Otimização CFD – Centro de dados
Estudo térmico e aeroeléctrico de um centro de dados: experiência CFD
Com a proliferação de centros de dados de grande escala, a gestão dos sistemas de arrefecimento está a tornar-se crucial, dada acrescente densidade do equipamento de TI, muitas vezes superior a 10 kW por bastidor. O principal desafio consiste em eliminar eficazmente o calor gerado por estes equipamentos de alta densidade. Na EOLIOS, colocamos os nossos conhecimentos técnicos ao seu serviço, realizando estudos de Fluidodinâmica Computacional (CFD ) para modelar e otimizar as trocas térmicas e aeráulicas de um centro de dados.
Esta análise incide especificamente sobre os fumos de exaustão exteriores dos refrigeradores de ar, geradores e outros equipamentos de cobertura. O objetivo principal é verificar se adescarga das emissões térmicas destes sistemas pode contaminar o ar de alimentação através dos circuitos de recirculação. Simulamos o comportamento termoaerodinâmico destas plumas através de cálculos numéricos CFD, para garantir uma gestão optimizada da temperatura do ar de entrada e evitar qualquer problema de interferência.
O objetivo do estudo é validar a conceção do edifício e a localização dos sistemas do centro de dados no telhado, verificando se as temperaturas do ar que entram nos chillers são suficientemente baixas e identificando eventuais problemas de recirculação.
Inclui também diferentes cenários de funcionamento para temperaturas elevadas e diferentes direcções do vento, bem como para o arranque de geradores de emergência. Se for detectado um problema, identificamos a causa e propomos soluções corretivas adequadas.
Otimização CFD - Centro de dados
Ano
2025
Cliente
NC
Localização
Frankfurt am Main
Tipologia
Centro de dados
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Dados climáticos ASHRAE para CFD
Utilização de normas para uma simulação CFD precisa e eficiente
A parametrização correta das condições exteriores é fundamental para otimizar a gestão térmica dos centros de dados utilizando a simulação CFD.A ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) é uma referência internacional fundamental. Ao estabelecer normas e fornecer dados climáticos precisos, permite que engenheiros e projectistas adaptem os seus sistemas de aquecimento, ventilação, ar condicionado e refrigeração (HVAC-R ) a ambientes reais. A ASHRAE recolhe dados meteorológicos de milhares de estações em todo o mundo, garantindo fiabilidade e precisão graças aos valores médios e extremos medidos ao longo de décadas.
Estes dados são essenciais para o dimensionamento correto dos sistemas exteriores. Ao ter em conta as temperaturas médias e extremas, ajudam a prever cenários realistas, evitando assim o sobredimensionamento e optimizando a eficiência energética. Para o nosso estudo, as condições climáticas locais são definidas utilizando a estação meteorológica mais próxima, localizada em Toussus Le Noble. Fornece informações cruciais, como as temperaturas mensais e as leituras de vento, que são decisivas para definir as condições meteorológicas e estabelecer os ventos dominantes.
Com base em dados climáticos fiáveis e normalizados, podemos conceber sistemas exteriores eficientes e duradouros, adaptados às exigências das diferentes condições climáticas.
Modelação 3D de um centro de dados para simulação de ar térmico
Os cenários simulados no âmbito do estudo externo são os seguintes
- Cenário padrão : Com maioria eólica
- Cenário padrão : Com vento desfavorável
- Cenário crítico: Com vento desfavorável
Para estes 3 estudos, os geradores são activados para ter em conta a situação mais desfavorável em termos de produção de calor.
As unidades de refrigeração, concentradas no nordeste do edifício, são compostas por 30 chillers e 3 dry-coolers.
As saídas do arrefecedor de ar estão equipadas com uma cobertura para minimizar a recirculação do ar. Esta zona é delimitada por paredes equipadas com painéis acústicos e, na parte inferior destas paredes, são colocadas grelhas.
