Search
Close this search box.

مركز البيانات – PA 22 – خارجي

دراسة الأعمدة الحرارية في مركز البيانات

استخدمت Eolios نمذجة CFD لدراسة التبادلات الحرارية والهوائية في مركز بيانات في مودون. مكنتنا الدراسة من فهم وتحسين تبريد معدات تكنولوجيا المعلومات عالية الكثافة. تم تقديم توصيات لتحسين تدفق الهواء في حالة وجود ظروف رياح معينة. بفضل هذه الدراسة، تم اقتراح حلول مناسبة لضمان نتائج موثوقة وتوفير وقت التصميم والتكاليف.

مشروع

مركز البيانات - PA 22 - خارجي

سنة

2024

زبون

نورث كارولاينا

الترجمه

فرنسا

تصنيف

مركز البيانات

متابعة التصفح:

مشاريعنا الأخرى:

آخر الأخبار:

خبرتنا:

الملف الفني:

دراسة CFD لتبادل الحرارة والهواء في مركز بيانات في مودون، فرنسا

خبرة Eolios التكنولوجية: نمذجة التبادل الحراري في مركز البيانات

ساهمت شركة EOLIOS ingénierie، وهي إحدى الشركات الأوروبية الرائدة في مجال نمذجة CFD لمراكز البيانات، بخبرتها الفنية في فهم ونمذجة التبادلات الحرارية والهوائية خارج مركز بيانات في فرنسا فيما يتعلق بإطلاق الحرارة من المولدات وأنظمة الأسطح، من خلال إجراء دراسة CFD.

في بيئة مراكز البيانات واسعة النطاق للغاية، يلزم وجود معايير أنظمة تبريد قادرة على الاستجابة للتغيرات في صناعة تكنولوجيا المعلومات بسببالكثافة المتزايدة لمعدات تكنولوجيا المعلومات (أكثر من 10 كيلوواط/رف). يعد التبريد لإزالة الحرارة من معدات تكنولوجيا المعلومات عالية الكثافة أحد الاعتبارات الرئيسية لمراكز البيانات. يتم تفريغ هذه السعرات الحرارية من خلال سلسلة من الأنظمة الموضوعة بتركيزات عالية على السطح.

تفحص هذه الدراسة عمود العادم من سلسلة مولدات لمركز بيانات. الهدف من ذلك هوتحليل النظام المستخدم لتحسين خلط الهواء في مبردات الهواء الموجودة على سطح المباني التقنية التي تشغلها مجموعات التوليد، لضمان عدم تلويث العادم الحراري من هذه الأنظمة لهواء الإمداد من خلال التكرار. يمكن أن يؤدي لف الأنظمة إلى فقدان الطاقة في مبردات الهواء. يؤدي فقدان الطاقة إلى ارتفاع درجة الحرارة في قاعات البيانات، مما قد يؤدي إلى حدوث أعطال في قاعات البيانات.

وللقيام بذلك، استخدم مهندسو EOLIOS الحسابات العددية CFD لمحاكاة السلوك الحراري والهوائي لمختلف الظواهر التي تحدث خارج النموذج.

عرض نموذج الدراسة ثلاثي الأبعاد - عالمي

وقد أخذ خبراؤنا في الاعتبار العديد من المعلمات؛ مثل درجات حرارة الجدران المشعة، والتيار الحراري الناتج عن عمليات التصنيع، وضغط الرياح، والمقاومة الداخلية لتدفق الهواء العمودي، وموقع فتحات الغلاف وخصائص مقاومة التدفق، والتضاريس المحلية والتأثير المباشر لهيكل المبنى في الرياح، ووجود أنظمة ميكانيكية تحرك الهواء حول العمليات.

تم إجراء دراسة للأرصاد الجوية لتحديد الظروف المناخية المعتادة حول الموقع. وكشفت الدراسة أن الرياح ثابتة على مدار العام، مع تدفق رياح جنوبية غربية في الغالب وظواهر مؤقتة شمالية شرقية. أُجريت الدراسة في ظل درجة حرارة خارجية تبلغ 40 درجة مئوية وسرعة رياح تبلغ 4 م/ثانية، وهي سرعة الرياح الأكثر انتشارًا في الموقع وغير مواتية لأنها من المحتمل أن تهب العمود الحراري من المولدات على أنظمة الأسطح.

إنشاء توأم رقمي لمركز بيانات تمت دراسته في CFD

يستخدم التوأم الرقمي لمركز البيانات، الذي أنشأته Eolios لدراسة CFD، هندسة مبسطة للموقع ومحيطه في دائرة نصف قطرها 400 متر لتحليل أكثر دقة لتطور العمود الحراري وفقًا لاتجاهات الرياح. تعد هذه الدراسة جزءًا من عملية تحسين تصميم المبنى، نظرًا لوجود مناطق ذات درجة حرارة زائدة في المدخل، مما أدى إلى تحديث مهندسي Eolios لنموذج جديد. يشمل التوأم الرقمي مجموعات المولدات والمحطة الفرعية والمداخن ومبردات الهواء على السطح. يتم تركيب فتحات تهوية ميكانيكية حول السقف والمولدات. المعلومات المطلوبة لدراسة جميع الأنظمة مأخوذة من أوراق بياناتها الفنية.

يتم تركيب المولدات في وحدات خرسانية مصممة خصيصاً لهذا الغرض، وتضم جميع المعدات التقنية اللازمة. تم تصميم المداخن على السطحلإخلاء الغازات الضارة من محركات المولدات. يمكن أن تكون هذه الغازات الضارة ضارة بالبيئة وصحة الإنسان، مما يجعل من الضروري إخراجها من خلال مدخنة أو أنبوب. يمكن تركيب كومة عادم المحرك خارج المبنى أو داخله.

