Onderzoek met CFD-simulatie naar de thermische en stromingsverschijnselen door de warmte-uitstoot van de noodstroomaggregaten van een datacenter in Frankrijk.
EOLIOS Ingénierie zette haar technische expertise in om de externe warmte- en luchtstromen van een datacenter in Parijs te doorgronden en te modelleren, in samenhang met de warmteafgifte van de noodstroomaggregaten, door middel van CFD-studies.
De kern. Externe CFD-studie van een datacenter in Parijs met 7 noodstroomaggregaten in containers (4 op maaiveld, 3 op het dak). De windsimulatie brengt een venturi-effect achter het gebouw aan het licht, dat is benut om het stromingspotentieel te versterken. Zij toont ook een lichte recirculatie: bij de heersende noordoostenwind wordt de warme lucht die lager wordt uitgestoten door de droge koelers weer aangezogen, een risico om in het oog te houden wanneer de omgevingslucht boven 40 °C komt.
Koelsystemen die de veranderende IT-behoeften kunnen volgen zijn nodig door de toenemende dichtheid van de apparatuur (meer dan 10 kW per rack). Die warmte wordt afgevoerd door een reeks systemen die dicht op elkaar op het dak staan.
Deze analyse onderzoekt de uitlaatpluim van een reeks noodstroomaggregaten. Het doel: bepalen of de warmte-uitstoot van die systemen de toevoerlucht kan verontreinigen door recirculatie. Onze ingenieurs simuleerden met CFD-berekening het thermische en stromingsgedrag van de externe verschijnselen: temperaturen van stralende wanden, natuurlijke trek, winddruk, openingen in de gebouwomhulling, het lokale terrein en de invloed van de bebouwing.
Volume warme lucht dat door een bron (noodstroomaggregaat, droge koeler) wordt uitgestoten en dat opstijgt en vervormt onder invloed van de opwaartse kracht en de wind. Het traject bepaalt het risico dat naburige systemen die lucht weer aanzuigen.
De geplaatste aggregaten zijn aggregaten in containers, waarvoor geen bouwwerk nodig is, wat de plaatsing eenvoudiger maakt dan bij conventionele aggregaten. Het project omvat in totaal 7 noodstroomaggregaten: 4 voor het gebouw en 3 op het dak.
De eerste simulaties van de externe luchtstroming brachten interessante verschijnselen aan het licht waarmee het windpotentieel kan worden vergroot. De vernauwing van de doorstroomopening achter het gebouw veroorzaakt een venturi-effect, en dus een plaatselijke toename van de snelheid.
Naar aanleiding van deze studie stelde EOLIOS verschillende ontwerpen voor die de architectonische uitgangspunten respecteren. Die conclusies leidden tot uitgebreid werk met de ontwerpteams om deze plaatselijke snelheidstoename.
Versnelling van een luchtstroom wanneer die door een vernauwing gaat. Achter het gebouw verhoogt hij plaatselijk de windsnelheid, wat is te benutten om de droge koelers beter te doorstromen.
De oververhitting is een toestand waarin een systeem zo warm wordt dat het minder efficiënt werkt of zelfs schade oploopt. De oorzaak kan slechte ventilatie, te intensief gebruik of slecht onderhoud zijn.
Hier is een luchtkringloop te zien: de lucht wordt opgewarmd door de uitstoot van de lager gelegen noodstroomaggregaten en wordt, door de heersende noordoostenwind, aangezogen door de droge koelers die de systemen juist moeten koelen. Dit verschijnsel blijft beperkt en veroorzaakt een lichte oververhitting.
Het opnieuw aanzuigen door de droge koelers van een deel van de warme lucht die in de nabijheid wordt uitgestoten. Het verhoogt de aanzuigtemperatuur en kan de koeling verslechteren; de beheersing daarvan bepaalt de betrouwbaarheid van de locatie.
Onthoud dit. Als deze recirculatie zich bij meerdere apparaten zou voordoen, zou zij de locatie ernstig beschadigen. Ter herinnering: bij grote hitte kan de omgevingslucht in Frankrijk boven 40 °C.
Onze ingenieurs brengen de mogelijke complicaties en ontwerpproblemen in kaart en stellen passende oplossingen voor om de locatie ook onder de meest extreme omstandigheden betrouwbaar te laten werken.
Vakkennis: externe CFD-simulatie voor datacentersHet beheersen van de warmte-uitstoot van een datacenter houdt niet op bij het dak. Op wijkniveau verandert de gebundelde warmte van deze inmiddels omvangrijke en dicht bebouwde installaties het stedelijk microklimaat: hogere luchttemperatuur, convectiepluimen die met het bebouwd weefsel wisselwerken, minder comfort en een hoger koelverbruik in de naburige gebouwen.
Dat is precies het onderwerp van ons effectonderzoek naar het stedelijk hitte-eiland van datacenters: de stromingssimulatie van de locatie uitbreiden om die opwarming op stadsniveau te quantificeren, de uitstootstrategie te kalibreren en de regelgeving rond de verdichting van datacenters voor te zijn.
Aggregaten in containers, venturi-effect en recirculatie: antwoorden op de vragen van beheerders en ontwerpteams.
De uitlaatpluim van een reeks noodstroomaggregaten onderzoeken en bepalen of hun warmte-uitstoot de toevoerlucht kan verontreinigen door recirculatie, met numerieke CFD-simulatie van de externe verschijnselen, zoals in ons zusterproject datacenter PA 22.
Zeven noodstroomaggregaten in containers: vier voor het gebouw en drie op het dak. Voor die containeraggregaten is geen bouwwerk nodig en de plaatsing is eenvoudiger dan bij conventionele aggregaten.
De vernauwing van de doorstroomopening achter het gebouw veroorzaakt een venturi-effect, dat wil zeggen een plaatselijke toename van de windsnelheid. De studie maakte het mogelijk ontwerpen voor te stellen die deze snelheidswinst optimaal benutten.
De recirculatie blijft beperkt en veroorzaakt slechts een lichte oververhitting. Maar als zij zich bij meerdere apparaten zou voordoen, zou zij de locatie ernstig beschadigen, temeer omdat de omgevingslucht in Frankrijk bij grote hitte boven 40 °C kan komen.
Dat is de toestand waarin een systeem zo warm wordt dat het minder efficiënt werkt of zelfs schade oploopt. De oorzaak kan slechte ventilatie zijn of recirculatie van warme lucht die de droge koelers weer aanzuigen.
Verken onze expertise, projecten en technische dossiers om verder te komen dan deze vragenlijst.
Externe thermische stromingsstudie van een datacenter in Parijs: modellering van de containeraggregaten, windsimulatie (venturi-effect) en analyse van de thermische recirculatie.
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
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.