Estudo do impacto dos centros de dados nas ilhas de calor urbanas
Estudo do impacto das ilhas de calor formadas pelos centros de dados
Somos especialistas na análise CFD e na avaliação do impacto ambiental dos centros de dados no seu contexto urbano.
- Identificação das ilhas de calor geradas pelas infra-estruturas digitais
- Avaliação do impacto térmico em condições meteorológicas reais
- Análise das interações entre as descargas térmicas, a morfologia urbana e as condições de ventilação natural
- Estudo dos efeitos cumulativos de várias fontes de calor na mesma zona (centros de dados, estações de origem, subestações, etc.)
- Simulação da dispersão térmica em diferentes cenários de disposição e funcionamento
- Comparação de soluções de atenuação (ecologização, fachadas ventiladas, recuperação de calor, etc.)
- Apoio à decisão para projectos de desenvolvimento e conceção de infra-estruturas digitais responsáveis
Os nossos projectos de centros de dados :
Caracterização das ilhas de calor induzidas pelos centros de dados
Origem e intensidade das emissões térmicas
O efeito de ilha de calor urbana é a diferença de temperatura observada entre uma cidade e as zonas rurais circundantes. Os materiais de construção, a urbanização densa e a falta de vegetação retêm o calor, criando a “bolha de calor ” típica dos centros urbanos.
Os centros de dados, com as suas grandes quantidades de calor residual, fazem parte desta entrada de calor antropogénico. Se este calor residual não for recuperado e reutilizado, contribui para o efeito de ilha de calor urbana. Por outras palavras, não só aumenta as temperaturas locais nocturnas e diurnas na cidade, como também aumenta a necessidade de ar condicionado na área circundante (para compensar o calor adicional). Estes impactos têm repercussões no conforto dos residentes, na qualidade do ar e no consumo de energia dos edifícios vizinhos.
Mapeamento das zonas de influência térmica
As ferramentas de simulação CFD desenvolvidas pela EOLIOS permitem uma caraterização detalhada das plumas de calor emitidas pelos centros de dados, tendo em conta as caraterísticas específicas do local (geometria, topografia, instalações) e as condições ambientais reais (ventos dominantes, orientação solar, humidade, etc.).
Estes modelos aeraúlicos 3D reproduzem com precisão a propagação do ar quente libertado, a sua diluição progressiva na atmosfera e as suas interações com os elementos do tecido urbano (fachadas, ruas, árvores, telhados, etc.).
Com base em vários estudos efectuados pela EOLIOS, o alcance térmico de uma pluma pode estender-se até 150 m a baixas velocidades do vento. Estas visualizações, sob a forma de mapas térmicos dinâmicos, permitem aos projectistas e urbanistas antecipar melhor a interação entre as infra-estruturas digitais e o ambiente urbano.
Mapeamento das temperaturas a 1 m do solo - Estudo dos efeitos da ilha de calor de um centro de dados
Análise da variabilidade sazonal e horária
O efeito térmico induzido pelos centros de dados não é constante ao longo do ano. Varia em função de vários factores: a potência informática utilizada, o regime de funcionamento dos chillers, as condições climáticas exteriores (temperatura, humidade, direção e velocidade do vento) e também a densidade do ambiente urbano. No verão, os períodos de calor elevado, associados à estagnação do ar, podem provocar uma acumulação significativa de calor, nomeadamente ao fim do dia ou à noite, quando o ar quente já não é disperso de forma eficaz.
As simulações CFD efectuadas pela EOLIOS têm em conta esta variabilidade, modelando diferentes cenários sazonais e horários (dia típico de calor, época baixa, noite calma sem vento, etc.). Esta abordagem dinâmica permiteidentificar os períodos mais críticos para o conforto urbano equantificar as diferenças térmicas em função das estratégias de gestão das descargas térmicas.
Estudos de integração urbana para equipamentos de descarga térmica
Orientação e disposição do equipamento
A posição, orientação e disposição dos sistemas de rejeição de calor – como os dry coolers, condensadores ou torres de arrefecimento –desempenham um papel decisivo na difusão do calor residual no ambiente urbano. Uma má localização pode acentuar os efeitos da ilha de calor urbana (UHI), perturbar o conforto térmico exterior ou levar à recirculação de ar quente nas entradas de ar fresco.
