Ingénierie CFD des data centers
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Optimisation de la performance climatique des centres de données par simulation CFD
- Urbanisation des allées chaudes et froides
- Validation de la température maximale de l’air à l’entrée de l’équipement
- Recommandation sur les températures de l’eau glacée
- Etude de scénarios critiques de défaillance
- Identification des flux d’air de dérivation et de recirculation
- Amélioration de la distribution aéraulique et l’efficacité du refroidissement
- Dimensionnement précis de l’implantation des grilles
- Optimisation du placement et du contrôle des systèmes de traitement de l’air
- Etude des points de consigne des systèmes de traitement de l’air.
Quel usage de la simulation CFD pour les data centers ?
Comprendre l'interaction entre les différents systèmes de climatisation dans les centres de données
La modélisation CFD est généralement utilisée au stade de la conception pour l’analyse du dimensionnement des installations. La simulation informatique fournit des informations sur la relation entre le fonctionnement des systèmes de climatisation et les variations de la charge thermique des équipements informatiques. Grâce à ces informations, le personnel informatique et le personnel du site peuvent optimiser l’efficacité des flux d’air et maximiser la capacité de refroidissement.
De nombreux types d’équipements et de systèmes différents sont installés dans les centres de données et les salles de serveurs. Une abondance de sous-systèmes, tels que des rangées d’équipements de réseau de stockage, des équipements de commutation de réseau ou des serveurs haute densité, se traduit par une abondance de sources de chaleur et de systèmes de climatisation. Par conséquent, il est très difficile de comprendre comment ces différents systèmes cohabitent, en affectant la distribution de l’air et la pression dans une pièce.
Nos méthodes de modélisation informatique, et en particulier les outils de calcul de dynamique des fluides (CFD), permettent d’analyser en détail ces options et de représenter graphiquement la distribution de température, la vitesse de propagation des flux et la pression atmosphérique dans les différents espaces
La modélisation CFD n’est pas une solution à simple à un problème, mais une application pragmatique qui peut aider à optimiser la compréhension globale du projet ou d’explorer comment il est possible de réduire les coûts d’exploitation d’une installation existante.
D’autre part, elle permet de valider par simulation le dimensionnement climatique d’une salle composée de serveurs haute densité en scénario extrême.
Ci-après les avantages qui peuvent être obtenus de l’utilisation de la modélisation CFD dans la conception d’une salle de serveurs, ou lors de l’analyse d’un centre de données en état de marche.
- Tester les hypothèses sur le fonctionnement des systèmes de refroidissement (CRAH) dans la salle des serveurs
- Gestion de crise – Les climatiseurs de secours supporteront-ils la charge en cas de panne de l’un des principaux climatiseurs ?
- L’entreprise prévoit de virtualiser les applications ; que se passe-t-il si vous ajoutez un nouveau tableau de densité ?
- Le Data Center fonctionnera-t-il plus efficacement si l‘équipement informatique est placé différemment ?
- Le centre de données fonctionnera-t-il plus efficacement si le système de refroidissement est changé ?
- Que se passe-t-il si la température de l’air entrant dans l’équipement informatique augmente ?
- Que se passe-t-il si la température de l’eau glacée fournie aux CRAH est augmentée ?
- Mon système est-il simplement viable ?
Jumeau numérique – Data center
Notre démarche d’étude intégrée
Conception préalable : Étude des scénarios de crise
Lorsqu’un ingénieur EOLIOS avec une expertise en conception de Data Center travaille avec votre équipe, ils peuvent résoudre les problématiques de conception de datacenter. D’autre part, notre maitrise de la gestion climatique de ce type d’espace assure au client une garantie de résultats et la suppression de désordres éventuels.
Plus important encore, en simulant des scénarios de crise les variables inconnues et les conséquences de problématiques (coupure de courant du fournisseur) peuvent être évitées dès le départ.
En utilisant la modélisation CFD dans la conception, les systèmes d’alimentation et de refroidissement peuvent être optimisés avant la construction de l’installation et avant d’investir dans un projet. La modélisation CFD permet au personnel du site et aux informaticiens de valider la fonctionnalité des systèmes dans toutes les situations de crise, ce qui permet d’éviter le risque de mal fonctionnement à l’usage.
