De expertise van EOLIOS in CFD-simulatie (Computational Fluid Dynamics) en in de optimalisatie van koelsystemen speelde een cruciale rol bij het oplossen van de externe thermische en stromingsuitdaging van datacenters.
Onze vakkennis maakte het mogelijk de thermische recirculatie op het dak voor te zijn en de invloed van de noodstroomaggregaten te valideren, en zo optimale prestaties en een doeltreffend, duurzaam thermisch beheer voor deze complexe infrastructuur te waarborgen.
De kern. Interne en externe CFD-studie van een Italiaans datacenter (locaties PAR5 & PAR6). Binnen duikt bij een dubbele storing een risico op oververhitting van de racks op (tot 35 °C, boven het setpoint van 28 °C); buiten is de verspreiding van de pluimen op het dak globaal beheerst, met plaatselijke recirculatie bij bepaalde windrichtingen. Noodstroomaggregaten, een uitlaatschoorsteen van 3 m en de digital twin valideren een betrouwbare werking, ook in verstoord bedrijf.
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. Daaronder de windsnelheid, de luchttemperatuur, de windrichting (geanalyseerd met de plaatselijke windroos) en de vorm van de omliggende bebouwing.
Toch hebben die recirculatieverschijnselen een rechtstreekse invloed op de prestaties van de koelapparatuur op het dak.
Het opnieuw aanzuigen door een droge koeler van een deel van de warme lucht die in de buurt is uitgestoten (de pluim van een noodstroomaggregaat of van een andere warmtewisselaar). Zij verhoogt de aanzuigtemperatuur en duwt het toestel buiten zijn werkingsgebied.
EOLIOS begeleidt u bij het onderzoek naar de invloed van deze stromingsvraagstukken, om een optimale werking in alle omstandigheden te verzekeren, ook de meest extreme (scenario's met ongunstige wind of storingen).
Op deze locatie omvat dat het gebruik van uitgestrekte netten van droge koelers en de optimalisatie van de hydraulische techniek (buffervaten), om de warmte duurzaam af te voeren en de exploitatiekosten te optimaliseren. Flexibiliteit en veiligheid staan centraal in het ontwerp.
Deze datacenters zijn ontworpen met een redundante infrastructuur (modi N+1 en N) om de koeling bij onverwachte situaties in stand te houden. Dat sterk beveiligde kader maakt niet alleen eenvoudiger onderhoud mogelijk, maar ook een onafgebroken werking, zelfs bij een stroomonderbreking (blackout), dankzij het inschakelen van de noodstroomaggregaten en de UPS-ruimtes.
Digitale vooruitziendheid speelt een cruciale rol in de operationele efficiëntie van deze datacenters. De uiterst gedetailleerde digital twin modelleert de stromen en beheert de kritieke handelingen virtueel, waardoor het risico op thermische storingen door de buitenomgeving kleiner wordt. Die modellering omvat de analyse van de uitlaatschoorstenen, de rookverspreiding en de invloed van de bebouwing.
Kortom: door hun grote capaciteit, hun koelefficiëntie op het dak, hun elektrische redundantie en het intensieve gebruik van CFD-simulatie bieden datacenters uiterst robuuste oplossingen. Door plaatselijke oververhitting te voorkomen worden deze installaties onmisbaar voor bedrijven die wereldwijde digitale diensten onafgebroken en betrouwbaar willen aanbieden.
Een CFD-studie (Computational Fluid Dynamics) is voor datacenters cruciaal om de externe luchtstroming en de koeling te optimaliseren, het risico op recirculatie van warme lucht te beperken en de thermische efficiëntie te maximaliseren.
Koeling: de CFD-simulaties modelleren de thermische pluimen en de externe luchtstromen rond het datacenter. Dat helpt de opstelling van de daksystemen en de plaatsing van de uitlaatschoorstenen en de droge koelers te valideren, voor een doeltreffende koeling zonder thermische recirculatie.
Energieverbruik: door de winden en de externe warmteverspreiding te analyseren wijzen de CFD-studies aandachtspunten aan om de energie-efficiëntie te bewaren: het neerdrukken van de warmte tegen obstakels in de bebouwing, het voorkomen van plaatselijke oververhitting op het dak.
Beheer van de veerkracht: de CFD-modellen valideren het gedrag van de installaties in kritieke fasen: optimalisatie van de buffervaten en instationaire analyse tijdens een blackout, wat de continuïteit van de koelvoorzieningen ten goede komt.
Veiligheid en noodvoorziening: de CFD simuleert het verstoorde bedrijf bij uitval van het elektriciteitsnet en controleert de robuustheid van de noodvoorzieningen (modi N+1 en N). Zij valideert onder meer de goede verspreiding van de rook van de noodstroomaggregaten.
