Bilan thermique et charges d'une salle
Construire un bilan thermique complet d'une salle informatique (charge IT, éclairage, enveloppe, personnel) pour dimensionner correctement la production de froid.
À retenir
- Le bilan thermique doit reposer sur la charge IT mesurée réelle, pas sur la somme des plaques signalétiques.
- Un facteur de diversité de 0,5 à 0,7 s'applique entre puissance installée et puissance consommée.
- Le débit d'air se calcule à partir de la puissance et du ΔT de reprise/soufflage visé.
- Une marge de croissance de 15-20 % suffit généralement ; les marges excessives dégradent l'efficacité.
Pourquoi le bilan thermique conditionne tout le reste
Avant de choisir une architecture de production frigorifique, il faut connaître précisément la charge à évacuer. Un dimensionnement basé uniquement sur la puissance électrique nominale des baies (plaque signalétique) surestime presque toujours le besoin réel : les fabricants annoncent des puissances maximales rarement atteintes en exploitation.
Les composantes du bilan thermique
Un bilan thermique de salle blanche additionne plusieurs postes :
| Poste | Contribution typique | Méthode d'estimation |
|---|---|---|
| Charge IT (serveurs, réseau, stockage) | 80-90 % du total | Mesure aux PDU ou en amont du TGBT, pas la plaque signalétique |
| Onduleurs et pertes de distribution | 3-8 % | Rendement onduleur (92-97 %) appliqué à la charge IT |
| Éclairage | 1-3 % | Puissance installée x facteur d'usage |
| Enveloppe (parois, toiture, apports solaires) | 2-5 % | Coefficient U des parois x ΔT intérieur/extérieur |
| Personnel et infiltrations d'air extérieur | < 1 % | Nombre de personnes x 120 W, débit d'air neuf |
Point clé
la charge IT réelle mesurée sur 12 mois glissants, et non la somme des plaques signalétiques, doit servir de base au dimensionnement ; utiliser un facteur de diversité (souvent 0,5 à 0,7) entre puissance installée et puissance réellement consommée.
Procédure de mesure sur site
- Relever la puissance active (kW) en sortie de chaque PDU sur au moins 30 jours pour capter les pics.
- Ajouter les pertes onduleur estimées à partir de la courbe de rendement du constructeur à la charge réelle (le rendement chute nettement en dessous de 25 % de charge).
- Calculer l'apport de l'enveloppe : Q = U x S x ΔT, avec ΔT entre température extérieure de dimensionnement (souvent la température sèche dépassée 1 % du temps sur l'année, donnée ASHRAE) et la consigne de salle.
- Sommer les postes et appliquer une marge de croissance (typiquement 15-20 % sur 3 à 5 ans), jamais une marge arbitraire de 50 % qui conduit à un surdimensionnement coûteux et à un fonctionnement en sous-charge chronique des groupes froids.
Traduire le bilan en débit d'air
Une fois la charge thermique connue (en kW), le débit d'air nécessaire se calcule avec :
Débit (m3/h) = Puissance (kW) x 3600 / (1,2 x 1,006 x ΔT)
où ΔT est l'écart de température repris/soufflé (typiquement 10-12 °C en salle à air chaud confiné). Pour 100 kW avec un ΔT de 12 °C, cela donne environ 24 800 m3/h.
Attention
un bilan thermique qui ignore le facteur de diversité entre baies conduit à surdimensionner la production de froid de 30 à 50 %, avec des groupes fonctionnant en permanence en sous-charge, moins efficaces et plus sujets aux cycles courts.
Sur le terrain
lors d'un audit, il est fréquent de constater que la charge IT mesurée est inférieure de 40 % à la somme des plaques signalétiques annoncées lors de la conception initiale — d'où des salles largement surdimensionnées en froid mais sous-utilisées en électrique.
Astuce
documentez le bilan thermique dans un registre vivant mis à jour à chaque déploiement significatif de baies, au même titre que le registre de capacité électrique, pour éviter la dérive entre conception et exploitation.