Progettare il gemello digitale del tuo data center

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Creare gemelli digitali dei data center

Esperienza nella creazione di gemelli digitali per i data center

In EOLIOS, la nostra duplice esperienza nella modellazione CFD (Computational Fluid Dynamics) e la nostra conoscenza dettagliata delle infrastrutture digitali ci permettono di creare gemelli digitali fedeli e utilizzabili di data center esistenti o in progetto. Questi modelli virtuali permettono diprevedere il comportamento effettivo delle strutture in un’ampia varietà di condizioni, diottimizzarne le prestazioni termiche ed energetiche e di rafforzarne la resilienza di fronte ai rischi operativi.

Supportiamo operatori, ingegneri di infrastrutture, enti appaltanti e società di consulenza specializzate nella progettazione, nel funzionamento e nella modernizzazione dei data center. Grazie a un approccio che combina osservazione sul campo, raccolta di dati tecnici e simulazione digitale, forniamo strumenti decisionali pratici. Per garantire l’affidabilità delle scelte tecniche, convalidare le ipotesi di progettazione o di ammodernamento e raggiungere obiettivi ambiziosi in termini di prestazioni energetiche, la creazione di gemelli digitali a supporto della CFD è una risorsa fondamentale.

I gemelli digitali offrono agli operatori dei data center un potente strumento per comprendere, controllare e ottimizzare meglio le loro strutture. Utilizzando la simulazione CFD, EOLIOS supporta i suoi clienti nella modellazione dettagliata dei loro data center esistenti o in progetto, al fine di convalidare le loro prestazioni energetiche, anticipare i cambiamenti e garantire un alto livello di resilienza operativa.

Convalida le elevate prestazioni energetiche del tuo data center

Valutare il progetto di fronte alle condizioni esterne

Le prestazioni energetiche di un centro dati dipendono tanto dalla sua architettura quanto dalla sua posizione. Creando un gemello digitale completo, possiamo simulare con precisione le condizioni di vento e temperatura a cui l’edificio sarà esposto durante tutto l’anno. I nostri modelli tengono conto delle caratteristiche specifiche dell’ambiente locale: topografia, vegetazione, edifici vicini, asperità del terreno, regimi di vento prevalenti, ecc. Questa analisi ci permette divalutare l’interazione tra i flussi d’aria esterni e le strutture del data center, al fine diindividuare i rischi di ricircolo dell’aria calda, le zone di ristagno termico o gli effetti di sovrapressione sulle apparecchiature di ventilazione.

Studio del comportamento del vento intorno a un centro dati

Queste simulazioni sono particolarmente utili per i data center situati sui tetti o in aree urbane dense, dove gli effetti di mascheramento e i vortici possono disturbare seriamente il funzionamento del free cooling o degli scambiatori di calore. Possono essere utilizzate per testare la robustezza dell’edificio di fronte a condizioni meteorologiche estreme (raffiche, ondate di calore, inversioni termiche), in un’ottica di resilienza dell’edificio.

Studio dei pennacchi termici in un centro dati

Controlla l'efficienza dei sistemi di raffreddamento

Al di là dell’involucro, è l’efficienza interna del sistema di raffreddamento a determinare il consumo di elettricità del data center. Modellando tutte le installazioni in un gemello digitale, dalla disposizione dei rack e dei corridoi confinati alle UTA, ai plenum e ai condotti tecnici, siamo in grado di simulare il comportamento aeraulico e termico complessivo dell’installazione. Questa modellazione tiene conto dei flussi d’aria effettivi, dell’apporto di calore per rack, delle perdite di carico e della regolazione in atto.
Queste simulazioni permettono di testare diverse configurazioni operative: carico parziale, picco di attività, scenario di ramp-up, persino perdita parziale della ridondanza. L’obiettivo èverificare il mantenimento delle temperature ammissibili,evitare zone di surriscaldamento, quantificare le prestazioni del contenimento (corridoio caldo / corridoio freddo) eidentificare eventuali squilibri tra i corridoi.
Queste analisi sono essenziali per convalidare che le promesse teoriche di rendimento energetico siano mantenute in condizioni operative reali. Inoltre, aiutano a massimizzare l’efficienza energetica (PUE) senza compromettere la sicurezza operativa.

Gemello digitale della sala dati

Modernizzare le infrastrutture con i gemelli digitali

Migliorare continuamente le prestazioni del data center

I data center sono sistemi viventi. Si evolvono costantemente per adattarsi alla domanda, integrare nuove tecnologie o rispondere ai vincoli di manutenzione. In questo contesto, il gemello digitale è uno strumento di gestione strategica, in grado di anticipare l’impatto di un cambiamento sul comportamento termico e aeraulico del sito.

