Studio delle perdite di carico di rete

EOLIOS calcola e ottimizza le perdite di carico delle vostre reti

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La maggior parte dei circuiti di trasporto negli impianti industriali presenta diverse singolarità che causano cambiamenti significativi nel flusso. Le loro influenze possono portare a cambiamenti di flusso come separazione di fase, instabilità e cambiamenti nel regime di flusso.

In questo contesto, diventa complesso comprendere le perdite di pressione in reti molto specifiche.

EOLIOS è specializzata in studi di flusso d’aria su più scale. Questa competenza ci permette di fornire un’analisi approfondita delle azioni di un gas o di un liquido nelle vostre reti, al fine di fornire indicazioni per la progettazione dei vostri vari sistemi.

Studio della perdita di pressione

In meccanica dei fluidi, , la caduta di pressione di un liquido o di un gas dovuta al diverso attrito contro le pareti di un tubo o di un condotto è chiamata ” caduta di pressione “. Questo attrito crea un dissipazione dell’energia meccanica del fluido. Ci sono due tipi di perdite di carico :

  • Perdite lineari o regolari : perdita di energia dovuta all’attrito sulle pareti di un condotto o di un tubo, la cui rugosità può variare.
  • Perdite singolari : perdita di energia dovuta a varie singolarità nella rete, come modifiche della sezione trasversale, curve, ingressi o uscite…

L'origine delle perdite di carico

Perdita di carichi regolari

Le perdite di pressione regolari sono causate dall’attrito sulle pareti della rete. Più il fluido è viscoso, maggiore è l’attrito. La viscosità del fluido combinata con le micro asperità della rete aumenta l’attrito del fluido e di conseguenza la dissipazione di energia.

Per un determinato liquido o gas, la caduta di pressione dipende da due fattori:

  • Ruvidità dei tubi: I materiali utilizzati per i condotti o i tubi presentano una maggiore o minore rugosità sulla loro superficie. Questa proprietà del materiale determina una perdita regolare di pressione di entità variabile.
  • Il tipo di flusso Esistono diversi tipi di flusso, ad esempio laminare, transitorio e turbolento. La differenza tra questi flussi si riflette nel rapporto tra forze inerziali e forze viscose.

Perdita di carico singolare

Le cadute di pressione regolari si verificano quando si verifica un cambiamento di geometria all’interno della rete. Questi cambiamenti nella geometria causano disturbi del flusso e possono talvolta portare a fenomeni di vortice all’interno del tubo stesso.

In genere, le perdite di carico regolari sono rappresentate da variazioni della sezione trasversale, da curve e da modifiche della sezione trasversale, curveo sistemi collegati alla rete, come ad esempio i box di espansione scatole di espansione, scambiatori di calore e così via.

Le loro influenze possono portare a cambiamenti nel flusso, come separazione di fase, instabilità e cambiamenti nel regime di flusso. Le perdite di pressione singolari sono nella maggior parte dei casi all’origine della maggior parte delle perdite di pressione.

Ottimizzazione dell'installazione e ausili alla progettazione

Nel settore dei fluidi industriali, la caduta di pressione è un fenomeno ben noto che deve essere tenuto in considerazione. EOLIOS vi aiuterà a calcolare la perdita di carico per soddisfare al meglio le vostre esigenze. Siamo in grado di fornire un calcolo accurato delle perdite di carico dei vostri sistemi e di guidarvi verso l’ottimizzazione delle vostre reti e del vostro impianto.

Modellazione 3D e simulazione CFD delle vostre reti

È possibile creare un gemello digitale e una simulazione CFD delle reti nell’ambito del calcolo delle perdite di pressione. La simulazione CFD, sia stazionaria che transitoria, può essere un valido aiuto per catturare tutti i fenomeni coinvolti nei vostri sistemi.

Capire come funziona il condizionamento dei data centre

Con l’aumento della quantità di informazioni e del grado di informatizzazione dei processi di lavoro, la questione della sicurezza di queste informazioni durante il funzionamento ininterrotto dei server sta diventando sempre più pressante. Un fallimento in questo settore può sospendere tutte le attività aziendali e portare a gravi perdite. Uno dei requisiti principali per un funzionamento stabile dei server è il mantenimento della temperatura ottimale dell’aria nel volume della sala server, che si ottiene utilizzando speciali sistemi basati su precisione.

