Estudo do centro de dados – Data Hall e instalações UPS
Estudo do centro de dados - Data Hall e instalações UPS
Ano
2025
Cliente
NC
Localização
Itália
Tipologia
Centro de dados
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A missão da EOLIOS ingénierie: simulação CFD e experiência em refrigeração
Os engenheiros da Eolios são especialistas em dissipação de calor para centros de dados
Os engenheirosda Eolios são especialistas em dissipação de calor para centros de dados.
A experiência da EOLIOS na simulação CFD(Computational Fluid Dynamics) e na otimização do sistema de refrigeração desempenhou um papel crucial na resolução do desafio termo-aerodinâmico externo dos centros de dados PAR5 e PAR6.
A nossa experiência permitiu-nos antecipar os fenómenos de looping térmico nas coberturas e validar o impacto dos grupos electrogéneos, garantindo um desempenho ótimo e uma gestão térmica eficiente e sustentável destas infra-estruturas complexas.
A EOLIOS é líder na simulação externa CFD para Centros de Dados. Os nossos estudos baseiam-se no feedback de campanhas de medição em condições reais e numa centena de locais simulados em todo o mundo.
Centros de dados PAR5 e PAR6: uma revolução no alojamento e gestão de dados
O objetivo dos centros de dados: otimização térmica e resiliência
O impacto das plumas térmicas no exterior do edifício é difícil de prever devido às diversas variáveis que os engenheiros de projeto e os arquitectos não conseguem controlar. Estas variáveis incluem a velocidade do vento, a temperatura do ar, a direção do vento (analisada através da rosa dos ventos local) e a topologia das estruturas circundantes.
No entanto, estes fenómenos de recirculação (ou looping térmico) têm um impacto direto no desempenho do equipamento de arrefecimento dos telhados.
A EOLIOS ajuda-te a estudar o impacto destes problemas aeroeléctricos para garantir um funcionamento ótimo em todas as circunstâncias, mesmo as mais extremas(cenários de ventos adversos ou avarias).
Propriedades-chave do PAR5 e PAR6: alta densidade, resiliência e eficiência energética
Neste local, isto inclui a utilização de grandes conjuntos dearrefecedores de ar eengenharia hidráulica optimizada(tanques tampão) para garantiruma remoção sustentável do calor e otimizar os custos operacionais. A flexibilidade e a segurança estão no centro da conceção do PAR5 e do PAR6.
Neste local, isto inclui a utilização de grandes conjuntos dearrefecedores de ar eengenharia hidráulica optimizada(tanques tampão) para garantiruma remoção sustentável do calor e otimizar os custos operacionais. A flexibilidade e a segurança estão no centro da conceção do PAR5 e do PAR6.
Estes centros de dados foram concebidos com uma infraestrutura redundante(modos N+1 e N) para manter o arrefecimento em caso decontingência. Este quadro altamente seguro não só simplifica a manutenção, como também assegura o funcionamento contínuo, mesmo em caso de corte de energia(blackout), graças à ativação dos geradores de emergência e das UPS.
A antecipação digital desempenha um papel crucial naeficiência operacional destes centros de dados. O gémeo digital ultra-detalhado modela os fluxos e gere virtualmente as operações críticas, reduzindo o risco de avarias térmicas relacionadas com oambiente externo. Esta modelação incluia análise das chaminés de exaustão, a dispersão de fumo e oimpacto dos edifícios.
Em suma, graças à sua grande capacidade, arrefecimento eficiente no telhado, redundância eléctrica e utilização extensiva de simulação CFD, os centros de dados PAR5 e PAR6 oferecem soluções extremamente robustas. Ao evitar o sobreaquecimento localizado, estas instalações tornam-se essenciais para as empresas que procuram suportar serviços digitais globais contínuos e fiáveis.
O desafio dos estudos CFD na otimização dos centros de dados PAR 5&6
Um estudo CFD(Computational Fluid Dynamics) é crucial para os centros de dados PAR5 e PAR6, a fim de otimizar a aerodinâmica e o arrefecimento externos, minimizando o risco de recirculação de ar quente e maximizandoa eficiência térmica.
