Estudio del centro de datos – Data Hall y locales UPS
Estudio del centro de datos - Data Hall y locales UPS
Año
2025
Cliente
NC
Ubicación
Italia
Tipología
Centro de datos
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La misión de EOLIOS ingénierie: simulación CFD y experiencia en refrigeración
Los ingenieros de Eolios son expertos en disipación de calor para centros de datos
Los ingenierosde Eolios son expertos en disipación de calor para centros de datos.
La experiencia de EOLIOS en simulación CFD(Dinámica de Fluidos Computacional) y en optimización de sistemas de refrigeración desempeñó un papel crucial para resolver el reto termo-aerodinámico externo de los centros de datos PAR5 y PAR6.
Nuestra experiencia nos ha permitido anticipar los fenómenos de bucle térmico en las cubiertas y validar el impacto de los grupos electrógenos, garantizando un rendimiento óptimo y una gestión térmica eficaz y sostenible de estas complejas infraestructuras.
EOLIOS es líder en simulación CFD externa para Centros de Datos. Nuestros estudios se basan en los resultados de campañas de medición en condiciones reales y en un centenar de centros simulados de todo el mundo.
Centros de datos PAR5 y PAR6: una revolución en el alojamiento y la gestión de datos
El objetivo de los centros de datos: optimización térmica y resistencia
El impacto de los penachos térmicos en el exterior del edificio es difícil de predecir debido a las diversas variables que los ingenieros de diseño y los arquitectos no pueden controlar. Estas variables incluyen la velocidad del viento, la temperatura del aire, la dirección del viento (analizada mediante la rosa de los vientos local) y la topología de las estructuras circundantes.
Sin embargo, estos fenómenos de recirculación (o bucle térmico) tienen un impacto directo en el rendimiento de los equipos de refrigeración de tejados.
EOLIOS te ayudará a estudiar el impacto de estos problemas aeráulicos para garantizar un funcionamiento óptimo en todas las circunstancias, incluso las más extremas(escenarios de viento adverso o averías).
Propiedades clave de PAR5 y PAR6: alta densidad, resistencia y eficiencia energética
En este emplazamiento, esto incluye el uso de grandes conjuntos deenfriadores de aire eingeniería hidráulica optimizada(depósitos de inercia) para garantizaruna eliminación sostenible del calor y optimizar los costes de funcionamiento. La flexibilidad y la seguridad están en el centro del diseño de las PAR5 y PAR6.
En este emplazamiento, esto incluye el uso de grandes conjuntos deenfriadores de aire eingeniería hidráulica optimizada(depósitos de inercia) para garantizaruna eliminación sostenible del calor y optimizar los costes de funcionamiento. La flexibilidad y la seguridad están en el centro del diseño de las PAR5 y PAR6.
Estos centros de datos están diseñados con una infraestructura redundante(modos N+1 y N) para mantener la refrigeración antecontingencias. Este marco de alta seguridad no sólo simplifica el mantenimiento, sino que también garantiza un funcionamiento continuo, incluso en caso de corte del suministro eléctrico(apagón), gracias a la activación de generadores de emergencia e instalaciones SAI.
La anticipación digital desempeña un papel crucial en laeficacia operativa de estos centros de datos. El gemelo digital ultradetallado modela los flujos y gestiona virtualmente las operaciones críticas, reduciendo el riesgo de averías térmicas relacionadas con elentorno exterior. Esta modelización incluye elanálisis de las chimeneas de escape, la dispersión de humos y elimpacto de los edificios.
En resumen, gracias a su gran capacidad, su eficaz refrigeración en el tejado, su redundancia eléctrica y el amplio uso de la simulación CFD, los centros de datos PAR5 y PAR6 ofrecen soluciones extremadamente robustas. Al evitar el sobrecalentamiento localizado, estas instalaciones se convierten en esenciales para las empresas que pretenden dar soporte a servicios digitales globales continuos y fiables.
El reto de los estudios CFD optimización de centros de datos PAR 5&6
Un estudio CFD(Dinámica de Fluidos Computacional) es crucial para los centros de datos PAR5 y PAR6, a fin de optimizar la aeráulica externa y la refrigeración, minimizando el riesgo de recirculación de aire caliente y maximizando al mismo tiempola eficiencia térmica.
