Ottimizzazione CFD – Centro dati
Studio termico e aeraulico di un Data Centre: esperienza CFD
Con la proliferazione dei data center su larga scala, la gestione dei sistemi di raffreddamento sta diventando cruciale, vista lacrescente densità di apparecchiature IT, spesso superiore a 10 kW per rack. La sfida principale consiste nel rimuovere in modo efficiente il calore generato da queste apparecchiature ad alta densità. Noi di EOLIOS mettiamo la nostra esperienza tecnica al tuo servizio realizzando studi di fluidodinamica computazionale (CFD ) per modellare e ottimizzare gli scambi termici e aeraulici in un data center.
Questa analisi prende in esame in particolare i fumi di scarico esterni di raffreddatori d’aria, generatori e altre apparecchiature sul tetto. L ‘obiettivo principale è verificare se loscarico delle emissioni termiche di questi sistemi rischia di contaminare l’aria di alimentazione attraverso i circuiti di ricircolo. Simuliamo il comportamento termoaerodinamico di questi pennacchi utilizzando calcoli numerici CFD, per garantire una gestione ottimale della temperatura dell’aria in ingresso e prevenire eventuali problemi di interferenza.
Lo scopo dello studio è quello di convalidare il progetto dell’edificio e la posizione dei sistemi del data center sul tetto, verificando che le temperature dell’aria in ingresso ai refrigeratori siano sufficientemente basse e identificando eventuali problemi di ricircolo.
Include anche diversi scenari operativi per le alte temperature e le diverse direzioni del vento, nonché per l’avvio dei generatori di emergenza. Se viene rilevato un problema, identifichiamo la causa e proponiamo soluzioni correttive adeguate.
Ottimizzazione CFD - Centro dati
Anno
2025
Cliente
NC
Posizione
Francoforte sul Meno
Tipologia
Centro dati
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Dati climatici ASHRAE per la CFD
Utilizzare gli standard per una simulazione CFD accurata ed efficiente
La corretta parametrizzazione delle condizioni esterne è fondamentale per ottimizzare la gestione termica dei data center attraverso la simulazione CFD. L‘ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) è un riferimento internazionale fondamentale. Stabilendo degli standard e fornendo dati climatici accurati, permette a ingegneri e progettisti di adattare i loro sistemi di riscaldamento, ventilazione, condizionamento e refrigerazione (HVAC-R ) agli ambienti reali. L’ASHRAE raccoglie dati meteorologici da migliaia di stazioni in tutto il mondo, garantendo affidabilità e precisione grazie a valori medi ed estremi misurati per decenni.
Questi dati sono essenziali per il corretto dimensionamento degli impianti esterni. Prendendo in considerazione le temperature medie ed estreme, aiutano a prevedere scenari realistici, evitando così un sovradimensionamento e ottimizzando l’efficienza energetica. Per il nostro studio, le condizioni climatiche locali sono state definite utilizzando la stazione meteorologica più vicina, situata a Toussus Le Noble. Questa stazione fornisce informazioni cruciali, come le temperature mensili e le letture del vento, che sono decisive per definire le condizioni meteorologiche e stabilire i venti prevalenti.
Sulla base di dati climatici affidabili e standardizzati, possiamo progettare sistemi esterni efficienti e duraturi, adatti alle esigenze delle diverse condizioni climatiche.
Modellazione 3D di un centro dati per la simulazione termica dell'aria
Gli scenari simulati nell’ambito dello studio esterno sono i seguenti:
- Scenario standard : con maggioranza di vento
- Scenario standard : Con vento sfavorevole
- Scenario critico: Con vento sfavorevole
Per questi 3 studi, i generatori vengono attivati per tenere conto della situazione più sfavorevole in termini di produzione di calore.
Le unità di raffreddamento, concentrate nella parte nord-est dell’ edificio, comprendono 30 refrigeratori e 3 dry-cooler.
Le uscite del raffreddatore d’aria sono dotate di un coperchio per ridurre al minimo il ricircolo dell’aria. Quest’area è delimitata da pareti dotate di pannelli acustici e le parti inferiori di queste pareti sono dotate di feritoie.
