Come si gestisce l'aria nel sistema sotto il piano di accesso elevato di un edificio

Come funziona il plenum sottopiano come camera ad aria pressurizzata

Il sistema di gestione dell'aria nei plenum sottopavimento utilizza lo spazio situato al di sotto dei pannelli del pavimento rialzato come camera di pressione per il flusso d'aria. Quando l'aria viene condizionata nelle unità CRAC, essa circola nell'area in modo da creare uno stato di equilibrio di pressione con l'aria presente nella camera. Grazie alla disposizione dei plenum sottopavimento, il sistema evita la formazione di zone di surriscaldamento all'interno della stanza indirizzando l'aria condizionata verso la posizione desiderata tramite apposite piastrelle forate disposte in modo strategico. Il sistema è progettato per operare in un intervallo ottimale di pressione e senza variazioni significative della portata d'aria, garantendo così le migliori prestazioni possibili in termini di raffreddamento e fornendo un ambiente stabile per la gestione IT.

Fisica e prestazioni: distribuzione differenziale della pressione agli ingressi dei server

Il raffreddamento mirato si basa sul principio della variazione di pressione all’interno del plenum e all’ingresso d’aria del server. Questo principio si fonda su una legge fisica quasi sconosciuta, nota come principio di Bernoulli. Quando viene generata una pressione nel plenum, l’aria fluisce verso le zone a pressione minore, ovvero gli ingressi d’aria dei server. Nel nostro caso, la velocità del flusso d’aria è aumentata del 25% rispetto ai vecchi sistemi a soffitto. La sfida consiste nel posizionare correttamente le piastrelle sul pavimento del data center per sfruttare al meglio le variazioni di pressione. Nei data center con una differenza di pressione di 0,05 pollici di colonna d’acqua nel plenum, in media si registra una riduzione di 4 gradi Celsius della temperatura all’ingresso d’aria dei server. Questo dato proviene da una ricerca condotta dall’Uptime Institute nel 2022.

I nostri pavimenti sopraelevati con guadagni quantificabili nell’efficienza del raffreddamento mediante flusso d’aria: abbiamo un esempio di una differenza di temperatura misurata di 4,3 °C, correlata al posizionamento strategico di una piastrella forata.

Il controllo della temperatura dell'aria aspirata dai server è migliorato grazie al posizionamento ottimizzato delle piastrelle forate. In particolare, quando la disposizione delle piastrelle corrisponde alle zone più calde dei rack server, l'aria fredda può essere indirizzata in modo non ostruito verso le prese d'aria dei server, evitando così il suo spreco in un ricircolo dell'aria esausta. Siamo riusciti a ottenere risultati significativi con questo approccio: le differenze di temperatura tra l'aria in ingresso e quella in uscita dai server sono state misurate ed è emerso un abbassamento di 4,3 °C. Questo miglioramento delle differenze di temperatura è assolutamente fondamentale per preservare l'integrità del raffreddamento, soprattutto mentre le configurazioni IT aziendali continuano a evolversi.

Ottimizzazione basata su CFD: modellazione in tempo reale del flusso d'aria per la riduzione del PUE

L'utilizzo della modellazione della dinamica dei fluidi computazionale (CFD) mostra esattamente dove si accumula in modo inefficiente il calore e illustra come apportare modifiche, ad esempio al numero di perforazioni presenti nelle piastrelle del pavimento, al posizionamento delle piastrelle e all'allineamento delle unità di raffreddamento. Una ricerca condotta dal Lawrence Berkeley National Lab nel 2024 afferma che i valori di PUE diminuiscono di circa 0,15 con questo metodo rispetto all'impiego di approcci basati su stime approssimative. Questo cambiamento potrebbe non sembrare particolarmente significativo, ma i costi di raffreddamento associati a tale riduzione scendono del 18%–30% circa. Il vero valore deriva da sistemi in grado di monitorare continuamente e controllare attivamente i volumi di flusso d'aria per adeguarli alle esigenze dei server. Ciò elimina i punti caldi che danneggiano le apparecchiature e impedisce all'aria calda di bypassare le zone specifiche appena raffreddate.

Eliminazione dei punti caldi mediante uniformità della distribuzione dell'aria

I sistemi di raffreddamento con flusso d'aria per pavimenti sopraelevati eliminano con successo i punti caldi termici non mediante un raffreddamento eccessivo, bensì attraverso una distribuzione uniforme e mirata. Quando progettati e implementati correttamente, questi sistemi impediscono il cortocircuito dell'aria fredda e la ricircolazione dell'aria calda, risolvendo infine i punti caldi che superano i limiti termici ASHRAE fino a 13,66.