- Arrefecimento: As simulações CFD são utilizadas para modelar as plumas térmicas e os fluxos de ar externos à volta do centro de dados. Isto ajuda a validar alocalização dos sistemas no telhado, a disposição das chaminés de exaustão e dos arrefecedores de ar para garantir um arrefecimento eficiente e evitar o looping térmico.
- Consumo de energia: Ao analisar os ventos e a dispersão térmica externa, os estudos CFD podem identificar os pontos a ter em conta para preservara eficiência energética. Isto inclui a análise da dissipação de calor face aos obstáculos do edifício e a prevenção do sobreaquecimento localizado nas coberturas.
- Gestão da resiliência: os modelos CFD ajudam a validar o comportamento das instalações durante as fases críticas, como a otimização dos reservatórios-tampão e a análise de transientes durante um apagão, facilitando assim a continuidade do serviço dos recursos de refrigeração.
- Segurança e back-up: O CFD é utilizado para simular o modo degradado em caso de falha da rede eléctrica, verificando a robustez dos sistemas de back-up(modos N+1 e N). Em particular, valida a dispersão adequada dos fumos dos geradores.
Ao integrarem estas análises CFD na fase de conceção, os centros de dados PAR5 e PAR6 podem melhorar a sua eficiência operacional, antecipar o impacto do seu ambiente meteorológico direto e aumentar a sua segurança, baseando-se num gémeo digital preciso para consolidar as decisões de planeamento.
Na EOLIOS Ingénierie, compreendemos perfeitamente a importância destas simulações externas para a segurança dos sistemas de refrigeração maciços. Graças à nossa experiência em CFD, podemos validar o funcionamento global do local, reduzindo os riscos a longo prazo e contribuindo para a sustentabilidade dos centros de dados.
Estudo interno: o CFD ajuda a reduzir o risco de sobreaquecimento
CFD, uma mais-valia para a eficiência energética dos pavilhões de dados
A otimização das salas de dados nos centros de dados é essencial, e a simulação digital CFD(Computational Fluid Dynamics) desempenha um papel fundamental neste contexto. Ao modelar os fluxos de ar, a distribuição da temperatura e ainteração entre equipamentos, a CFD permite conceber sistemas de refrigeração mais eficientes. Identifica os pontos quentes, melhora a circulação do ar e reduz os custos de energia através do ajuste fino do ar condicionado e dadisposição das estantes. A utilização estratégica do CFD não só garante um melhor desempenho operacional e uma maior fiabilidade do equipamento, como também ajuda a reduzir apegada de carbono dos centros de dados, em conformidade com os crescentes requisitos ambientais.
Composição e funcionamento de uma sala de dados: bastidores, sistemas de refrigeração e distribuição de energia
Uma sala de dados é uma área dedicada aalojar o equipamento informático essencial para o processamento e armazenamento de dados. É constituído principalmente por bastidores que contêm servidores, unidades de armazenamento e comutadores de rede.
Para otimizar o arrefecimento, as estantes são frequentemente dispostas em corredores quentes e frios, separando oar quente expelido doar frio utilizado para arrefecer o equipamento.
Os sistemas de arrefecimento incluem aparelhos de ar condicionado de precisão ou refrigeradores de água, concebidos para manter temperaturas estáveis apesar do calor gerado pelos servidores.
A distribuição eléctrica é baseada em sistemas redundantes, apoiados por UPS (fontes de alimentação ininterrupta) e geradores de reserva, garantindo o fornecimento ininterrupto de energia em caso de falha.
Por fim, os sensores inteligentes monitorizam constantemente a temperatura,a humidade e o desempenho do equipamento, permitindo aos administradores antecipar anomalias e manter um funcionamento ideal.