Door deze CFD-analyses al vanaf het ontwerp op te nemen kunnen datacenters hun operationele efficiëntie verbeteren, de invloed van hun directe weersomgeving voor zijn en hun veiligheid versterken, gesteund op een digital twin nauwkeurig model om de inrichtingsbeslissingen te onderbouwen.
Bij EOLIOS Ingénierie hebben wij ten volle begrepen hoe belangrijk deze externe simulaties zijn om grootschalige koelsystemen veilig te stellen. Met onze CFD-expertise valideren wij de globale werking van de locatie, verkleinen wij de risico's op lange termijn en dragen wij bij aan de duurzaamheid van datacenters.
De optimalisatie van de data halls in datacenters is essentieel, en de numerieke CFD-simulatie speelt daarin een hoofdrol. Door de luchtstromen, de temperatuurverdeling en de wisselwerking tussen de apparatuur te modelleren maakt de CFD het mogelijk koelsystemen met betere prestaties te ontwerpen. Zij wijst de hotspots aan, verbetert de luchtcirculatie en verlaagt de energiekosten door de klimatisering en de opstelling van de racks nauwkeurig bij te stellen. Een strategisch gebruik van CFD levert niet alleen betere operationele prestaties en een grotere betrouwbaarheid van de apparatuur op, maar helpt ook de koolstofvoetafdruk van datacenters te verkleinen.
Een data hall is een ruimte die is bestemd voor de IT-apparatuur die de gegevens verwerkt en opslaat. Zij bestaat vooral uit racks met servers, opslageenheden en netwerkswitches. Om de koeling te optimaliseren worden de racks vaak opgesteld in warme en koude gangen, waarbij de uitgeblazen warme lucht gescheiden blijft van de koele lucht die de apparatuur moet koelen.
Opstelling van de racks in afwisselende gangen: de voorzijden zuigen koele lucht aan uit een koude gang, de achterzijden blazen warme lucht uit in een warme gang. Die scheiding beperkt de menging van de stromen en verbetert het koelrendement.
De koelsystemen omvatten precisieklimaatunits of waterkoelers, die de temperaturen stabiel houden ondanks de warmte van de servers. De elektriciteitsverdeling steunt op redundante systemen, ondersteund door omvormers (UPS) en noodgeneratoren, die een ononderbroken voeding waarborgen bij een storing. Ten slotte bewaken slimme sensoren voortdurend de temperatuur, de vochtigheid en de prestaties van de apparatuur.
In deze studie is een oververhittingsprobleem vastgesteld in het linkerdeel van de data hall, een zone die cruciaal is voor de goede werking van het datacenter. Die oververhitting treedt op wanneer twee koelsystemen tegelijk uitvallen; de betrokken racks kunnen dan 35 °C bereiken, ver boven de bovengrens van 28 °C. Die omstandigheden brengen de prestaties en de betrouwbaarheid van de apparatuur in het gedrang en vergroten het risico op storingen die de integriteit van de gegevens en de continuïteit van de diensten kunnen aantasten.
De indeling van de zaal en de plaatsing van inbraakwerende roosters verergeren het probleem door een ongelijke drukverdeling. In de warme gangen aan de linkerzijde ontstaat een overdruk die de doeltreffende afvoer van de warme lucht verhindert en recirculatie veroorzaakt, waarbij de warme lucht in het systeem terugkeert en de temperatuurstijging versnelt.
De ongelijke verdeling van de racks draagt ook aan het probleem bij, want de uitgevallen koelsystemen moeten de warmtelast van een afgelegen eiland racks opvangen, wat dat deel bijzonder kwetsbaar maakt. Om die uitdaging op te lossen ontwierpen de ingenieurs van EOLIOS meerdere vernieuwende oplossingen. Na uitvoerig overleg met de opdrachtgever hebben zij de opties beoordeeld en de meest doeltreffende strategie gekozen, in samenwerking met alle betrokkenen uitgevoerd.
De optimalisatie van de koelsystemen, zoals de koelmachines en de noodstroomaggregaten, is essentieel voor de prestaties en de betrouwbaarheid van datacenters. Met hoge serverdichtheden, die 10 kW per rack kunnen overschrijden, wordt het thermisch beheer een grote uitdaging. Onbeheerste oververhitting kan hardwarestoringen veroorzaken, de beschikbaarheid van de diensten verlagen en de apparatuur sneller doen verouderen.
Thermische optimalisatie is dus niet alleen een kwestie van een stabiele temperatuur: zij helpt de energiekosten en de koolstofvoetafdruk van de installaties te verlagen. De numerieke simulaties geven een gedetailleerd beeld van de temperaturen en de warmtestromen voor verschillende bedrijfsscenario's.
