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François BOUCHEIX étude d’un data center Armel JEGOU en phase d’exécution, Char

François BOUCHEIX étude d’un data center Armel JEGOU en phase d’exécution, Charles CHRISTIN du 7 février au 29 juillet 2011 1 Résumé Au sein de l’entreprise Cegelec, j’ai étudié le data center de la caisse de retraite AGIRC- ARRCO en phase d’exécution. Il est surprenant de constater que, malgré la politique actuelle de limitation des consommations, aucune réglementation ni aucun logiciel de calcul de PUE n’existent. La méthode de calcul établie par ce projet de fin d’études constitue une première approche dans le calcul des consommations des équipements climatiques d’un data center. Cette méthode permet d’établir un choix cohérent entre technicité et prix d’achat. J’ai effectué des comparaisons de consommation selon différents fournisseurs et selon différents mode de conception : température d’eau glacée, température extérieure, filtration des armoires de climatisation, technologie de groupe froid, etc. Ces comparaisons, corrélées à l’aspect financier de l’exploitation du data center, montre au Maître d’ouvrage l’importance d’un investissement initial lors d’une démarche durable. La méthode de calcul permet aussi d’évaluer la pertinence du free cooling sur l’air ou sur l’eau pour le data center étudié. La réalisation des data centers est en pleine expansion ; ils constituent un nouveau pôle de compétence au sein du secteur climatique. Les enjeux en termes d’économie d’énergie sont considérables. Within the company Cegelec, I studied the datacenter of the pension fund AGIRC-ARRCO at execution phase. It is interesting to note that, despite the current policy of limiting consumption, no regulation and no calculation software of PUE exist. The calculation method established by this graduation project is a first approach in calculating the consumption of the datacenter’s climatic equipments. This method is used to make a consistent choice between technicality and purchase price. I made comparisons of consumption by different suppliers and by different modes of conception: chilled water temperature, outside temperature, filtration of air conditioners, chiller technology, etc. These comparisons, correlated with the datacenter’s financial operation, show the owner the importance of an initial investment in a sustainable way. The calculation method is also used to assess the relevance of free air cooling or free water cooling for the studied datacenter. The realization of datacenters is expanding; they constitute a new center of excellence within the climatic industry. The stakes of energy saving are considerable. François BOUCHEIX étude d’un data center Armel JEGOU en phase d’exécution, Charles CHRISTIN du 7 février au 29 juillet 2011 2 François BOUCHEIX étude d’un data center Armel JEGOU en phase d’exécution, Charles CHRISTIN du 7 février au 29 juillet 2011 3 Remerciements Je remercie Armel Jegou, mon tuteur institutionnel, qui a suivi à distance l’évolution de mon projet de fin d’études. Je remercie le COSTIC et l’INSA de Strasbourg pour m’avoir enseigné le savoir nécessaire pour devenir ingénieur et pour m’avoir permis d’appliquer mes connaissances à un projet des plus intéressants au sein de l’entreprise Cegelec. Je souhaite remercier l’ensemble de l’agence Grands Projets et Infrastructures Sud-Ouest de Cegelec, et plus particulièrement Charles Christin qui a été mon tuteur tout au long de mon projet de fin d’études. Il a su me faire découvrir et apprécier le métier de chef de projet. Je remercie mes parents qui m’ont soutenu pendant toutes ces années et permis de concrétiser mes propres choix. François BOUCHEIX étude d’un data center Armel JEGOU en phase d’exécution, Charles CHRISTIN du 7 février au 29 juillet 2011 4 François BOUCHEIX étude d’un data center Armel JEGOU en phase d’exécution, Charles CHRISTIN du 7 février au 29 juillet 2011 5 Sommaire Introduction ........................................................................................... 7 Partie 1 : Projet étudié ........................................................................ 9 1. Equipes projet .................................................................................................... 9 2. Projet architectural ............................................................................................10 3. Evolution du projet ............................................................................................11 4. Equipements techniques installés .....................................................................14 5. PUE ..................................................................................................................14 6. Redondance ......................................................................................................15 7. Distribution d’air ................................................................................................16 8. Travail personnel ...............................................................................................17 9. Compléments en annexes .................................................................................18 Partie 2 : Méthode de calcul ............................................................. 19 1. Armoires de climatisation ..................................................................................19 2. Armoires de climatisation ..................................................................................19 3. Groupes froids & Aéroréfrigérants .....................................................................20 4. Pompes .............................................................................................................22 5. Centrale de traitement d’air ...............................................................................23 6. Ventilation d’extraction ......................................................................................23 7. PUE ..................................................................................................................24 Partie 3 : Résultats ............................................................................ 