Nous étudions les scénarios de relance des équipements de sécurité, l’inertie de boucle et l’élévation en température pour calculer les températures maximales en tout points de l’espace et définir les serveurs informatiques les plus défavorables
Pourquoi réaliser une simulation CFD d’un data center ?
Modélisation CFD : un outil essentiel pour une conception de salles serveurs optimale
L’investissement initial dans la modélisation CFD est rentable à plusieurs reprises. Le modèle CFD permet des images 3D simples et faciles à comprendre par tous les acteurs du projet, qui peuvent être analysées en considérant à la fois des images statiques et des vidéos dynamiques.
Si nécessaire, les informations sont protégées, car nos fichiers ne peuvent être lus que sur des lecteurs multimédias pour lesquels un pilote spécial fourni par EOLIOS est installé.
Ces cartographies 3D à code couleurs de salle de serveurs, montrent la distribution de la chaleur, la vitesse de l’air et la pression dans l’espace, permettent d’indiquer les zones nécessitant d’être affinées ou simplement repensées. Nous optimisons généralement en conception le positionnement des grilles au sol de manière à apporter un flux homogène pour l’ensemble des serveurs.
« Le débit d’air d’une grille de faux plancher technique peut varier de plus de 50% en fonction de son positionnement, de la configuration de salle et de son éloignement des systèmes de climatisation »
Une fois les modifications apportées au niveau macroscopique (urbanisation des salles, allées chaude et froide), la documentation de conception peut être optimisée en apportant les modifications finales (dimensionnement spécifique des grilles de diffusion, du dimensionnement des CRAH). Enfin, la fiabilité du système est vérifiée à l’aide de simulations transitoires, recréant des scénarios de défaillance du système de refroidissement.
Des conclusions et préconisations peuvent être effectuées à partir des informations tirées des scénarios transitoires afin de fournir un environnement d’exploitation sûr et fiable pour votre investissement informatique. Ainsi, les services de modélisation CFD au sein d’EOLIOS sont une grande valeur ajoutée pour les investisseurs et les intégrateurs, ainsi que pour les utilisateurs finaux, qui obtiennent une image claire des risques auxquels leur centre de données sont confrontés.
Pourquoi réaliser une simulation CFD externe d’un data center ?
Définir les pertes de puissances en condition extrêmes
Les data centers sont des sites où la densité d’extraction de calories est très élevée. La mutualisation des systèmes, la superposition de halls serveurs, l’augmentation de puissance continu des racks de serveurs conduit à une dissipation extrêmement élevée des calories en toiture. La surface de dissipation étant contrainte par les dimensions du bâtiment, il en résulte une concentration très élevée de systèmes de climatisation en toiture entraînant un risque important de pertes de puissance, voir de mise en défaut en cascade des systèmes lors de condition climatique extrêmes.
Par très forte chaleur, ou lors de scénarios de coupure de courant électrique sur le site, des panaches d’air surchauffés générés par les systèmes de refroidissement peuvent générer une forte baisse de puissance de refroidissement, voir une un arrêt en cascade des systèmes de toiture conduisant à une mise en défaut généralisé du site.
Les études CFD extérieures de data center permettent d’étudier les risques de pertes de puissances et d’optimiser la disposition des systèmes de refroidissement en toiture.
Etudes des risques de pollution des locaux
En parallèle, il est possible de vérifier que le rejet de fumées (Nox) des groupes électrogènes ne sont pas repris par des CTA en toiture, ce qui entrainerait une pollution de l’air des bureaux.
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Ingénierie des centres de données
Initialement crée en France, EOLIOS Ingénierie est le bureau d’études de référence en simulation thermique et aéraulique pour les data centers en Europe et dans le monde. L’entreprise accompagne les exploitants, concepteurs et maîtres d’ouvrage dans toutes les étapes de la vie d’un data center : conception, optimisation, rénovation ou extension.
En combinant une expertise scientifique pointue, des outils de simulation à la pointe et une connaissance fine de l’écosystème data center, EOLIOS Ingénierie est un partenaire de confiance pour assurer la disponibilité, la sécurité et la performance énergétique des infrastructures IT, tout en anticipant les enjeux de durabilité.
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