Estudio CFD externo e interno de un centro de datos hyperscale de varias decenas de megavatios: control de los puntos calientes, del bucle térmico y de la potencia frigorífica.
La pericia de EOLIOS en simulación CFD (Computational Fluid Dynamics) y en optimización de los sistemas de refrigeración desempeñó un papel crucial en la resolución del reto térmico de un centro de datos hyperscale de varias decenas de megavatios. Nuestro saber hacer permitió mejorar la eficiencia energética y garantizar un rendimiento óptimo, asegurando una gestión térmica eficaz y duradera para estas infraestructuras complejas.
EOLIOS es líder de la simulación CFD externa para los centros de datos. Nuestros estudios se basan en la experiencia de campañas de medición en condiciones reales y en un centenar de sitios simulados en todo el mundo.
El impacto de los penachos térmicos en el exterior del edificio es difícil de prever debido a las distintas variables que los ingenieros de diseño y los arquitectos no pueden controlar: velocidad del viento, temperatura y humedad del aire, dirección del viento y actividades del entorno. Estos fenómenos tienen un impacto directo sobre el rendimiento de los equipos situados en el exterior.
EOLIOS te acompaña en el estudio del impacto de estas problemáticas para asegurar un funcionamiento óptimo en cualquier circunstancia, incluso las más extremas.
Una de las principales ventajas de los centros de datos hyperscale reside en su eficiencia energética. Integran sistemas de refrigeración de vanguardia — free cooling, pozos geotérmicos o refrigeración líquida — orientados a reducir la huella de carbono y a optimizar los costes de explotación. La flexibilidad y la escalabilidad están en el corazón del concepto hyperscale, gracias a una infraestructura modular de componentes estandarizados.
La automatización desempeña un papel crucial en la eficiencia operativa: hay sistemas que supervisan casi todas las facetas de las operaciones diarias (gestión de los servidores, seguimiento del consumo, mantenimiento preventivo), reduciendo la necesidad de intervenciones humanas y minimizando los errores humanos.
Gracias a su vasta capacidad, su eficiencia energética, su flexibilidad y su automatización, los centros de datos hyperscale ofrecen soluciones extremadamente eficaces y económicas, esenciales para sostener servicios digitales mundiales robustos y fiables.
La realización de un estudio CFD es crucial para optimizar la circulación del aire y la refrigeración, minimizando el consumo energético y maximizando la eficiencia térmica.
Refrigeración — modelización de los flujos de aire y de calor para optimizar la ubicación de los servidores, la disposición de los racks y los sistemas de ventilación.
Consumo de energía — identificación de las estrategias de mejora de la eficiencia energética.
Gestión de los recursos — previsión del rendimiento de climatización y anticipación de las necesidades de energía y refrigeración.
Seguridad — simulación de los riesgos de sobrecalentamiento o de avería, diseño de los sistemas de emergencia, de extracción de humos e incendio.
Analizando los flujos de aire, el reparto de la temperatura y la interacción entre los equipos, la CFD permite diseñar sistemas de refrigeración más eficientes. Identifica los puntos calientes, optimiza la circulación del aire y reduce los costes energéticos ajustando la climatización y la disposición de los racks.
Se identificó un problema de sobrecalentamiento en la sección izquierda del data hall. Cuando dos sistemas de refrigeración fallan simultáneamente, los racks pueden alcanzar 35 °C, muy por encima de la consigna máxima de 28 °C, comprometiendo el rendimiento y la fiabilidad de los equipos.
La instalación de rejillas antiintrusión y la configuración de la sala generan un reparto desigual de la presión: una sobrepresión en los pasillos calientes del lado izquierdo dificulta la evacuación del aire caliente y crea un fenómeno de recirculación (bucle). El reparto desigual de los racks hace que este sector sea particularmente vulnerable.
Para responder a este reto, los ingenieros de EOLIOS elaboraron varias soluciones innovadoras, analizadas e implementadas de acuerdo con todas las partes interesadas para una respuesta óptima y duradera.
