Estudo CFD das trocas térmicas e aeráulicas externas de um centro de dados em Meudon: plumas dos grupos electrogéneos e controlo do circuito fechado dos refrigeradores de ar em cobertura.
A EOLIOS utilizou a modelação CFD para estudar as trocas térmicas e aeráulicas externas de um centro de dados em Meudon. O estudo permitiu compreender e otimizar a refrigeração dos equipamentos informáticos de alta densidade, com recomendações para melhorar a aeráulica em caso de vento específico.
O essencial. Estudo CFD externo de um centro de dados em Meudon, apoiado num gémeo digital que reproduz o local e o seu ambiente num raio de 400 m. As condições mais desfavoráveis adotadas são uma temperatura exterior de 40 °C e um vento de 4 m/s. Na aspiração dos sistemas em cobertura, a temperatura mantém-se geralmente inferior a 45 °C. Foi identificado um fenómeno de circuito fechado dos refrigeradores de ar, mas permanece muito localizado e não compromete a durabilidade das instalações. Recomenda-se um controlo da aeráulica para um vento de Nordeste.
A EOLIOS Engenharia, um dos líderes europeus da modelação CFD de centro de dados, trouxe a sua especialidade na compreensão e na modelação das trocas térmicas e aeráulicas exteriores, em ligação com a libertação calorífica dos grupos electrogéneos e dos sistemas em cobertura.
No ambiente dos centros de dados de muito grande escala, são necessários sistemas de refrigeração capazes de acompanhar a evolução do IT devido à densidade crescente dos equipamentos (mais de 10 kW por baia). Estas calorias são evacuadas por uma série de sistemas de refrigeração dispostos em forte concentração em cobertura.
Este estudo examina a pluma de escape de uma série de geradores. O objetivo: melhorar a circulação de ar dos refrigeradores de ar em cobertura dos locais técnicos ocupados por grupos electrogéneos, a fim de assegurar que o escape térmico não contamina o ar de alimentação por circuito fechado. Um circuito fechado provoca uma perda de potência dos refrigeradores de ar, logo uma subida de temperatura nos data halls e um risco de avaria.
Para isso, os nossos engenheiros simularam por cálculo numérico CFD o comportamento termo-aeráulico dos diferentes fenómenos que ocorrem no exterior do modelo.
Volume de ar quente rejeitado por uma fonte (grupo electrogéneo, chaminé, refrigerador de ar) que se eleva e se deforma sob o efeito da sua flutuabilidade e do vento. A sua trajetória condiciona o risco de reaspiração pelos sistemas vizinhos.
Uma multitude de parâmetros foi tida em conta pelos nossos especialistas:
as temperaturas radiantes das paredes e a tiragem térmica proveniente dos processos;
a pressão do vento e a resistência interna ao escoamento de ar vertical;
a localização e a resistência ao escoamento das aberturas da envolvente;
o terreno local, o impacto do edificado a barlavento e os sistemas mecânicos que movimentam o ar à volta dos processos.
Foi conduzido um estudo meteorológico para determinar as condições climáticas usuais à volta do local. Revelou que o vento é constante ao longo do ano, com dominante Sudoeste e fenómenos temporários de origem Nordeste.
O estudo foi realizado para uma temperatura exterior de 40 °C e ventos de 4 m/s, velocidade mais preponderante no local e mais desfavorável: é suscetível de rebater a pluma térmica dos grupos electrogéneos para os sistemas de cobertura.
O gémeo digital reproduz a geometria simplificada do local e do seu ambiente num raio de 400 m, para analisar mais finamente a evolução da pluma térmica segundo a orientação dos ventos. Inscreve-se num processo de melhoria da conceção: as zonas de sobretemperatura em aspiração conduziram a uma atualização do modelo pelos engenheiros da EOLIOS.
Réplica virtual do centro de dados e do seu ambiente, alimentada pelas fichas técnicas dos equipamentos. Permite reproduzir diferentes cenários de vento e de carga sem intervir na instalação real.
O gémeo digital inclui os grupos electrogéneos, a subestação, as chaminés e os refrigeradores de ar em cobertura. Grelhas mecânicas são instaladas à volta da cobertura e dos grupos electrogéneos.
Os grupos electrogéneos são instalados em locais de betão à medida que integram os equipamentos técnicos. Chaminés modeladas em cobertura evacuam os gases de escape dos motores, nocivos para o ambiente e a saúde.
Os refrigeradores de ar instalados em cobertura dissipam o calor libertado nos data halls. Estão equipados com silenciadores, cuja cobertura foi tida em conta na modelação aeráulica.
A simulação CFD mostra que a temperatura se mantém geralmente inferior a 45 °C. Foram identificadas zonas mais elevadas, atribuíveis ao circuito fechado dos refrigeradores de ar do lado Norte sobre os do lado Sul quando o vento vem de Nordeste, e inversamente por vento de Sudoeste.
Reaspiração, pelos refrigeradores de ar, de uma parte do ar quente que acabaram de rejeitar. O ar infiltra-se sob a cobertura pelas extremidades abertas da fila, o que eleva a temperatura na aspiração e reduz a potência de refrigeração.