Otimização térmica interna dos centros de dados: desafios e soluções por EOLIOS Ingénierie
Neste estudo, foi identificado um problema de sobreaquecimento no lado esquerdo da sala de dados, uma área crucial para o bom funcionamento do centro de dados. Este sobreaquecimento ocorre quando dois sistemas de arrefecimento falham em simultâneo, podendo as racks em causa atingir os 35°C, muito acima do limite máximo de 28°C. Estas condições comprometem o desempenho e a fiabilidade do equipamento, aumentando o risco de falhas que podemafetara integridade dos dados e a continuidade do serviço.
A configuração da sala e a instalação de grelhas anti-intrusão acentuam o problema, criando uma distribuição desigual da pressão. A sobrepressão acumula-se nos corredores quentes do lado esquerdo, impedindo aevacuação eficaz do ar quente e provocando um fenómeno de recirculação, em que oar quente regressa ao sistema, acelerando o aumento da temperatura.
A distribuição desigual das estantes também contribui para o problema, uma vez que os sistemas de refrigeração avariados têm degerir a carga térmica de uma ilha remota de estantes, tornando este sector particularmente vulnerável.
Para resolver este desafio complexo, os engenheiros da EOLIOS desenvolveram várias soluções inovadoras. Através de um diálogo aprofundado com o cliente, eles avaliaram as opções e selecionaram a estratégia mais eficaz. A solução escolhida foi implementada em colaboração com todas as partes interessadas, garantindo uma resposta sustentável e optimizada aos desafios identificados no Data Hall.
Estudo externo: CFD para reduzir o risco de sobreaquecimento
Otimizar os sistemas de refrigeração: aumentar a eficiência e a sustentabilidade dos centros de dados
A otimização dos sistemas de arrefecimento, como os chillers e os geradores, é essencial para garantir o desempenho e a fiabilidade dos centros de dados. Com densidades elevadas de servidores, que podem exceder 10 kW por bastidor, a gestão térmica torna-se um grande desafio. O sobreaquecimento descontrolado pode causar falhas no hardware, reduzir a disponibilidade do serviço e aceleraro desgaste do equipamento.
A otimização térmica não implica apenas a manutenção de uma temperatura estável, mas também ajuda a reduzir os custos de energia, que representam uma parte significativa das despesas de funcionamento. Ao minimizar o consumo de energia, esta otimização também ajuda a reduzir apegada de carbono das instalações, em conformidade com os requisitos de sustentabilidade ambiental. As simulações numéricas fornecem uma visão detalhada das temperaturas e dos fluxos de calor para diferentes cenários operacionais.
Modelação 3D e gestão térmica de centros de dados
A modelação 3D precisa das infra-estruturas, como o telhado de um centro de dados em hiperescala equipado com capotas de ventilação, permite visualizar todos os sistemas críticos e a sua interação. A estrutura modelada inclui módulos de armários, redes de ventilação, passagens de acesso e a disposição optimizada das unidades de arrefecimento.
Estes modelos constituem a base das simulações CFD, essenciais para analisar e otimizar o desempenho térmico.
Funcionamento de sistemas críticos: refrigeradores de ar e geradores
Os refrigeradores de ar desempenham um papel central na dissipação do calor gerado pelos servidores. Os permutadores de calor AIR-WATER utilizamo ar exterior para extrair o calor dos sistemas de refrigeração e assegurar um fluxo constante de ar fresco, garantindo a estabilidade térmica das instalações e reduzindo os custos energéticos associados ao ar condicionado.
A sua localização no telhado e o seu dimensionamento devem ser cuidadosamente estudados para evitar qualquer recirculação de ar quente, o que poderia degradar o desempenho térmico. As simulações CFD podem assim ser utilizadas para verificar se os refrigeradores de ar funcionam de forma óptima, independentemente das condições externas e das configurações do vento.
Os geradores fornecem energia de reserva em caso de falha da rede principal. Graças ao seu arranque automático, assumem a carga eléctrica dos equipamentos e sistemas de refrigeração, garantindo a continuidade dos serviços e a proteção dos dados. O seu funcionamento coordenado com os sistemas UPS garante uma alimentação eléctrica estável e uma elevada disponibilidade para o centro de dados.
