Datacenters : une protection foudre indispensable mais complexe à mettre en œuvre

Outre les dégâts causés aux bâtiments et en particulier aux toitures, la foudre est une des principales sources de défaillance des systèmes électroniques en générant des surtensions transitoires importantes. Ces surtensions vont se propager dans le bâtiment par les câbles et réseaux, et peuvent endommager les matériels sensibles des baies de serveurs ou de stockage, les systèmes de sécurité et d’alarme, les onduleurs ou les groupes électrogènes, les équipements de climatisation. Anticiper ce risque en protégeant le bâtiment et ses équipements est le meilleur moyen de limiter des pertes matérielles qui peuvent se révéler très importantes et éviter une indisponibilité du centre informatique pendant de nombreuses heures.

Une protection qui peut être obligatoire pour les datacenters classés ICPE

Les datacenters sont soumis à l’article L. 511.1 du code de l’environnement et sont classés comme ICPE (Installation classée pour la protection de l’environnement) en raison de la présence de substances ou d’activités à risques : groupes électrogènes et leurs cuves de carburant, climatisation, produits pour éteindre les feux, salles de batteries des onduleurs…

Comme le rappelle Yannick Malnar, responsable commercial au Pôle Foudre Soulé & Helita d’ABB, « l’exploitant d’un site classé ICPE a pour obligation d’analyser le risque relatif à la foudre de son installation si celle-ci est soumise à autorisation dans une rubrique de l’arrêté ministériel du 19 juillet 2011, dont la section III donne les dispositions relatives à la protection contre la foudre ».

Ces dispositions sont décrites dans l’arrêté du 15 janvier 2008 : l’exploitant doit faire effectuer par un organisme agréé, tel que Qualifoudre ou F2C, les opérations suivantes :

• Analyse du risque foudre (ARF) pour identifier les équipements et installations dont une protection doit être assurée, cette analyse étant réalisée conformément à la norme NF EN 62305-2. Cette analyse définit les niveaux de protection nécessaires aux installations.
• Étude Technique (ET) : en fonction de cette ARF, une étude technique est réalisée par un organisme compétent pour définir les mesures préventives et les dispositifs de protection, ainsi que les modalités de vérification et de maintenance.
• Installation de ces dispositifs et contrôle par un organisme compétent distinct de l’installateur.
• Une vérification visuelle annuelle et une vérification complète tous les 2 ans, ces vérifications étant effectuées suivant la norme NF EN 62305-3. Les coups de foudre sont enregistrés et peuvent nécessiter une vérification visuelle et une éventuelle remise en état.

L’exploitant doit tenir à la disposition de l’inspection des installations classées tous ces éléments (ARF, ET, notices de vérification et de maintenance, rapports de vérifications).

L’installation de parafoudres est obligatoire lorsque le bâtiment est équipé d’un paratonnerre et lorsque la densité de foudroiement Ng est sur le site supérieure à 2,5, ce qui est le cas principalement dans le sud de la France. Dans le cas d’un datacenter qui ne serait pas soumis à une obligation d’installation, quelques règles simples permettent d’évaluer l’intérêt de l’installation de parafoudres et leur choix en fonction du coût et du rôle des matériels à protéger, de l’historique du site et de sa situation (terrain, exposition). Dans bien des cas,  l’exploitant ne prendra pas le risque d’un accident majeur, même de probabilité faible, les équipements électroniques et informatiques étant généralement de Catégorie 1 suivant la norme NF EN 60664-1, leur tenue aux chocs est souvent inférieure à 1,5 kV.

Quelle protection contre les effets directs et l’impulsion électromagnétique de la foudre

Les surtensions dues à la foudre viennent d’impacts directs ou d’impacts éloignés (foudroiement sur le réseau HTA, surtensions sur lignes aériennes). Pour Régis Reeb, responsable Marketing et Support technique de DEHN France, « pour protéger correctement un datacenter, il faut regarder l’ensemble de la structure, les équipements qui se trouvent en toiture (tels que les climatiseurs ou ventilations) et les équipements dans la structure du transformateur d’entrée ou des TGBT aux baies de serveurs. En toiture, en fonction du système de protection choisi, cage maillée, pointes de capture conventionnelles ou non conventionnelles, le plus important est de calculer et de respecter les distances de séparation avec les équipements se trouvant en toiture. Si elle n’est pas respectée, il va falloir mettre des parafoudres de Type 1 sur toutes les lignes entrant dans le bâtiment. Par contre, si celle-ci est respectée, des parafoudres de Type 2 suffiront (rapport de coût entre les deux : 4 à 5). Dans le bâtiment, sur les lignes électriques et téléphoniques entrantes, il faudra installer, selon la NF C 15 100 et la NF EN 62305-4, des parafoudres de Type1 selon le concept de zones de protection entre la ZPF OA et ZPF 1 (dans le TGBT), puis des parafoudres de Type 2 sur les tableaux divisionnaires, et enfin des parafoudres de Type 3 au plus proche des équipements terminaux pour l’écrêtage des petites surtensions de commutation ».

Et ajoute Thomas Ollier d’ADEE Electronic,  « les autres types de liaisons doivent également être pris en compte et notamment les équipements qui peuvent être déportés aux limites du volume du bâtiment ou en lien avec des réseaux externes (contrôle d’accès, vidéosurveillance, lignes téléphoniques cuivre), les liaisons par fibre optique ne nécessitant pas de protections particulières ».

On le voit, même si les guides et documents normatifs sont détaillés et régulièrement mis à jour, l’expertise de professionnels est nécessaire pour concevoir et spécifier un système de protection et des composants performants.

Comment sont classés les parafoudres

Les parafoudres sont classés en 3 types suivant leur classe d’essai définie par la norme NF EN 61643-11 et leur destination

Type 1 : ce sont les parafoudres dits « d’équipotentialité » et qui sont placés en tête des installations avec paratonnerre (essai avec onde 10/350µs).

Type 2 : on les retrouve dans toute l’installation, de l’entrée aux tableaux divisionnaires, pour protéger les matériels (essai avec onde 8/20µs).

Type 3 : ils sont destinés à la protection proche des équipements sensibles et ne peuvent être efficacement utilisés seuls (essai avec onde combinée 1,2/50µs-8/20µs).

(Source : ADEE Electronic)