A maior parte dos 26 geradores estão localizados a sudoeste do edifício, tanto no telhado como espalhados por dois andares no interior. Para desviar o calor dos geradores, estão instaladas 5 condutas de exaustão a grande altura.O ar fresco para os geradores éaspirado através da fachada sudoeste do edifício, que está equipada com grelhas.
A presença deequipamento auxiliar no telhado, como unidades de tratamento de ar e bombas de calor, também foi tida em conta.
Resultados da simulação externa do centro de dados: validação do projeto
O estudo analisou o design externo do centro de dados através de três cenários críticos, com base em variações na direção do vento e na gestão dos sistemas de arrefecimento, mantendo as condições climáticas extremas de acordo com as normas ASHRAE.
Cenário 1: Mais vento - Cenário padrão (N)
Não foram detectados fenómenos significativos de recirculação do ar para este cenário. As simulações mostram que a temperatura medida na entrada das unidades de refrigeração permanece próxima da temperatura ambiente, reflectindo a conceção optimizada da entrada de ar. A estrutura e a disposição da cobertura são consideradas excelentes nestas condições, garantindo uma boa regulação térmica.
Cenário 2: Vento desfavorável - Cenário padrão (N)
O estudo evidenciou uma ligeira recirculação de ar nas aberturas sudoeste, causada principalmente pelaobstrução parcial devida às condutas de extração dos geradores. No entanto, uma zona central livre de equipamentos permite um acesso suficiente ao ar fresco, o que contribui para atenuar este fenómeno. A temperatura de admissão aumenta, nomeadamente nas instalações situadas a sul, mas mantém-se sob controlo. As condutas de extração dos geradores asseguram um desvio eficaz do ar carregado de calorias, minimizando as potenciais interações com os refrigeradores de ar.
Cenário 3: Vento contrário - Cenário crítico (N+X)
As dificuldades associadas à recirculação do ar persistem, exacerbadas pela redução das velocidades do ar associadas à plena capacidade de funcionamento. Este facto aumenta a propensão para a recirculação do ar, particularmente em torno dos ventiladores a jusante. As temperaturas de entrada aumentaram significativamente, afectando sobretudo as unidades localizadas a sul. Apesar destas condições, oar aspirado pelos geradores mantém-se à temperatura ambiente, graças a uma boa gestão do desvio das massas de ar quente.
A conceção da cobertura do edifício demonstra uma resistência suficiente face a condições climatéricas exigentes. Mesmo nos cenários mais adversos, como os ventos de nordeste combinados com a capacidade operacional total, a conceção global garante uma funcionalidade e eficiência adequadas.
Otimização energética de refrigeradores de ar utilizando a simulação CFD
Na EOLIOS, estamos na vanguarda daotimização energética dos refrigeradores de ar para centros de dados, recorrendo àliderança tecnológica proporcionada pela simulação da Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD). A CFD permite-nos criar modelos tridimensionais sofisticados que reproduzem fielmente o comportamento térmico eo fluxo de ar nos sistemas de refrigeração. Ao analisar estes modelos, podemos identificar com precisão as áreas de sobreaquecimento e perda de energia eotimizar a configuração dos permutadores de calor e ventiladores.
Esta abordagem permite-nosajustar a velocidade de circulação do ar ea direção do fluxo para cada condição climática exterior, melhorandoa eficiência energética sem comprometer o desempenho. Além disso, as nossas soluções ajudam a reduzir o Power Usage Effectiveness (PUE), um critério fundamental para os centros de dados, assegurando um consumo de energia mais racional e minimizando os custos operacionais para os nossos clientes. Fornecemos recomendações estratégicas para a implementação de sistemas de gestão térmica robustos e eficientes.