Os materiais utilizados na construção de edifícios desempenham um papel decisivo na intensidade das ilhas de calor urbanas. O betão, o asfalto betuminoso, os azulejos escuros e os revestimentos metálicos têm todos em comum uma forte capacidade de armazenar o calor solar durante o dia e de o libertar lentamente durante a noite. Este fenómeno deinércia térmica contribui para a manutenção de temperaturas elevadas nas zonas urbanas, mesmo na ausência deluz solar direta.
As ferramentas de simulação CFD utilizadas pelo EOLIOS permitemuma avaliação comparativa de várias configurações de localização (altura, orientação, distância entre unidades, máscaras próximas) em condições climáticas realistas, incorporando, em particular, a rosa dos ventos anual do local e a radiação solar.
Identificação do albedo dos diferentes materiais que compõem o edifício do centro de dados
Calcula a altura e a forma das plumas térmicas
A forma e a extensão vertical das plumas de ar quente geradas pelo equipamento dependem de vários parâmetros: temperatura de alimentação, velocidade de descarga, dimensão das unidades de extração, turbulência atmosférica, estabilidade térmica do ar ambiente, etc.
As simulações CFD efectuadas pela EOLIOS permitem visualizar as plumas em três dimensões, avaliar o seu alcance no tempo e no espaço edeterminar o seu impacto nas zonas sensíveis.
Com base nos resultados, propomos adaptações arquitectónicas ou técnicas, como o aumento da altura do equipamento, a adição de deflectores ou a integração de telas vegetais para promover a dispersão térmica e limitar os efeitos de recirculação. Estas medidas podem reduzir o impacto térmico local em 30 a 60%, consoante o contexto.
Isosuperfícies de temperatura num centro de dados
Interação com os edifícios circundantes num ambiente urbano
Oambiente urbano denso actua frequentemente como uma armadilha térmica, limitando a dispersão do calor e encorajando a recirculação nas fachadas e entradas de ar vizinhas. As nossas análises CFD destacam os fluxos quentes que podem atingir aberturas, vidros sensíveis ao sobreaquecimento, ou as entradas de ar das UTAs vizinhas.
As nossas recomendações inscrevem-se numa abordagem global de otimização ambiental, em conformidade com as exigências dos documentos de planeamento urbano, das normas HQE/BREEAM ou das recomendações do Plano Territorial Clima Energia (PCAET). Garantema coexistência sustentável entre o desempenho energético das infra-estruturas digitais e a qualidade de vida urbana.
Exemplo de considerações ambientais em torno de um centro de dados
Soluções de atenuação do impacto térmico
Melhorar o desempenho da descarga
O impacto térmico das instalações de refrigeração pode ser significativamente reduzido através de uma combinação de escolhas tecnológicas, otimização operacional e design aerodinâmico. Na EOLIOS, os nossos estudos utilizam simulações CFD de alta precisão para avaliar e comparar a eficácia de várias estratégias de atenuação térmica num contexto urbano.
O tipo de equipamento de rejeição utilizado desempenha um papel fundamental: os refrigeradores de ar de velocidade variável, por exemplo, permitem uma adaptação dinâmica às condições climáticas, reduzindo a rejeição desnecessária de calor durante os períodos de baixa carga térmica. Aadição de dispositivos de orientação do fluxo, tais como deflectores ou quebra-ventos, também ajuda a canalizar os resíduos de calor para áreas menos sensíveis. Além disso, certas soluções passivas, como os silenciadores térmicos ou as grelhas de dissipação de calor, favorecem uma mistura mais rápida com o ar ambiente, baixando localmente as temperaturas percepcionadas numa média de 1 a 2°C a uma distância de 5 metros.
Todas estas abordagens são avaliadas pela EOLIOS, caso a caso, através de simulações numéricas que integram as condições climáticas reais (vento, radiação, temperatura), a geometria do local e os ciclos de funcionamento dos equipamentos. Estas análises permitem hierarquizar as alavancas de ação em função da sua eficácia, do seu custo e da sua compatibilidade com os constrangimentos operacionais do local.
As nossas recomendações são sempre contextualizadas numa abordagem de desempenho global, integrando a limitação da PUE, o conforto do utilizador e os requisitos regulamentares locais.
