Estudo dos riscos climáticos e de incêndio de um centro de dados existente: modelar a dispersão do gás 3M™ NOVEC™ 1230 para garantir a continuidade dos serviços.
O principal desafio da conceção de um centro de dados é a continuidade permanente dos serviços: podem ocorrer falhas, manutenções e incêndios, mas os equipamentos informáticos têm de continuar a funcionar sem serem danificados.
Neste âmbito, a EOLIOS realizou um estudo de risco climático e um estudo de risco de incêndio no data hall do SAMU 95 (CHU de Pontoise).
Os objetivos: visualizar as temperaturas à entrada dos servidores, verificar a aeráulica global da sala e, em seguida, modelar a dispersão do gás 3M™ NOVEC™ 1230 em caso de incêndio.
O essencial. Para o centro de dados do SAMU 95 (CHU de Pontoise), a EOLIOS conduziu dois estudos CFD sobre um gémeo digital de cerca de 10 milhões de células: uma vertente climática (temperaturas à entrada dos servidores, recirculações) e uma vertente de incêndio que modela a dispersão do gás extintor 3M™ NOVEC™ 1230. Resultado: cerca de 25 °C na aspiração dos servidores e uma concentração de gás superior a 5 % em todas as zonas de risco, conforme às recomendações.
Para este estudo, a totalidade do centro de dados foi reproduzida com um programa 3D. Todos os sistemas AVAC são tidos em conta, bem como os ganhos de calor através das paredes. A disposição exata dos servidores é implementada, considerando o caudal e a potência de cada servidor.
Quanto mais preciso é o gémeo digital, mais os resultados se aproximam da realidade: a malha conta cerca de 10 milhões de elementos, refinada nas zonas de forte gradiente.
Um gémeo digital é uma réplica 3D fiel do centro de dados e das suas instalações (servidores, AVAC, piso falso, teto falso) sobre a qual corre a simulação. Nele se integram o caudal e a potência de cada servidor, bem como os ganhos de calor através das paredes; quanto mais preciso é o modelo, mais os resultados se aproximam da realidade.
O balanço de potência da unidade de tratamento de ar não revela qualquer sobrecarga. Em contrapartida, a ausência de módulos de obturação nos bastidores, nos lugares de servidores vazios, cria recirculações de ar que podem ser incómodas.
Em condições normais, a subida de temperatura está bem dominada: a temperatura ronda os 25 °C na aspiração dos servidores. Apesar da presença de curtos-circuitos aeráulicos, as condições climáticas são respeitadas e os sistemas de arrefecimento são eficazes, inclusive em condições quentes. A conceção responde às expectativas.
A recirculação de ar designa o retorno do ar quente rejeitado pelos servidores à sua própria aspiração. Surge aqui onde faltam módulos de obturação nos bastidores, nos lugares de servidores vazios: o ar quente contorna os equipamentos e degrada localmente o arrefecimento.
No âmbito do estudo do risco de incêndio, todas as características do gás são implementadas na simulação. O posicionamento dos 3 bocais no piso falso permite prevenir rapidamente qualquer risco em caso de fogo nessa zona, mas também uma difusão através do piso até ao nível do data hall; o mesmo se aplica aos bocais no teto falso.
Os resultados mostram que a dispersão do gás está conforme às expectativas: o sistema consegue dispersar gás suficiente para que o conjunto dos equipamentos e das zonas de risco atinja uma concentração superior a 5 % no ar envolvente. Para esta configuração, o sistema está portanto conforme às recomendações.
O NOVEC 1230 é um agente extintor da família das fluorocetonas. Extingue o fogo agindo sobre a reação de combustão, sem deixar resíduos, sem conduzir a eletricidade e sem danificar os equipamentos eletrónicos, o que o torna particularmente adaptado à proteção contra incêndios dos centros de dados.
A simulação numérica permite antecipar numerosos cenários e dominar os imprevistos ligados a uma conceção deficiente. Para o risco climático, a modelação multifísica tem em conta o conjunto dos fenómenos na origem dos circuitos fechados ou dos pontos quentes. Para o risco de incêndio, a CFD representa a evolução espacial e temporal da difusão do gás à luz das suas características.
A experiência da EOLIOS em térmica e em aeráulica geral permite propor soluções inovadoras e pertinentes face aos riscos climáticos e de incêndio.
A reter. Num centro de dados, a CFD verifica duas coisas antes da obra: que o arrefecimento se mantém em condições normais e quentes, e que, em caso de fogo, o gás extintor atinge em todos os pontos a concentração pretendida. Simular a distribuição do gás evita as zonas de sombra que um simples cálculo de volume não deteta.
Dispersão do gás NOVEC, risco climático e gémeo digital de um centro de dados.
Porque a eficácia de uma extinção automática a gás depende da forma como o gás se distribui no volume protegido. A CFD verifica, antes de qualquer incidente, que cada zona de risco atinge a concentração de extinção pretendida, sem zonas de sombra no piso falso nem no teto falso. Veja o nosso dossiê sobre a segurança contra incêndios dos centros de dados (IEAG).
O NOVEC 1230 é um agente extintor da família das fluorocetonas. Extingue o fogo agindo sobre a reação de combustão, sem resíduos, sem conduzir a eletricidade e sem danificar os equipamentos eletrónicos, o que o torna adequado aos centros de dados.
Nesta configuração, o conjunto dos equipamentos e das zonas de risco atinge uma concentração de gás superior a 5 % no ar envolvente. O sistema está portanto conforme às recomendações.
Sim. O balanço de potência não revela qualquer sobrecarga e a temperatura ronda os 25 °C na aspiração dos servidores. A ausência de módulos de obturação nos bastidores cria, no entanto, recirculações de ar a vigiar.
A totalidade do centro de dados é reproduzida em 3D, com o caudal e a potência de cada servidor e os sistemas AVAC. A malha de cerca de 10 milhões de elementos, refinada nas zonas de forte gradiente, aproxima os resultados da realidade.
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Estudo CFD do centro de dados do SAMU 95 (CHU de Pontoise): gémeo digital de cerca de 10 milhões de células, análise do risco climático (recirculações, ~25 °C na aspiração) e modelação da dispersão do gás extintor 3M™ NOVEC™ 1230 (bocais no piso falso e no teto falso) até uma concentração conforme > 5 %, para garantir a continuidade de serviço.
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