Een nauwkeurige 3D-modellering van de infrastructuur, zoals het dak van een hyperscale datacenter met ventilatiekappen, maakt het mogelijk alle kritieke systemen en hun wisselwerking in beeld te brengen. De gemodelleerde constructie omvat de omkastingsmodules, de ventilatienetten, de looppaden en de geoptimaliseerde opstelling van de koelunits. Die modellen vormen de basis van de CFD-simulaties, onmisbaar om de thermische prestaties te analyseren en te optimaliseren.
Meer weten: wat zijn de oorzaken en de gevolgen van een hotspot in een datacenter?De droge koelers spelen een centrale rol bij het afvoeren van de warmte die de servers afgeven. Als LUCHT-WATER-warmtewisselaars die de buitenlucht gebruiken, onttrekken zij de warmte aan de koelsystemen en zorgen zij voor een constante stroom koele lucht. Hun opstelling op het dak en hun dimensionering moeten zorgvuldig worden bestudeerd om elke recirculatie van warme lucht te vermijden, die de thermische prestaties kan aantasten.
Lucht-waterwarmtewisselaar (dry cooler) die de warmte uit de waterkring van het datacenter aan de buitenlucht afgeeft. Zijn doeltreffendheid hangt rechtstreeks af van de temperatuur van de aangezogen lucht, vandaar de gevoeligheid voor recirculatie.
De noodstroomaggregaten leveren noodstroom bij uitval van het hoofdnet. Dankzij een automatische start nemen zij de elektrische belasting van de apparatuur en de koelsystemen over, wat de continuïteit van de diensten en de bescherming van de gegevens verzekert. Hun samenspel met de omvormers (UPS) waarborgt een stabiele voeding en een hoge beschikbaarheid van het datacenter.
Voor elk project ontwikkelt EOLIOS Ingénierie een gedetailleerd 3D-model met alle systemen die de luchtstroming beïnvloeden, zoals de droge koelers en de noodstroomaggregaten. Uit de plannen van de locatie, de 3D-maquettes en de technische fiches van de apparatuur worden de kernkenmerken bepaald, zoals de luchtdebieten en de afgegeven vermogens.
Met die digital twin is de werking van de koelsystemen nauwkeurig te analyseren en zijn de mogelijke verbeterpunten aan te wijzen. Dankzij hun expertise in rekenrooster en convergentie waarborgen de ingenieurs van EOLIOS betrouwbare en robuuste CFD-simulaties. Een fijn en gestructureerd rekenrooster legt de wisselingen in luchtstroming en temperatuur nauwkeurig vast en levert stabiele resultaten die de werkelijke omstandigheden goed weergeven.
Om realistische omstandigheden te simuleren is een meteorologische analyse op basis van de metingen van het dichtstbijzijnde station in de simulaties opgenomen. De buitentemperatuur, de windsnelheid en de windrichting zijn kritieke variabelen die het thermische gedrag van de installaties beïnvloeden. De onderzochte scenario's omvatten verschillende hoofdwindrichtingen en de invloed op de noodstroomaggregaten. Twee afvoermodellen zijn vergeleken:
Uitblaas op de hoogte van het noodstroomaggregaat.
Uitblaas via een schoorsteen van 3 meter om de recirculatie van de warme lucht te beperken en de koelefficiëntie te verbeteren.
Onthoud dit. De schoorsteen van 3 m bleek de gunstigste configuratie: hij brengt de warme uitblaas verder van de luchtinlaten en verkleint het risico op thermische recirculatie op het dak aanzienlijk.
Met de meteorologische analyse in het digitale model is de warmteverspreiding bij verschillende windrichtingen onderzocht, op basis van een jaarlijkse windroos om de meest representatieve en de meest belastende configuraties aan te wijzen. De resultaten tonen dat de warmte in de meeste onderzochte situaties naar behoren wordt verspreid.
De analyse legde wel plaatselijke zones bloot waar thermische recirculatie kan optreden, vooral door de hoge dichtheid van de technische apparatuur op het dak. Bij bepaalde configuraties bevordert de wind de terugkeer van warme lucht naar de luchtinlaten van de koelsystemen. Die temperatuurstijgingen blijven beperkt en plaatselijk en hebben geen kritieke gevolgen voor de globale werking van de locatie, maar zij zijn belangrijke aandachtspunten met het oog op optimalisatie.
De studie maakte het ook mogelijk de invloed van de noodstroomaggregaten, de uitlaatschoorstenen en de bijbehorende elektrische installaties in kritieke scenario's te analyseren. Het controleren van de robuustheid van de installaties in verstoord bedrijf (modi N+1 en N) is essentieel, vooral bij een instationaire analyse van het type blackout of ride-through.
Anders dan bij locaties die zware fysieke ingrepen vragen, tonen de 3D-simulaties dat de thermische pluimen van de noodstroomaggregaten de werking van de koelsystemen op het dak niet noemenswaardig verstoren. De plaats van de schoorstenen en het globale ontwerp zorgen voor een doeltreffende afvoer van de warme stromen. De resultaten bevestigen dat er geen merkbare verontreiniging is van de lucht die de gevoelige apparatuur aanzuigt.
