Studio dei rischi climatici e d’incendio di un data center esistente: modellare la dispersione del gas 3M™ NOVEC™ 1230 per garantire la continuità del servizio.
La sfida principale nella progettazione di un data center è la continuità perpetua dei servizi: guasti, manutenzioni e incendi possono verificarsi, ma le apparecchiature IT devono continuare a funzionare senza subire danni.
In questo contesto, EOLIOS ha condotto uno studio del rischio climatico e uno studio del rischio d’incendio nella sala dati del SAMU 95 (Ospedale di Pontoise).
Gli obiettivi: visualizzare le temperature all’ingresso dei server, verificare il flusso d’aria complessivo della sala, poi modellare la dispersione del gas 3M™ NOVEC™ 1230 in caso di incendio.
L’essenziale. Per il data center del SAMU 95 (Ospedale di Pontoise), EOLIOS ha condotto due studi CFD su un gemello digitale di circa 10 milioni di celle: un filone climatico (temperature all’ingresso dei server, ricircoli) e un filone antincendio che modella la dispersione del gas estinguente 3M™ NOVEC™ 1230. Risultato: circa 25 °C all’ingresso dei server e una concentrazione di gas superiore al 5% in tutte le zone a rischio, conforme alle raccomandazioni.
Per questo studio, l’intero data center è stato riprodotto con un software 3D. Tutti gli impianti HVAC sono considerati, così come gli apporti di calore attraverso le pareti. La disposizione esatta dei server è implementata, tenendo conto della portata e della potenza di ciascun server.
Più il gemello digitale è preciso, più i risultati si avvicinano alla realtà: la mesh contiene circa 10 milioni di elementi, raffinata nelle zone ad alto gradiente.
Un gemello digitale è una replica 3D fedele del data center e dei suoi impianti (server, HVAC, pavimento sopraelevato, controsoffitto) su cui gira la simulazione. Integra la portata e la potenza di ciascun server e gli apporti di calore attraverso le pareti; più il modello è preciso, più i risultati si avvicinano alla realtà.
Il bilancio di potenza dell’unità di trattamento aria rivela nessun sovraccarico. Tuttavia, l’assenza di pannelli di tamponamento nei rack, in corrispondenza degli slot server vuoti, crea ricircoli d’aria che possono risultare problematici.
In condizioni standard, l’aumento di temperatura è ben controllato: la temperatura è di circa 25 °C all’ingresso dei server. Nonostante la presenza di bypass, le condizioni climatiche sono soddisfatte, gli impianti di raffreddamento sono efficaci, anche in condizioni di caldo. La progettazione risponde alle attese.
Il ricircolo d’aria è il ritorno dell’aria calda espulsa dai server verso la loro stessa aspirazione. Compare qui dove mancano i pannelli di tamponamento nei rack, in corrispondenza degli slot server vuoti: l’aria calda aggira le apparecchiature e degrada localmente il raffreddamento.
Per lo studio del rischio d’incendio, tutte le caratteristiche del gas sono implementate nella simulazione. Il posizionamento dei 3 ugelli nel pavimento sopraelevato permette di prevenire rapidamente ogni rischio in caso di incendio in questa zona, e anche una diffusione attraverso il pavimento fino al livello della sala dati; lo stesso vale per gli ugelli nel controsoffitto.
I risultati mostrano che la dispersione del gas è conforme alle attese: il sistema disperde gas a sufficienza affinché tutte le apparecchiature e le zone a rischio raggiungano una concentrazione superiore al 5% nell’aria circostante. Per questa configurazione, il sistema è quindi conforme alle raccomandazioni.
Il NOVEC 1230 è un agente estinguente della famiglia dei fluorochetoni. Spegne il fuoco agendo sulla reazione di combustione, senza lasciare residui, senza condurre elettricità e senza danneggiare le apparecchiature elettroniche, il che lo rende particolarmente adatto alla protezione antincendio dei data center.
La simulazione numerica permette di anticipare numerosi scenari e di controllare gli imprevisti legati a una cattiva progettazione. Per il rischio climatico, la modellazione multifisica tiene conto di tutti i fenomeni all’origine dei loop di ricircolo o dei punti caldi. Per il rischio d’incendio, la CFD rappresenta l’evoluzione spaziale e temporale della diffusione del gas in funzione delle sue caratteristiche.
L’esperienza di EOLIOS nell’ingegneria termica e aeraulica generale permette di proporre soluzioni innovative e pertinenti ai rischi climatici e d’incendio.
Da ricordare. In un data center, la CFD verifica due cose prima dei lavori: che il raffreddamento tenga in condizioni normali e di caldo, e che in caso di incendio il gas estinguente raggiunga ovunque la concentrazione mirata. Simulare la distribuzione del gas evita i punti ciechi che un semplice calcolo di volume non rileva.
Dispersione del gas NOVEC, rischio climatico e gemello digitale di un data center.
Perché l’efficacia di un impianto di estinzione automatica a gas dipende da come il gas si distribuisce nel volume protetto. La CFD verifica, prima di ogni incidente, che ogni zona a rischio raggiunga la concentrazione di estinzione mirata, senza punti ciechi nel pavimento sopraelevato o nel controsoffitto. Vedi il nostro dossier sulla sicurezza antincendio dei data center (IEAG).
Il NOVEC 1230 è un agente estinguente della famiglia dei fluorochetoni. Spegne il fuoco agendo sulla reazione di combustione, senza residui, senza condurre elettricità e senza danneggiare le apparecchiature elettroniche, il che lo rende adatto ai data center.
In questa configurazione, tutte le apparecchiature e le zone a rischio raggiungono una concentrazione di gas superiore al 5% nell’aria circostante. Il sistema è quindi conforme alle raccomandazioni.
Sì. Il bilancio di potenza non rivela sovraccarichi e la temperatura è di circa 25 °C all’ingresso dei server. L’assenza di pannelli di tamponamento nei rack crea tuttavia ricircoli d’aria da tenere sotto controllo.
L’intero data center è riprodotto in 3D, con la portata e la potenza di ciascun server e gli impianti HVAC. La mesh di circa 10 milioni di elementi, raffinata nelle zone ad alto gradiente, mantiene i risultati vicini alla realtà.
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Studio CFD del data center del SAMU 95 (Ospedale di Pontoise): un gemello digitale da circa 10 milioni di celle, analisi del rischio climatico (ricircoli, ~25 °C all’ingresso) e modellazione della dispersione del gas estinguente 3M™ NOVEC™ 1230 (ugelli nel pavimento sopraelevato e nel controsoffitto) fino a una concentrazione conforme > 5%, per garantire la continuità del servizio.
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