Interne CFD-studie van een data hall: analyse van de luchtstromen, de temperatuurverdeling en het opsporen van hotspots om de koeling van de servers te optimaliseren.
EOLIOS Ingénierie bracht de thermische en stromingscondities in beeld van de verschijnselen die zich in de data hall voordoen, in samenhang met de IT-processen en de klimaatinstallaties.
De kern. Interne CFD-studie van een data hall in Spanje. De opgave: de thermische en stromingsverschijnselen beheersen die door de warme en koude gangen worden veroorzaakt, en de werking van de luchtmenging beoordelen die de servers koelt. EOLIOS bouwt een zeer gedetailleerde digital twin (luchtvolumes, serverrijen, verlichting, materiaalgeleiding, alle HVAC-installaties en de luchtroosters), simuleert verschillende uitvalgevallen van recirculatie-units en voert een transiënte studie uit bij een stroomstoring om de apparatuur veilig te stellen.
De opgave van zo'n project is de beheersing van de thermische en stromingsverschijnselen die worden veroorzaakt door de aanwezigheid van warme en koude gangen, en de beoordeling van de werking van de luchtmenging die de servers koelt. De CFD-studies maakten die verschijnselen zichtbaar voor verschillende uitvalgevallen van recirculatie-units, wat leidde tot de optimalisatie van de HVAC-installaties.
De digital twin van het datacenter omvat de luchtvolumes, alle serverrijen, de verlichting en de warmtegeleiding van de materialen. Alle HVAC-installaties zijn gemodelleerd, en de luchtroosters zijn nauwkeurig meegenomen om de luchtstroming in de verschillende gangen getrouw weer te geven. Een zo gedetailleerd model maakt zeer nauwkeurige berekeningen mogelijk en laat mogelijke warmteproblemen snel vinden.
Luchtbehandelingsunit in een datacenter die de warme lucht van de servers aanzuigt, afkoelt en terugvoert naar de koude gangen. Het onderzoeken van de uitvalgevallen bepaalt hoe robuust de koeling is.
Alle servers zijn met CFD gemodelleerd. De recirculatie-units, de verlichting, de ventilatoren voor warmteafvoer, de apparatuur en de elektrische vermogenskasten zijn nauwkeurig in de studie opgenomen.
De fijne resolutie van de CFD geeft een complexe temperatuurverdeling die de werkelijke bedrijfsomstandigheden zeer dicht benadert. De snelheden en temperatuurverdelingen bij de uitlaat van de recirculatie-units en de warmte-uitwisseling in de warme en koude gangen worden met grote nauwkeurigheid vastgelegd. De eerste berekeningen bevestigden dat er geen stromingsprobleem is en maakten het mogelijk het energieverbruik van de recirculatie-units te beoordelen en hun capaciteit te dimensioneren.
Zodra de digital twin is gekalibreerd, dient de CFD als proefbank om de capaciteit van de recirculatie-units te dimensioneren: zij verbindt het inblaasdebiet en de retourtemperatuur van elke unit met de warmtelast die de gangen werkelijk zien. Zo is te controleren of het geïnstalleerde koelvermogen de warmteafgifte van de servers dekt zonder overventilatie, en of de redundantie doet wat ze belooft wanneer een of meer units uitvallen.
Warmtebalans per gang: het vermogen van de serverrijen gelegd tegen het debiet en de retourtemperatuur van de recirculatie-units.
Uitval van recirculatie-units: verschuiving van de last naar de resterende units en controle van de aanzuigtemperaturen.
Gelijkmatigheid van de luchtmenging: het aanwijzen van ondervoede gangen en van restrecirculatiezones.
Veiligheidsmarge: validatie van het gedrag in verstoord bedrijf vóór de extreme scenario's.
Het principe om reserve-units te voorzien (N+1 of meer), zodat de uitval van één unit door storing of onderhoud de koeling niet in gevaar brengt. De CFD controleert of de resterende units de aanzuigtemperaturen onder de grenswaarden houden.
Onthoud dit. De recirculatie-units precies dimensioneren en de redundantie doorrekenen voorkomt zowel kostbare overventilatie als te weinig koeling in verstoord bedrijf.
