La competenza di EOLIOS in simulazione CFD (Computational Fluid Dynamics) e nell'ottimizzazione dei sistemi di raffreddamento ha svolto un ruolo cruciale nella risoluzione della sfida termo-aeraulica esterna dei data center.
Il nostro know-how ha permesso di anticipare i fenomeni di ricircolo termico in copertura e di validare l'impatto dei gruppi elettrogeni, garantendo così prestazioni ottimali e una gestione termica efficace e sostenibile per queste infrastrutture complesse.
L'essenziale. Studio CFD interno ed esterno di un data center italiano (siti PAR5 & PAR6). Internamente, un rischio di surriscaldamento dei rack (fino a 35 °C, oltre il set point di 28 °C) compare in caso di doppio guasto ; esternamente, la dispersione dei pennacchi in copertura è complessivamente sotto controllo, con ricircoli localizzati sotto certe direzioni di vento. Gruppi elettrogeni, un camino di emissione di 3 m e un gemello digitale validano un funzionamento affidabile, anche in modalità degradata.
L'impatto dei pennacchi termici all'esterno dell'edificio è difficile da prevedere a causa delle diverse variabili che gli ingegneri di progettazione e gli architetti non sono in grado di controllare. Queste variabili comprendono la velocità del vento, la temperatura dell'aria, la direzione del vento (analizzata tramite la rosa dei venti locale) e la topologia delle strutture circostanti.
Tuttavia, questi fenomeni di ricircolo (o ricircolo termico) hanno un impatto diretto sulle prestazioni delle apparecchiature di raffreddamento posizionate in copertura.
Riaspirazione, da parte di un aeroraffreddatore, di una parte dell'aria calda emessa nelle vicinanze (pennacchio di un gruppo elettrogeno o di un altro scambiatore). Aumenta la temperatura di aspirazione e porta l'apparecchiatura fuori dal suo intervallo di funzionamento.
EOLIOS ti accompagna nello studio dell'impatto di queste problematiche aerauliche per assicurare un funzionamento ottimale in ogni circostanza, anche la più estrema (scenari di venti sfavorevoli o guasti).
Su questo sito, ciò comprende l'utilizzo di ampie reti di aeroraffreddatori e l'ottimizzazione dell'ingegneria idraulica (serbatoi tampone), al fine di garantire l'evacuazione duratura del calore e di ottimizzare i costi di esercizio. La flessibilità e la sicurezza sono al cuore della progettazione.
Questi data center sono progettati con un'infrastruttura ridondante (modalità N+1 e N) per mantenere il raffreddamento di fronte agli imprevisti. Questo quadro altamente sicuro permette non solo una manutenzione semplificata ma anche un funzionamento continuo, anche in caso di interruzione di corrente (Blackout), grazie all'attivazione dei gruppi elettrogeni di emergenza e dei locali UPS.
L'anticipazione numerica svolge un ruolo cruciale nell'efficienza operativa di questi data center. Il gemello digitale ultra-dettagliato modella i flussi e gestisce virtualmente le operazioni critiche, riducendo così i rischi di malfunzionamenti termici legati all'ambiente esterno. Questa modellazione include l'analisi dei camini di emissione, la dispersione dei fumi e l'impatto dell'edificato.
In sintesi, grazie alla loro vasta capacità, all'efficienza di raffreddamento in copertura, alla ridondanza elettrica e all'uso intensivo della simulazione CFD, i data center offrono soluzioni estremamente robuste. Prevenendo i surriscaldamenti localizzati, questi impianti diventano essenziali per le aziende che cercano di sostenere servizi digitali mondiali continui e affidabili.
La realizzazione di uno studio CFD (Computational Fluid Dynamics) è cruciale per i data center al fine di ottimizzare l'aeraulica esterna e il raffreddamento, minimizzando così i rischi di ricircolo dell'aria calda e massimizzando al contempo l'efficienza termica.