Il funzionamento di un data center è ad alta intensità energetica e il sistema di raffreddamento spesso consuma tanta (o più) energia dei computer che supporta.

In questo articolo esamineremo alcune delle tecnologie di raffreddamento dei data center più comunemente utilizzate, nonché nuovi approcci alla simulazione CFD.

Progettazione di corridoi freddi / corridoi caldi

Si tratta di una disposizione dei rack dei centri dati che utilizza file alternate di “corridoi freddi” e “corridoi caldi”.

Davanti ai rack ci sono diffusori di aria fredda (di solito tramite griglie) che permettono ai server di aspirare l’aria, mentre i corridoi caldi rimuovono il calore da dietro i server. I condotti di ventilazione sono solitamente collegati a un controsoffitto che preleva l’aria calda dai “corridoi caldi” per raffreddarla, e poi l’aria raffreddata viene espulsa nei “corridoi freddi”, attraverso un controsoffitto o dei condotti (si vedano alcuni progetti sciolti).

I rack server vuoti dovrebbero essere riempiti con pannelli di copertura per evitare il surriscaldamento e ridurre la quantità di aria fredda sprecata. Infatti, il vuoto creato dall’assenza di server può portare a trasferimenti d’aria parassiti date le differenze di pressione tra le zone calde e fredde. Questo movimento di aria vagante è energia sprecata.

Simulazione CFD della distribuzione della temperatura di corridoi caldi e freddi - Data Center

Sistema ad acqua refrigerata

Questa tecnologia è più comunemente utilizzata nei data center di dimensioni medio-grandi.

L’aria all’interno del data centre viene fornita da sistemi di trattamento dell’aria, noti come trattamento dell’aria nella sala computer (CRAH) e acqua refrigerata (fornito da un sistema di raffreddamento esterno all’installazione) viene utilizzato per raffreddare la temperatura dell’aria.

Qual è la differenza tra le unità CRAC e CRAH?

Unità CRAC

Le unità CRAC funzionano come le unità di condizionamento dell’aria domestica . Hanno un sistema di espansione diretta e compressori integrati direttamente nell’unità. Il raffreddamento si ottiene soffiando l’aria su uno scambiatore riempito di refrigerante. Il refrigerante viene mantenuto freddo da un compressore all’interno dell’unità. Il calore in eccesso viene quindi espulso da una miscela di glicole, acqua o aria. Mentre la maggior parte delle unità CRAC fornisce generalmente un volume costante e modula solo il funzionamento on/off, si stanno sviluppando nuovi modelli che consentono variazioni del flusso d’aria.

Le unità CRAC possono essere posizionate in diversi modi, ma di solito vengono installatedi fronte ai corridoi caldi di un data center. Lì, attraverso le perforazioni del pavimento rialzato (griglie, o perforazioni delle piastrelle del pavimento), rilasciano aria raffreddata che raffredda i server dei computer.

Unità CRAH

Le unità CRAH funzionano come unità di trattamento dell’aria ad acqua refrigerata installate nella maggior parte degli edifici per uffici. Forniscono il raffreddamento soffiando l’aria su uno scambiatore riempito di acqua refrigerata. L’acqua refrigerata viene solitamente fornita da “refrigeratori d’acqua”, altrimenti noti come impianti di refrigerazione. Le unità CRAH sono in grado di regolare la velocità del ventilatore per mantenere una pressione statica impostata, assicurando che i livelli di umidità e la temperatura rimangano stabili.

La produzione di acqua refrigerata può essere effettuata per espansione diretta o con raffreddatori adiabatici di tipo DRY , molto più efficienti dal punto di vista energetico.

Qual è la temperatura ottimale per un data center?

