Optimización CFD – Centro de datos
Estudio térmico y aeráulico de un Centro de Datos: experiencia CFD
A medida que proliferan los centros de datos a gran escala, la gestión de los sistemas de refrigeración se vuelve crucial, dada lacreciente densidad de los equipos informáticos, que a menudo superan los 10 kW por bastidor. El principal reto es eliminar eficazmente el calor generado por estos equipos de alta densidad. En EOLIOS ponemos nuestra experiencia técnica a tu servicio realizando estudios de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD ) para modelizar y optimizar los intercambios térmicos y aeráulicos de un centro de datos.
Este análisis examina específicamente los penachos de escape externos procedentes de enfriadores de aire, generadores y otros equipos situados en el tejado. El objetivo principal es comprobar si ladescarga de emisiones térmicas de estos sistemas corre el riesgo de contaminar el aire de suministro a través de los bucles de recirculación. Simulamos el comportamiento termoaerodinámico de estos penachos mediante cálculos numéricos CFD, para garantizar una gestión óptima de la temperatura del aire de entrada y evitar cualquier problema de interferencia.
El objetivo del estudio es validar el diseño del edificio y la ubicación de los sistemas del centro de datos en el tejado, comprobando que las temperaturas del aire que entra en los enfriadores son suficientemente bajas e identificando cualquier problema de recirculación.
También incluye diferentes escenarios de funcionamiento para altas temperaturas y diferentes direcciones del viento, así como para poner en marcha generadores de emergencia. Si se detecta un problema, identificamos la causa y proponemos soluciones correctivas adecuadas.
Optimización CFD - Centro de datos
Año
2025
Cliente
NC
Ubicación
Fráncfort del Meno
Tipología
Centro de datos
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Datos climáticos ASHRAE para CFD
Utilización de normas para una simulación CFD precisa y eficaz
Parametrizar correctamente las condiciones exteriores es fundamental para optimizar la gestión térmica de los centros de datos mediante simulación CFD.ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) es una referencia internacional clave. Al establecer normas y proporcionar datos climáticos precisos, permite a ingenieros y diseñadores adaptar sus sistemas de calefacción, ventilación, aire acondicionado y refrigeración (HVAC-R ) a entornos reales. ASHRAE recopila datos meteorológicos de miles de estaciones de todo el mundo, garantizando fiabilidad y precisión gracias a valores medios y extremos medidos durante décadas.
Estos datos son esenciales para dimensionar correctamente los sistemas exteriores. Al tener en cuenta las temperaturas medias y extremas, ayudan a predecir escenarios realistas, evitando así el sobredimensionamiento y optimizando la eficiencia energética. Para nuestro estudio, las condiciones climáticas locales se definen utilizando la estación meteorológica más cercana, situada en Toussus Le Noble. Proporciona información crucial, como las temperaturas mensuales y las lecturas del viento, que son decisivas para definir las condiciones climáticas y establecer los vientos dominantes.
Basándonos en datos climáticos fiables y normalizados, podemos diseñar sistemas exteriores eficaces y duraderos, adaptados a los requisitos de las distintas condiciones climáticas.
Modelización 3D de un Centro de Datos para simulación térmico-aérea
Los escenarios simulados en el marco del estudio externo son los siguientes:
- Escenario estándar : Con viento mayoritario
- Escenario estándar : Con viento desfavorable
- Escenario crítico: Condiciones de viento desfavorables
Para estos 3 estudios, los generadores se activan teniendo en cuenta la situación más desfavorable en cuanto a producción de calor.
Las unidades de refrigeración, concentradas en el noreste del edificio, incluyen 30 enfriadoras y 3 enfriadores en seco.
En las salidas de los enfriadores de aire se ha instalado una tapa para minimizar la recirculación de aire. Esta zona está delimitada por paredes provistas de paneles acústicos, en cuyas partes inferiores se han instalado rejillas.
La mayoría de los 26 generadores están situados al suroeste del edificio, tanto en el tejado como repartidos en dos plantas en el interior. Para desviar el calor de los generadores, se han instalado 5 conductos de escape en altura.El aire fresco para los generadores entra por la fachada suroeste del edificio, que está provista de rejillas.
