Centro de dados – PA 22 – Externo
Estudo de plumas térmicas num centro de dados
A Eolios utilizou a modelação CFD para estudar as trocas de calor e de ar num centro de dados em Meudon. O estudo permitiu-nos compreender e otimizar o arrefecimento dos equipamentos informáticos de alta densidade. Foram feitas recomendações para melhorar o fluxo de ar em caso de condições de vento específicas. Graças a este estudo, foram propostas soluções adequadas para garantir resultados fiáveis e poupar tempo e custos de conceção.
Centro de dados - PA 22 - Externo
Ano
2024
Cliente
NC
Localização
França
Tipologia
Centro de dados
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Estudo CFD da troca de calor e ar num centro de dados em Meudon, França
Conhecimentos tecnológicos da Eolios: Modelação da troca de calor num centro de dados
A EOLIOS ingénierie, um dos líderes europeus em modelação CFD para centros de dados, contribuiu com os seus conhecimentos técnicos para compreender e modelar as trocas de calor e de ar no exterior de um centro de dados em França, em relação à libertação de calor dos geradores e dos sistemas de cobertura, através da realização de um estudo CFD.
No ambiente dos centros de dados de grande escala, são necessárias normas de sistemas de arrefecimento capazes de responder às mudanças no sector das TI, devido àcrescente densidade do equipamento de TI (mais de 10 kW / bastidor). O arrefecimento para remover o calor do equipamento de TI de alta densidade é uma consideração fundamental para os centros de dados. Estas calorias são evacuadas por uma série de sistemas instalados em grandes concentrações no telhado.
Este estudo examina a pluma de escape de uma série de geradores para um centro de dados. O objetivo éanalisar o sistema utilizado para melhorar a mistura do ar nos arrefecedores de ar situados nos telhados das salas técnicas ocupadas por grupos electrogéneos, a fim de garantir que os gases de escape térmicos destes sistemas não contaminem o ar de alimentação através de um looping. A colocação dos sistemas em loop pode levar a uma perda de energia para os refrigeradores de ar. Esta perda de energia faz com que a temperatura nas salas de dados aumente, o que pode levar a falhas nas salas de dados.
Para tal, os nossos engenheiros da EOLIOS utilizaram o cálculo numérico CFD para simular o comportamento térmico e aeroeléctrico dos diferentes fenómenos que se desenrolam no exterior do modelo.
Os nossos especialistas tiveram em conta uma multiplicidade de parâmetros: temperaturas radiantes das paredes, correntes de ar térmico dos processos de fabrico, pressão do vento, resistência interna ao fluxo de ar vertical; a localização e as caraterísticas de resistência ao fluxo das aberturas da envolvente; o terreno local e o impacto imediato da estrutura do edifício no vento; e a presença de sistemas mecânicos que movimentam o ar em torno dos processos.
Foi efectuado um estudo meteorológico para determinar as condições climáticas habituais nas imediações do local. O estudo revelou que o vento é constante durante todo o ano, com um fluxo predominantemente de sudoeste e fenómenos temporários de nordeste. O estudo foi efectuado com uma temperatura exterior de 40°C e uma velocidade do vento de 4 m/s, que é a velocidade do vento mais frequente no local e desfavorável porque é suscetível de soprar a pluma térmica dos geradores para os sistemas de cobertura.
Criação de um gémeo digital para um centro de dados estudado em CFD
O gémeo digital do centro de dados, criado pela Eolios para um estudo CFD, utiliza a geometria simplificada do local e da sua envolvente num raio de 400 m para uma análise mais precisa da evolução da pluma térmica em função das direcções do vento. Este estudo faz parte de um processo de melhoria da conceção do edifício, devido às zonas de sobreaquecimento na entrada, levando a uma atualização dos engenheiros da Eolios para um novo modelo. O gémeo digital inclui os grupos geradores, a subestação, as chaminés e os refrigeradores de ar no telhado. Em redor do telhado e dos geradores são instaladas grelhas mecânicas. As informações necessárias para o estudo de todos os sistemas são retiradas das respectivas fichas técnicas.
Os geradores são instalados em unidades de betão construídas por medida, com todo o equipamento técnico necessário. Foram modeladas chaminés no telhado paraevacuar os gases nocivos dos motores do gerador. Estes gases nocivos podem ser prejudiciais para o ambiente e para a saúde humana, tornando necessária a sua exaustão através de uma chaminé ou de um tubo. A chaminé de escape do motor pode ser instalada no exterior ou no interior do edifício.
Os refrigeradores de ar montados no telhado dissipam o calor gerado nas salas de dados. Estão equipados com silenciadores.
Captação de fenómenos termo-aerodinâmicos externos
A simulação CFD mostrou que a temperatura se mantém geralmente abaixo dos 45°C. Foram identificadas zonas de temperaturas mais elevadas, atribuíveis ao looping dos refrigeradores de ar do lado norte para os do lado sul quando o vento é de nordeste e vice-versa quando o vento é de sudoeste. De facto, parte do ar rejeitado por uma fila de refrigeradores de ar infiltra-se sob o telhado através das extremidades abertas e é depois aspirado pelos refrigeradores de ar da mesma fila, resultando numa temperatura mais elevada na entrada dos sistemas.
No entanto, este aumento de temperatura é muito localizado, ocorrendo apenas no refrigerador de ar mais próximo dos geradores, e permanece abaixo do objetivo de temperatura.
Além disso, a simulação numérica confirmou que as plumas térmicas provenientes dos grupos geradores, chaminés de exaustão, grelhas de admissão/descarga e subestação de transformadores eléctricos não representam um problema para os sistemas rooftop.
Este estudo salientou que a elevada densidade de instalações no telhado conduz a fenómenos de looping, provocando um aumento local da temperatura do ar. No entanto, este fenómeno não põe em causa a durabilidade das instalações.
Os engenheiros da Eolios também produziram um modelo aproximado do PA13. As principais caraterísticas termo-aerodinâmicas revelaram problemas significativos de looping que poderiam comprometer a viabilidade a longo prazo das instalações. Observou-se que as plumas térmicas dos geradores são significativamente aspiradas pelos refrigeradores de ar do teto.
Recomendação após o estudo CFD
Recomendamos vivamente que verifiques o fluxo de ar neste centro de dados para um vento de nordeste.
As conclusões do nosso estudo, realizado pelos nossos engenheiros, permitiram-nos identificar estes problemas e propor soluções adequadas às equipas de conceção. A simulação CFD é utilizada para analisar, verificar e corrigir quaisquer erros no projeto. Este método, que é simultaneamente rápido e preciso, permite poupar tempo e custos de conceção, garantindo simultaneamente resultados concretos e fiáveis. A incorporação do CFD na fase de conceção é uma garantia de evitar problemas futuros, recorrendo a especialistas para assegurar a viabilidade do projeto.
