Externe en interne CFD-studie van een hyperscale datacenter van enkele tientallen megawatt: hotspots, thermische recirculatie en koelvermogen onder controle.
De expertise van EOLIOS in simulatie CFD (Computational Fluid Dynamics) en in de optimalisatie van koelsystemen speelde een cruciale rol bij het oplossen van de thermische uitdaging van een hyperscale datacenter van enkele tientallen megawatt. Onze vakkennis maakte het mogelijk de energie-efficiëntie te verbeteren en optimale prestaties te waarborgen, met een doeltreffend en duurzaam thermisch beheer voor deze complexe infrastructuur.
EOLIOS is marktleider in externe CFD-simulatie voor datacenters. Onze studies steunen op de ervaring van meetcampagnes in werkelijke omstandigheden en van een honderdtal gesimuleerde locaties wereldwijd.
De kern. Interne en externe CFD-studie van een hyperscale datacenter van enkele tientallen megawatt. Binnen lokaliseert de simulatie oververhitting van de data hall (tot 35 °C in plaats van het setpoint van 28 °C bij een dubbele koelstoring) door luchtrecirculatie. Buiten legt zij de recirculatie tussen de droge koelers en het neerdrukken van de pluimen bloot; de gekozen oplossing (nieuwe opstelling en omkasting) verlaagt de aanzuigtemperaturen met 4 tot 5 °C en deelt het verlies aan koelvermogen door 5.
De invloed van de thermische pluimen buiten het gebouw is moeilijk te voorspellen door de vele variabelen die ontwerpers en architecten niet in de hand hebben: windsnelheid, temperatuur en vochtigheid van de lucht, windrichting en activiteiten in de omgeving. Die verschijnselen hebben een rechtstreekse invloed op de prestaties van de buiten opgestelde apparatuur.
EOLIOS begeleidt u bij het onderzoek naar de invloed van deze vraagstukken, om een optimale werking in alle omstandigheden te verzekeren, ook de meest extreme.
Datacenter met een zeer grote capaciteit, ontworpen om modulair mee te groeien. Zijn vermogen van enkele tientallen megawatt maakt het een grote thermische uitdaging, zowel in de data halls als op het dak.
Een van de belangrijkste troeven van hyperscale datacenters is hun energie-efficiëntie. Zij bevatten geavanceerde koelsystemen en energiebeheertechnologie die het energieverbruik zo laag mogelijk houden en de prestaties maximaliseren.
De automatisering speelt een cruciale rol in de operationele efficiëntie: systemen bewaken bijna alle aspecten van de dagelijkse werking (serverbeheer, opvolging van het verbruik, preventief onderhoud), waardoor er minder menselijk ingrijpen nodig is en menselijke fouten.
Door hun grote capaciteit, hun energie-efficiëntie, hun flexibiliteit en hun automatisering bieden hyperscale datacenters uiterst doeltreffende en voordelige oplossingen, die onmisbaar zijn om wereldwijde digitale diensten robuust en betrouwbaar te houden.
Het uitvoeren van een CFD is cruciaal om de luchtcirculatie en de koeling te optimaliseren, het energieverbruik te beperken en de thermische efficiëntie te maximaliseren.
Koeling: modellering van de lucht- en warmtestromen om de plaatsing van de servers, de opstelling van de racks en de ventilatiesystemen te optimaliseren.
Energieverbruik: het aanwijzen van strategieën om de energie-efficiëntie te verbeteren.
Beheer van de middelen: voorspelling van de klimaatprestaties en inschatting van de behoefte aan energie en koeling.
Veiligheid: simulatie van de risico's op oververhitting of uitval, ontwerp van de noodvoorzieningen, de rook- en warmteafvoer en de brandbestrijding.
Door de luchtstromen, de verdeling van de temperatuur en de wisselwerking tussen de apparatuur te analyseren maakt de CFD het mogelijk efficiëntere koelsystemen te ontwerpen. Zij wijst de hotspots aan, optimaliseert de luchtcirculatie en verlaagt de energiekosten door de klimatisering en de opstelling van de racks bij te stellen.
Een probleem van oververhitting is vastgesteld in het linkerdeel van de data hall. Vallen twee koelsystemen tegelijk uit, dan kunnen de racks 35 °C bereiken, ver boven het maximale setpoint van 28 °C, wat de prestaties en de betrouwbaarheid van de apparatuur in het gedrang brengt.
De plaatsing van inbraakwerende roosters en de indeling van de zaal veroorzaken een ongelijke drukverdeling: een overdruk in de warme gangen aan de linkerzijde belemmert de afvoer van de warme lucht en veroorzaakt recirculatie. De ongelijke verdeling van de racks maakt dat deel bijzonder kwetsbaar.
Situatie waarin de warme lucht die een toestel uitstoot opnieuw aan zijn inlaat wordt aangezogen in plaats van afgevoerd. Zowel binnen als op het dak verhoogt zij de aanzuigtemperatuur en verlaagt zij het beschikbare koelvermogen.
Om die uitdaging aan te gaan werkten de ingenieurs van EOLIOS meerdere vernieuwende oplossingen uit, geanalyseerd en uitgevoerd in overleg met alle betrokkenen, voor een optimaal en duurzaam antwoord.
Met hoge serverdichtheden die 10 kW per rack kunnen overschrijden, wordt het thermisch beheer een grote uitdaging. Ongecontroleerde oververhitting kan tot hardwarestoringen en vroegtijdige veroudering van de apparatuur leiden. Thermische optimalisatie verlaagt ook de energiekosten en de koolstofvoetafdruk.