Raffreddamento : le simulazioni CFD modellano i pennacchi termici e i flussi d'aria esterni attorno al data center. Questo aiuta a validare la disposizione dei sistemi in copertura, dei camini di emissione e degli aeroraffreddatori per garantire un raffreddamento efficace ed evitare il ricircolo termico.
Consumo di energia : analizzando i venti e la dispersione termica esterna, gli studi CFD individuano punti di attenzione per preservare l'efficienza energetica: abbattimento del calore di fronte agli ostacoli dell'edificato, prevenzione dei surriscaldamenti localizzati in copertura.
Gestione della resilienza : i modelli CFD validano il comportamento degli impianti durante le fasi critiche: ottimizzazione dei serbatoi tampone e analisi transitoria durante un Blackout, facilitando la continuità di servizio delle risorse di raffreddamento.
Sicurezza ed emergenza : la CFD simula la modalità degradata in caso di guasto della rete elettrica, verificando la robustezza dei sistemi di emergenza (modalità N+1 e N). Valida in particolare la corretta dispersione dei fumi provenienti dai gruppi elettrogeni.
Integrando queste analisi CFD fin dalla progettazione, i data center possono migliorare la loro efficienza operativa, anticipare l'impatto del loro ambiente meteorologico diretto e rafforzare la loro sicurezza, basandosi su un gemello digitale preciso per consolidare le decisioni di allestimento.
Da EOLIOS Ingegneria, abbiamo pienamente colto l'importanza di queste simulazioni esterne per mettere in sicurezza sistemi di raffreddamento massicci. Grazie alla nostra competenza CFD, validiamo il funzionamento globale del sito, riducendo i rischi a lungo termine e contribuendo alla sostenibilità dei data center.
L'ottimizzazione dei data hall nei data center è essenziale, e la simulazione numerica CFD vi svolge un ruolo importante. Modellando i flussi d'aria, la distribuzione della temperatura e l'interazione tra le apparecchiature, la CFD permette di progettare sistemi di raffreddamento più performanti. Individua i punti caldi, migliora la circolazione dell'aria e riduce i costi energetici regolando con precisione la climatizzazione e la disposizione dei rack. Un uso strategico della CFD assicura non solo una migliore prestazione operativa e una maggiore affidabilità delle apparecchiature, ma contribuisce anche a ridurre l'impronta di carbonio dei data center.
Un data hall è una zona dedicata all'hosting delle apparecchiature informatiche essenziali per l'elaborazione e l'archiviazione dei dati. È composto principalmente da rack contenenti server, unità di archiviazione e switch di rete. Per ottimizzare il raffreddamento, i rack sono spesso disposti in corridoi caldi e freddi, separando l'aria calda espulsa dall'aria fresca destinata a raffreddare le apparecchiature.
Disposizione dei rack in corridoi alternati: i fronti aspirano l'aria fresca da un corridoio freddo, i retri emettono l'aria calda in un corridoio caldo. Questa separazione limita la miscelazione dei flussi e migliora il rendimento del raffreddamento.
I sistemi di raffreddamento includono climatizzatori di precisione o refrigeratori ad acqua, progettati per mantenere temperature stabili nonostante il calore generato dai server. La distribuzione elettrica si basa su sistemi ridondanti, supportati da UPS e generatori di emergenza, garantendo un'alimentazione continua in caso di interruzione. Infine, dei sensori intelligenti monitorano costantemente la temperatura, l'umidità e le prestazioni delle apparecchiature.
In questo studio, un problema di surriscaldamento è stato individuato nella parte sinistra del data hall, zona cruciale per il corretto funzionamento del data center. Questo surriscaldamento si verifica quando due sistemi di raffreddamento si guastano simultaneamente, e i rack interessati possono raggiungere 35 °C, superando ampiamente il limite massimo di 28 °C. Queste condizioni compromettono le prestazioni e l'affidabilità delle apparecchiature, aumentando il rischio di guasti che possono incidere sull'integrità dei dati e sulla continuità dei servizi.
