Zewnętrzna i wewnętrzna analiza CFD centrum danych hyperscale o mocy kilkudziesięciu megawatów: panowanie nad punktami przegrzewania, obiegiem zamkniętym i mocą chłodniczą.
Doświadczenie EOLIOS w symulacji CFD (Computational Fluid Dynamics) oraz w optymalizacji układów chłodzenia odegrało kluczową rolę w rozwiązaniu wyzwania cieplnego w centrum danych hyperscale o mocy kilkudziesięciu megawatów. Dzięki naszemu doświadczeniu wzrosła efektywność energetyczna i zapewnione zostały optymalne osiągi, przy skutecznym i trwałym zarządzaniu ciepłem w tych złożonych obiektach.
EOLIOS jest liderem zewnętrznej symulacji CFD dla centrów danych. Nasze analizy opierają się na doświadczeniu z kampanii pomiarowych w warunkach rzeczywistych i na setce obiektów zasymulowanych na całym świecie.
Najważniejsze. Wewnętrzna i zewnętrzna analiza CFD data center hyperscale o mocy kilkudziesięciu megawatów. Wewnątrz symulacja lokalizuje przegrzanie hali serwerowej (do 35 °C zamiast nastawy 28 °C przy podwójnej awarii chłodzenia) związane z obiegiem zamkniętym powietrza. Na zewnątrz ujawnia obieg zamknięty między chłodnicami powietrznymi i zbijanie plum ku dołowi; przyjęte rozwiązanie (nowa lokalizacja i obudowa) obniża temperatury na ssaniu o 4 do 5 °C i pięciokrotnie zmniejsza stratę mocy chłodniczej.
Wpływ plum termicznych na zewnątrz budynku jest trudny do przewidzenia z powodu zmiennych, nad którymi projektanci i architekci nie panują: prędkość wiatru, temperatura i wilgotność powietrza, kierunek wiatru oraz działalność w otoczeniu. Zjawiska te wpływają bezpośrednio na osiągi urządzeń ustawionych na zewnątrz.
EOLIOS towarzyszy Ci w analizie wpływu tych zagadnień, aby zapewnić optymalną pracę w każdych warunkach, także najbardziej skrajnych.
Centrum danych o bardzo dużej pojemności, zaprojektowane do modułowego zwiększania obciążenia. Jego moc, rzędu kilkudziesięciu megawatów, czyni z niego poważne wyzwanie cieplne, zarówno wewnątrz hal serwerowych, jak i na dachu.
Jednym z głównych atutów centrów danych hyperscale jest ich efektywność energetyczna. Mają one układy chłodzenia najnowszej generacji oraz technologie zarządzania energią, które ograniczają zużycie energii przy najwyższych osiągach.
Automatyzacja odgrywa kluczową rolę w sprawności eksploatacyjnej: układy nadzorują niemal wszystkie aspekty pracy codziennej (zarządzanie serwerami, śledzenie zużycia, konserwacja zapobiegawcza), ograniczając potrzebę interwencji ludzkich i zmniejszając liczbę błędów ludzkich.
Dzięki ogromnej pojemności, efektywności energetycznej, elastyczności i automatyzacji centra danych hyperscale dają rozwiązania bardzo skuteczne i ekonomiczne, niezbędne do utrzymania globalnych usług cyfrowych odpornych i niezawodnych.
Wykonanie analizy CFD jest kluczowe dla optymalizacji krążenia powietrza i chłodzenia: ogranicza zużycie energii przy najwyższej sprawności cieplnej.
Chłodzenie: modelowanie przepływów powietrza i ciepła w celu optymalizacji rozmieszczenia serwerów, układu szaf i systemów wentylacji.
Zużycie energii: wskazanie sposobów poprawy efektywności energetycznej.
Zarządzanie zasobami: prognoza osiągów klimatyzacji i przewidywanie potrzeb energetycznych oraz chłodniczych.
Bezpieczeństwo: symulacja ryzyka przegrzania albo awarii, projekt układów rezerwowych, oddymiania i ochrony pożarowej.