In moderne datacenters spelen de koelsystemen een centrale rol, en de aangezogen lucht moet koel genoeg blijven om hun doeltreffendheid te waarborgen. Om die prestaties te optimaliseren keek de externe thermische stromingsstudie ook naar de hydraulische techniek, met name de optimalisatie van de buffervaten en de gelaagdheidsverschijnselen.
De analyse bevestigt dat het globale thermische gedrag van de locatie beheerst is. Door de op het dak vastgestelde recirculatie bevelen de ingenieurs van EOLIOS wel bijzondere aandacht aan voor bepaalde windconfiguraties. Gesteund op de kaart van de hotspots en op de digital twin (Cloud Viewer) beschikt het project over een vooruitziende aanpak die de betrouwbaarheid, de prestaties en de duurzaamheid van de installaties veiligstelt.
Op basis van haar expertise in numerieke simulatie, en in het bijzonder in de externe luchtstroming van datacenters, kon EOLIOS de ontwerpkeuzes valideren en passende aanbevelingen doen om de thermische recirculatie op het dak op te volgen. In plaats van kostbare structurele wijzigingen op te leggen, bevestigde de studie de juistheid en de globale samenhang van de huidige opstelling, ook voor de noodstroomaggregaten.
De analyse van de verschillende windconfiguraties maakte het mogelijk de specifieke omstandigheden aan te wijzen die het neerdrukken van de warme lucht naar de luchtinlaten bevorderen. De gekozen oplossingen gaan uit van verhoogde aandacht tijdens die weerscenario's, die zorgvuldig in het 3D-model zijn gesimuleerd. Die vaststellingen bevestigen dat de temperatuurstijgingen beperkt en plaatselijk blijven, zonder kritieke gevolgen voor de werking van de systemen.
Met deze studie heeft EOLIOS het ontwerp van de luchtsystemen op het dak al in de ontwerpfase veiliggesteld. Die vooruitziende optimalisatie verkleint het risico op thermische storingen en op prestatieverlies door ongunstige buitenomstandigheden. Het blijvende gebruik van de digital twin, met name via de Cloud Viewer, zal de beslissers gedurende de hele levensduur van de locatie begeleiden.
Vakkennis: de digital twin van uw datacenter bouwenOververhitting binnen, recirculatie op het dak, noodstroomaggregaten en digital twin: antwoorden op de vragen van beheerders en ontwerpteams.
Met CFD-simulatie de koeling van een Italiaans datacenter veiligstellen, zowel binnen (data halls, oververhittingsrisico bij een dubbele storing) als buiten (pluimen van de droge koelers en de noodstroomaggregaten op het dak), zoals in ons project Externe & interne CFD, hyperscale.
Het opnieuw aanzuigen door de droge koelers van een deel van de warme lucht die in de buurt is uitgestoten. Zij verhoogt de aanzuigtemperatuur en verslechtert de koeling. Bij bepaalde windrichtingen bevordert de hoge dichtheid van de apparatuur op het dak dit verschijnsel.
Uitblaas via een schoorsteen van 3 meter brengt de warme lucht verder van de luchtinlaten en bleek de gunstigste configuratie om de recirculatie te beperken, in vergelijking met uitblaas op de hoogte van het aggregaat.
Ja. De simulaties in verstoord bedrijf N+1 en N, ook instationair van het type blackout, tonen dat de pluimen van de noodstroomaggregaten de lucht die de gevoelige apparatuur op het dak aanzuigt niet verontreinigen.
Hij modelleert de stromen en doorloopt de kritieke handelingen virtueel. Samen met de hotspotkaart maakt hij een vooruitziende aanpak mogelijk gedurende de hele levensduur van de locatie.
Verken onze expertise, projecten en technische dossiers om verder te komen dan deze vragenlijst.
De studie van EOLIOS Ingénierie richt zich op de thermische optimalisatie van hyperscale datacenters met CFD-simulaties: betere luchtcirculatie, efficiëntere koelsystemen, lager energieverbruik en kleinere koolstofvoetafdruk. Oververhitting en recirculatie aangewezen, met omkastingen en digital twins als hulpmiddel.
Rook- en warmteafvoerRWA-engineering in een datacenter
ExternDC23 — extern
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
InternDatacenter — DC17 — intern
ExternDatacenter — D14 — extern
ExternDatacenter — DC25 & DC26 — extern
InternDatacenter — DC10 — intern
InternDatacenter — DC25 — intern
CFD-expertise, opgeleverde projecten en technische dossiers: het hele vakgebied datacenter op één plek.
Het eenvoudigst is om er samen over te praten. Onze ingenieurs antwoorden met een eerste technische analyse — geen verkooppraatje.