La maggior parte dei 26 generatori si trova a sud-ovest dell’ edificio, sia sul tetto che su due piani all’interno. Per deviare il calore dai generatori, sono stati installati 5 condotti di scarico in alto. L‘aria fresca per i generatori vieneaspirata attraverso la facciata sud-occidentale dell’edificio, dotata di feritoie.
È stata presa in considerazione anche la presenza diapparecchiature ausiliarie sul tetto, come unità di trattamento dell’aria e pompe di calore.
Risultati della simulazione esterna del centro dati: convalida del progetto
Lo studio ha analizzato la progettazione esterna del centro dati attraverso tre scenari critici, basati sulle variazioni della direzione del vento e sulla gestione dei sistemi di raffreddamento, mantenendo condizioni climatiche estreme in conformità con gli standard ASHRAE.
Scenario 1: Maggior vento - Scenario standard (N)
In questo scenario non sono stati rilevati fenomeni significativi di ricircolo dell’aria. Le simulazioni mostrano che la temperatura misurata all’ingresso delle unità di raffreddamento rimane vicina alla temperatura circostante, riflettendo il design ottimizzato dell ‘ingresso dell’aria. La struttura e la disposizione del tetto sono giudicate eccellenti in queste condizioni, garantendo una buona regolazione termica.
Scenario 2: Vento sfavorevole - Scenario standard (N)
Lo studio ha evidenziato un leggero ricircolo d’aria nelle bocchette a sud-ovest, causato principalmente dallaparziale ostruzione dovuta ai condotti di estrazione dei generatori. Tuttavia, un’area centrale libera da apparecchiature fornisce un accesso sufficiente all’aria fresca, che aiuta a mitigare questo fenomeno. La temperatura di aspirazione aumenta, soprattutto per gli impianti situati a sud, ma rimane sotto controllo. I condotti di estrazione dei generatori garantiscono un’efficace deviazione dell’aria carica di calorie, riducendo al minimo le potenziali interazioni con i raffreddatori d’aria.
Scenario 3: Vento avverso - Scenario critico (N+X)
Le difficoltà associate al ricircolo dell’aria persistono, aggravate dalla riduzione della velocità dell’aria associata alla piena capacità operativa. Questo aumenta la propensione al ricircolo dell’aria, soprattutto in prossimità dei ventilatori a valle. Le temperature di aspirazione sono aumentate in modo significativo, colpendo soprattutto le unità situate a sud. Nonostante queste condizioni, l’aria aspirata dai generatori rimane a temperatura ambiente, grazie a un’abile gestione della deviazione delle masse d’aria calda.
Il design del tetto dell’edificio dimostra una sufficiente resilienza di fronte a condizioni climatiche difficili. Anche negli scenari più avversi, come i venti da nord-est combinati con la piena capacità operativa, il design complessivo garantisce un’adeguata funzionalità ed efficienza.
Ottimizzazione energetica dei raffreddatori ad aria tramite simulazione CFD
Noi di EOLIOS siamo all’avanguardia nell’ottimizzazione energetica dei raffreddatori ad aria per i data center, avvalendoci delvantaggio tecnologico fornito dalla simulazione della fluidodinamica computazionale (CFD). La CFD ci permette di creare sofisticati modelli tridimensionali che riproducono fedelmente il comportamento termico e ilflusso d’aria dei sistemi di raffreddamento. Analizzando questi modelli, possiamo identificare con precisione le aree di surriscaldamento e di perdita di energia eottimizzare la configurazione degli scambiatori di calore e delle ventole.
Questo approccio ci permette diregolare con precisione la velocità di circolazione dell’aria e ladirezione del flusso per ogni condizione climatica esterna, migliorando l’efficienza energetica senza compromettere le prestazioni. Inoltre, le nostre soluzioni aiutano a ridurre il Power Usage Effectiveness (PUE), un criterio fondamentale per i data center, garantendo un consumo energetico più razionale e minimizzando i costi operativi per i nostri clienti. Forniamo raccomandazioni strategiche per l’implementazione di sistemi di gestione termica robusti ed efficienti.
