Ingénierie du désenfumage dans un data center.

Incendie & désenfumage : la bonne stratégie pour les salles IT

L'incendie en milieu technique ventilé : une approche spécifique

EOLIOS a été missionné pour une étude de désenfumage d'un data center haute densité, où les risques liés à l'incendie ne pouvaient être traités par une approche conventionnelle. 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 dans la galerie technique.

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

Garantir la sécurité des pompiers : étude de la tenabilité

Contrairement à un bâtiment ouvert au public, le bâtiment n'a pas vocation à être occupé en permanence. Cependant, la réglementation de sécurité applicable impose de garantir des conditions tenables pour les opérations de lutte contre l'incendie, notamment en termes de visibilité, de température et de rayonnement thermique.

Cette exigence s'applique en l'absence de désenfumage à déclenchement automatique : l'activation reste volontaire, réalisée sur place après évaluation par les services de secours. Le système doit donc être capable de rétablir des conditions favorables même si l'incendie a déjà démarré.

La problématique à résoudre consistait à identifier les configurations critiques d'un feu localisé ou propagé, et à évaluer la capacité du système de désenfumage à évacuer la fumée sans aggraver la combustion. Il fallait comprendre quand et dans quelles conditions une intervention pouvait être envisagée, en tenant compte du comportement des installations techniques — en particulier le recyclage d'air par les fanwalls, le rôle du plénum de soufflage et la géométrie du bâtiment.

La simulation devait également intégrer l'effet des sprinklers, qui — bien qu'efficaces pour limiter la propagation du feu — peuvent ne pas suffire à garantir une visibilité suffisante ou à abaisser rapidement les températures ambiantes.

En somme, l'objectif n'était pas seulement de valider le dimensionnement du désenfumage et des systèmes de secours, mais surtout de comprendre leur dynamique réelle dans un environnement complexe, afin de fournir au client et aux autorités de contrôle une vision précise et fondée de la sécurité du site.

Simulation CFD d'un incendie de data hall

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

Pour répondre aux objectifs de l'étude et fournir 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, Fire Dynamics Simulator (FDS), est une référence internationale en modélisation incendie. Développé par le National Institute of Standards and Technology (NIST), il permet de simuler précisément la propagation des fumées, l'évolution des températures et le comportement de l'air dans des environnements complexes.

La première étape a consisté à construire un modèle 3D fidèle à la géométrie réelle de la salle, intégrant tous les éléments influençant l'écoulement : cloisonnement des allées, implantation précise des baies informatiques, hauteurs sous plafond, galeries techniques, plénums de soufflage et systèmes de reprise d'air.

Une attention particulière a été portée à la représentation des dispositifs de traitement d'air, en l'occurrence les fanwalls, et aux différents points d'échange d'air entre volumes. Les clapets de désenfumage, les grilles de soufflage et les amenées d'air frais ont également été représentés 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 potentiels

Trois scénarios d'incendie ont été définis pour couvrir les principales configurations critiques selon la position du foyer :

• A

  Scénario A — feu en début d'allée.

• B

  Scénario B — feu en fin d'allée, proche des unités de traitement d'air.

• C

  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) et feu avec propagation (extension aux baies adjacentes toutes les deux minutes, avec modélisation du déclenchement des sprinklers).

Dimensionnement du feu et rôle des sprinklers

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

Chaque simulation a été menée sur une période de plusieurs dizaines de minutes, afin d'observer les effets différés du feu sur l'environnement et d'évaluer l'impact d'un déclenchement du désenfumage à mi-parcours. Ce choix de fenêtre temporelle a permis d'analyser à la fois la phase de montée en puissance du feu et la phase de stabilisation post-sprinkler, avec ou sans intervention de désenfumage.

Enfin, pour chaque scénario, EOLIOS a extrait les grandeurs physiques pertinentes à hauteur d'homme : température, visibilité, flux thermique rayonné et vitesse d'écoulement de l'air. Ces données ont été analysées selon les seuils de tenabilité reconnus par la réglementation française et les normes internationales, permettant une évaluation objective de la faisabilité d'une intervention humaine en environnement enfumé.

Analyse des conditions de lutte contre l'incendie

Effets d'un feu contenu (1 baie)

Les simulations menées dans le cadre des scénarios de feu localisé ont montré que l'environnement intérieur restait maîtrisé. Lorsqu'une seule baie est concernée par le feu, la charge thermique reste modérée et les effets thermiques sont limités au voisinage immédiat du foyer. À hauteur d'homme, les températures ne dépassent pas les seuils critiques d'intervention, et les flux thermiques rayonnés restent sous les limites admises pour garantir la sécurité des intervenants.