De droge koelers (warmtewisselaars LUCHT-WATER) voeren de warmte van de servers af met behulp van de buitenlucht. De noodstroomaggregaten zorgen voor de noodvoeding: zij starten automatisch bij een onderbreking en waarborgen een hoge beschikbaarheid.
EOLIOS maakt een gedetailleerd 3D-model op basis van de 3D-maquettes, plannen en technische fiches, waaruit de luchtdebieten en afgegeven vermogens worden bepaald. De expertise in rekenrooster en convergentie waarborgt robuuste simulaties: een fijn en gestructureerd rekenrooster legt de wisselingen in luchtstroming en temperatuur nauwkeurig vast.
Twee overheersende winden zijn gesimuleerd. recirculatieverschijnselen tussen de systemen verhoogt de aanzuigtemperaturen: de afgevoerde warmte wordt opnieuw aangezogen. Het verschijnsel treft vooral de eerste droge koelers die aan de wind zijn blootgesteld, en het neerdrukken van de thermische pluimen versterkt het. De dichtheid van de systemen op het dak werkt zones met stilstaande lucht in de hand, met name rond de transformatoren (≈ 50 °C).
Het toevoegen van een dichte omkasting neemt de aanzuiging van warme lucht bovenaan weg: de temperaturen dalen met bijna 2 °C, wat het verlies aan koelvermogen beperkt.
Bekleding boven of rond de droge koelers om het rechtstreeks aanzuigen van warme lucht bovenaan te verhinderen. Zij leidt de stromen en beperkt de recirculatie, waardoor de aanzuigtemperatuur van de koelmachines verbetert.
Een bijzonder ongunstige windrichting stuurt de uitstoot van de noodstroomaggregaten naar het dak: de pluimen worden door de koelmachines aangezogen, wat de aanzuigtemperaturen verhoogt, met een recirculatie van de noodstroomaggregaten op zichzelf. Ondanks de lage kans wordt dit scenario meegenomen, gezien het risico op een sterke temperatuurstijging.
Het toevoegen van een afvoerkanaal van 3 meter vermindert het verschijnsel gedeeltelijk. Samen met de omkasting verlaagt het de gemiddelde aanzuigtemperaturen met bijna 4 tot 5 °C en neemt het de recirculatie tussen de koelmachines weg.
Onthoud dit. de gekozen oplossing (nieuwe opstelling + omkasting van de koelmachines) deelt het verlies aan koelvermogen door 5 ten opzichte van het oorspronkelijke ontwerp.
EOLIOS stelde passende en goedkope oplossingen voor (nieuwe opstelling, omkasting) evenals zwaardere opties (afvoeropeningen). De gekozen oplossingen, zorgvuldig gesimuleerd, verlaagden de aanzuigtemperaturen aanzienlijk en verbeterden de efficiëntie van de systemen.
Die optimalisatie verkleint het risico op storingen en het vermogensverlies bij grote hitte, en verlaagt jaar na jaar de energiekosten van de koeling.
Vakkennis: de digital twin van uw datacenter bouwenRecirculatie, omkasting en koelvermogen: antwoorden op de vragen van beheerders en ontwerpers vóór een interne en externe CFD-studie.
De interne studie maakt de koeling van de data halls betrouwbaar (hotspots, recirculatie, druk in de gangen), terwijl de externe studie de warmte-uitstoot op het dak en de recirculatie tussen de systemen behandelt. Beide vullen elkaar aan, zoals in ons interne studie van datacenter DC28.
Het is het opnieuw aanzuigen door een toestel van de warme lucht die het net heeft uitgestoten. Op het dak treft zij vooral de eerste droge koelers die aan de wind zijn blootgesteld en wordt zij versterkt door het neerdrukken van de pluimen; zij verhoogt de aanzuigtemperatuur en verlaagt het beschikbare koelvermogen.
De simulatie toonde aan dat de racks in het linkerdeel van de data hall 35 °C kunnen bereiken, ver boven het setpoint van 28 °C. De CFD lokaliseert dat kritieke scenario en maakt het mogelijk oplossingen te dimensioneren voordat het zich in het beheer voordoet.
De omkasting verhindert de aanzuiging van warme lucht bovenaan en leidt de stromen. Samen met een nieuwe opstelling en een afvoerkanaal voor de noodstroomaggregaten verlaagt zij de aanzuigtemperaturen met 4 tot 5 °C en deelt zij het verlies aan koelvermogen door 5.
Een digital twin van de locatie, temperatuur- en drukkaarten zowel binnen als op het dak, het aanwijzen van de recirculaties en de hotspots (tot 50 °C rond de transformatoren), en becijferde oplossingen, gerangschikt naar kosten en doeltreffendheid.
Verken onze expertise, projecten en technische dossiers om verder te komen dan deze vragenlijst.
Thermische optimalisatie van een hyperscale datacenter met CFD-simulatie: betere luchtcirculatie en koelefficiëntie, lager verbruik en kleinere koolstofvoetafdruk. Oververhitting en recirculatie aangewezen, met oplossingen (omkastingen, digital twins).
Digital twinDatacenteranalyse — data hall en UPS-ruimtes
Rook- en warmteafvoerRWA-engineering in een 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
InternDatacenter — DC17 — intern
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.