27 1. Coût de l’énergie ...............................................................................................27 2. Changement de régime d’eau ...........................................................................27 3. Changement de filtration des armoires ..............................................................29 4. Changement de taille d’armoire .........................................................................29 5. Changement de fournisseur d’armoire de climatisation .....................................31 6. Changement de taille de groupe froid ................................................................32 7. Changement de fournisseur et de technologie de groupe froid ..........................35 8. Changement de température extérieure de travail .............................................38 9. Changement de fournisseur de pompe .............................................................39 10. Consommation des centrales de traitement d’air ...............................................40 11. Consommation théorique de la ventilation d’extraction ......................................40 12. Calcul de PUE, pôle A .......................................................................................40 Partie 4 : Free cooling sur l’eau ....................................................... 46 Partie 5 : Free cooling sur l’air ......................................................... 48 1. Quantifier les ressources ...................................................................................48 2. Scénario de fonctionnement ..............................................................................49 3. CTA-FC .............................................................................................................49 4. Consommation ..................................................................................................51 Conclusion .......................................................................................... 55 Bibliographie ....................................................................................... 57 Sommaire des annexes ...................................................................... 59 Présentation de l’entreprise ............................................................... 61 François BOUCHEIX étude d’un data center Armel JEGOU en phase d’exécution, Charles CHRISTIN du 7 février au 29 juillet 2011 6 François BOUCHEIX étude d’un data center Armel JEGOU en phase d’exécution, Charles CHRISTIN du 7 février au 29 juillet 2011 7 Introduction Ce rapport de projet de fin d’études synthétise le travail effectué pendant 6 mois (du 7 février au 29 juillet 2011) au sein de l’entreprise Cegelec, dans l’agence Grands Projets et Infrastructures Sud-Ouest basée à Toulouse. Cette agence est porteuse de projets de grande ampleur. La réalisation du génie électrique et du génie climatique du data center de la caisse de retraite AGIRC-ARRCO est l’un de leurs nombreux projets en cours. Très énergivores, les data centers sont de plus en plus montrés du doigt. Ils sont de véritables gouffres énergétiques absents de la réglementation thermique : rien ne limite leurs consommations. Seule une réelle volonté émise par le Maître d’ouvrage permet une cohérence énergétique. L’effort d’économie d’énergie doit être réalisé durant tous les stades de vie du bâtiment : dès les premières études, pendant la phase d’exécution, et par la suite pendant l’exploitation du bâtiment. J’ai étudié le data center d’AGIRC-ARRCO en phase d’exécution. Lors de cette phase, le système de refroidissement est déjà défini dans ces grandes lignes : type de refroidissement, puissance frigorifique à installer, régime d’eau glacée, performances minimales souhaitées, distribution d’air. Le data center étudié présente une caractéristique contractuelle très intéressante : il est demandé à Cegelec de ne pas dépasser un certain coefficient de consommation appelé PUE. La première partie de ce rapport décrit le projet étudié et précise la notion de PUE. Le PUE imposé par le Maître d’ouvrage oblige Cegelec à être conscient de l’impact énergétique de tous ses choix relatifs au système de refroidissement. Pour l’entreprise d’exécution, la technicité des équipements devient prioritaire sur la réalisation de bénéfices à l’achat des produits. La deuxième partie de mon projet de fin d’études consiste en l’établissement d’une méthode de calcul de consommation du matériel climatique. Cette méthode de calcul a pour but de guider l’entreprise dans son choix des équipements avec une vision économe, rentable et durable. Dans la troisième partie, j’ai étudié l’impact de consommation du système de refroidissement selon différents modes de conception. Les quatrième et cinquième parties décrivent l’impact d’un free cooling sur l’eau ou sur l’air, système non demandé par le Maître d’ouvrage pour ce data center. François BOUCHEIX étude d’un data center Armel JEGOU en phase d’exécution, Charles CHRISTIN du 7 février au 29 juillet 2011 8 François BOUCHEIX étude d’un data center Armel JEGOU en phase d’exécution, Charles CHRISTIN du 7 février au 29 juillet 2011 9 Partie 1 : Projet étudié 1. Equipes projet Encore inconnu de nos dictionnaires, un data center est une salle informatique hébergeant des baies informatiques qui stockent et gèrent des données informatiques. Le data center qui fait l’objet de mon projet de fin d’études est celui de la caisse de retraite AGIRC-ARRCO. fig 1 : logo d’AGIRC-ARRCO source : www.agirc-arrco.fr Le projet est une conception-réalisation : - Maîtrise d’ouvrage : GIE AGIRC-ARRCO - Assistant Maîtrise d’ouvrage : CRITICAL BUILDING L’équipe de Maîtrise d’œuvre conception est la suivante : - BET : INGEROP, mandataire - SSI : INGEROP - ARCHITECTE : Denis AMEIL L’équipe de réalisation est la suivante : - Cegelec GPI : mandataire, réalise les études d’exécution et les travaux CFA/CFO et CVC. - MAS : réalise les études d’exécution et les travaux gros-œuvre, V.R.D. et second œuvre fig 2 : logos des différentes entreprises du groupement source : site internet des différentes entreprises Ali Limouri (Cegelec GPI) était le chef de projet jusqu’en juin 2011 ; Stéphane Chevaillier (Cegelec GPI) a repris le projet par la suite. Charles Christin (Cegelec GPI) est le chef de projet CVC, il a été mon tuteur durant mon projet de fin d’études. François BOUCHEIX étude d’un data center Armel JEGOU en phase d’exécution, Charles CHRISTIN du 7 février au 29 juillet 2011 10 2. Projet architectural Le data center se situe à côté des bureaux existants d’AGIRC-ARRCO à Gradignan, en périphérie de Bordeaux (33). fig 3 : emprise uploads/Ingenierie_Lourd/ 02-pfe.pdf