Utilizzando un modello CFD accurato e costantemente aggiornato, è possibile verificare rapidamente l’effetto di una modifica: l’aggiunta di un rack, l’inversione della direzione di alimentazione di un corridoio, lo spostamento di un’UTA, la modifica del setpoint di controllo, ecc. Queste simulazioni rendono più facile prendere decisioni, mostrando le conseguenze reali sui flussi d’aria, sulle temperature critiche e sui consumi elettrici. Inoltre, permettono diidentificare inefficienze che prima erano difficili da vedere, come il ricircolo ricorrente di aria calda o gli squilibri di pressione tra le zone.

Questo approccio fa parte di un processo dimiglioramento continuo e di manutenzione predittiva: invece di subire gli effetti di un cambiamento a posteriori, il manager può ora anticipare, correggere e ottimizzare in ogni fase del ciclo di vita del data center.

Gemello digitale della sala dati

Ottimizzare le scelte tecniche in fase di progetto

In un progetto di modernizzazione, ogni scelta tecnica ha un impatto sulle prestazioni complessive del data center. Il gemello digitale consente di simulare diverse varianti di progetto e di confrontarle in modo oggettivo, ben prima che i lavori vengano effettivamente eseguiti. Sia che si stia valutando la sostituzione di un refrigeratore, l’ottimizzazione di una rete di condotti o l’aggiunta di un sistema di contenimento dei corridoi, le simulazioni CFD possono essere utilizzate pervalutare con precisione i vantaggi energetici, termici e operativi associati a ogni scenario.

Questo metodo aiuta aevitare errori di progettazione costosi o inefficienti, evidenziando i punti deboli di alcune opzioni o interazioni impreviste tra i sistemi. Inoltre, incoraggia un dialogo più fluido tra le varie parti interessate al progetto (proprietario del progetto, operatore, ufficio di progettazione, integratori), grazie a visualizzazioni chiare e indicatori condivisi.

Infine, questo approccio fornisce una base razionale per dare priorità agli investimenti e quantificare i guadagni previsti, con l’obiettivo di ottenere un ritorno sull’investimento energetico (ROI).

Supporto alla distribuzione di rack ad alta densità

Prendere decisioni informate prima dell'inizio dei lavori

La crescita dell’informatica intensiva, delle applicazioni critiche e dell’intelligenza artificiale sta portando a una crescente concentrazione di potenza nei rack di computer. Queste nuove configurazioni ad alta densità, spesso superiori a 20 kW per rack, richiedono un controllo preciso della distribuzione termica e aeraulica. Prima di apportare qualsiasi modifica fisica, il gemello digitale consente di testare virtualmente l’impatto di questi carichi localizzati sull’ambiente circostante.

Integrando i dati sulla dissipazione del calore delle apparecchiature, la geometria della stanza, i dispositivi di contenimento e le capacità del sistema di raffreddamento, le simulazioni CFD forniscono una mappa dettagliata delle temperature di ingresso, dei gradienti termici e delle velocità dell’aria. Questo approccio consente diindividuare a monte le aree che potrebbero superare le soglie di allarme o interrompere i flussi.

A seconda dei risultati, è possibile incorporare nel progetto misure correttive, come l’aggiunta di piastrelle perforate, la modifica della direzione del flusso d’aria, il rafforzamento locale dell’impianto di condizionamento o la riorganizzazione delle priorità di raffreddamento.

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Esempio di simulazione digitale in una sala dati

Simulare l'aumento del carico

Uno dei principali vantaggi del gemello digitale è la sua capacità di simulare dinamicamente scenari di sviluppo progressivo. Nell’ambito di una distribuzione di rack ad alta densità, diventa possibilestudiare l’impatto di un aumento gradualedel carico su una o più aree della sala dati. Questo approccio permette di convalidare la resilienza delle installazioni senza dover affrontare una fase di test costosa o rischiosa.

Confrontando diversi stadi di crescita (ad esempio: 10 kW → 15 kW → 22 kW per rack), gli ingegneri possono identificare le soglie critiche oltre le quali compaiono instabilità termiche o cali di efficienza. Questo non solo permette di pianificare gli investimenti in modo più efficace, ma anche di distribuire il carico in modo più uniforme nel sito, in base alle capacità di raffreddamento locali.

I risultati possono essere visualizzati sotto forma dianimazioni termiche, mappe di pressione oindicatori di efficienza energetica (PUE locale, temperatura ΔT di ingresso/uscita dell’aria). Questi risultati facilitano la comunicazione tra i team tecnici, i responsabili operativi e la direzione strategica.

Esempio di mappatura della pressione in una sala dati

Anticipare e gestire gli scenari di fallimento

Simulare guasti e situazioni di degrado

In un data center, ogni secondo di guasto può avere un impatto critico sui servizi ospitati. Grazie al gemello digitale, diventa possibilevalutare la solidità dell’infrastruttura di fronte a un’ampia gamma di scenari di degrado, senza mai interrompere il funzionamento effettivo del sito.

