Estudo térmico CFD das instalações técnicas de um centro de dados em Meudon (sala UPS, sala STS e sala de transformadores) para desempenhos ótimos e uma fiabilidade inigualável.
Face ao crescimento da procura, a gestão térmica das instalações técnicas é um desafio maior. A EOLIOS utiliza a CFD para propor soluções personalizadas que garantem desempenhos, eficiência energética e fiabilidade. As salas estudadas, uma sala UPS, uma sala STS e uma sala de transformadores, situam-se em Meudon.
O essencial. Estudo térmico CFD de três salas técnicas de um centro de dados em Meudon (UPS, STS, transformadores). A simulação revela fenómenos de recirculação que reciclam o ar quente para as aspirações e provocam pontos quentes. As conceções à medida (capotagem integral, encaminhamento das rejeições, sobrelevação das aspirações CRAH) suprimem a recirculação e baixam as temperaturas em 5 °C; um estudo de redundância confirma a resistência com um CRAH parado.
No universo dos centros de dados, a gestão térmica ocupa um lugar central. Habitualmente, os corredores quentes e frios são organizados nos halls para otimizar o arrefecimento dos servidores e dos equipamentos. No entanto, quando se trata das instalações técnicas, a situação é bem diferente: cada instalação é única, com as suas próprias restrições e configurações, o que torna as soluções de refrigeração normalizadas muitas vezes inadequadas.
Neste contexto, a especialização em CFD (Computational Fluid Dynamics) desempenha um papel-chave. Na ausência de medições estabelecidas e de soluções prontas a usar, é essencial recorrer a ferramentas de modelação avançadas para compreender e otimizar a circulação do ar, a dissipação do calor e a distribuição das temperaturas. Com a ajuda da CFD, é realizada uma análise aprofundada das infraestruturas, a fim de identificar as zonas quentes, otimizar os fluxos de ar e conceber soluções de refrigeração adaptadas a estas instalações técnicas.
Para realizar o modelo 3D de uma sala técnica tendo em vista o estudo CFD, a abordagem apoia-se simultaneamente nas plantas das salas e em visitas realizadas no local. Num primeiro momento, as plantas arquitetónicas detalhadas da sala permitiram recuperar as dimensões e a disposição dos equipamentos. Depois, durante a visita ao local, foram realizadas observações mais aprofundadas e medições precisas, e foram registados detalhes específicos como os sistemas de refrigeração, as grelhas de ventilação e os obstáculos.
Utilizando programas de modelação 3D, foram criados modelos geométricos das salas, integrando os equipamentos e os obstáculos da sala respeitando a sua localização real. Por fim, ao atribuir as propriedades físicas apropriadas a cada elemento do modelo (condutividade térmica dos materiais, rejeições caloríficas das máquinas, desempenhos dos sistemas de climatização), os estudos CFD puderam ser realizados.
Durante as nossas simulações sobre a configuração existente das instalações técnicas, foram constatadas temperaturas excessivamente elevadas ao nível das aspirações de ar fresco dos sistemas. Estas temperaturas elevadas são causadas principalmente por fenómenos de recirculação, em que o ar quente é reciclado em vez de ser evacuado de forma eficaz.
Além disso, foi identificada a presença de pontos quentes, zonas onde a dissipação de calor é insuficiente, o que pode acarretar riscos de sobreaquecimento dos equipamentos. É então necessária uma nova conceção para otimizar a circulação do ar, evitar os fenómenos de recirculação e melhorar a dissipação térmica.
Fenómeno em que o ar quente rejeitado pelos equipamentos é reaspirado em vez de ser evacuado. Eleva a temperatura de entrada de ar, reduz a eficiência da refrigeração e favorece o aparecimento de pontos quentes.
Foram propostas novas conceções adaptadas a cada sala para evitar o fenómeno de recirculação e reduzir as temperaturas excessivas:
Encaminhamento das rejeições caloríficas para canalizar e evacuar melhor o calor.
Capotagem integral entre as partes alta e baixa para compartimentar as massas de ar quente e frio.
Sobrelevação das aspirações CRAH para uma melhor captação do ar carregado de calorias.