Analizując przepływy powietrza, rozkład temperatury i wzajemne oddziaływanie urządzeń, CFD pozwala projektować skuteczniejsze układy chłodzenia. Wskazuje punkty przegrzewania, optymalizuje krążenie powietrza i obniża koszty energii dzięki dostrojeniu klimatyzacji i układu szaf.
Problem przegrzewania wskazano w lewej części hali serwerowej. Gdy jednocześnie ulegają awarii dwa układy chłodzenia, szafy mogą osiągać 35 °C, znacznie powyżej nastawy maksymalnej 28 °C, co zagraża osiągom i niezawodności urządzeń.
Montaż krat antywłamaniowych i układ sali powodują nierównomierny rozkład ciśnienia: nadciśnienie w korytarzach ciepłych po lewej stronie utrudnia odprowadzenie ciepłego powietrza i wywołuje zjawisko recyrkulacji (obiegu zamkniętego). Nierównomierne rozmieszczenie szaf czyni ten obszar szczególnie wrażliwym.
Sytuacja, w której ciepłe powietrze wyrzucone przez urządzenie jest ponownie zasysane na jego wlocie zamiast zostać odprowadzone. Zarówno wewnątrz, jak i na dachu podnosi temperaturę na ssaniu i obniża dostępną moc chłodniczą.
W odpowiedzi na to wyzwanie inżynierowie EOLIOS opracowali kilka rozwiązań nowatorskich, przeanalizowanych i wdrożonych w porozumieniu ze wszystkimi stronami, aby odpowiedź była optymalna i trwała.
Przy wysokich gęstościach mocy serwerów, przekraczających nawet 10 kW na szafę, zarządzanie ciepłem staje się poważnym wyzwaniem. Niekontrolowane przegrzanie może prowadzić do awarii sprzętu i przedwczesnego zużycia urządzeń. Optymalizacja cieplna obniża też koszty energii i ślad węglowy.
Chłodnice powietrzne (wymienniki POWIETRZE-WODA) odprowadzają ciepło serwerów przy użyciu powietrza zewnętrznego. Zasilanie rezerwowe zapewniają agregaty prądotwórcze, które uruchamiają się automatycznie przy zaniku zasilania i gwarantują wysoką dostępność.
EOLIOS wykonuje szczegółowy model 3D na podstawie makiet 3D, rysunków i kart technicznych, wyznaczając strumienie powietrza i moce oddawane. Doświadczenie w budowie siatki i zbieżności zapewnia wiarygodne symulacje: gęsta i uporządkowana siatka dokładnie oddaje zmiany przepływu powietrza i temperatury.
Zasymulowano dwa wiatry przeważające. Zjawiska obiegu zamkniętego między urządzeniami podnoszą temperatury na ssaniu: odprowadzone ciepło jest ponownie zasysane. Zjawisko dotyczy przede wszystkim pierwszych chłodnic wystawionych na wiatr, a wzmacnia je zbijanie plum termicznych ku dołowi. Gęstość urządzeń na dachu sprzyja strefom stagnacji, zwłaszcza wokół transformatorów (ok. 50 °C).
Dodanie nieprzezroczystej obudowy usuwa zasysanie ciepłego powietrza w części górnej: temperatury spadają o blisko 2 °C, co zmniejsza stratę mocy chłodniczej.
Osłona montowana nad chłodnicami powietrznymi albo wokół nich, aby uniemożliwić bezpośrednie zasysanie ciepłego powietrza w części górnej. Ukierunkowuje strumienie i ogranicza obieg zamknięty, poprawiając temperaturę na ssaniu agregatów chłodniczych.
Szczególnie niekorzystny kierunek wiatru kieruje wyrzuty ciepła, jakie dają agregaty prądotwórcze, w stronę dachu: plumy są zasysane przez agregaty chłodnicze, co podnosi temperatury na ssaniu, przy czym pojawia się obieg zamknięty agregatów prądotwórczych na samych sobie. Mimo niewielkiej częstości scenariusz ten jest uwzględniany ze względu na ryzyko silnego wzrostu temperatury.
Dodanie 3-metrowego komina wyrzutowego częściowo ogranicza zjawisko. Gdy dochodzi do tego obudowa, średnie temperatury na ssaniu spadają o blisko 4 do 5 °C i obieg zamknięty między agregatami chłodniczymi znika.
