CFD-Data Center – Saint Denis
Simulation CFD externe d'un data center
L’étude approfondie d’EOLIOS a permis de compléter l’évaluation des risques, d’optimiser la conception et de déterminer la consommation énergétique du data center.
Etude CFD Externe - Data Center à Saint Denis - Paris
Année
2021
Client
Equinix
Localisation
France - Saint Denis
Typologie
Data Center
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Description du projet
Contexte
Equinix est le leader mondial de l’interconnexion et des centres de données. Les centres de données Equinix sont situés dans la plupart des pays du monde, sur les cinq continents. Paris est un lieu riche en réseaux et dense en clouds et est l’un des hubs de connectivité centraux les plus importants au monde.
Equinix a ouvert un nouveau centre de données à Saint Denis. Ce data center unique se compose d’une partie basse (les datacenters existants notamment) et d’une partie en hauteur (le data center PA10). Cette combinaison 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 que le flux d’air frais, l’air évacué et les fumées du centre de données sont toujours séparés.
Simulation CFD externe d'un data center
Dans l’environnement des datacenters à très grande échelle, des normes de système de refroidissement capables de répondre aux évolutions des industries informatiques sont nécessaires en raison de l’augmentation de la densité des équipements informatiques (plus de 10 kW / rack). Le refroidissement pour évacuer la chaleur des équipements informatiques à haute densité est une considération clé pour les centres de données. Ces calories sont évacuées par une série de systèmes disposés en forte concentration en toiture.
Les sous-traitants d’Equinix, CCI et IMOGIS, ont demandé à EOLIOS d’effectuer une analyse approfondie des flux autour du bâtiment. Par conséquent, nous avons créé un modèle informatique détaillé comprenant les bâtiments environnants, tous les dispositifs de refroidissement sur les toits des data centers, tous les échappements, les prises d’air et des détails tels que les pare vents, les lamelles et les toits. Nous avons ensuite utilisé ce modèle pour calculer le débit d’air, la distribution de la température et de la vapeur d’eau (humidité relative) dans plusieurs scénarios.
Ces scénarios varient selon le mode opérationnel (normal, maintenance, urgence) et les conditions météorologiques (température haute ou basse, vitesse et direction du vent).
L’étude a fourni à la fois aux sous-traitants et à Equinix des informations détaillées sur ce qui pourrait arriver dans diverses circonstances. Il a été utilisé pour compléter l’évaluation des risques, optimiser la conception et déterminer la consommation énergétique du centre de données. Les informations fournies par l’étude CFD ont permis de résoudre de manière optimale les défis d’ingénierie associés.
Dimensionnement des études CFD externes
Modèle CAO
Le modèle CAO réalisé reprend la géométrie du projet et de son environnement dans un rayon de 800m. Il a été réalisé à partir des modèles 3D existants, des plans de cadastre et en intégrant les projets prévisionnels du data center.
Prise en compte des pare-vents
Le modèle CAO réalisé reprend la géométrie du projet et de son environnement dans un rayon de 800m. Il a été réalisé à partir des modèles 3D existants, des plans de cadastre et en intégrant les projets prévisionnels du data center.
Qu’est-ce qu’un brise vent à ventelle métallique ?
Un brise-vent à ventelle métallique est un dispositif qui est conçu pour réduire le bruit et les vibrations générés par le vent. Il est généralement conçu pour être installé à l’extérieur des murs ou des fenêtres et comprend un cadre métallique creux avec un voile métallique enroulé autour.
Ce type d’élément permet de prendre en compte l’aspect brise-vent du pare-vent, tout en laissant un transfert d’air équivalent.
Prise en compte des DRY en mode humide
Les ingénieurs EOLIOS ont modélisé les refroidisseurs adiabatiques qui fonctionnent comme des refroidisseurs à sec pendant la majeure partie de l’année. Ils n’utilisent l’eau pour le refroidissement adiabatique de l’air d’admission que lorsque la température de l’air ambiant ou la charge de refroidissement est élevée (+35 C°).
En mode adiabatique, ces systèmes intègrent un processus en deux étapes. L’évaporation de l’eau est utilisée pour refroidir l’air qui entre dans le refroidisseur, en pulvérisant de l’eau dans le flux d’air ou en la répandant sur un milieu traversé par l’air. Pour 42.1°C et 29.6% Hr de température extérieure, les DRY évacuent de l’air à 31,5°C et 98% d’humidité relative.
Intégration de l'impact des bâtiments adjacents
Dans le cadre de cette étude CFD, nous avons intégré au modèle d’étude les principaux systèmes des bâtiments adjacents. Nous rappelons que ces systèmes sont étudiés de manière simplifiée, dans ce cadre les hypothèses de dimensionnement de ces systèmes qui ont donc des valeurs approchées.
Afin de dimensionner ces systèmes et d’obtenir une précision proche du réel, les ingénieurs EOLIOS utilisent les mêmes caractéristiques techniques que celles détaillées dans les fiches techniques du bâtiment de référence. D’autre part, seuls les équipements principaux sont modélisés.
Cette démarche technique est valide pour cette échelle, mais peut entrainer des divergences de dimensionnement par rapport à la réalité au niveau des puissances installées. Dans ce cadre, toutes les analyses liées aux bâtiments annexes de l’étude doivent être considérées comme des tendances.
L’objectif principal de ce type d’analyse est d’étudier d’éventuelle perturbation de ces systèmes par les systèmes techniques détaillés des bâtiments adjacents.
Dimensionnement des études CFD externes
EOLIOS ingénierie apporte son expertise sur l’ensemble du site et travaille pour différent scénario. Ici, nous avons un extrait de cette étude qui a traité les différents vents dominants du site qui pouvait éventuellement affecter et perturber le site.
Sur la toiture du site, une problématique liée au vent d’ouest se pose.
Les calories extraites des groupes électrogènes se retrouvent rabattues en direction des Dry adiabatiques. 2/3 des dry qui sont légèrement perturbés avec une augmentation des températures localisé.
Synthèse vidéo de l'étude
Notre mission d’ingénierie nécessité de comprendre les phénomène thermo aéraulique présente sur une toirture de data center. La simulation CFD externe d‘un data center montre la distribution de la chaleur et des vitesses d’air à l‘extérieur du centre de données. Elle peut également montrer comment l‘air est acheminé à l‘intérieur du centre de données, notamment dans les locaux naturellement ventilés tels que ceux des groupes électrogènes.
De plus, elle montre comment l‘air est ventilé en toiture et comment fonctionne les aérorefroidisseurs. Enfin, elle peut aider à comprendre comment ces aérorefroidisseurs pouvaient être optimisés pour améliorer l’efficacité énergétique et réduire les coûts électriques.