- Refrigeración: Las simulaciones CFD se utilizan para modelar los penachos térmicos y los flujos de aire externos alrededor del centro de datos. Esto ayuda a validar laubicación de los sistemas de tejado, la disposición de las chimeneas de escape y los enfriadores de aire para garantizar una refrigeración eficaz y evitar los bucles térmicos.
- Consumo de energía: Analizando los vientos y la dispersión térmica exterior, los estudios CFD pueden identificar puntos a vigilar para preservar laeficiencia energética. Esto incluye analizar la disipación del calor frente a los obstáculos del edificio y evitar el sobrecalentamiento localizado en los tejados.
- Gestión de la resiliencia: los modelos CFD ayudan a validar el comportamiento de las instalaciones durante las fases críticas, como la optimización de los depósitos de inercia y el análisis transitorio durante un apagón, facilitando así la continuidad del servicio de los recursos de refrigeración.
- Seguridad y respaldo: El CFD se utiliza para simular el modo degradado en caso de fallo de la red eléctrica, comprobando la robustez de los sistemas de respaldo(modos N+1 y N). En particular, valida la dispersión adecuada del humo de los generadores.
Integrando estos análisis CFD en la fase de diseño, los centros de datos PAR5 y PAR6 pueden mejorar su eficacia operativa, anticipar el impacto de su entorno meteorológico directo y mejorar su seguridad, apoyándose en un gemelo digital preciso para consolidar las decisiones de planificación.
En EOLIOS Ingénierie, hemos comprendido perfectamente la importancia de estas simulaciones externas para asegurar los sistemas de refrigeración masiva. Gracias a nuestra experiencia en CFD, podemos validar el funcionamiento global del centro, reduciendo los riesgos a largo plazo y contribuyendo a la sostenibilidad de los centros de datos.
Estudio interno: el CFD ayuda a reducir el riesgo de sobrecalentamiento
CFD, una ventaja para la eficiencia energética de las salas de datos
Optimizar las salas de datos en los centros de datos es esencial, y la simulación digital CFD(Dinámica de Fluidos Computacional) desempeña un papel fundamental en ello. Al modelizar los flujos de aire, la distribución de la temperatura y lainteracción entre los equipos, la CFD permite diseñar sistemas de refrigeración más eficientes. Identifica los puntos calientes, mejora la circulación del aire y reduce los costes energéticos ajustando la climatización y ladisposición de los racks. El uso estratégico del CFD no sólo garantiza un mejor rendimiento operativo y una mayor fiabilidad de los equipos, sino que también ayuda a reducir lahuella de carbono de los centros de datos, en línea con las crecientes exigencias medioambientales.
Composición y funcionamiento de una sala de datos: racks, sistemas de refrigeración y distribución de energía
Una sala de datos es una zona dedicada aalbergar el equipo informático esencial para el procesamiento y almacenamiento de datos. Se compone principalmente de bastidores que contienen servidores, unidades de almacenamiento y conmutadores de red.
Para optimizar la refrigeración, las estanterías suelen disponerse en pasillos calientes y fríos, separando elaire caliente expulsado delaire frío utilizado para enfriar el equipo.
Los sistemas de refrigeración incluyen climatizadores de precisión o enfriadores de agua, diseñados para mantener temperaturas estables a pesar del calor generado por los servidores.
La distribución eléctrica se basa en sistemas redundantes, apoyados por SAI (sistemas de alimentación ininterrumpida) y generadores de reserva, que garantizan el suministro ininterrumpido de energía en caso de corte.
Por último, los sensores inteligentes controlan constantemente la temperatura, lahumedad y el rendimiento de los equipos, lo que permite a los administradores anticiparse a las anomalías y mantener un funcionamiento óptimo.