Criação do gémeo digital e precisão das simulações
Para cada projeto, a EOLIOS Ingénierie desenvolve um modelo 3D detalhado, integrando todos os sistemas que afectam o fluxo de ar, tais como refrigeradores de ar e geradores. A partir das plantas do local, dos modelos 3D e das fichas técnicas dos equipamentos, são determinadas as caraterísticas essenciais, tais como o caudal de ar ea potência dissipada.
Este gémeo digital permite analisar com precisão o funcionamento dos sistemas de refrigeração e identificar potenciais áreas de melhoria. Os engenheiros da EOLIOS, graças à sua experiência em malhas e convergência, garantem simulações CFD confiáveis e robustas.
Uma malha fina e estruturada capta com precisão as variações do fluxo de ar e da temperatura, assegurando resultados estáveis que são representativos das condições reais, essenciais para otimizar o arrefecimento dos centros de dados.
Análise CFD e integração das condições meteorológicas
Para simular condições realistas, foi incorporada nas simulações uma análise meteorológica baseada nas leituras da estação mais próxima. A temperatura exterior, a velocidade ea direção do vento são variáveis críticas que influenciam o comportamento térmico das instalações.
Os cenários estudados incluíram diferentes direcções principais do vento e o impacto nos geradores. Foram comparados dois modelos de extração:
- Descarrega ao nível do grupo gerador.
Descarrega através de uma chaminé de 3 metros para limitar a circulação do ar quente e melhorara eficiência do arrefecimento.
Esta abordagem permite conceber soluções adaptadas às condições específicas do local, garantindo o desempenho, a segurança e a sustentabilidade dos centros de dados.
Resultados dos estudos CFD: validação e recomendações para otimizar a aerodinâmica externa dos centros de dados PAR5 e PAR6
Estudo dos ventos dominantes: estratégia para controlar o looping entre refrigeradores de ar
Aanálise meteorológica integrada no modelo numérico permitiu estudar a dispersão térmica em função das diferentes direcções do vento. O estudo baseia-se numa rosa dos ventos anual para identificar as configurações mais representativas e restritivas. Os resultados destas simulações mostram que a dispersão térmicaé satisfatória na maioria das situações estudadas, permitindo o funcionamento dos sistemas em condições adequadas.
No entanto, a análise destacou áreas localizadas onde pode ocorrer um looping térmico. Estas situações estão principalmente ligadas à elevada densidade de equipamentos técnicos na cobertura. Em certas configurações, o vento favorece o retorno do ar quente às entradas de ar dos sistemas de arrefecimento. Oar quente rejeitado é aspirado de novo, criando um aumento da temperatura local. O vento desempenha um papel determinante na forma como estas plumas térmicas se desenvolvem e se deslocam no edifício.
Embora estes aumentos de temperatura permaneçam limitados e localizados e não tenham um impacto crítico no funcionamento geral da instalação, são pontos importantes a considerar em termos de otimização.
Análise do modo downgraded: impacto controlado dos geradores
Oestudo analisou igualmente oimpacto dos grupos geradores, chaminés de exaustão e instalações eléctricas associadas durante cenários críticos. É essencial verificar a robustez das instalações em modos degradados (N+1 e N), nomeadamente durante uma análise de Blackout ou Ride-Through transiente.
Ao contrário dos locais que requerem grandes modificações físicas, as simulações 3D do PAR5 e do PAR6 mostramque as plumas térmicas dos geradores não perturbam significativamente o funcionamento dos sistemas de arrefecimento dos telhados. Adisposição das chaminés e o design geral permitem que os fluxos quentes sejam evacuados de forma eficiente.
Os resultados confirmam que não há contaminação significativa do ar aspirado pelos equipamentos sensíveis. Esta análise valida a coerência global das escolhas de localização efectuadas para estas instalações críticas.