Inovações na conceção de telhados eficientes para centros de dados
Na EOLIOS, compreendemos o papel crucial do design do telhado, normalmente referido como a “quinta fachada”, naeficiência energética dos centros de dados. As nossas soluções incluem a criação de coberturas especialmente concebidas para melhorar passivamente a ventilação e otimizar a gestão térmica. Utilizando a simulação CFD, podemos modelar diferentes designs de coberturas e analisar o seu impacto na circulação natural do ar. Isto permite-nos conceber estruturas que exploram de forma inteligente os ventos predominantes e as variações de pressão para promover uma ventilação cruzada eficiente, reduzindo a dependência de sistemas de refrigeração mecânica e promovendo aremoção do calor acumulado.
Ao incorporar materiais reflectores e tecnologias de isolamento inovadoras, as nossas coberturas contribuem para uma redução significativa das cargas térmicas. Assim, não só estamos a reduzir a pegada energética dos centros de dados, como também estamos a acrescentar uma camada de resiliência climática, que é essencial para garantir a continuidade do negócio numa vasta gama de condições meteorológicas.
Uma abordagem colaborativa e personalizada para a realização dos teus estudos
A EOLIOS tem demonstrado uma capacidade especial para integrar as necessidades específicas das empresas nos seus processos de conceção, estabelecendo uma verdadeira parceria de colaboração.
A partir de um conhecimento profundo das expectativas e dos objectivos dos clientes, a EOLIOS desenvolve soluções à medida, adaptadas às especificidades de cada pedido.
Através de uma comunicação aberta e contínua, a empresa garante que todas as partes interessadas estejam alinhadas com os objectivos e as etapas do projeto. As equipas da EOLIOS trabalham lado a lado com as empresas, oferecendo não só conhecimentos técnicos, mas também competências interpessoais. A nossa abordagem centrada no cliente, combinada com as nossas competências especializadas, garante que os estudos efectuados vão ao encontro das expectativas das empresas, maximizando aeficácia e a relevância das soluções propostas.
EOLIOS - Gabinete de estudos especializado em centros de dados
Na EOLIOS, a nossa missão é apoiá-lo na conceção e avaliação dos seus sistemas de refrigeração e ventilação para centros de dados, garantindo uma eficiência óptima e uma maior segurança para a sua infraestrutura. Com base na nossa experiência em simulação CFD, analisamos a dinâmica termo-aerodinâmica para otimizar a gestão térmica.
Utilizando os nossos conhecimentos de simulações numéricas, identificamos fluxos de ar críticos e áreas susceptíveis de criar desvios indesejados. Ao incorporar estas análises na nossa abordagem, asseguramos uma distribuição óptima do ar, o que reduz o risco de sobreaquecimento em áreas sensíveis e promove aeficiência operacional dos seus sistemas. Realizamos avaliações rigorosas para validar e otimizar a eficiência dos seus sistemas de refrigeração, tendo em conta os piores cenários. Isto permite-lhe assegurar a sustentabilidade e o desempenho dos seus centros de dados.
Resumo em vídeo do estudo
Resumo do estudo
O estudo centra-se naotimização energética e na gestão térmica de um centro de dados utilizando a simulação CFD. Centra-se no design externo, incluindo a integração de uma cobertura para melhorar passivamente a ventilação. Utilizando vários cenários críticos, o estudo avalia oimpacto das variações da direção do vento e da capacidade operacional na recirculação do ar e naeficiência do sistema de arrefecimento.
Modelos tridimensionais sofisticados analisam o comportamento térmico eo fluxo de ar, identificando áreas de sobreaquecimento e optimizando as configurações do sistema. O design global do centro de dados assegura a funcionalidade e a resistência a condições climatéricas exigentes.
Autilização de coberturas e materiais reflectores reduz as cargas térmicas, enquanto as condutas de exaustão dos geradores desviam eficazmente o ar quente, minimizando a interação com os refrigeradores de ar. Graças a uma abordagem colaborativa baseada numa comunicação aberta e na compreensão das necessidades do cliente, a EOLIOS fornece soluções à medida que reduzem a Eficácia da Utilização de Energia (PUE), asseguram a continuidade do negócio e acrescentam uma camada de resiliência climática.
Resumo em vídeo da missão
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