Modellando finemente le apparecchiature sensibili (unità di refrigerazione, cabine di trattamento dell’aria, dispositivi di controllo), EOLIOS simula guasti mirati: perdita di un’unità di produzione frigorifera, arresto di una fila di unità CRAH, guasto di una ventola in un corridoio, interruzione dell’alimentazione elettrica in un’area critica, ecc. Queste simulazioni permettono diosservare in tempo reale letraiettorie di temperatura, i gradienti di pressione, le zone di ristagno e il ricircolo incontrollato.

I tempi di aumento della temperatura vengono stimati in base a diversi scenari di carico, consentendo di dare priorità ai rischi, di definire soglie di allarme realistiche e di testare l’efficacia delle misure correttive previste dal DRP (Disaster Recovery Plan).

Plan de température pour l’étude de scénarios de défaillance d’un data hall Plan de température pour l’étude de scénarios de défaillance d’un data hall
Piano di temperatura per lo studio di scenari con e senza guasto della sala dati

Garantire la continuità del servizio

Le simulazioni in modalità degradata ci permettono di convalidare le ipotesi di progettazione in termini di ridondanza e resilienza. Il gemello digitale diventa un vero e proprio strumento di certificazione interna della capacità del sito di assorbire un incidente senza interrompere il servizio.

Le configurazioni di back-up, come il funzionamento in modalità N+1, la ridondanza 2N e la commutazione automatica dei circuiti d’aria, possono essere testate in condizioni simulate, senza mobilitare le apparecchiature o interrompere le operazioni in corso. Questi test virtuali aiutano a ottimizzare i piani di emergenza e a garantire le future operazioni operative o di manutenzione.

Sono preziosi anche in caso di cambiamenti: ampliamento di una sala dati, messa in funzione di un nuovo gruppo frigorifero, riallocazione di aree tecniche, ecc. Il gemello digitale garantisce la continuità della qualità del servizio, facilitando al contempo la tracciabilità delle scelte tecniche.

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Simulazione di incendio in una sala dati

Migliorare l'efficienza energetica del data center

Verifica l'impatto delle modifiche sulle prestazioni complessive

L’ottimizzazione energetica non consiste solo nel progettare un data center ad alte prestazioni nella fase iniziale, ma anche nell’adattare continuamente il suo funzionamento alle condizioni operative reali. Grazie a un fedele gemello digitale, ogni modifica prevista può essere testata virtualmente per valutarne gli effetti termici, energetici e operativi.

In questo modo, è possibile simulare con precisione l’aggiunta di una parete di contenimento, la modifica di un setpoint dell’aria di mandata o lo spegnimento occasionale di un ventilatore in una configurazione ridondante. Il gemello digitale permette divisualizzare i flussi d’aria effettivi, anticipare i potenziali malfunzionamenti e calcolare il risparmio energetico associato a ogni scenario.

Questo approccio garantisce che ogni decisione tecnica, per quanto piccola, contribuisca concretamente a migliorare le prestazioni energetiche complessive del sito.

Identificare le leve per il miglioramento

La ricchezza del gemello digitale risiede anche nella sua capacità di incrociare più fonti di informazione: letture della temperatura in situ, profili di carico IT, tassi di utilizzo delle unità di trattamento dell’aria, ecc. Questo approccio sistemico permette di identificare apparecchiature sovradimensionate o mal utilizzate, di localizzare ricircoli indesiderati e di individuare aree di perdita di calore invisibili a occhio nudo. Questo approccio sistemico permette diidentificare leapparecchiature sovradimensionate o mal utilizzate, di localizzare i ricircoli indesiderati e di individuare le aree di perdita di calore invisibili a occhio nudo.

EOLIOS utilizza questi dati per proporre aree concrete di ottimizzazione: ridistribuzione dei flussi d’aria, ribilanciamento della ventilazione, adattamento delle strategie di regolazione, eliminazione dei punti caldi, ecc.

Migliorare l'efficienza energetica del data center

Di fronte all’aumento dei carichi di lavoro IT, alla rapida evoluzione delle tecnologie e alle crescenti esigenze in termini di prestazioni energetiche, gli operatori dei data center devono affidarsi a strumenti potenti per prendere decisioni sicure. Il gemello digitale si sta affermando come una soluzione strategica, che permette di simulare, anticipare e ottimizzare il comportamento effettivo delle installazioni in un ambiente virtuale controllato.

Noi di EOLIOS applichiamo la potenza della simulazione CFD al funzionamento e al miglioramento continuo delle infrastrutture digitali. Combinando rigorose verifiche sul campo con una modellazione avanzata del flusso d’aria e del trasferimento di calore, forniamo ai nostri clienti una visione chiara e fruibile del loro data center,sia ora che in futuro. Il nostro lavoro ci permette disupportare le ipotesi di progettazione, diassistere i cambiamenti di configurazione (modernizzazione, alta densità), di simulare scenari critici e di ridurre l’impronta energetica delle installazioni.

Stai pianificando di ampliare, riconfigurare o aggiornare la tua infrastruttura IT? Vuoi valutare la tua resilienza o ottimizzare i tuoi sistemi di raffreddamento?

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