Ingegneria dell'estrazione fumi in un data center.

Incendio & estrazione fumi: la giusta strategia per le sale IT

L'incendio in ambiente tecnico ventilato: un approccio specifico

EOLIOS è stata incaricata di uno studio di estrazione fumi di un data center ad alta densità, dove i rischi legati all'incendio non potevano essere trattati con un approccio convenzionale. Il data hall analizzato, rappresentativo delle altre sale dell'edificio, è progettato per ospitare circa 400 rack informatici, ovvero un carico termico totale di oltre 4 MW, integralmente dissipato da un sistema di raffreddamento ad aria immessa nella galleria tecnica.

Questo livello di potenza, unito alla densità dell'installazione, implica una forte concentrazione di materiali combustibili, di sorgenti di calore e di circolazione dell'aria, in uno spazio al tempo stesso compartimentato e altamente tecnico.

Garantire la sicurezza dei vigili del fuoco: studio della sostenibilità

A differenza di un edificio aperto al pubblico, l'edificio non è destinato a essere occupato in permanenza. Tuttavia, la normativa di sicurezza applicabile impone di garantire condizioni sostenibili per le operazioni di lotta contro l'incendio, in particolare in termini di visibilità, temperatura e irraggiamento termico.

Questo requisito si applica in assenza di estrazione fumi ad attivazione automatica: l'attivazione resta volontaria, effettuata sul posto dopo valutazione da parte dei servizi di soccorso. Il sistema deve quindi essere in grado di ripristinare condizioni favorevoli anche se l'incendio è già iniziato.

La problematica da risolvere consisteva nell'individuare le configurazioni critiche di un fuoco localizzato o propagato, e nel valutare la capacità del sistema di estrazione fumi di evacuare il fumo senza aggravare la combustione. Bisognava capire quando e in quali condizioni un intervento poteva essere previsto, tenendo conto del comportamento degli impianti tecnici — in particolare il ricircolo d'aria tramite i fanwall, il ruolo del plenum di immissione e la geometria dell'edificio.

La simulazione doveva inoltre integrare l'effetto degli sprinkler, che — pur efficaci nel limitare la propagazione del fuoco — possono non bastare a garantire una visibilità sufficiente o ad abbassare rapidamente le temperature ambientali.

In sintesi, l'obiettivo non era solo validare il dimensionamento dell'estrazione fumi e dei sistemi di emergenza, ma soprattutto comprendere la loro dinamica reale in un ambiente complesso, al fine di fornire al cliente e alle autorità di controllo una visione precisa e fondata della sicurezza del sito.

Simulazione CFD di un incendio in un data hall

Creazione di un modello realistico adatto alle configurazioni di data center

Per rispondere agli obiettivi dello studio e fornire una visione realistica e predittiva dei fenomeni di incendio nel data hall, EOLIOS ha adottato un approccio basato sulla simulazione numerica in fluidodinamica. Lo strumento utilizzato, Fire Dynamics Simulator (FDS), è un riferimento internazionale nella modellazione incendio. Sviluppato dal National Institute of Standards and Technology (NIST), permette di simulare con precisione la propagazione dei fumi, l'evoluzione delle temperature e il comportamento dell'aria in ambienti complessi.

La prima fase è consistita nel costruire un modello 3D fedele alla geometria reale della sala, integrando tutti gli elementi che influenzano il flusso: compartimentazione dei corridoi, posizione precisa dei rack informatici, altezze sotto soffitto, gallerie tecniche, plenum di immissione e sistemi di ripresa dell'aria.

Particolare attenzione è stata dedicata alla rappresentazione dei dispositivi di trattamento dell'aria, in questo caso i fanwall, e ai diversi punti di scambio d'aria tra i volumi. Le serrande di estrazione fumi, le griglie di immissione e le prese d'aria fresca sono state anch'esse rappresentate per valutarne il ruolo nei meccanismi di estrazione fumi una volta attivati.

Il mesh adottato per questo studio ha permesso di raggiungere una risoluzione fine, con oltre cento milioni di celle attive, assicurando una restituzione fedele dei gradienti di temperatura, di fumo e di velocità.

Individuazione dei potenziali focolai d'incendio

Sono stati definiti tre scenari d'incendio per coprire le principali configurazioni critiche secondo la posizione del focolaio:

• A

  Scenario A — fuoco all'inizio del corridoio.