الشكل - المولدات

تعمل مبردات الهواء المثبتة على السقف على تبديد الحرارة المتولدة في قاعات البيانات. وهي مزودة بكواتم صوت.

الشكل - مبرد الهواء المثبت على السقف مع كاتم الصوت - غطاء مخفي

التقاط الظواهر الديناميكية الهوائية الحرارية الخارجية

أظهرت محاكاة CFD أن درجة الحرارة تظل عمومًا أقل من 45 درجة مئوية. تم تحديد المناطق ذات درجات الحرارة المرتفعة، والتي تُعزى إلى التفاف مبردات الهواء في الجانب الشمالي على تلك الموجودة في الجانب الجنوبي عندما تكون الرياح من الشمال الشرقي، والعكس صحيح عندما تكون الرياح من الجنوب الغربي. في الواقع، يتسرب جزء من الهواء الذي يرفضه صف من مبردات الهواء تحت السقف من خلال الأطراف المفتوحة ثم يتم امتصاصه مرة أخرى بواسطة مبردات الهواء في نفس الصف، مما يؤدي إلى ارتفاع درجة الحرارة عند مدخل الأنظمة.

Simulation CFD illustrant la pollution thermique sur les toitures de data centers.
الشكل - المسارات الحالية - رياح جنوبية غربية - رياح جنوبية غربية

ومع ذلك، فإن هذه الزيادة في درجة الحرارة تكون موضعية للغاية، حيث تحدث فقط في مبرد الهواء الأقرب إلى المولدات، وتبقى أقل من درجة الحرارة المستهدفة.

الشكل - درجات الحرارة على مستوى شفط النظام - رياح جنوبية غربية

بالإضافة إلى ذلك، أكدت المحاكاة العددية أن الأعمدة الحرارية من مجموعات المولدات ومداخن العادم وشبكات السحب/التفريغ ومحطة المحولات الكهربائية الفرعية لا تمثل مشكلة بالنسبة للأنظمة الموجودة على السطح.

وقد أبرزت هذه الدراسة أن الكثافة العالية للتركيبات على السطح تؤدي إلى ظاهرة الحلقات، مما يتسبب في زيادة محلية في درجة حرارة الهواء. ومع ذلك، فإن هذه الظاهرة لا تعرض متانة المنشآت للخطر.

أنتج مهندسو Eolios أيضًا نموذجًا تقريبيًا لمركبة PA13. كشفت الخصائص الديناميكية الهوائية الحرارية الهوائية الرئيسية عن وجود مشاكل كبيرة في الحلقات التي يمكن أن تعرض للخطر قابلية المنشآت للاستمرار على المدى الطويل. وقد لوحظ أن الأعمدة الحرارية المنبعثة من المولدات يتم امتصاصها بشكل كبير من مبردات هواء السقف.

الشكل - درجة حرارة سطح الأرض - رياح شمالية شرقية شمالية - شمالية شرقية

توصية بعد دراسة CFD

نوصي بشدة أن تتحقق من تدفق الهواء في مركز البيانات هذا من الرياح الشمالية الشرقية.

مكنتنا استنتاجات دراستنا التي أجراها مهندسونا من تحديد هذه المشاكل واقتراح الحلول المناسبة لفرق التصميم. تُستخدم محاكاة CFD لتحليل أي أخطاء في التصميم والتحقق منها وتصحيحها. هذه الطريقة، التي تتميز بالسرعة والدقة، توفر الوقت وتكاليف التصميم، مع ضمان نتائج ملموسة وموثوقة. إن دمج التصميم المعتمد على الفرنك السويسري في مرحلة التصميم هو ضمانة لتجنب أي مشاكل مستقبلية من خلال استدعاء الخبراء لضمان جدوى المشروع.

ملخص فيديو للدراسة

ملخص الدراسة

أجرت شركة Eolios دراسة لتبادل الحرارة والهواء في مركز بيانات في مودون، مع التركيز على تأثير المولدات وأنظمة التبريد على السطح. وباستخدام المحاكاة الرقمية CFD، قاموا بنمذجة الظواهر الديناميكية الهوائية الحرارية لتحليل وتحسين تهوية مبردات الهواء.
أخذت الدراسة في الاعتبار معايير مختلفة مثل درجات حرارة الجدران وضغط الرياح وتأثير التضاريس.
أظهر تحليل للأرصاد الجوية أن الرياح السائدة من الجنوب الغربي، مع وجود نوبات مؤقتة من الرياح الشمالية الشرقية. وقد أظهرت عمليات المحاكاة أن درجة الحرارة تظل عمومًا أقل من درجة الحرارة المطلوبة، ولكن مع وجود مناطق ذات درجة حرارة زائدة محلية بسبب التكرار الحراري بين مبردات الهواء، خاصة في الرياح الشمالية الشرقية أو الجنوبية الغربية.
على الرغم من أن هذه الظاهرة لا تؤثر بشكل خطير على طول عمر المنشآت، إلا أنه تم تقديم توصيات للتحكم في الهوائيات، خاصة في حالة هبوب رياح شمالية شرقية. اقترح Eolios تعديلات التصميم المقترحة لحل هذه المشاكل، مما يدل على أن محاكاة CFD طريقة فعالة لتحسين تصميم مركز البيانات، وتوفير الوقت والتكاليف مع ضمان نتائج موثوقة.
موجز بالفيديو للبعثة

اكتشف مشاريع أخرى