Soirée mensuelle du 8 mai 2023

CE QUE VOUS AVEZ PEUT-ÊTRE MANQUÉ... SOIRÉE MENSUELLE DU 8 MAI 2023

Le 8 mai dernier, à l’occasion de la Soirée Méritas étudiants & anciens présidents, le Chapitre de Montréal a été l’hôte de deux conférences d’intérêt. En première partie, M. Vincent Tremblay, ing., du Groupe Master, est venu présenter comment les éléments terminaux de chauffage basse température peuvent contribuer à la décarbonation des bâtiments.

Puis, pour le 2^e volet de la soirée, le Chapitre de Montréal a accueilli un orateur émérite de l’ASHRAE, M. Kishor Khankari, Ph.D et président de AnSight LLC. Cette conférence principale portait sur les meilleures pratiques de gestion des flux d’air dans les centres de données.

Les soirées-mensuelles sont toujours l'occasion de moments privilégiés de réseautage

Conférence technique

Mise en contexte

Pour débuter sa présentation, M. Tremblay passe brièvement en revu le contexte de transition énergétique que nous vivons actuellement. Les objectifs de réduction des GES forcent les concepteurs et constructeurs à délaisser les fluides de refroidissement usuels, tels que les HCFC et les HFC pour passer à de nouvelles générations de réfrigérants tels que les HFOs et les mélanges de HFC. À cela, s’ajoute l’utilisation grandissante de la géothermie ou de l’aérothermie dans la conception des réseaux de chauffage et de refroidissement des bâtiments.

Définition des systèmes à basse température

Un système hydronique à basse température est un système utilisant l’eau comme fluide caloporteur afin de transférer l’énergie dans le bâtiment. Ces systèmes offrent des économies d’énergie importantes, une grande durée de vie et ils sont flexibles.

Les chaudières à condensation doivent opérer dans des conditions optimales (température de retour de 100 deg. F) pour offrir une efficacité maximale de 93 à 95%. Dans un exemple M. Tremblay explique qu’un fonctionnement simultané avec récupération du rejet de chaleur d’un refroidisseur, le COP peut grimper à 5,62.

Convecteurs à basse température

Les nouveaux éléments terminaux à basse température requièrent moins de volume d’eau, sont plus réactifs et permettent des économies d’énergie sans compromis sur le confort.

Ils sont composés d’une tuyauterie à diamètre réduit sur mesure, d’ailettes ondulées, de revêtement antistatique et d’un collecteur en laiton. Ce sont ces caractéristiques qui confèrent une meilleure distribution de chaleur, une surface d’ailettes optimisée, une convection qui réduit l’accumulation de poussières, une perte de pression réduite et un meilleur circuitage/répartition du débit dans le collecteur.

Méthodologies de test

M. Tremblay poursuit son exposé en comparant la méthode de test AHRI 1410 et le standard européen EN442. La première méthode employée sur les convecteurs traditionnels est imprécise, car les tables de capacités publiées sont obtenues par la succession de facteurs de correction. Les données de capacité à basse température peuvent ainsi être loin de la capacité réelle qui sera observée au chantier.

Le second standard d’évaluation EN442 a été développé en Europe où les enjeux énergétiques sont plus pressants. Les manufacturiers ont donc adapté les éléments terminaux pour une opération à basse température. Même si la méthode EN442 emploie également des facteurs de correction, les conditions de test sont beaucoup plus proches de la réalité observée au chantier, il n’y a pas de changement de phase et le modèle de corrélation n’est pas linéaire.

Conclusion

Pour terminer sa présentation et illustrer son discours, M. Tremblay démontre que comparativement à un convecteur typique haute température, un convecteur de type « Low H2O » constitué de 4 passes de tubes offre un transfert de chaleur de 62% supérieur et permet de réduire le débit d’eau circulé de 37% .

Ains, au cours de sa présentation, M. Tremblay nous a démontré que les éléments terminaux à basse température sont testés et certifiés différemment des éléments conventionnels, qu’ils permettent de compléter des systèmes de chauffage à basse température tout en garantissant les performances désirées et qu’ils favorisent ainsi l’utilisation des systèmes à rendement élevé comme les thermopompes.

De gauche à droite : Fériel Acher et Vincent Tremblay

Par Mariline Frechette ing., Comité édition

Conférence principale

Airflow management and cooling capacity management are crucial aspects of data center operations. Effective air flow management involves strategically arranging server racks, implementing hot and cold aisle containment, and utilizing airflow optimization techniques to ensure efficient cooling. Cooling capacity management involves monitoring temperature and humidity levels, deploying precision cooling systems, and implementing scalable solutions to meet growing demands, all of which are vital for maintaining optimal performance and preventing equipment failure. The approximate cooling capacity for a data center is 150 cfm per kW of heat. This capacity can be hard to maintain since the multiple factors affecting the air management are complex and are at times competing against one other.

Airflow is quite difficult to analyze but Kishor Khankari made multiple simulations with Computer Fluid Dynamics (CFD) to show the effect of airflow pattern.

Kishor Khankari lors de sa présentation

It has been shown with CFD that supplying air with perforated plate allows the air to be uniformly distributed, as compared to plenum distribution or distribution over tiles.

There are design criteria to know, such as keeping the supply temperature as high as possible; to determine the supply temperature of data center, we should refer to ASHRAE TC9.9 Thermal guideline and provide air temperatures controls on the supply side of the system. Another important point is that the air shouldn’t be over 400 fpm as anything higher will produce cold aisle.
In the air management process, it is important to consider the leakage from the opening to pass the cables in the data center room. This leakage has an important impact on the cooling capacity. The extent of the leakage depends on the amount, the size and the percent open area of the cable cut-outs. For example, a 12”x12” cut-out can cause a leakage of approximately 50% of air supply.

As well as the leakage management, good selection of the rack enclosure system is important for the design. Designers tend to consider a fully open back rack when it is in fact packed with cable reducing the airflow, which has a direct impact in the cooling capacity.

Keeping the hot and cold stream separate by being aware of all the previous point reduces the risk of having a bad air distribution that could create a subsystem inside the data center. Kishor Khankari compares this impact to a small fan throwing air inside a big HVAC system. No matter how small the fan is, it’ll disrupt the entire air diffusion process.

Beside everything that is happening inside the building, we cannot neglect the external airflow of equipment yard. The equipment yard is the space used for multiple equipment which in our case will be rejecting heat. When there is too much equipment rejecting heat close to one another, it reduces the heat rejection capacity. It is necessary to position them with a minimum distance to ensure that they don’t interfere with one another. This concept is also good to consider for the wind factor. The stronger the wind is, the less efficient the heat rejection due to the disruption of the plume dispersion.

De gauche à droite : Kishor Khankari et Shawn Walton

To conclude, Kishor Khankari, reminded us that the CFD is a powerful and useful tool, but it is has good as the information that we use in the simulation. It is very important to use this tool wisely and understand the importance of each variable, otherwise it will only be a bundle of meaningless numbers and graphs.

Par Mendy Joseph CPI, Comité édition

Merci également à nos exposants présents lors de cette soirée exceptionnelle ! 

 
Groupe Master

Enertrak

Roland Charneux APRÈS AVOIR ÉTÉ TIRÉ AU SORT.
FÉLICITATIONS À LUI! 

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 Le chapitre de Montréal vous souhaite un bel été. On se retrouve en septembre pour la saison 2023-2024 avec la nouvelle équipe exécutive d'ASHRAE Montréal! 

De gauche à droite: Jean-Sébastien Trudel, Bruno Lefebvre, Mai Anh Dao, Shawn Walton et Magdalena Stanescu.