La configurazione della sala e l'installazione di griglie antintrusione accentuano il problema creando una distribuzione disomogenea della pressione. Una sovrapressione si forma nei corridoi caldi del lato sinistro, impedendo l'evacuazione efficace dell'aria calda e provocando un fenomeno di ricircolo, in cui l'aria calda ritorna nel sistema, accelerando l'aumento delle temperature.
La distribuzione disomogenea dei rack contribuisce anch'essa al problema, poiché i sistemi di raffreddamento guasti devono gestire il carico termico di un isolotto di rack distante, rendendo questo settore particolarmente vulnerabile. Per risolvere questa sfida, gli ingegneri di EOLIOS hanno ideato diverse soluzioni innovative. Grazie a un dialogo approfondito con il cliente, hanno valutato le opzioni e selezionato la strategia più efficace, attuata in collaborazione con tutte le parti interessate.
L'ottimizzazione dei sistemi di raffreddamento, come i gruppi frigoriferi e i gruppi elettrogeni, è essenziale per assicurare le prestazioni e l'affidabilità dei data center. Con densità elevate di server, che possono superare 10 kW per rack, la gestione termica diventa una sfida importante. Un surriscaldamento non controllato può provocare guasti hardware, ridurre la disponibilità dei servizi e accelerare l'usura delle apparecchiature.
Pertanto, l'ottimizzazione termica non consiste solo nel mantenere una temperatura stabile: contribuisce a ridurre i costi energetici e l'impronta di carbonio degli impianti. Le simulazioni numeriche offrono una visione dettagliata delle temperature e dei flussi termici per diversi scenari operativi.
Una modellazione 3D precisa delle infrastrutture, come la copertura di un data center hyperscale dotata di carenature di ventilazione, permette di visualizzare l'insieme dei sistemi critici e la loro interazione. La struttura modellata include i moduli di carenatura, le reti di ventilazione, le passerelle di accesso e la disposizione ottimizzata delle unità di raffreddamento. Questi modelli costituiscono la base delle simulazioni CFD, essenziali per analizzare e ottimizzare la prestazione termica.
Scopri di più: quali sono le cause e gli effetti di un punto caldo in un data center?Gli aeroraffreddatori svolgono un ruolo centrale nella dissipazione del calore generato dai server. Scambiatori ARIA-ACQUA che utilizzano l'aria esterna, estraggono il calore dai sistemi di raffreddamento e assicurano un flusso costante di aria fresca. La loro disposizione in copertura e il loro dimensionamento devono essere studiati con cura al fine di evitare qualsiasi fenomeno di ricircolo d'aria calda, che può degradare le prestazioni termiche.
Scambiatore aria-acqua (dry cooler) che dissipa verso l'aria esterna il calore captato dal circuito d'acqua del data center. La sua efficienza dipende direttamente dalla temperatura dell'aria aspirata, da cui la sensibilità al ricircolo.
I gruppi elettrogeni forniscono un'alimentazione elettrica di emergenza in caso di interruzione della rete principale. Grazie a un avvio automatico, si fanno carico del carico elettrico delle apparecchiature e dei sistemi di raffreddamento, assicurando la continuità dei servizi e la protezione dei dati. Il loro funzionamento coordinato con gli UPS garantisce un approvvigionamento stabile e un'alta disponibilità del data center.
Per ogni progetto, EOLIOS Ingegneria sviluppa un modello 3D dettagliato che integra tutti i sistemi che influenzano l'aeraulica, come gli aeroraffreddatori e i gruppi elettrogeni. Le planimetrie del sito, i modelli 3D e le schede tecniche delle apparecchiature permettono di determinare le caratteristiche essenziali quali le portate d'aria e le potenze dissipate.