• B

  Scenario B — fuoco a fine corridoio, vicino alle unità di trattamento dell'aria.

• C

  Scenario C — fuoco a metà corridoio.

Per ciascuno di questi casi, sono state studiate due varianti: fuoco senza propagazione (un solo rack in fiamme) e fuoco con propagazione (estensione ai rack adiacenti ogni due minuti, con modellazione dell'attivazione degli sprinkler).

Dimensionamento del fuoco e ruolo degli sprinkler

Il comportamento del fuoco è stato rappresentato in modo realistico, a partire da dati provenienti dalla letteratura scientifica sull'innesco dei rack informatici. La potenza termica definita corrisponde a un caso rappresentativo di un fuoco ventilato in ambiente data center.

Ogni simulazione è stata condotta su un periodo di diverse decine di minuti, al fine di osservare gli effetti differiti del fuoco sull'ambiente e di valutare l'impatto di un'attivazione dell'estrazione fumi a metà percorso. Questa scelta di finestra temporale ha permesso di analizzare sia la fase di crescita della potenza del fuoco sia la fase di stabilizzazione post-sprinkler, con o senza intervento di estrazione fumi.

Infine, per ogni scenario, EOLIOS ha estratto le grandezze fisiche rilevanti ad altezza d'uomo: temperatura, visibilità, flusso termico irraggiato e velocità di flusso dell'aria. Questi dati sono stati analizzati secondo le soglie di sostenibilità riconosciute dalla normativa francese e dagli standard internazionali, permettendo una valutazione oggettiva della fattibilità di un intervento umano in ambiente invaso dai fumi.

Analisi delle condizioni di lotta contro l'incendio

Effetti di un fuoco contenuto (1 rack)

Le simulazioni condotte nell'ambito degli scenari di fuoco localizzato hanno mostrato che l'ambiente interno restava sotto controllo. Quando un solo rack è interessato dal fuoco, il carico termico resta moderato e gli effetti termici sono limitati alle immediate vicinanze del focolaio. Ad altezza d'uomo, le temperature non superano le soglie critiche di intervento, e i flussi termici irraggiati restano sotto i limiti ammessi per garantire la sicurezza degli operatori.

La propagazione dei fumi resta anch'essa contenuta in questo tipo di configurazione. Grazie all'efficacia della compartimentazione verticale e alla presenza dell'immissione nel pavimento sopraelevato, i fumi tendono a concentrarsi negli strati alti, formando una stratificazione stabile che impatta molto poco sulle zone di circolazione. Il sistema di ventilazione meccanica, sempre attivo, contribuisce a limitare la diffusione orizzontale di questi fumi senza creare una sovrapressione sfavorevole. Così, la visibilità globale è soddisfacente nella maggior parte dell'impianto, comprese le corsie adiacenti.

Questo comportamento convalida la strategia di base adottata per l'organizzazione del data hall: canalizzazione dei flussi d'aria, compartimentazione delle zone di immissione e ripresa, e netta separazione tra percorsi di evacuazione e zone di propagazione potenziale. In queste condizioni, i soccorsi possono intervenire rapidamente senza attendere l'attivazione del sistema di estrazione fumi — un vantaggio importante in caso di fuoco rilevato in fase precoce.

L'impatto della propagazione sulla visibilità e sulle temperature

Quando il fuoco si propaga a più rack, per effetto termico o per mancanza di rilevamento precoce, le condizioni di intervento si degradano significativamente. I risultati illustrano un rapido aumento delle temperature nei corridoi interessati, superando i 100 °C ad altezza d'uomo nei casi più sfavorevoli. La propagazione modifica localmente i flussi d'aria, in particolare in prossimità delle unità di trattamento dell'aria, il che può generare un effetto di ricircolo dei gas caldi verso le zone di ripresa.

Questo fenomeno di ricircolo crea sacche di aria surriscaldata in alcune zone del data hall, anche a distanza dal fuoco, rendendo difficile se non temporaneamente impossibile lo spostamento dei soccorsi senza protezione rinforzata. Inoltre, la combustione prolungata di più rack ricchi di plastica ha generato un'importante produzione di fuliggine, comportando un rapido calo della visibilità sotto le soglie richieste. Già dal decimo minuto, alcune zone del data hall diventavano totalmente opache, rendendo impossibile una navigazione sicura senza attrezzatura adeguata.