Estas novas conceções foram submetidas a simulações avançadas em CFD para avaliar a sua eficácia. Os resultados são muito encorajadores: mostram claramente que as novas conceções permitem evitar o fenómeno de recirculação e reduzir as temperaturas ao nível das aspirações de ar fresco dos sistemas. As temperaturas puderam ser baixadas em 5 °C, o que contribui grandemente para garantir condições ótimas de funcionamento e reduzir os riscos de sobreaquecimento nas instalações técnicas do centro de dados.
A reter. As conceções à medida (encaminhamento STS, capotagem UPS, sobrelevação das aspirações CRAH do lado dos transformadores) suprimem a recirculação e baixam as temperaturas nas aspirações em 5 °C.
Foi efetuada uma análise minuciosa de redundância nas instalações técnicas a fim de assegurar uma fiabilidade inigualável dos sistemas de refrigeração. Para tal, são implantadas duas unidades CRAH em cada sala, funcionando em paralelo para uma redundância operacional ótima. Esta abordagem permite manter uma capacidade de refrigeração suficiente mesmo em caso de avaria de uma das unidades.
Unidade de tratamento de ar de uma sala técnica que recolhe o ar quente, o arrefece e depois o resopra. Os seus caudais e a altura das suas aspirações condicionam a captação das calorias e a homogeneidade das temperaturas.
A fim de validar a eficácia desta redundância, foram realizadas simulações detalhadas considerando a desativação de uma unidade CRAH. Os resultados mostraram que, mesmo com um CRAH parado, a temperatura nas instalações técnicas permanece numa gama aceitável, sem qualquer risco de sobreaquecimento. Esta demonstração evidencia a eficácia da redundância implementada.
Na EOLIOS, a importância capital da redundância nos ambientes críticos como os centros de dados é sempre tida em conta. A especialização em simulação CFD permite conceber soluções de refrigeração robustas e fiáveis, garantindo assim uma disponibilidade contínua dos equipamentos mesmo em caso de falha de uma unidade.
Princípio que consiste em instalar uma unidade de refrigeração de emergência para além do estritamente necessário, para que uma avaria ou uma manutenção não comprometa a refrigeração. A CFD verifica a resistência em temperatura com uma unidade parada.
A reter. Pôr a redundância à prova pelo cálculo, com um CRAH parado, prova a disponibilidade da refrigeração antes do incidente real em vez de a supor.
Recirculação, conceções à medida e redundância CRAH: as respostas às questões que exploradores e projetistas colocam antes de um estudo térmico CFD.
Ao contrário das salas de servidores com corredores quentes e frios, cada sala técnica é única e as soluções normalizadas são muitas vezes inadequadas. A CFD modela a circulação do ar, a dissipação e a distribuição das temperaturas para identificar as zonas quentes e conceber uma refrigeração à medida, como na nossa otimização da refrigeração de um centro de dados.
É a recirculação do ar quente rejeitado pelos equipamentos para as suas próprias aspirações de ar fresco. Eleva as temperaturas de entrada e cria pontos quentes; suprimi-lo é o objetivo primeiro da reconceção.
A partir das plantas arquitetónicas (dimensões, disposição) e de visitas ao local (medições dos sistemas de refrigeração, grelhas, obstáculos). Cada elemento recebe as suas propriedades físicas: condutividade térmica, rejeições caloríficas e desempenhos de climatização.
O encaminhamento das rejeições (STS), a capotagem integral (UPS) e a sobrelevação das aspirações CRAH (transformadores) suprimem a recirculação e baixam as temperaturas nas aspirações em 5 °C.
Simula a paragem de uma das duas unidades CRAH por sala: a temperatura permanece numa gama aceitável sem risco de sobreaquecimento, o que garante a disponibilidade contínua mesmo em caso de falha.
Explore as nossas especialidades, projetos e dossiês técnicos para ir mais longe do que a FAQ.
Estudo térmico CFD das instalações técnicas (UPS, STS, transformadores): deteção das recirculações e pontos quentes, conceções à medida (capotagem, encaminhamento, sobrelevação CRAH) e validação da redundância.
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