Este aumento mantém-se, contudo, muito localizado: só surge ao nível do refrigerador de ar mais próximo dos grupos electrogéneos e permanece inferior ao objetivo de temperatura.
A simulação numérica confirmou, por outro lado, que as plumas térmicas dos grupos electrogéneos, das chaminés de rejeição, das grelhas de aspiração e de rejeição e da subestação transformador não representam nenhum problema para os sistemas em cobertura.
O estudo evidencia que a densidade elevada de instalações em cobertura provoca fenómenos de circuito fechado, causando um aumento local da temperatura do ar. Este fenómeno não põe, contudo, em perigo a durabilidade das instalações.
Os engenheiros da EOLIOS realizaram também um modelo aproximado do PA13. As suas principais características termo-aeráulicas revelaram problemas de circuito fechado significativos, suscetíveis de comprometer a durabilidade das instalações: as plumas dos grupos electrogéneos são aí reaspiradas de forma importante pelos refrigeradores de ar da cobertura.
A reter. No PA 22, o circuito fechado mantém-se localizado e sem consequência sobre a durabilidade. O modelo mais denso PA13 mostra, pelo contrário, recirculações críticas. A densidade de equipamentos em cobertura é, portanto, o fator determinante, e um ar ambiente que pode atingir 40 °C obriga a antecipar estes fenómenos desde a conceção.
Recomendamos realizar um controlo da aeráulica deste centro de dados para um vento de Nordeste.
As conclusões do estudo permitiram identificar estas problemáticas e propor soluções adaptadas às equipas de conceção. A simulação CFD permite analisar, verificar e corrigir os erros eventuais desde a conceção: um método rápido e preciso, que poupa tempo e custos garantindo resultados concretos e fiáveis. Integrar a CFD desde a fase de conceção é a garantia de evitar os problemas futuros.
Saber-fazer: a simulação CFD externa para os centros de dadosCircuito fechado, condições meteorológicas e contributo da simulação: as respostas às questões que exploradores e equipas de conceção colocam.
Uma parte do ar quente rejeitado por uma fila de refrigeradores de ar infiltra-se sob a cobertura pelas extremidades abertas e é depois reaspirada pelos sistemas da mesma fila. A temperatura na aspiração aumenta e a potência de refrigeração diminui, um desafio próximo do estudado no nosso projeto de perda de pressão de gerador.
O vento é constante ao longo do ano, com dominante Sudoeste e fenómenos temporários de origem Nordeste. O estudo foi conduzido para uma temperatura exterior de 40 °C e um vento de 4 m/s, a velocidade mais preponderante e mais desfavorável, pois rebate a pluma dos grupos electrogéneos para os sistemas de cobertura.
Não. No PA 22 o sobreaquecimento mantém-se muito localizado, limitado ao refrigerador de ar mais próximo dos grupos electrogéneos, e a temperatura permanece inferior ao objetivo. Um modelo mais denso como o PA13 mostra, pelo contrário, circuitos fechados significativos suscetíveis de comprometer a durabilidade das instalações.
O gémeo digital reproduz a geometria do local e do seu ambiente num raio de 400 m para restituir a influência do terreno, do edificado e dos ventos dominantes na evolução das plumas térmicas segundo a sua orientação.
A simulação CFD permite analisar, verificar e corrigir os erros potenciais desde a conceção. Rápida e precisa, poupa tempo e custos garantindo resultados fiáveis antes da realização.
Explore as nossas especialidades, projetos e dossiês técnicos para ir mais longe do que a FAQ.
Estudo CFD externo do centro de dados PA 22 em Meudon: impacto dos geradores e dos sistemas de refrigeração em cobertura. A simulação numérica modelou os fenómenos termo-aeráulicos para analisar e melhorar a ventilação dos refrigeradores de ar. A análise meteorológica mostra um vento dominante de Sudoeste com episódios temporários de Nordeste. A temperatura mantém-se geralmente abaixo do objetivo, com zonas de sobretemperatura locais devidas ao circuito fechado entre refrigeradores de ar, sem afetar gravemente a durabilidade das instalações.
Gémeo digitalEstudo data center – Data Hall e Instalações UPS
Controlo de fumosEngenharia de extração de fumos num centro de dados
HiperescalaCFD externo & interno – Centro de dados em hiperescala
OtimizaçãoOtimização CFD – Centro de dados
InternoCentro de dados – DC28 – Interno
Instalações técnicasInstalações técnicas – Centro de dados
RefrigeraçãoOtimização da refrigeração – Centro de dados
ExternoCentros de dados – DC15.1 & DC15.2 – Externos
GeradorEstudo de perda de pressão – Gerador – Centro de dados
ExternoCentro de dados – Paris
IncêndioCentro de dados – GAZ NOVEC
InternoCentro de dados – DC17 – Interno
ExternoCentro de dados – D14 – Externo
ExternoCentros de dados – DC25 & DC26 – Externo
InternoCentro de dados – DC10 – Interno
InternoCentro de dados – DC25 – Interno
ExternoDC23 – Externo
Especialidades CFD, projetos entregues e dossiês técnicos: todo o domínio Centro de dados, reunido num único ponto de acesso.