También se ha tenido en cuenta la presencia deequipos auxiliares en el tejado, como unidades de tratamiento de aire y bombas de calor.
Resultados de la simulación externa del centro de datos: Validación del diseño
El estudio analizó el diseño exterior del centro de datos a través de tres escenarios críticos, basados en las variaciones de la dirección del viento y la gestión de los sistemas de refrigeración, manteniendo unas condiciones climáticas extremas de acuerdo con las normas ASHRAE.
Escenario 1: Más viento - Escenario estándar (N)
No se detectaron fenómenos significativos de recirculación de aire en este escenario. Las simulaciones muestran que la temperatura medida en la entrada de las unidades de refrigeración se mantiene próxima a la temperatura ambiente, lo que refleja el diseño optimizado de la entrada de aire. La estructura y la disposición de la cubierta se consideran excelentes en estas condiciones, garantizando una buena regulación térmica.
Escenario 2: Viento desfavorable - Escenario estándar (N)
El estudio puso de manifiesto una ligera recirculación de aire en los respiraderos suroeste, causada principalmente por laobstrucción parcial debida a los conductos de extracción de los generadores. Sin embargo, una zona central libre de equipos proporciona suficiente acceso al aire fresco, lo que ayuda a mitigar este fenómeno. La temperatura de admisión aumenta, sobre todo en los sistemas situados al sur, pero permanece bajo control. Los conductos de extracción de los generadores garantizan un desvío eficaz del aire cargado de calorías, minimizando las posibles interacciones con los enfriadores de aire.
Escenario 3: Viento adverso - Escenario crítico (N+X)
Persisten las dificultades asociadas a la recirculación del aire, agravadas por la reducción de la velocidad del aire asociada a la plena capacidad operativa. Esto aumenta la propensión a la recirculación del aire, sobre todo alrededor de los ventiladores situados aguas abajo. Las temperaturas de admisión aumentaron significativamente, afectando sobre todo a las unidades situadas al sur. A pesar de estas condiciones, elaire aspirado por los generadores se mantiene a temperatura ambiente, gracias a una hábil gestión del desvío de las masas de aire caliente.
El diseño de la cubierta del edificio demuestra suficiente resistencia ante condiciones climáticas exigentes. Incluso en los escenarios más adversos, como vientos del noreste combinados con plena capacidad operativa, el diseño general garantiza una funcionalidad y eficiencia adecuadas.
Optimización energética de enfriadores de aire mediante simulación CFD
En EOLIOS, estamos a la vanguardia de laoptimización energética de los enfriadores de aire para centros de datos, aprovechando laventaja tecnológica que proporciona la simulación de Dinámica de Fluidos Computacional (CFD). La CFD nos permite crear sofisticados modelos tridimensionales que reproducen fielmente el comportamiento térmico y elflujo de aire dentro de los sistemas de refrigeración. Analizando estos modelos, podemos identificar con precisión las zonas de sobrecalentamiento y pérdida de energía, yoptimizar la configuración de los intercambiadores de calor y los ventiladores.
Este enfoque nos permiteajustar con precisión la velocidad de circulación del aire y ladirección del flujo para cada condición climática exterior, mejorandola eficiencia energética sin comprometer el rendimiento. Además, nuestras soluciones ayudan a reducir la Eficacia del Uso de la Energía (PUE), un criterio clave para los centros de datos, garantizando un consumo energético más racional y minimizando los costes operativos de nuestros clientes. Proporcionamos recomendaciones estratégicas para la implantación de sistemas de gestión térmica robustos y eficientes.
