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Locali tecnici – Centro dati

Studio termico dei locali tecnici dei centri dati

Con la continua crescita della domanda di capacità di archiviazione e di potenza di elaborazione, la gestione termica delle sale macchine dei data center si sta rivelando una sfida importante.
L’obiettivo dello studio è quello di utilizzare la CFD per proporre soluzioni personalizzate e innovative per garantire prestazioni ottimali, massima efficienza energetica e affidabilità senza pari in questi ambienti critici.
I locali studiati sono una sala UPS, una sala STS e una sala trasformatori, situati a Meudon.

Progetto

Locali tecnici - Centro dati

Anno

2024

Cliente

NC

Posizione

Francia

Tipologia

Centro dati

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Scheda tecnica :

Utilizzo della CFD per l'ottimizzazione termica

Perché effettuare uno studio CFD (Computational Fluid Dynamics)?

Nel mondo dei data center, la gestione termica svolge un ruolo centrale.
Di solito, nelle sale dei data center vengono allestiti corridoi caldi e freddi per ottimizzare il raffreddamento dei server e delle apparecchiature. Tuttavia, quando si tratta di sale macchine, la situazione è molto diversa.
Ogni installazione è unica, con vincoli e configurazioni proprie, il che significa che le soluzioni di raffreddamento standardizzate spesso non sono adatte.

In questo contesto, le competenze in CFD (Computational Fluid Dynamics) giocano un ruolo fondamentale.
In assenza di misurazioni consolidate e di soluzioni già pronte, è essenziale utilizzare strumenti di modellazione avanzati per comprendere e ottimizzare la circolazione dell’aria, la dissipazione del calore e la distribuzione della temperatura.
Grazie alla CFD, viene effettuata un’analisi approfondita dell’infrastruttura peridentificare le zone calde,ottimizzare i flussi d’aria e progettare soluzioni di raffreddamento adeguate in questi locali tecnici.

Représentation CFD du cloisonnement des zones chaudes et froides dans un local technique de data center
Linee correnti - Colorate in base alla temperatura

Processo di modellazione per lo studio CFD

Per produrre un modello 3D di una sala impianti per lo studio CFD, l’approccio seguito si è basato sia sulle planimetrie dei locali che sulle visite in loco.
In primo luogo, sono state utilizzate le piante architettoniche dettagliate del locale per determinare le dimensioni e la disposizione delle apparecchiature.
Poi, durante il sopralluogo, sono state effettuate osservazioni più approfondite e misurazioni precise e sono stati annotati dettagli specifici come i sistemi di raffreddamento, le griglie di ventilazione e gli ostacoli.

Utilizzando un software di modellazione 3D, sono stati creati modelli geometrici delle stanze, incorporando le apparecchiature e gli ostacoli presenti nella stanza, rispettando la loro posizione reale.
Infine, assegnando le proprietà fisiche appropriate a ciascun elemento del modello, come la conducibilità termica dei materiali, le perdite di calore delle macchine e le prestazioni dei sistemi di condizionamento, è stato possibile effettuare gli studi CFD.

Modello 3D della sala UPS
Image de réalité virtuelle montrant l'intérieur d'un local technique d'un data center, avec des serveurs, des câbles et des équipements de refroidissement.
Modello 3D della sala UPS - Vista interna

Risultati della simulazione

Rilevamento di anomalie termiche e fenomeni di looping

Durante le nostre simulazioni sulla configurazione esistente dei locali dell’impianto, sono state osservate temperature eccessivamente elevate alle prese d’aria fresca dei sistemi.
Queste temperature elevate erano causate principalmente da fenomeni di looping, in cui l‘aria calda viene riciclata invece di essere evacuata in modo efficiente.

Inoltre, è stata individuata la presenza di punti caldi, ovvero aree in cui la dissipazione del calore è insufficiente, che possono portare al surriscaldamento delle apparecchiature.
È quindi necessario un nuovo design per ottimizzare la circolazione dell’aria, evitare i fenomeni di looping e migliorare la dissipazione del calore.

Soluzioni su misura per una gestione termica ottimale

Per evitare il looping e ridurre le temperature eccessive, sono stati proposti nuovi progetti adattati a ciascun locale tecnico.
Nella sala STS, gli scarichi di calore sono stati inguainati per incanalare ed evacuare meglio il calore.

Nella sala UPS è stato installato un involucro integrale tra le sezioni superiore e inferiore per compartimentare le masse d’aria calda e fredda.
Nella sala trasformatori, le prese d’aria delle unità CRAH (Computer Room Air Handler) sono state rialzate per consentire una migliore estrazione dell’aria carica di calore.

Représentation CFD illustrant le cloisonnement des zones chaudes et froides dans un local technique de data center.
Linee di corrente colorate in base alla temperatura - Custodia integrata

Questi nuovi progetti sono stati sottoposti a simulazioni CFD avanzate per valutarne l’efficacia.
I risultati ottenuti sono molto incoraggianti, in quanto dimostrano chiaramente che i nuovi progetti permettono di
evitare il looping e ridurre le temperature nelle prese d’aria dei sistemi.
Infatti, le temperature erano
abbassato di 5°CQuesto contribuisce in maniera determinante a garantire condizioni operative ottimali e a ridurre il rischio di surriscaldamento nei locali tecnici dei data center.

Piano di temperatura all'altezza dell'aspirazione del sistema - Vecchio progetto
Piano di temperatura all'altezza dell'aspirazione del sistema - Nuovo design

Simulazione dettagliata della ridondanza: mantenimento della temperatura con un CRAH spento

Nei locali tecnici è stata effettuata una meticolosa analisi di ridondanza per garantire un’affidabilità senza pari dei sistemi di raffreddamento.
A tal fine, sono state installate due unità CRAH (Computer Room Air Handler) in ogni sala, che operano in parallelo per una ridondanza operativa ottimale.
Questo approccio garantisce il mantenimento di una capacità di raffreddamento sufficiente anche in caso di guasto di una delle unità.

Per convalidare l’efficacia di questa ridondanza, sono state effettuate simulazioni dettagliate considerando la disattivazione di un’unità CRAH.
I risultati hanno dimostrato che anche con un’unità CRAH disattivata, la temperatura nelle sale delle apparecchiature è rimasta all’interno di un intervallo adeguato, senza alcun rischio di surriscaldamento.
Questo dimostra l’efficacia della ridondanza implementata.

In EOLIOS teniamo sempre in considerazione l’importanza vitale della ridondanza in ambienti critici come i data center.
La nostraesperienza nella simulazione CFD ci permette di progettare soluzioni di raffreddamento robuste e affidabili, garantendo la disponibilità continua delle apparecchiature anche in caso di guasto di un’unità.

Simulation CFD haute fidélité de la circulation de l'air dans un data center.
Velocità dell'aria alle due uscite CRAH

Video riassuntivo dello studio

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