Con densidades elevadas de servidores que pueden superar los 10 kW por rack, la gestión térmica se convierte en un reto mayor. Un sobrecalentamiento no controlado puede provocar averías materiales y una degradación prematura de los equipos. La optimización térmica reduce también los costes energéticos y la huella de carbono.
Los aeroenfriadores (intercambiadores AIRE-AGUA) disipan el calor de los servidores utilizando el aire exterior. Los grupos electrógenos garantizan una alimentación de emergencia, arrancando automáticamente en caso de corte, asegurando una alta disponibilidad.
EOLIOS realiza un modelo 3D detallado a partir de las maquetas 3D, planos y fichas técnicas, determinando los caudales de aire y las potencias disipadas. La pericia en mallado y convergencia garantiza simulaciones robustas: un mallado fino y estructurado captura con precisión las variaciones de flujo de aire y de temperatura.
Se simularon dos vientos dominantes. Los fenómenos de bucle entre sistemas aumentan las temperaturas en aspiración: el calor evacuado es reaspirado. El fenómeno afecta sobre todo a los primeros aeroenfriadores expuestos al viento, y el abatimiento de los penachos térmicos lo amplifica. La densidad de sistemas en cubierta favorece zonas de estancamiento, en particular alrededor de los transformadores (≈ 50 °C).
La adición de un carenado opaco suprime la aspiración de aire caliente en la parte alta: las temperaturas se reducen en casi 2 °C, disminuyendo la pérdida de potencia frigorífica.
Una orientación de viento particularmente desfavorable dirige las descargas de los grupos electrógenos hacia la cubierta: los penachos son aspirados por las enfriadoras, elevando las temperaturas de aspiración, con un bucle de los grupos electrógenos sobre sí mismos. A pesar de su baja recurrencia, este escenario se tiene en cuenta dados los riesgos de fuerte subida de temperatura.
La adición de un conducto de evacuación de 3 metros reduce parcialmente el fenómeno. Combinado con el carenado, rebaja las temperaturas medias de aspiración en casi 4 a 5 °C y suprime el bucle entre enfriadoras.
A recordar — la solución elegida (nueva implantación + carenado de las enfriadoras) divide por 5 la pérdida de potencia frigorífica respecto al diseño inicial.
EOLIOS propuso soluciones adaptadas y económicas (nueva implantación, carenado) así como opciones más pesadas (exutorios). Las soluciones elegidas, rigurosamente simuladas, redujeron significativamente las temperaturas de aspiración, mejorando la eficiencia de los sistemas.
Esta optimización reduce los riesgos de averías y la pérdida de potencia ligada al calor intenso, y disminuye cada año los costes energéticos de refrigeración.
Saber hacer: la creación del gemelo digital de tu centro de datosOptimización térmica de un centro de datos hyperscale mediante simulación CFD: mejora de la circulación del aire y de la eficiencia de la refrigeración, reducción del consumo y de la huella de carbono. Identificación de los sobrecalentamientos y bucles, y soluciones (carenados, gemelos digitales).
Gemelo digitalEstudio data center – Data Hall y locales UPS
Extracción de humosIngeniería de extracción de humos en un centro de datos
OptimizaciónOptimización CFD – Data Center
InternoData Center – DC28 – Interno
Locales técnicosLocales técnicos – Data Center
RefrigeraciónOptimización refrigeración – Data Center
ExteriorData Centers – DC15.1 y DC15.2 – Exterior
ExteriorData Center – PA 22 – Exterior
Grupo electrógenoEstudio de pérdida de carga – Grupo electrógeno – Data center
ExteriorData Center – París
IncendioData Center – GAS NOVEC
InternoData center – DC17 – Interno
ExteriorData center – D14 – Exterior
ExteriorData center – DC25 y DC26 – Exterior
InternoData Center – DC10 – Interno
InternoData center – DC25 – Interno
ExteriorDC23 – Exterior
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