Optimización térmica interna de los centros de datos: retos y soluciones de EOLIOS Ingénierie
En este estudio se detectó un problema de sobrecalentamiento en el lado izquierdo de la sala de datos, una zona crucial para el buen funcionamiento del centro de datos. Este sobrecalentamiento se produce cuando fallan simultáneamente dos sistemas de refrigeración, y los bastidores afectados pueden alcanzar los 35°C, muy por encima del límite máximo de 28°C. Estas condiciones comprometen el rendimiento y la fiabilidad de los equipos, aumentando el riesgo de fallos que puedenafectar ala integridad de los datos y la continuidad del servicio.
La configuración de la sala y la instalación de rejillas antiintrusión acentúan el problema al crear una distribución desigual de la presión. La sobrepresión se acumula en los pasillos calientes del lado izquierdo, impidiendo laevacuación eficaz del aire caliente y provocando un fenómeno de recirculación, en el que elaire caliente vuelve al sistema, acelerando el aumento de temperatura.
La distribución desigual de los bastidores también contribuye al problema, ya que los sistemas de refrigeración averiados tienen quegestionar la carga térmica de una isla remota de bastidores, lo que hace que este sector sea especialmente vulnerable.
Para resolver este complejo reto, los ingenieros de EOLIOS idearon varias soluciones innovadoras. Mediante un diálogo en profundidad con el cliente, evaluaron las opciones y seleccionaron la estrategia más eficaz. La solución elegida se implantó en colaboración con todas las partes interesadas, garantizando una respuesta sostenible y optimizada a los retos identificados en la sala de datos.
Estudio externo: CFD para reducir el riesgo de sobrecalentamiento
Optimizar los sistemas de refrigeración: aumentar la eficiencia y la sostenibilidad de los centros de datos
Optimizar los sistemas de refrigeración, como enfriadoras y generadores, es esencial para garantizar el rendimiento y la fiabilidad de los centros de datos. Con altas densidades de servidores, que pueden superar los 10 kW por rack, la gestión térmica se convierte en un reto importante. El sobrecalentamiento incontrolado puede provocar fallos en el hardware, reducir la disponibilidad del servicio y acelerar eldesgaste de los equipos.
Laoptimización térmica no sólo implica mantener una temperatura estable, sino que también ayuda a reducir los costes energéticos, que suponen una parte importante de los gastos de funcionamiento. Al minimizar el consumo de energía, esta optimización también contribuye a reducir lahuella de carbono de las instalaciones, de acuerdo con los requisitos de sostenibilidad medioambiental. Las simulaciones numéricas proporcionan una visión detallada de las temperaturas y los flujos de calor para distintos escenarios operativos.
Modelización 3D y gestión térmica de centros de datos
El modelado 3D preciso de infraestructuras, como el tejado de un centro de datos a hiperescala equipado con capós de ventilación, permite visualizar todos los sistemas críticos y su interacción. La estructura modelada incluye módulos de cerramiento, redes de ventilación, pasarelas de acceso y la disposición optimizada de las unidades de refrigeración.
Estos modelos constituyen la base de las simulaciones CFD, esenciales para analizar y optimizar el rendimiento térmico.
Funcionamiento de sistemas críticos: enfriadores de aire y generadores
Los refrigeradores de aire desempeñan un papel fundamental en la disipación del calor generado por los servidores. Los intercambiadores de calor AIRE-AGUA utilizan elaire exterior para extraer el calor de los sistemas de refrigeración y asegurar un flujo constante de aire fresco, garantizando la estabilidad térmica de las instalaciones y reduciendo al mismo tiempo los costes energéticos asociados a la climatización.
Su ubicación en el tejado y su dimensionamiento deben estudiarse cuidadosamente para evitar cualquier recirculación de aire caliente, que podría degradar el rendimiento térmico. Por tanto, las simulaciones CFD pueden utilizarse para comprobar que los enfriadores de aire funcionan de forma óptima sean cuales sean las condiciones externas y las configuraciones del viento.
Los generadores proporcionan energía de emergencia en caso de corte de la red principal. Gracias a su puesta en marcha automática, asumen la carga eléctrica de los equipos y sistemas de refrigeración, garantizando la continuidad de los servicios y la protección de los datos. Su funcionamiento coordinado con los sistemas SAI garantiza un suministro eléctrico estable y una alta disponibilidad del centro de datos.
