Optimisation thermique et aéraulique d'un datacenter

Contexte

Face à la densification croissante des équipements informatiques et aux enjeux énergétiques, les datacenters doivent optimiser leur refroidissement pour garantir la fiabilité du matériel, tout en réduisant la consommation d’énergie. code_saturne permet de simuler avec précision l’écoulement d’air, la distribution des températures, et les phénomènes thermiques complexes dans les allées froides/chaudes, baies de serveurs, et infrastructures de ventilation.

Aperçu du processus

Étape 1 : Collecte des données

  • Géométrie de la salle serveur (baies, allées froides et chaudes, murs, plafonds, planchers techniques)
  • Données d’entrée : débits d’air des climatiseurs (CRAC/CRAH), puissances dissipées par les serveurs
  • Températures et vitesses d’air mesurées pour validation
  • Configuration des flux (soufflage, extraction, recirculation)

Étape 2 : Modélisation avec code_saturne

  • Création du maillage 3D (par ex. avec Salomé)
  • Définition des conditions aux limites : entrées/sorties d’air, parois chauffantes (racks), etc.
  • Paramétrage du modèle de turbulence, de la viscosité et des transferts thermiques
  • Intégration de cas stationnaires ou transitoires selon le niveau de détail souhaité

Étape 3 : Simulation de scénarios

  • Visualisation des zones chaudes et mal refroidies
  • Analyse de la distribution de température dans l’allée froide
  • Identification des recirculations d’air chaud ou de courts-circuits thermiques
  • Comparaison de différentes configurations de ventilation ou d’agencement des baies

Étape 4 : Prédiction et optimisation

  • Quantification des risques de surchauffe localisée (hotspots)
  • Évaluation de stratégies d’amélioration du refroidissement :
    • Cloisonnement des allées froides
    • Réglage des débits d’air
    • Réagencement des serveurs à forte dissipation thermique
  • Intégration dans un jumeau numérique global du datacenter (via couplage avec des modèles systèmes ou énergétiques)

Résultats et impacts

Résultats clés

  • Cartographies de température 3D
  • Visualisation des lignes de courant et vitesses d’air
  • Localisation précise des points chauds
  • Équilibrage des flux d’air entre allées et baies

Aide à la décision

  • Réduction des coûts d’exploitation (moins de sur-refroidissement)
  • Amélioration de la disponibilité du matériel
  • Conception guidée par simulation dès la phase de layout
  • Support pour la certification énergétique (ex. : ISO)

Projets d’exemple

  • Evaluation de l'impact de différentes architectures de ventilation avant l'aménagement d'une nouvelle salle serveur
  • Modernisation énergétique d'un datacenter existant en repérant les zones inefficaces
  • Alimentation d'un jumeau numérique pour ajuster en temps réel le refroidissement en fonction de la charge

Avantages de code_saturne

  • Adapté aux écoulements internes d’air dans les volumes complexes
  • Prise en compte fine des phénomènes de convection et de conduction thermique
  • Compatible avec des outils de maillage avancés et post-traitement (Paraview, Salomé)