Innovazioni nella progettazione di tetti efficienti per i data center
Noi di EOLIOS siamo consapevoli del ruolo cruciale della progettazione del tetto, comunemente chiamato “quinta facciata”, nell’efficienza energetica dei data center. Le nostre soluzioni includono la creazione di tetti appositamente progettati per migliorare passivamente la ventilazione e ottimizzare la gestione termica. Grazie alla simulazione CFD, siamo in grado di modellare diversi tetti e di analizzarne l’impatto sulla circolazione naturale dell’aria. Questo ci permette di progettare strutture che sfruttano in modo intelligente i venti prevalenti e le variazioni di pressione per promuovere un’efficiente ventilazione incrociata, riducendo il ricorso ai sistemi di raffreddamento meccanico e favorendo larimozione del calore accumulato.
Incorporando materiali riflettenti e tecnologie di isolamento innovative, i nostri tetti contribuiscono a ridurre in modo significativo i carichi termici. In questo modo non solo riduciamo l’impronta energetica dei data center, ma aggiungiamo anche un livello di resilienza climatica, essenziale per garantire la continuità aziendale in un’ampia gamma di condizioni atmosferiche.
Un approccio collaborativo e su misura per lo svolgimento dei tuoi studi
EOLIOS ha dimostrato una particolare capacità di integrare le esigenze specifiche delle aziende nei suoi processi di progettazione, stabilendo una vera e propria partnership collaborativa.
Sulla base di una comprensione approfondita delle aspettative e degli obiettivi dei clienti, EOLIOS sviluppa soluzioni su misura, adattate alle caratteristiche specifiche di ogni richiesta.
Attraverso una comunicazione aperta e continua, l’azienda si assicura che tutte le parti interessate siano allineate con gli obiettivi e le tappe del progetto. I team di EOLIOS lavorano fianco a fianco con le aziende, offrendo non solo competenze tecniche ma anche capacità relazionali. Il nostro approccio incentrato sul cliente, unito alle nostre competenze specialistiche, garantisce che gli studi realizzati soddisfino le aspettative delle aziende, massimizzando l’efficacia e la rilevanza delle soluzioni proposte.
EOLIOS - Ufficio di progettazione di centri dati esperti
La missione di EOLIOS è quella di supportarti nella progettazione e nella valutazione dei tuoi sistemi di raffreddamento e ventilazione per i data center, garantendo un’efficienza ottimale e una maggiore sicurezza per la tua infrastruttura. Grazie alla nostra esperienza nella simulazione CFD, analizziamo le dinamiche termo-aerodinamiche per ottimizzare la gestione termica.
Grazie alla nostra conoscenza delle simulazioni numeriche, identifichiamo i flussi d’aria critici e le aree che possono creare bypass indesiderati. Incorporando queste analisi nel nostro approccio, garantiamo una distribuzione ottimale dell’aria, che riduce il rischio di surriscaldamento nelle aree sensibili e promuove l’efficienza operativa dei tuoi sistemi. Eseguiamo valutazioni rigorose per convalidare e ottimizzare l’efficienza dei tuoi sistemi di raffreddamento, tenendo conto degli scenari peggiori. Questo ti permette di garantire la sostenibilità e le prestazioni dei tuoi data center.
Video riassuntivo dello studio
Sintesi dello studio
Lo studio si concentra sull’ottimizzazione energetica e sulla gestione termica di un centro dati utilizzando la simulazione CFD. Si concentra sulla progettazione esterna, compresa l’integrazione di un tetto superiore per migliorare passivamente la ventilazione. Utilizzando diversi scenari critici, lo studio valuta l’impatto delle variazioni della direzione del vento e della capacità operativa sul ricircolo dell’aria e sull’efficienza del sistema di raffreddamento.
Sofisticati modelli tridimensionali analizzano il comportamento termico e ilflusso d’aria, individuando le aree di surriscaldamento e ottimizzando le configurazioni dei sistemi. Il design complessivo del data center garantisce la funzionalità e la resistenza alle condizioni climatiche più difficili.
L’uso di coperture e materiali riflettenti riduce i carichi termici, mentre i condotti di scarico dei generatori deviano efficacemente l’aria calda, riducendo al minimo l’interazione con i raffreddatori d’aria. Grazie a un approccio collaborativo basato su una comunicazione aperta e sulla comprensione delle esigenze dei clienti, EOLIOS fornisce soluzioni su misura che riducono l’efficienza del consumo energetico (PUE), assicurano la continuità aziendale e aggiungono un livello di resilienza climatica.
Video riassuntivo della missione
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