Innovaciones en el diseño eficiente de cubiertas para centros de datos
En EOLIOS somos conscientes del papel crucial que desempeña el diseño de la cubierta, comúnmente denominada la «quinta fachada», en laeficiencia energética de los centros de datos. Nuestras soluciones incluyen la creación de sobretechos especialmente diseñados para mejorar pasivamente la ventilación y optimizar la gestión térmica. Mediante simulación CFD, podemos modelizar distintos diseños de sobretecho y analizar su impacto en la circulación natural del aire. Esto nos permite diseñar estructuras que aprovechan inteligentemente los vientos dominantes y las variaciones de presión para promover una ventilación cruzada eficaz, reduciendo la dependencia de los sistemas de refrigeración mecánica y favoreciendo laeliminación del calor acumulado.
Al incorporar materiales reflectantes y tecnologías de aislamiento innovadoras, nuestros sobretechos contribuyen a reducir significativamente las cargas térmicas. Así que no sólo reducimos la huella energética de los centros de datos, sino que añadimos una capa de resistencia climática, esencial para garantizar la continuidad de la actividad en una amplia gama de condiciones meteorológicas.
Un enfoque colaborativo y a medida para llevar a cabo tus estudios
EOLIOS ha demostrado una especial capacidad para integrar las necesidades específicas de las empresas a lo largo de sus procesos de diseño, estableciendo una verdadera asociación de colaboración.
Basándose en un profundo conocimiento de las expectativas y objetivos de los clientes, EOLIOS desarrolla soluciones a medida, adaptadas a las características específicas de cada solicitud.
Mediante una comunicación abierta y continua, la empresa se asegura de que todas las partes interesadas estén alineadas con los objetivos e hitos del proyecto. Los equipos de EOLIOS trabajan mano a mano con las empresas, ofreciendo no sólo conocimientos técnicos, sino también habilidades interpersonales. Nuestro enfoque centrado en el cliente, combinado con nuestras competencias especializadas, garantiza que los estudios realizados cumplan las expectativas de las empresas, maximizando laeficacia y pertinencia de las soluciones propuestas.
EOLIOS - Oficina experta en diseño de centros de datos
En EOLIOS, nuestra misión es apoyarte en el diseño y la evaluación de tus sistemas de refrigeración y ventilación para centros de datos, garantizando una eficacia óptima y una mayor seguridad para tus infraestructuras. Gracias a nuestra experiencia en simulación CFD, analizamos la dinámica termo-aerodinámica para optimizar la gestión térmica.
Utilizando nuestros conocimientos de simulaciones numéricas, identificamos los flujos de aire críticos y las zonas susceptibles de crear desvíos no deseados. Al incorporar estos análisis a nuestro enfoque, garantizamos una distribución óptima del aire, lo que reduce el riesgo de sobrecalentamiento en zonas sensibles y favorece laeficacia operativa de tus sistemas. Realizamos evaluaciones rigurosas para validar y optimizar la eficiencia de tus sistemas de refrigeración, teniendo en cuenta los peores escenarios. Esto te permite garantizar la sostenibilidad y el rendimiento de tus centros de datos.
Vídeo resumen del estudio
Resumen del estudio
El estudio se centra en laoptimización energética y la gestión térmica de un centro de datos mediante simulación CFD. Se centra en el diseño exterior, incluida la integración de un sobretecho para mejorar pasivamente la ventilación. Utilizando varios escenarios críticos, el estudio evalúael impacto de las variaciones en la dirección del viento y la capacidad operativa sobre la recirculación del aire y laeficiencia del sistema de refrigeración.
Sofisticados modelos tridimensionales analizan el comportamiento térmico y elflujo de aire, señalando las zonas de sobrecalentamiento y optimizando las configuraciones de los sistemas. El diseño global del centro de datos garantiza su funcionalidad y resistencia a las condiciones climáticas más exigentes.
Eluso de sobretechos y materiales reflectantes reduce las cargas térmicas, mientras que los conductos de escape del generador desvían eficazmente el aire caliente, minimizando la interacción con los enfriadores de aire. Gracias a un enfoque de colaboración basado en la comunicación abierta y la comprensión de las necesidades del cliente, EOLIOS ofrece soluciones a medida que reducen la Eficacia del Uso de la Energía (PUE), garantizan la continuidad de la actividad y añaden una capa de resistencia climática.
Vídeo resumen de la misión
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