Análise da capacidade de refrigeração disponível e recomendações de funcionamento
Nos centros de dados modernos, os sistemas de refrigeração desempenham um papel central e oar aspirado deve permanecer suficientemente frio para garantir a sua eficácia. Para otimizar este desempenho global, oestudo termo-aerodinâmico externo debruçou-se também sobre aengenharia hidráulica, em particular aotimização dos tanques-tampão edos fenómenos de estratificação.
Aanálise confirma que o comportamento térmico global do local está sob controlo. No entanto, devido aos fenómenos de recirculação identificados no telhado, os engenheiros da EOLIOS recomendam uma vigilância especial em relação a certas configurações de vento. Esta abordagem garante que as condições de funcionamento permaneçam óptimas em todas as circunstâncias.
Utilizando a cartografia dos pontos quentes e o Cloud Viewer, o projeto beneficia de uma abordagem antecipada. Esta integração do CFD torna o projeto mais seguro e garante a fiabilidade, o desempenho e a durabilidade das instalações.
A experiência da EOLIOS Ingénierie na resolução dos desafios termo-aerodinâmicos externos dos centros de dados PAR5 e PAR6
Recomendações estratégicas adaptadas à densidade do projeto
Com base na sua experiência em simulação numérica e, mais especificamente, em aerodinâmica exterior de centros de dados, a EOLIOS pôde validar as escolhas de conceção e propor recomendações adaptadas ao projeto PAR5 e PAR6 para monitorizar os fenómenos de looping térmico na cobertura. Em vez de impor modificações estruturais dispendiosas, oestudo confirmou a pertinência e a coerência global daconfiguração atual, incluindo para os geradores.
A análise das diferentes configurações de vento permitiu-nos identificar as condições específicas que favorecem a descida do ar quente em direção às entradas de ar. As soluções adoptadas visam uma vigilância acrescida durante estes cenários meteorológicos, rigorosamente simulados no modelo 3D. Estas observações confirmaram que as subidas de temperatura são limitadas e localizadas e não têm um impacto crítico no funcionamento do sistema.
Aanálise detalhada da dispersão de calor e dos regimes degradados (como as descargas dos geradores) também permitiu a quantificação precisa das interações externas, fornecendo uma avaliação clarade que as plumas não perturbam aeficiência dos sistemas de arrefecimento dos telhados.
Graças a este estudo, a EOLIOS conseguiu assegurar a conceção de sistemas de ventilação em telhados desde a fase de projeto. Esta otimização antecipada permite reduzir o risco de avarias térmicas e de perdas de rendimento devido a condições exteriores desfavoráveis.
Além disso, a validação do funcionamento global do sítio garante a durabilidade das instalações e a sustentabilidade da dissipação de calor.A utilização contínua do Gémeo Digital, nomeadamente através do Cloud Viewer, permitirá igualmenteapoiar os decisores ao longo do ciclo de vida do local.
Descobre mais sobre este assunto:
Resumo em vídeo do estudo
Resumo do estudo
O estudo realizado pela EOLIOS ingénierie incide sobre aotimização térmica dos centros de dados em hiperescala, utilizando simulações CFD (Computational Fluid Dynamics). Esta abordagem permite melhorar a circulação do ar e aeficiência dos sistemas de refrigeração, reduzindo assim o consumo de energia e apegada de carbono. Os centros de dados em hiperescala, utilizados por gigantes tecnológicos como a Amazon e a Google, requerem soluções modulares, automatizadas e sustentáveis. A EOLIOS identificou problemas como o sobreaquecimento e o looping, e propôs soluções como a instalação de capotas para mitigar estes fenómenos. A integração de gémeos digitais para simulações precisas permitiu prever melhorias significativas. Ao trabalhar em estreita colaboração com os clientes, a EOLIOS optimizou a configuração dos sistemas de refrigeração, aumentando a sua eficiência e reduzindo os custos energéticos. Este estudo demonstra o impacto crucial das simulações CFD no desempenho e na sustentabilidade dos centros de dados modernos.
Resumo em vídeo da missão
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