Por Ramamoorthy Sethuramalingam, engenheiro da CFD no Black and White (B&W) Engineering

A quantidade de Data Centers e o seu consumo de energia em todo o mundo estão crescendo a um ritmo acelerado. Várias tendências estão dando forma ao futuro uso de eletricidade da rede de dados.

O tráfego global de Internet, por exemplo, duplicou entre 2017 e 2020, e possivelmente se duplique novamente em 2023 se as tendências atuais continuarem. Em 2025, é previsto que os Data Centers consumam mais de 2% do fornecimento mundial de eletricidade. Nesse sentido, existe uma necessidade urgente de desenhar Data Centers para que sejam mais eficientes do ponto de vista energético, especialmente porque muitos operadores se comprometeram a se tornarem carbono net zero para 2030.

Uma parte importante do consumo total de energia nos Data Centers provém da refrigeração de servidores e equipamentos relacionados. Para garantir que o esfriamento possa ocorrer de uma maneira mais sustentável e eficiente do ponto de vista energético, e ajudar a reduzir o consumo total de energia dos Data Centers, a natureza complexa e crítica dos Data Centers exige uma pesquisa em profundidade.

Uma boa ferramenta é a Dinâmica de Fluidos Computacional (CFD), que é o estudo do comportamento de fluidos com a ajuda de computadores por meio da resolução de algoritmos numéricos complexos para prever o fluxo de fluidos e a transferência de calor.

A função chave da análise CFD é oferecer uma solução de desenho eficiente para que um Data Center possa operar de forma normal e produtiva com uma Eficácia de Uso de Energia (PUE) baixa.

Benefícios da CFD

Com o uso da CFD, os engenheiros podem analisar a gestão do fluxo de ar do Data Center e o seu desenho com mais detalhe e também em uma primeira etapa do processo de desenho. Se o fluxo do ar e a localização e seleção do equipamento não forem gestionados adequadamente, há o potencial de resultar em uma redução da eficiência do equipamento. Dessa forma, não conseguiremos alcançar as capacidades de desenho e o possível tempo de inatividade.

Entretanto, com o uso da CFD no desenho do Data Center e particularmente nas primeiras etapas do processo de desenho, os operadores do Data Center podem economizar tempo e dinheiro. Isso se deve a que, através da CFD, podemos prever o resultado futuro das decisões relacionadas ao desenho.

A CFD proporciona informações detalhadas do desenho que pode indicar, antes que o Data Center seja construído e sejam colocados os equipamentos de TI, como serão desempenhados aspectos chave do Data Center e do equipamento crítico. Isso permite identificar possíveis desafios de desenho que devem ser superados, otimizar o rendimento do Data Center e, em última instância, ajudar a melhorar o PUE.

No B&W, contamos com especialistas em CFD, com um grande conhecimento sobre a indústria do Data Center. Isso nos permitiu oferecer mundialmente projetos de consultoria de Data Centers com PUE muito baixo.

O caminho para o Net Zero

Os provedores de CFD entendem a urgência de alcançar as emissões net zero de carbono e, este ano, acrescentaram características adicionais aos pacotes de CFD que fazem possível esse objetivo. Por exemplo, as simulações da vista interna e externa de um Data Center mediante o uso de software CFD se tornaram bastante comuns na indústria do Data Center, com o rápido desenvolvimento de modelos numéricos e do poder computacional na última década.

Antes, os pacotes de CFD só permitiam um solucionador baseado na gestão do fluxo do ar. Este ano foram realizadas atualizações significativas em fornecedores de pacotes de CFD, como Future Facilities, agora Cadence. O 6SigmaDCX estabelece um novo marco nos Data Centers de eficiência energética ao oferecer uma ampla gama de serviços para melhorar o desenho e as operações do Data Center.

As empresas de engenharia estão se adaptando a essas atualizações para oferecer o desenvolvimento de visualização melhorados que permitem aos usuários destacar resultados gráficos realistas em relatórios, criação de animações e análise do fluxo térmico mais rápido e detalhado das rotas de fluxo de líquido e ar. Outras atualizações em áreas como modelos de eficiência energética e sistemas operacionais de Data Centers integrados também empurraram a outro nível a importância da CFD.

A eficiência energética agora deveria ser o fator chave em qualquer desenho de Data Center e o código integrado para o cálculo de PUE através de simulações CFD internas e externas é vital para conseguir o PUE mais baixo possível. Além disso, a integração do modelo CFD no rendimento em tempo real da gestão de infraestrutura do Data Center (DCIM) é crucial para modificar a localização das principais cargas nos Data Centers com o fim de alcançar uma alta eficiência energética dentro deles.

Olhando para o futuro

Na medida em que aumentem as velocidades informáticas e diminuam os custos de hardware, a CFD se integrará mais no desenho do Data Center e nos sistemas de monitorização da vida real. Se utilizará na análise em tempo real para simular modelos dinâmicos de Data Centers baseados na entrada de dados realistas dos Data Centers.

Como a maior parte do consumo de energia em um Data Center típico vem do equipamento de refrigeração, significa que a CFD joga um papel vital na análise da gestão do fluxo de ar dentro do Data Center e na redução do consumo de energia em refrigeração. Para que os Data Centers consigam realmente alcançar o carbono net zero e se convertam em parte da revolução verde, seu desenho, dirigido pelas capacidades de CFD, deve estar no centro de qualquer estratégia de eficiência energética.