Creación del gemelo digital y precisión de las simulaciones
Para cada proyecto, EOLIOS Ingénierie desarrolla un modelo 3D detallado que incorpora todos los sistemas que afectan al flujo de aire, como enfriadores de aire y generadores. Los planos del emplazamiento, los modelos 3D y las fichas técnicas de los equipos se utilizan para determinar las características esenciales, como el caudal de aire y la potencia disipada.
Este gemelo digital permite analizar con precisión el funcionamiento de los sistemas de refrigeración e identificar posibles áreas de mejora. Gracias a su experiencia en el mallado y la convergencia, los ingenieros de EOLIOS garantizan simulaciones CFD fiables y robustas.
Una malla fina y estructurada capta con precisión las variaciones del flujo de aire y la temperatura, garantizando resultados estables y representativos de las condiciones reales, esenciales para optimizar la refrigeración de los centros de datos.
Análisis CFD e integración de las condiciones meteorológicas
Para simular condiciones realistas, se incorporó a las simulaciones un análisis meteorológico basado en los registros de la estación más cercana. La temperatura exterior, la velocidad y ladirección del viento son variables críticas que influyen en el comportamiento térmico de las instalaciones.
Los escenarios estudiados incluían diferentes direcciones principales del viento y su impacto en los generadores. Se compararon dos modelos de extracción:
- Descarga al nivel del grupo electrógeno.
Descarga a través de una chimenea de 3 metros para limitar el bucle de aire caliente y mejorarla eficacia de la refrigeración.
Este enfoque permite diseñar soluciones adaptadas a las condiciones específicas del emplazamiento, garantizando el rendimiento, la seguridad y la sostenibilidad de los centros de datos.
Resultados de los estudios CFD: validación y recomendaciones para optimizar la aeráulica externa de los centros de datos PAR5 y PAR6
Estudio de los vientos dominantes: estrategia para controlar los bucles entre enfriadores de aire
Elanálisis meteorológico integrado en el modelo numérico permitió estudiar la dispersión térmica en función de las distintas direcciones del viento. El estudio se basa en una rosa de los vientos anual para identificar las configuraciones más representativas y restrictivas. Los resultados de estas simulaciones muestran que la dispersióntérmica es satisfactoria en la mayoría de las situaciones estudiadas, lo que permite que los sistemas funcionen en condiciones adecuadas.
Sin embargo, el análisis puso de manifiesto zonas localizadas en las que pueden producirse bucles térmicos. Estas situaciones están relacionadas principalmente con la alta densidad de equipos técnicos en el tejado. En determinadas configuraciones, el viento favorece el retorno de aire caliente a las entradas de aire de los sistemas de refrigeración. Elaire caliente rechazado es aspirado de nuevo, creando un aumento de la temperatura local. El viento desempeña un papel decisivo en la forma en que estos penachos térmicos se desarrollan y se desplazan por el edificio.
Aunque estos aumentos de temperatura siguen siendo limitados y localizados, y no tienen un impacto crítico en el funcionamiento general de la instalación, son puntos importantes a tener en cuenta en términos de optimización.
Análisis del modo degradado: impacto controlado de los generadores
Elestudio también analizó elimpacto de los grupos electrógenos, las chimeneas de escape y las instalaciones eléctricas asociadas durante escenarios críticos. Es esencial comprobar la robustez de las instalaciones en modos degradados (N+1 y N), sobre todo durante un análisis transitorio de Apagón o Ride-Through.
A diferencia de los emplazamientos que requieren grandes modificaciones físicas, las simulaciones 3D de PAR5 y PAR6 muestranque los penachos térmicos de los generadores no perturban significativamente el funcionamiento de los sistemas de refrigeración de la azotea. Ladisposición de las chimeneas y el diseño general permiten evacuar eficazmente los flujos calientes.
Los resultados confirman que no hay una contaminación significativa del aire aspirado por los equipos sensibles. Este análisis valida la coherencia global de las elecciones de emplazamiento de estas instalaciones críticas.
