Centro dati – PA 22 – Esterno
Studio dei pennacchi termici in un centro dati
Eolios ha utilizzato la modellazione CFD per studiare gli scambi di calore e aria in un centro dati a Meudon. Lo studio ci ha permesso di comprendere e ottimizzare il raffreddamento delle apparecchiature IT ad alta densità. Sono state formulate raccomandazioni per migliorare il flusso d’aria in caso di particolari condizioni di vento. Grazie a questo studio, sono state proposte soluzioni adeguate per garantire risultati affidabili e risparmiare tempo e costi di progettazione.
Centro dati - PA 22 - Esterno
Anno
2024
Cliente
NC
Posizione
Francia
Tipologia
Banca dati
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Studio CFD dello scambio di calore e aria in un Data Centre a Meudon, Francia
L'esperienza tecnologica di Eolios: Modellare lo scambio di calore in un data center
EOLIOS ingénierie, uno dei leader europei nella modellazione CFD per i data center, ha contribuito con la sua esperienza tecnica alla comprensione e alla modellazione del calore e degli scambi d’aria all’esterno di un data center in Francia in relazione al rilascio di calore da parte dei generatori e degli impianti sul tetto, realizzando uno studio CFD.
Nell’ambiente dei data center di grandi dimensioni, sono necessari standard di sistema di raffreddamento in grado di rispondere ai cambiamenti del settore IT, a causa dellacrescente densità delle apparecchiature IT (più di 10 kW / rack). Il raffreddamento per rimuovere il calore dalle apparecchiature IT ad alta densità è un aspetto fondamentale per i data center. Queste calorie vengono evacuate da una serie di sistemi posti in alta concentrazione sul tetto.
Questo studio esamina il pennacchio di scarico di una serie di generatori per un centro dati. L’obiettivo è quello dianalizzare il sistema utilizzato per migliorare la miscelazione dell’aria nei raffreddatori d’aria situati sul tetto dei locali tecnici occupati da gruppi elettrogeni, per garantire che lo scarico termico di questi sistemi non possa contaminare l’aria di alimentazione attraverso il looping. Il looping dei sistemi può causare una perdita di potenza dei raffreddatori ad aria. Questa perdita di energia provoca un aumento della temperatura nelle sale dati, che può portare a guasti nelle sale stesse.
A tal fine, i nostri ingegneri EOLIOS hanno utilizzato il calcolo numerico CFD per simulare il comportamento termico e aeraulico dei vari fenomeni che avvengono all’esterno del modello.
I nostri esperti hanno preso in considerazione una moltitudine di parametri: le temperature radianti delle pareti, le correnti termiche dei processi produttivi, la pressione del vento, la resistenza interna al flusso d’aria verticale, la posizione e le caratteristiche di resistenza al flusso delle aperture dell’involucro, il terreno locale e l’impatto immediato della struttura dell’edificio sul vento e la presenza di sistemi meccanici che muovono l’aria intorno ai processi.
È stato condotto uno studio meteorologico per determinare le condizioni climatiche abituali del sito. Lo studio ha rivelato che il vento è costante durante tutto l’anno, con un flusso prevalentemente da sud-ovest e fenomeni temporanei da nord-est. Lo studio è stato condotto con una temperatura esterna di 40°C e una velocità del vento di 4 m/s, che è la velocità del vento più diffusa nel sito e sfavorevole perché potrebbe soffiare il pennacchio termico dei generatori sui sistemi di copertura.
Creazione di un gemello digitale per un centro dati studiato in CFD
Il gemello digitale del centro dati, creato da Eolios per uno studio CFD, utilizza la geometria semplificata del sito e dei suoi dintorni entro un raggio di 400 m per un’analisi più precisa dell’evoluzione del pennacchio termico in base alle direzioni del vento. Questo studio fa parte di un processo di miglioramento della progettazione dell’edificio, a causa delle zone di sovratemperatura dell’aspirazione, che ha portato a un aggiornamento da parte degli ingegneri di Eolios per un nuovo modello. Il gemello digitale comprende i gruppi elettrogeni, la sottostazione, i camini e i raffreddatori d’aria sul tetto. Intorno al tetto e ai generatori sono state installate delle feritoie meccaniche. Le informazioni necessarie per lo studio di tutti i sistemi sono tratte dalle loro schede tecniche.
I generatori sono installati in unità di cemento costruite su misura e dotate di tutte le attrezzature tecniche necessarie. Sono state modellate delle ciminiere sul tetto perevacuare i gas nocivi dai motori del generatore. Questi gas nocivi possono essere dannosi per l’ambiente e per la salute umana, rendendo necessario il loro scarico attraverso una canna fumaria o un tubo. Il camino di scarico del motore può essere installato all’esterno o all’interno dell’edificio.
I raffreddatori d’aria montati sul tetto dissipano il calore generato nelle sale dati. Sono dotati di silenziatori.
Cattura dei fenomeni termo-aerodinamici esterni
La simulazione CFD ha dimostrato che la temperatura rimane generalmente al di sotto dei 45°C. Sono state individuate aree con temperature più elevate, attribuibili al passaggio dei raffreddatori d’aria del lato nord su quelli del lato sud quando il vento è da nord-est e viceversa quando il vento è da sud-ovest. Infatti, parte dell’aria espulsa da una fila di raffreddatori d’aria si infiltra sotto il tetto attraverso le estremità aperte e viene poi risucchiata dai raffreddatori d’aria della stessa fila, determinando una temperatura più elevata all’ingresso dei sistemi.
Tuttavia, l’aumento della temperatura è molto localizzato, si verifica solo nel radiatore dell’aria più vicino ai generatori e rimane al di sotto della temperatura target.
Inoltre, la simulazione numerica ha confermato che i fumi termici provenienti dai gruppi elettrogeni, dalle ciminiere di scarico, dalle griglie di aspirazione/scarico e dalla sottostazione elettrica di trasformazione non rappresentano un problema per i sistemi su tetto.
Questo studio ha evidenziato che l’alta densità di impianti sul tetto porta a fenomeni di looping, causando un aumento locale della temperatura dell’aria. Tuttavia, questo fenomeno non mette a rischio la durata degli impianti.
Gli ingegneri di Eolios hanno anche realizzato un modello approssimativo del PA13. Le principali caratteristiche termo-aerodinamiche hanno rivelato significativi problemi di looping che potrebbero compromettere la sostenibilità a lungo termine degli impianti. È stato osservato che i fumi termici provenienti dai generatori vengono risucchiati in modo significativo dai raffreddatori d’aria sul tetto.
Raccomandazioni a seguito dello studio CFD
Ti consigliamo vivamente di controllare il flusso d’aria in questo data center per verificare la presenza di un vento da nord-est.
Le conclusioni del nostro studio, condotto dai nostri ingegneri, ci hanno permesso di identificare questi problemi e di proporre soluzioni adeguate ai team di progettazione. La simulazione CFD viene utilizzata per analizzare, verificare e correggere eventuali errori nel progetto. Questo metodo, veloce e accurato, consente di risparmiare tempo e costi di progettazione, garantendo al contempo risultati concreti e affidabili. Incorporare la CFD nella fase di progettazione è una garanzia per evitare qualsiasi problema futuro, grazie all’intervento di esperti che assicurano la fattibilità del progetto.