Questo gemello digitale permette di analizzare con precisione il funzionamento dei sistemi di raffreddamento e di individuare i potenziali punti di miglioramento. Grazie alla loro competenza in mesh e convergenza, gli ingegneri di EOLIOS garantiscono simulazioni CFD affidabili e robuste. Una mesh fine e strutturata cattura con precisione le variazioni di flusso d'aria e di temperatura, assicurando risultati stabili e rappresentativi delle condizioni reali.
Per simulare condizioni realistiche, un'analisi meteorologica basata sui rilievi della stazione più vicina è stata integrata nelle simulazioni. La temperatura esterna, la velocità del vento e l'orientamento del vento sono variabili critiche che influenzano il comportamento termico degli impianti. Gli scenari studiati includono diversi orientamenti del vento principale e l'impatto sui gruppi elettrogeni. Sono stati confrontati due modelli di estrazione:
Emissione all'altezza del gruppo elettrogeno.
Emissione tramite un camino di 3 metri per limitare il ricircolo dell'aria calda e migliorare l'efficienza del raffreddamento.
Da ricordare. Il camino di 3 m si è rivelato la configurazione più favorevole: allontana l'emissione di aria calda dalle prese d'aria e riduce nettamente il rischio di ricircolo termico in copertura.
L'analisi meteorologica integrata nel modello numerico ha permesso di studiare la dispersione termica secondo diversi orientamenti del vento, basandosi su una rosa dei venti annuale per individuare le configurazioni più rappresentative e più vincolanti. I risultati mostrano che la dispersione del calore avviene in modo soddisfacente nella maggior parte delle situazioni studiate.
Tuttavia, l'analisi ha evidenziato zone localizzate in cui possono comparire fenomeni di ricircolo termico, principalmente legati all'elevata densità delle apparecchiature tecniche in copertura. In determinate configurazioni, il vento favorisce il ritorno dell'aria calda verso le prese d'aria dei sistemi di raffreddamento. Sebbene questi aumenti di temperatura restino limitati, localizzati e senza impatto critico sul funzionamento globale del sito, costituiscono importanti punti di attenzione in un'ottica di ottimizzazione.
Lo studio ha inoltre permesso di analizzare l'impatto dei gruppi elettrogeni, dei camini di emissione e degli impianti elettrici associati durante scenari critici. La verifica della robustezza degli impianti in modalità degradate (N+1 e N) è essenziale, in particolare durante un'analisi transitoria di tipo Blackout o Ride-Through.
A differenza di siti che richiedono pesanti modifiche fisiche, le simulazioni 3D mostrano che i pennacchi termici provenienti dai gruppi elettrogeni non perturbano significativamente il funzionamento dei sistemi di raffreddamento in copertura. La disposizione dei camini e la progettazione globale permettono un'evacuazione efficace dei flussi caldi. I risultati confermano che non vi è contaminazione rilevante dell'aria aspirata dalle apparecchiature sensibili.
Nei data center moderni, i sistemi di raffreddamento svolgono un ruolo centrale, e l'aria aspirata deve restare sufficientemente fresca per garantirne l'efficienza. Per ottimizzare queste prestazioni, lo studio termo-aeraulico esterno si è anche occupato dell'ingegneria idraulica, in particolare dell'ottimizzazione dei serbatoi tampone e dei fenomeni di stratificazione.
L'analisi conferma che il comportamento termico globale del sito è sotto controllo. Tuttavia, a causa dei fenomeni di ricircolo individuati in copertura, gli ingegneri di EOLIOS raccomandano una particolare attenzione verso determinate configurazioni di vento. Basandosi sulla mappatura dei punti caldi e sul gemello digitale (Cloud Viewer), il progetto beneficia di un approccio anticipativo che mette in sicurezza l'affidabilità, le prestazioni e la sostenibilità degli impianti.
Forte della sua competenza in simulazione numerica, e in particolare nell'aeraulica esterna dei data center, EOLIOS ha potuto validare le scelte di progettazione e proporre raccomandazioni adeguate per sorvegliare i fenomeni di ricircolo termico in copertura. Invece di imporre modifiche strutturali costose, lo studio ha confermato la pertinenza e la coerenza globale della disposizione attuale, compresi i gruppi elettrogeni.
