et d’optimisation du risque incendie. En ce sens, elle dépasse le cadre d’une simple validation de conception pour s’inscrire dans une logique de résilience, de performance et de responsabilité technique. C’est précisément ce type d’approche qu’EOLIOS entend promouvoir aux côtés de ses clients dans le domaine du data center comme ailleurs.

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Synthèse vidéo de l'étude

Résumé de l'étude

L’étude de désenfumage menée par EOLIOS pour un data center à haute densité visait à garantir la sécurité des intervenants en cas d’incendie et à valider la performance des systèmes de protection. Grâce à la modélisation CFD (FDS) et à un modèle 3D détaillé, plusieurs scénarios ont été simulés, intégrant les effets du sprinklage, du désenfumage et des caractéristiques techniques du site.
Les résultats montrent que, pour un feu localisé à une baie, les conditions restent globalement tenables (température, visibilité, rayonnement). En revanche, en cas de propagation, la visibilité chute rapidement, les températures dépassent les seuils critiques et certaines zones deviennent inaccessibles.

L’activation contrôlée du désenfumage, surtout couplée au sprinklage, permet de rétablir des conditions favorables après quelques minutes et d’ouvrir une fenêtre d’intervention pour les secours.
Au-delà des simulations, l’étude a produit des indicateurs clairs (tenabilité, flux thermiques, stratification des fumées) et des supports pédagogiques (vidéos, cartographies), facilitant le dialogue avec la maîtrise d’ouvrage, les exploitants et les autorités.
Cette approche illustre la capacité d’EOLIOS à combiner rigueur scientifique et pédagogie technique, offrant une vision opérationnelle du risque incendie. Elle dépasse la simple validation réglementaire pour s’inscrire dans une logique de résilience, de performance et de responsabilité.