Le gallerie tecniche, collegate ai volumi principali tramite passerelle portacavi o condotti di ventilazione, subiscono anch'esse un aumento di temperatura e una progressiva contaminazione da parte dei fumi, limitando le possibilità di accesso indiretto al focolaio. In tali scenari, l'estrazione fumi deve essere attivata per ripristinare condizioni di visibilità minime e limitare l'aumento del carico termico dell'edificio.

Effetto dei sistemi di estrazione fumi sulla sicurezza antincendio

Le simulazioni confermano l'efficacia del sistema di estrazione fumi così come progettato, a condizione che sia attivato manualmente al momento giusto. Negli scenari testati, l'attivazione delle serrande di estrazione fumi a partire dal quattordicesimo minuto avvia una dinamica favorevole di rinnovo dell'aria, evacuando i fumi stagnanti e riducendo progressivamente la temperatura nelle zone di circolazione.

Questo meccanismo agisce con una certa inerzia, ma i suoi effetti diventano percepibili nei cinque-sei minuti successivi all'attivazione. Gli strati di gas caldi vengono aspirati dagli evacuatori e sostituiti da aria fresca introdotta dai livelli bassi o dalle zone tampone, contribuendo a ripristinare volumi accessibili a livello del suolo. Questo migliora la visibilità ma riduce anche la pressione termica sulle strutture sensibili e sui materiali non ancora raggiunti dal fuoco.

Abbinata al sistema di sprinkler, che limita l'intensità calorifica del fuoco, l'estrazione fumi stabilizza la situazione e apre una finestra di intervento per i soccorsi. Le simulazioni mostrano che la combinazione di questi due sistemi tecnici può ripristinare un'atmosfera sostenibile nella maggior parte del data hall in pochi minuti, anche in caso di propagazione iniziale — confermando l'importanza di un coordinamento accurato tra rilevamento, estinzione ed estrazione per garantire una gestione efficace del fuoco in questo tipo di ambiente tecnico.

Il contributo di EOLIOS: la competenza della prestazione antincendio

Strumenti numerici al servizio della prestazione antincendio

Di fronte ad ambienti specifici come le sale informatiche ad alta densità energetica, gli strumenti convenzionali di analisi incendio mostrano rapidamente i loro limiti. Per questo progetto, EOLIOS ha impiegato una modellazione avanzata per rappresentare con precisione gli effetti reali di un fuoco in un data hall moderno. L'uso del software FDS, abbinato a una modellazione 3D completa del sito, ha permesso di simulare scenari al tempo stesso rappresentativi e utilizzabili, integrando le interazioni complesse tra dispositivi di immissione, compartimentazione, ricircolo d'aria ed estrazione fumi.

Oltre alla modellazione, EOLIOS ha strutturato lo studio in modo da fornire indicatori chiari: temperatura, visibilità, irraggiamento termico, condizioni di sostenibilità… Ogni parametro è stato analizzato ad altezza d'uomo, con particolare attenzione alle soglie ammissibili per un intervento umano prolungato. Questo approccio pragmatico, incentrato sui bisogni operativi, permette di valutare non solo la prestazione intrinseca degli impianti ma anche la loro efficacia in situazione reale.

Un approccio chiaro, affidabile e valorizzabile presso le autorità

Lo studio si è inoltre distinto per la sua capacità di riunire le parti interessate del progetto attorno a una comprensione condivisa delle sfide. I risultati sono stati presentati sotto forma di rapporti illustrati, estratti video delle simulazioni e mappature spazio-temporali, facilitandone l'appropriazione da parte della committenza, dei gestori, degli enti di controllo e dei servizi antincendio e di soccorso. Questa pedagogia tecnica è uno dei punti di forza di EOLIOS, che combina rigore metodologico e capacità di rendere l'informazione comprensibile e direttamente utilizzabile.

Infine, questo studio costituisce uno strumento prezioso di dialogo con le autorità amministrative. Dimostra che il sito non solo rispetta i requisiti normativi, ma è stato anche oggetto di un approccio volontario di anticipazione e ottimizzazione del rischio incendio. In questo senso, va oltre la semplice validazione di progetto per riflettere resilienza, prestazione e responsabilità tecnica.