Le sale server e i data center contengono una miscela di aria calda e fredda: le ventole dei server espellono aria calda durante il funzionamento, mentre l’aria condizionata e altri sistemi di raffreddamento forniscono aria fredda per contrastare l’aria calda in uscita. Il mantenimento del giusto equilibrio tra aria calda e fredda è sempre stato fondamentale per mantenere la disponibilità dei data center. Se un data center si riscalda troppo, le apparecchiature sono più esposte al rischio di guasti. Questo guasto spesso comporta tempi di inattività, perdita di dati e di fatturato.

Negli anni 2000, l’intervallo di temperatura consigliato per il data center era compreso tra 20 e 24°C . Questo è l’intervallo raccomandato dall’American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) come ottimale per la massima disponibilità e durata delle apparecchiature. Questa gamma ha permesso un migliore utilizzo e ha fornito uno spazio sufficiente in caso di guasto dell’aria condizionata.

Dal 2005 sono diventati disponibili nuovi standard e attrezzature migliori, così come tolleranze migliorate per intervalli di temperatura più elevati. ASHRAE ha attualmente raccomandato un intervallo di temperatura operativo accettabile compreso tra 18° e 27°C.

L’aumento della temperatura all’ingresso del server fa anche uso del free cooling o free chilling (sistemi che utilizzano l’aria esterna per soffiare aria fresca nella stanza o per raffreddare l’acqua al posto del refrigeratore). più interessanteQuesto è particolarmente vero nelle regioni temperate come la Francia. Infatti, con setpoint di temperatura ambiente di 25°C, anziché 15°C, i periodi dell’anno durante i quali è possibile utilizzare il free cooling, senza attivare la climatizzazione, sono notevolmente più lunghi. Ciò genera un notevole risparmio energetico e un miglioramento del PUE (Power Usage Effectiveness). Lo stesso vale per il free chilling, che può essere utilizzato più frequentemente durante tutto l’anno, per raffreddare i circuiti dell’acqua, i setpoint di temperatura sono ora impostati a 15°C invece dei 7°C per l’acqua.

Quali sono i problemi di un set point di temperatura troppo alto in un data center?

Purtroppo, temperature di esercizio più elevate possono ridurre il tempo di risposta in caso di rapido aumento della temperatura dovuto a un guasto dell’unità di raffreddamento. Un data center contenente server che operano a temperature più elevate è a rischio di guasti hardware simultanei istantanei. Le recenti normative ASHRAE sottolineano l’importanza di monitorare in modo proattivo la temperatura ambientale all’interno delle sale server.

Cosa succede se è troppo caldo?

Quando la temperatura all’interno del data centre sale troppo, le apparecchiature possono facilmente surriscaldarsi. Questo può danneggiare i server. I dati potrebbero andare persi , causando gravi problemi alle aziende che fanno affidamento sui servizi di data center. Per questo motivo, tutti i data center devono disporre di sistemi di raffreddamento in grado di resistere a periodi di crisi o di manutenzione.

Cosa succede se i sistemi di condizionamento dell'aria si guastano?

A seconda della densità di potenza installata, l’aumento della temperatura dell’aria all’interno della sala server può essere estremamente rapido. Nelle simulazioni di interruzione dell’alimentazione, in genere si osserva un aumento della temperatura dell’ordine di 1°C al minuto. Ciò comporta un rischio significativo di degrado dell’hardware e di perdita di dati se i sistemi di ridondanza e di sicurezza non sono dimensionati correttamente. D’altra parte, il tempo di riavvio e l’attivazione a piena potenza dei compressori dei sistemi di climatizzazione rappresentano una sfida per le sale più esigenti. Per ritardare gli effetti dell’aumento della temperatura, esistono sistemi di inerzia che immagazzinano energia termica per alcuni minuti, in modo da smussare la curva di aumento della temperatura.

Perché eseguire una simulazione CFD di un data center?

La simulazione CFD fornisce informazioni sulla relazione tra il funzionamento dei sistemi meccanici e le variazioni del carico termico delle apparecchiature informatiche. Grazie a queste informazioni, il personale IT e di sede può ottimizzare l’efficienza del flusso d’aria e massimizzare la capacità di raffreddamento.

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