La propagation des fumées reste également contenue dans ce type de configuration. Grâce à l'efficacité du compartimentage vertical et à la présence du soufflage en faux-plancher, les fumées tendent à se concentrer dans les couches hautes, formant une stratification stable qui impacte très peu les zones de circulation. Le système de ventilation mécanique, toujours actif, contribue à limiter la diffusion horizontale de ces fumées sans créer de surpression défavorable. Ainsi, la visibilité globale est satisfaisante dans la majeure partie de l'installation, y compris dans les allées adjacentes.

Ce comportement valide la stratégie de base adoptée pour l'organisation du data hall : canalisation des flux d'air, cloisonnement des zones de soufflage et de reprise, et séparation nette entre circuits d'évacuation et zones de propagation potentielle. Dans ces conditions, les secours peuvent intervenir rapidement sans attendre l'activation du système de désenfumage — un avantage majeur en cas de feu détecté à un stade précoce.

L'impact de la propagation sur la visibilité et les températures

Lorsque le feu se propage à plusieurs baies, sous l'effet thermique ou faute de détection précoce, les conditions d'intervention se dégradent significativement. Les résultats illustrent une montée rapide des températures dans les allées concernées, dépassant 100 °C à hauteur d'homme dans les cas les plus défavorables. La propagation modifie localement les flux d'air, notamment au voisinage des unités de traitement d'air, ce qui peut générer un effet de recirculation des gaz chauds vers les zones de reprise.

Ce phénomène de bouclage crée des poches d'air surchauffé dans certaines zones du hall, même à distance du feu, rendant difficile voire temporairement impossible le déplacement des secours sans protection renforcée. De plus, la combustion prolongée de plusieurs baies riches en plastiques a généré une importante production de suies, entraînant une chute rapide de la visibilité sous les seuils requis. Dès la dixième minute, certaines zones du hall devenaient totalement opaques, rendant impossible une navigation sûre sans équipement adapté.

Les galeries techniques, reliées aux volumes principaux par des chemins de câbles ou des 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 de tels scénarios, le désenfumage doit être activé pour rétablir des conditions de visibilité minimales et limiter la montée en charge thermique du bâtiment.

Effet des systèmes de désenfumage sur la sécurité incendie

Les simulations confirment l'efficacité du système de désenfumage tel que conçu, à condition qu'il soit déclenché manuellement au bon moment. Dans les scénarios testés, l'activation des clapets de désenfumage à partir de la quatorzième minute initie une dynamique favorable de renouvellement d'air, 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 frais introduit depuis les niveaux bas ou les zones tampons, contribuant à rétablir des volumes accessibles au niveau du sol. Cela améliore la visibilité mais réduit aussi la pression thermique sur les structures sensibles et les matériaux non encore atteints par le feu.

Couplé au système de sprinklers, qui limite l'intensité calorifique du feu, le désenfumage stabilise la situation et ouvre une fenêtre d'intervention pour les secours. Les simulations montrent que la combinaison de ces deux systèmes techniques peut rétablir une atmosphère tenable dans la majeure partie du data hall en quelques minutes, même en cas de propagation initiale — confirmant l'importance d'une coordination fine entre détection, extinction et extraction pour garantir une gestion efficace du feu dans ce type d'environnement technique.

L'apport d'EOLIOS : l'expertise de la performance incendie

Des outils numériques au service de la performance incendie

Face à des environnements aussi spécifiques que les salles informatiques à forte densité énergétique, les outils conventionnels d'analyse incendie montrent vite leurs limites. Pour ce projet, EOLIOS a déployé une modélisation avancée pour représenter avec précision les effets réels d'un feu dans un data hall moderne. L'usage du logiciel FDS, couplé à une modélisation 3D complète du site, a permis de simuler des scénarios à la fois représentatifs et exploitables, intégrant les interactions complexes entre dispositifs de soufflage, compartimentage, recirculation d'air et désenfumage.

Au-delà de la modélisation, EOLIOS a structuré l'étude de façon à fournir 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 réunir les parties prenantes du projet autour d'une compréhension partagée des enjeux. Les résultats ont été présentés sous forme de rapports illustrés, d'extraits vidéo 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 l'une des forces d'EOLIOS, combinant rigueur méthodologique et capacité à rendre l'information intelligible et directement exploitable.

Enfin, cette étude constitue un outil précieux de dialogue avec les autorités administratives. Elle démontre que le site non seulement respecte les exigences réglementaires, mais a aussi fait l'objet d'une démarche volontaire d'anticipation et d'optimisation du risque incendie. En ce sens, elle dépasse la simple validation de conception pour refléter résilience, performance et responsabilité technique.