L'analisi delle diverse configurazioni di vento ha permesso di individuare le condizioni specifiche che favoriscono l'abbattimento dell'aria calda verso le prese d'aria. Le soluzioni adottate si orientano verso una maggiore attenzione durante questi scenari meteorologici, rigorosamente simulati nel modello 3D. Queste osservazioni confermano che gli aumenti di temperatura restano limitati, localizzati e senza impatto critico sul funzionamento dei sistemi.
Grazie a questo studio, EOLIOS ha messo in sicurezza la progettazione dei sistemi aeraulici in copertura fin dalla fase di progettazione. Questa ottimizzazione anticipativa riduce i rischi di malfunzionamenti termici e le perdite di prestazioni legate alle condizioni esterne sfavorevoli. L'uso continuo del gemello digitale, in particolare tramite il Cloud Viewer, accompagnerà i decisori lungo tutto il ciclo di vita del sito.
Know-how: la creazione del gemello digitale del tuo data centerSurriscaldamento interno, ricircolo in copertura, gruppi elettrogeni e gemello digitale: le risposte alle domande di gestori e team di progettazione.
Mettere in sicurezza il raffreddamento di un data center italiano tramite simulazione CFD, internamente (data hall, rischio di surriscaldamento in caso di doppio guasto) ed esternamente (pennacchi degli aeroraffreddatori e dei gruppi elettrogeni in copertura), come nel nostro progetto CFD esterna e interna, Hyperscale.
La riaspirazione, da parte degli aeroraffreddatori, di una parte dell'aria calda emessa nelle vicinanze. Aumenta la temperatura di aspirazione e degrada il raffreddamento. Sotto certe direzioni di vento, l'elevata densità di apparecchiature in copertura favorisce questo fenomeno.
L'emissione tramite un camino di 3 metri allontana l'aria calda dalle prese d'aria e si è rivelata la configurazione più favorevole per limitare il ricircolo, rispetto a un'emissione all'altezza del gruppo.
Sì. Le simulazioni in modalità degradate N+1 e N, compresi i transitori di tipo Blackout, mostrano che i pennacchi dei gruppi elettrogeni non contaminano l'aria aspirata dalle apparecchiature sensibili in copertura.
Modella i flussi e riproduce virtualmente le operazioni critiche. Combinato con la mappatura dei punti caldi, permette un approccio anticipativo lungo tutto il ciclo di vita del sito.
Esplora le nostre competenze, i progetti e i dossier tecnici per andare oltre la FAQ.
Lo studio condotto da EOLIOS Ingegneria si concentra sull'ottimizzazione termica dei data center hyperscale tramite simulazioni CFD: miglioramento della circolazione dell'aria, efficienza dei sistemi di raffreddamento, riduzione del consumo di energia e dell'impronta di carbonio. Surriscaldamenti e ricircoli individuati, con il supporto di carenature e gemelli digitali.
Estrazione fumiIngegneria dell’estrazione fumi in un data center
EsternoDC23 – Esterno
HyperscaleCFD esterna e interna – Data Center Hyperscale
OttimizzazioneOttimizzazione CFD – Data Center
InternoData Center – DC28 – Interno
Locali tecniciLocali tecnici – Data Center
RaffreddamentoOttimizzazione raffreddamento – Data Center
EsternoData Centers – DC15.1 & DC15.2 – Esterno
EsternoData Center – PA 22 – Esterno
Gruppo elettrogenoStudio delle perdite di carico – Gruppo elettrogeno – Data center
EsternoData Center – Parigi
IncendioData Center – GAS NOVEC
InternoData center – DC17 – Interno
EsternoData center – D14 – Esterno
EsternoData center – DC25 & DC26 – Esterno
InternoData Center – DC10 – Interno
InternoData center – DC25 – Interno
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