Análisis de la capacidad de refrigeración disponible y recomendaciones de funcionamiento
En los centros de datos modernos, los sistemas de refrigeración desempeñan un papel central, y elaire aspirado debe permanecer suficientemente frío para garantizar su eficacia. Para optimizar este rendimiento global, elestudio termo-aerodinámico externo también examinó laingeniería hidráulica, en particular laoptimización de los depósitos de inercia y los fenómenos de estratificación.
Elanálisis confirma que el comportamiento térmico global del emplazamiento está bajo control. Sin embargo, debido a los fenómenos de recirculación identificados en el tejado, los ingenieros de EOLIOS recomiendan una vigilancia particular con respecto a determinadas configuraciones de viento. Este enfoque garantiza que las condiciones de funcionamiento sigan siendo óptimas en cualquier circunstancia.
Utilizando la cartografía de puntos calientes y el Visor de Nube, el proyecto se beneficia de un enfoque anticipatorio. Esta integración del CFD hace que el proyecto sea más seguro y garantiza la fiabilidad, el rendimiento y la durabilidad de las instalaciones.
La experiencia de EOLIOS Ingénierie para resolver los retos termo-aerodinámicos externos de los centros de datos PAR5 y PAR6
Recomendaciones estratégicas adaptadas a la densidad del proyecto
Gracias a su experiencia en simulación numérica, y más concretamente en aeráulica exterior de centros de datos, EOLIOS pudo validar las opciones de diseño y proponer recomendaciones adaptadas al proyecto PAR5 y PAR6 para controlar los fenómenos de bucle térmico en el tejado. En lugar de imponer costosas modificaciones estructurales, elestudio confirmó la pertinencia y coherencia global de ladisposición actual, incluso para los generadores.
El análisis de las distintas configuraciones del viento nos ha permitido identificar las condiciones específicas que favorecen el arrastre del aire caliente hacia las tomas de aire. Las soluciones adoptadas se orientan hacia una mayor vigilancia durante estos escenarios meteorológicos, rigurosamente simulados en el modelo 3D. Estas observaciones han confirmado que los aumentos de temperatura siguen siendo limitados y localizados, y no tienen un impacto crítico en el funcionamiento del sistema.
Elanálisis detallado de la dispersión del calor y de los regímenes degradados (como las descargas de los generadores) también ha permitido cuantificar con precisión las interacciones externas, proporcionando una evaluación clarade que los penachos no perturban laeficacia de los sistemas de refrigeración de los tejados.
Gracias a este estudio, EOLIOS ha podido asegurar el diseño de los sistemas de ventilación de tejados desde la fase de diseño. Esta optimización anticipada reducirá el riesgo de disfunciones térmicas y pérdidas de rendimiento debidas a condiciones externas desfavorables.
Además, la validación del funcionamiento global del emplazamiento garantiza la durabilidad de las instalaciones y la sostenibilidad de la disipación térmica.El uso continuado del Gemelo Digital, en particular a través del Visor en la Nube, también permitiráapoyar a los responsables de la toma de decisiones durante todo el ciclo de vida del emplazamiento.
Más información sobre este tema:
Vídeo resumen del estudio
Resumen del estudio
El estudio realizado por EOLIOS ingénierie se centra en laoptimización térmica de los centros de datos a hiperescala, mediante simulaciones CFD (Dinámica de Fluidos Computacional). Este enfoque permite mejorar la circulación del aire y laeficacia de los sistemas de refrigeración, reduciendo así el consumo de energía y lahuella de carbono. Los centros de datos a hiperescala, utilizados por gigantes tecnológicos como Amazon y Google, requieren soluciones modulares, automatizadas y sostenibles. EOLIOS ha identificado problemas como el sobrecalentamiento y la formación de bucles, y ha propuesto soluciones como la instalación de capós para mitigar estos fenómenos. La integración de gemelos digitales para simulaciones precisas ha permitido prever mejoras significativas. Trabajando en estrecha colaboración con los clientes, EOLIOS ha optimizado la configuración de los sistemas de refrigeración, aumentando su eficacia y reduciendo al mismo tiempo los costes energéticos. Este estudio demuestra el impacto crucial de las simulaciones CFD en el rendimiento y la sostenibilidad de los centros de datos modernos.
Vídeo resumen de la misión
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