Numerieke modellering helpt ontwerpers de prestaties en het gedrag van de systemen te voorzien, configuraties te testen en onderbouwd te beslissen. Het is een krachtig middel om de hotspots op te sporen bij een extreem scenario (hittegolf, storing van de klimaatinstallaties), rekening houdend met de plaats van de lucht in- en uitlaten, de temperatuur en de snelheid van de omgevingslucht en de opstelling van de apparatuur.
Tot slot heeft een transiënte studie de temperaturen bij de servers beoordeeld bij een stroomstoring, in de tijdspanne tussen het uitvallen en het opnieuw starten van de ventilatie door het noodstroomaggregaat, om te controleren of de elektronica geen schade oploopt.
Niet-stationaire simulatie die het temperatuurverloop seconde na seconde volgt tijdens een gebeurtenis, zoals een stroomstoring. Zij bepaalt hoelang het duurt voordat de kritieke drempels worden bereikt en vergelijkt die tijd met de hersteltijd van de noodsystemen.
Onthoud dit. De gedetailleerde digital twin maakt de recirculaties en hotspots zichtbaar die met het oog niet te zien zijn, en de transiënte studie bewijst dat de ruimte het houdt nog voordat het echte incident zich voordoet.
Digital twin, recirculatie-units en transiënte studie: antwoorden op de vragen van beheerders en ontwerpers vóór een interne CFD-studie.
De thermische en stromingsverschijnselen beheersen die door de warme en koude gangen worden veroorzaakt, en de werking van de luchtmenging beoordelen die de servers koelt, door verschillende uitvalgevallen van recirculatie-units zichtbaar te maken en zo de HVAC-installaties te optimaliseren, zoals in onze interne studie van datacenter DC28.
Hij omvat de luchtvolumes, de serverrijen, de verlichting, de warmtegeleiding van de materialen en alle HVAC-installaties, met nauwkeurig gemodelleerde luchtroosters. Dat detailniveau maakt zeer nauwkeurige berekeningen mogelijk en laat warmteproblemen snel vinden.
Door extreme scenario's te simuleren (hittegolf, storing van de klimaatinstallaties), rekening houdend met de plaats van de lucht in- en uitlaten, de temperatuur en de snelheid van de omgevingslucht en de opstelling van de apparatuur, om de hotspots, hun oorzaken en hun gevolgen aan te wijzen.
Zij beoordeelt de temperaturen bij de servers tijdens een stroomstoring, in de tijdspanne tussen het uitvallen en het opnieuw starten van de ventilatie door het noodstroomaggregaat, om te controleren of de apparatuur geen schade oploopt.
Omdat hun uitlaatsnelheden en -temperaturen de uitwisseling in de gangen bepalen. Die fijn vastleggen maakt het mogelijk hun energieverbruik te beoordelen en hun capaciteit juist te dimensioneren.
Verken onze expertise, projecten en technische dossiers om verder te komen dan deze vragenlijst.
Interne CFD-studie van datacenter DC17: hotspots aanwijzen, verdeling van de koude lucht en de werking van het containment.
Digital twinDatacenteranalyse — data hall en UPS-ruimtes
Rook- en warmteafvoerRWA-engineering in een datacenter
HyperscaleExterne & interne CFD — hyperscale datacenter
OptimalisatieCFD-optimalisatie — datacenter
InternDatacenter — DC28 — intern
Technische ruimtesTechnische ruimtes — datacenter
KoelingOptimalisatie van de koeling — datacenter
ExternDatacenters — DC15.1 & DC15.2 — extern
ExternDatacenter — PA 22 — extern
NoodstroomaggregaatDrukverliesanalyse — noodstroomaggregaat — datacenter
ExternDatacenter — Parijs
BrandDatacenter — NOVEC-gas
ExternDatacenter — D14 — extern
ExternDatacenter — DC25 & DC26 — extern
InternDatacenter — DC10 — intern
InternDatacenter — DC25 — intern
ExternDC23 — extern
CFD-expertise, opgeleverde projecten en technische dossiers: het hele vakgebied datacenter op één plek.