La SRC CFD Numerics simule un cycle « Grand Froid » pour EDF CNEPE

Entretien avec Eddy Lesieur, manager de l’équipe Génie Climatique du CNEPE (Centre National d’Equipement de Production d’Electricité).

Quelle est la mission du CNEPE ?

Le CNEPE est le Centre National d’Equipement de Production d’Electricité. Au sein de l’ingénierie nucléaire d’EDF, le CNEPE a en charge la conception des bâtiments de l’îlot conventionnel pour le nouveau nucléaire et le parc en exploitation : salle des machines, évacuation d’énergie, galeries, station de pompage. Pour tous ces bâtiments, l’équipe Génie Climatique est responsable de la conception des systèmes de conditionnement d’air (chauffage, ventilation, climatisation, désenfumage) et intègre en particulier les contraintes liées aux agressions climatiques comme les Grands Chauds / Grands Froids ou les tornades.

En quoi a consisté votre collaboration avec CFD-Numerics ?

Dans le cadre des études de sûreté, EDF CNEPE doit vérifier que des conditions de température de type « Grand Froid » ne conduisent pas à un dysfonctionnement d’un système de sûreté au niveau de la salle des machines. Le projet mené avec la SRC CFD-Numerics a consisté à simuler un cycle « Grand Froid » c’est à dire :

• une température extérieure de -20°C
• pendant une semaine
• dans un bâtiment de 50 000 m3
• comprenant des systèmes de chauffage de type aérotherme, des ventelles ainsi que différents composants (condenseur, turboalternateur, surchauffeur, etc.).

Les salles présentes aux différents étages du bâtiment (ateliers, salles techniques, etc.) ont aussi été prises en compte d’un point de vue thermique. L’objectif était de vérifier que les niveaux de température atteints dans toutes les zones du bâtiment au bout d’une semaine n’avaient aucune influence sur le bon fonctionnement des équipements de sûreté.
CFD-Numerics était en charge de toutes les étapes de simulation depuis la création des géométries à la livraison du rapport présentant les travaux. Cela impliquait :

• la prise en main des éléments de construction des bâtiments fournis par EDF,
• la sélection des méthodes de simulation ainsi que des outils d’analyse de résultat.

Il a fallu mettre à disposition les ressources nécessaires au respect des délais imposés par le projet qui était d’un mois par site en moyenne. Huit sites ont fait l’objet d’une simulation.

Quels défis technologiques avez-vous relevé avec l’aide de CFD-Numerics ?

Techniquement, la mise en place de ce type de simulation s’accompagne de nombreuses difficultés. Il faut créer un modèle permettant de décrire correctement le bâtiment avec les composants importants vis-à-vis des objectifs finaux. On s’intéresse principalement aux éléments jouant un rôle d’un point de vue thermique.

Mais il faut aussi prêter attention à l’influence des éléments sur les écoulements. Il faut positionner et traiter correctement des passerelles en caillebotis par exemple pour ne pas fausser les résultats. Sur un bâtiment de cette taille, il faut prendre en compte l’influence de l’extérieur et des fuites qui sont à l’origine de la chute de température. Le taux de renouvellement de l’air du bâtiment et l’orientation des vents dominant doivent être considérés pour la bonne représentativité de la simulation. Il fallait également prendre en compte les systèmes de chauffage qui se déclenchent par intermittence en fonction des conditions de température localisées. La simulation devait donc gérer ces sources de chaleur au cours du cycle pour décrire au mieux l’ensemble des phénomènes.

Le plus important a consisté à fournir dans le temps imparti (1 mois par cas) des résultats correspondant à 1 semaine de temps physiques sur des modèles de 30 millions de cellules. Le temps CPU est de 4 jours par cas sur 128 cœurs !

Ce projet a permis de réaliser des simulations de thermique dynamique de bâtiment de grande taille en 3D sur des cycles longs. C’est une solution précise qui peut aussi être adaptée pour les études de confort et de performance énergétique d’autres types de bâtiments tels que ceux accueillant du public. CFD-Numerics peut maintenant proposer ce type de simulation en s’appuyant sur une importante puissance de calcul.