O Processo
Nosso processo de avaliação térmica foi desenvolvido para ser aplicado em etapas, seguindo as recomendações do comitê técnico ASHRAE TC 9.9 – 2015. O processo foi dividido em quatro etapas, sendo elas:
- Levantamento em campo;
- Pré análise;
- Simulação computacional; e
- Plano de ações.
Etapa 1 – Levantamento em campo
O primeiro passo do nosso trabalho é entender as condições reais de operação do Data Center em estudo. Para isso, realizamos aferições de temperatura, umidade e velocidade do ar no Data Hall com equipamentos calibrados. Além das medições em campo, os condicionadores de ar também são testados para avaliação da sua atual condição de performance. O resultado obtido é apresentado mostrando o mapeamento das regiões críticas, bem como locais de possíveis melhorias, e diagnóstico das condições atuais de operação.
O levantamento da arquitetura e posicionamento de Racks e equipamentos de HVAC é feito em plataforma BIM, sempre que possível. Isso facilita, acima de tudo, a visualização, compilação de informações e permite maior versatilidade nas análises e propostas de melhoria futura.
Etapa 2 – Pré Análise
A partir dos levantamentos realizados é o momento de desenvolver as primeiras análises. Definir as principais hipóteses e traçar as estratégias para resolver os pontos de ineficiência encontrados é o principal objetivo desta etapa.
É possível identificar pontualmente hotspots, curtos circuitos de ar, e defasagem de eficiência em relação aos padrões dos equipamentos instalados originalmente, além de indicativos de falha quando as temperaturas externas aumentam.
Ao final da etapa de Pré Análise , definimos algumas estratégias de baixo custo e rápida implementação. Como resultado, algumas medidas podem ser aplicadas imediatamente.
Etapa 3 – Simulação Computacional
Área interna
Em seguida, realizamos a análise computacional de dinâmica dos fluidos (CFD) para avaliar o desempenho do sistema atual. É nesse momento que podemos, junto com o gestor do Data Center, elaborar algumas propostas que fazem sentido àquela aplicação. A análise por simulação computacional apresenta o escoamento, temperatura e pressão do ar no ambiente após configuradas cada condição de operação. A partir dos resultados, são diagnosticados pontos de concentração de calor, curtos circuitos de ar e condições de impedimento do escoamento.
Área externa
A análise CFD também pode ser feita para os equipamentos instalados externos ao Data Center e que influenciam diretamente em sua operação. Nesse caso, a simulação é feita levando em consideração outras condições de contorno para a região estudada, como temperatura do ar externo, velocidade e direção do vento e estruturas ou prédios vizinhos.
Boa parte dos estudos CFD para área externa é feita para avaliação de performance dos trocadores de calor, condensadoras ou centrais de águas gelada (CAG), e até mesmo avaliar a influência de Grupo Moto Geradores (GMG) impactando na operação destes equipamentos, como pode ser visto na imagem a seguir.
CFD em regime transiente
A análise em regime transiente tem como principal objetivo apontar não apenas o tempo em que o ambiente leva para elevar sua temperatura, mas também as regiões termicamente mais impactadas com o passar do tempo. Nesse tipo de simulação é analisada a condição de falha total ou parcial dos componentes de climatização que atende o Data Hall.
Etapa 4 – Plano de ações
Durante a pré análise, iniciamos as ações imediatas de adequação que podem incluir ajustes nas placas de piso perfuradas, eliminação de curtos circuitos de ar, ajustes de válvulas do sistema de água gelada e adequações na manutenção de componentes dos condicionadores existentes.
Assumimos como Medidas de médio prazo ajustes que dependem de uma avaliação mais criteriosa por parte dos gestores, que podem ter intervenção física ou não, como exemplo pode ser feito alteração no sistema de distribuição de ar, quando feitos por dutos, instalados no interior do Data Hall, bloqueio das passagens de ar entre racks, retirada de obstáculos sob o piso elevado e confinamento de corredores frios.
Em última instância, as Medidas de longo prazo. Essas medidas levam um tempo maior de execução de suas implementações, podem, ou não, envolver obras civis. É nessa etapa que projetamos a infraestrutura para um aumento de densidade de carga ou a substituição completa de um determinado sistema. De um modo geral essas medidas estão associadas a um momento de oportunidade, exemplificando, a instalação de novos equipamentos devido ao fim da vida útil.
Nosso diagnóstico é formatado em forma de uma matriz de decisões para que os gestores e operadoras, possam aplicar as sugestões recomendadas sem qualquer tipo de dúvida ou receio e de acordo com suas prioridades.
Resultados Projetados
Os resultados esperados ao final de cada uma das medidas segmentadas em dois pontos principais: Confiabilidade e Eficiência Energética.
O Data Center pode atender à topologia TIER IV, dependendo da disposição e investimento por parte de cada gestor. Isso lhe permitirá receber manutenção em qualquer componente do sistema, mantendo assim, a capacidade mínima de operação para o atendimento da carga.
Do ponto de vista de eficiência energética, a partir da simulação computacional, usamos algumas métricas como o PUE (Power usage effectiveness), RTI (return temperature index) e RCI (Rack cooling index), onde podemos observar seus comportamentos a cada investida de implementações à favor do Data Center. Pode-se chegar a economias de energia em mais de 50% no sistema de ar condicionado.