Do zapamiętania. przyjęte rozwiązanie (nowa lokalizacja + obudowa agregatów chłodniczych) pięciokrotnie zmniejsza stratę mocy chłodniczej względem projektu pierwotnego.
EOLIOS zaproponowało rozwiązania trafne i tanie (nowa lokalizacja, obudowa) oraz warianty cięższe (klapy wyrzutowe). Przyjęte rozwiązania, starannie zasymulowane, znacznie obniżyły temperatury na ssaniu, poprawiając sprawność urządzeń.
Ta optymalizacja zmniejsza ryzyko awarii i stratę mocy przy dużych upałach, a co roku obniża koszty energii chłodzenia.
Doświadczenie: budowa cyfrowego bliźniaka Twojego data centerObieg zamknięty, obudowa i moc chłodnicza: odpowiedzi na pytania operatorów i projektantów przed wewnętrzną i zewnętrzną analizą CFD.
Analiza wewnętrzna uwiarygodnia chłodzenie hal serwerowych (punkty przegrzewania, recyrkulacja, ciśnienie w korytarzach), a analiza zewnętrzna zajmuje się wyrzutem ciepła na dachu i obiegiem zamkniętym między urządzeniami. Obie się uzupełniają, jak w naszej analizie wewnętrznej data center DC28.
To ponowne zassanie przez urządzenie ciepłego powietrza, które samo przed chwilą wyrzuciło. Na dachu dotyczy przede wszystkim pierwszych chłodnic wystawionych na wiatr i jest wzmacniany przez zbijanie plum ku dołowi; podnosi temperaturę na ssaniu i obniża dostępną moc chłodniczą.
Symulacja wykazała, że w lewej części hali serwerowej szafy mogą osiągać 35 °C, znacznie powyżej nastawy 28 °C. CFD lokalizuje ten scenariusz krytyczny i pozwala dobrać rozwiązania, zanim wystąpi on w eksploatacji.
Obudowa uniemożliwia zasysanie ciepłego powietrza w części górnej i ukierunkowuje strumienie. W połączeniu z nową lokalizacją i kominem wyrzutowym agregatów prądotwórczych obniża temperatury na ssaniu o 4 do 5 °C i pięciokrotnie zmniejsza stratę mocy chłodniczej.
Cyfrowego bliźniaka obiektu, mapy temperatury i ciśnienia wewnątrz oraz na dachu, wskazanie obiegów zamkniętych i punktów przegrzewania (do 50 °C wokół transformatorów) oraz rozwiązania wycenione i uszeregowane według kosztu i skuteczności.
Poznaj nasze specjalizacje, projekty i opracowania techniczne, aby wyjść poza FAQ.
Optymalizacja cieplna centrum danych hyperscale metodą symulacji CFD: poprawa krążenia powietrza i sprawności chłodzenia, obniżenie zużycia energii i śladu węglowego. Wskazanie przegrzań i obiegów zamkniętych oraz rozwiązania (obudowy, cyfrowe bliźniaki).
Cyfrowy bliźniakAnaliza data center — data hall i pomieszczenia UPS
OddymianieInżynieria oddymiania w data center
OptymalizacjaOptymalizacja CFD — data center
WewnętrzneData center — DC28 — wewnętrzne
Pomieszczenia technicznePomieszczenia techniczne — data center
ChłodzenieOptymalizacja chłodzenia — data center
ZewnętrzneData center — DC15.1 i DC15.2 — zewnętrzne
ZewnętrzneData center — PA 22 — zewnętrzne
Agregat prądotwórczyAnaliza strat ciśnienia — agregat prądotwórczy — data center
ZewnętrzneData center — Paryż
PożarData center — gaz NOVEC
WewnętrzneData center — DC17 — wewnętrzne
ZewnętrzneData center — D14 — zewnętrzne
ZewnętrzneData center — DC25 i DC26 — zewnętrzne
WewnętrzneData center — DC10 — wewnętrzne
WewnętrzneData center — DC25 — wewnętrzne
ZewnętrzneDC23 — zewnętrzne
Specjalizacje CFD, zrealizowane projekty i opracowania techniczne: cała dziedzina centrów danych w jednym miejscu.