Soluções de atenuação do impacto térmico
Respeita os requisitos ambientais
Num contexto de regulamentação mais rigorosa associada à transição ecológica, os centros de dados estão cada vez mais sujeitos a requisitos em termos de desempenho energético, integração paisagística e qualidade do ar. Em particular, a diretiva europeia relativa à eficiência energética exige que os Estados-Membros intensifiquem a monitorização energética dos centros de dados com mais de 500 kW a partir de 2024, incluindo a apresentação de relatórios anuais sobre a temperatura do ar de exaustão, a taxa de utilização do calor residual e o PUE.
Os estudos CFD realizados pela EOLIOS permitemantecipar estas exigências, modelando com precisão as plumas térmicas e a sua difusão no meio urbano, identificando os pontos sensíveis. As nossas simulações podem incorporar cenários previstos de alterações climáticas (RCP 4.5 ou 8.5), para garantir a conformidade das instalações a médio e longo prazo, tendo em conta o aumento esperado das temperaturas médias e dos fenómenos extremos (ondas de calor, falta de vento, etc.).
Na região de Île-de-France, por exemplo, os projectos de centros de dados estão a ser cada vez mais avaliados em função dos objectivos do plano climático regional (SRCAE), que estabelece uma meta de redução para metade do consumo de energia dos edifícios terciários até 2050. Os nossos estudos fazem parte desta dinâmica, fornecendo aos proprietários de projectos resultados que podem ser utilizados em pedidos de licença de construção, avaliações de impacto ou para a certificação HQE, BREEAM ou ISO 50001.
Apoio à consulta dos residentes locais
A integração urbana de um centro de dados não é apenas uma questão técnica: é também uma questão social e territorial. A perceção da poluição térmica, embora por vezes invisível a olho nu, pode suscitar preocupações entre os habitantes locais. É por isso que a EOLIOS desenvolve mapas de calor de fácil leitura, animações de plumas em 3D e resumos visuais para apresentações públicas e workshops de consulta.
Estas ferramentas permitem traduzir em elementos concretos o impacto potencial do projeto na sua envolvente imediata: aumento local da temperatura, alteração da velocidade do vento, aquecimento de fachadas sensíveis, etc. Através de indicadores sintéticos (diferenças de temperatura a 1,5 m acima do nível do solo, frequência de ultrapassagem dos limiares de conforto em conformidade com a norma EN ISO 7730, etc.), os nossos estudos permitem objetivar as discussões e tranquilizar as partes interessadas.
Rumo a centros de dados mais responsáveis
Reduzir a quantidade de calor libertado para o ambiente não é apenas uma questão de cumprimento de requisitos regulamentares: significa também optar por uma infraestrutura mais virtuosa que responda às expectativas da sociedade e do ambiente. Numa cidade como Paris, onde o efeito de ilha de calor urbana pode aumentar a temperatura média de +2 a +3°C no verão, limitar a entrada de calor adicional é um desafio importante para o conforto dos residentes e para a resiliência climática.
A EOLIOS apoia os seus clientes nos seus esforços de recuperação de energia a partir de resíduos, através da conceção desoluções híbridas que incorporam vegetação, arrefecimento passivo e integração arquitetónica. Esta abordagem global posiciona os centros de dados não apenas como consumidores de energia, mas como actores responsáveis na cidade sustentável.
EOLIOS, o teu parceiro para a integração sustentável dos centros de dados nas cidades
Face aos crescentes desafios da eficiência energética, do conforto urbano e da regulamentação ambiental, a EOLIOS pode ajudá-lo a conceber e a operar centros de dados perfeitamente integrados no seu ambiente.
Graças às nossas ferramentas de simulação CFD de última geração e à nossa experiência reconhecida em modelação térmica e aeroeléctrica, estamos envolvidos em todas as fases do projeto:conceção, dimensionamento, análise de impacto e apoio regulamentar.
- Uma abordagem personalizada para cada local, tendo em conta as condições climáticas locais, o planeamento urbano circundante e os requisitos técnicos específicos.
- Soluções práticas para reduzir de forma sustentável os incómodos causados pelo calor e melhorar a PUE.
Contacta-nos hoje mesmo para avaliar o impacto térmico das tuas instalações, antecipar os requisitos regulamentares e identificar as melhores estratégias de mitigação. Juntos, vamos fazer dos centros de dados uma alavanca para uma cidade mais sustentável.
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