Superare la stratificazione termica mediante un flusso d'aria costante sotto il pavimento

La stratificazione termica è un fenomeno causato dall'aria di scarico calda che sale, generando una miscela di aria di mandata di scarsa qualità. Il movimento dell'aria sotto il pavimento a una velocità di circa 2,5 metri al secondo o superiore contribuisce a rompere gli strati termici. Diverse misure supplementari sono necessarie per rompere tali strati: tra queste, la sigillatura dei passaggi per cavi. Inoltre, riempire gli spazi vuoti all'interno dei rack server con pannelli ciechi rappresenta una misura fondamentale. Queste azioni garantiscono che l'aria fredda venga erogata esclusivamente attraverso le piastrelle forate, come previsto dalla progettazione.

Flusso d'aria gestito centralmente: allineamento dell'output dei CRAC con la disposizione delle piastrelle

Il flusso d'aria di bypass può ridurre la capacità di raffreddamento di un data center del 25-40%. Ciò avviene perché le unità CRAC riducono il flusso d'aria verso l'aria condizionata che non ha raggiunto i server. La dinamica computazionale dei fluidi ha dimostrato che il problema può essere risolto adottando una diversa configurazione della porosità delle piastrelle, corrispondente alle zone di temperatura degli armadi rack. Le piastrelle con porosità superiore al 56% rischiano di disperdere aria verso gli armadi più densi. Inoltre, la direzione del flusso d'aria delle unità CRAC deve essere allineata con la posizione delle piastrelle in tutta la stanza. Ciò massimizza le differenze di pressione nel sistema, fattore determinante per l'efficienza del sistema di raffreddamento.

Strategie coerenti per la gestione del flusso d'aria negli ambienti con pavimento sollevato

I pavimenti sopraelevati forniscono l'infrastruttura per la maggior parte dei sistemi di raffreddamento, ma si integrano perfettamente con il sistema quando abbinati a efficaci strategie di gestione del flusso d'aria. Le configurazioni a corsia calda/corsia fredda impediscono il mescolamento dell'aria di ritorno calda con l'aria di alimentazione in entrata. Ciò consente una maggiore uniformità della temperatura lungo l'intera corsia. L’uso corretto di pannelli ciechi, unitamente alla sigillatura dei sistemi di gestione dei cavi, permette un migliore contenimento della pressione nel plenum, riducendo il consumo energetico sprecato di circa il 30%. Un utilizzo innovativo delle piastrelle, basato sulle condizioni attuali rilevate mediante mappe termiche e modellazione al computer, consente una risposta più tempestiva alle variazioni del sistema.
La combinazione di queste tecniche determina una riduzione dell’indice di efficienza energetica (PUE) di circa 0,15–0,3 punti, con un effettivo miglioramento dell’efficienza e dell'affidabilità dei sistemi di raffreddamento e dell’ambiente controllato.

Sezione FAQ

Che cos’è un pavimento sopraelevato?
Un pavimento rialzato è una struttura di pavimentazione elevata che sfrutta lo spazio sottostante per il cablaggio, gli impianti di climatizzazione (HVAC) e altre infrastrutture.

In che modo un plenum sottopavimento contribuisce al raffreddamento?
Un plenum sottopavimento è una camera d'aria pressurizzata che consente una distribuzione uniforme dell'aria condizionata, riducendo i punti caldi e adattandosi alle esigenze di raffreddamento.
Quali sono i vantaggi derivanti dall'utilizzo di piastrelle forate nei pavimenti rialzati?
Le piastrelle forate migliorano l'efficienza del raffreddamento consentendo un flusso d'aria più efficace dell'aria fredda verso le prese d'aria dei server, controllando così la temperatura nell'area circostante i server.

Cosa si può fare per evitare la stratificazione termica?

Una circolazione costante dell'aria sotto il sistema di pavimentazione, unita alla sigillatura delle aperture presenti, favorisce una distribuzione controllata e uniforme dell'aria fredda.

Che cosa si intende per flusso d'aria di by-pass e come si può evitare?

Il ricircolo dell'aria avviene quando l'aria condizionata viene reimmessa negli unità CRAC prima di essere completamente distribuita; per evitarlo, si raccomanda di configurare la mandata delle unità CRAC in conformità alla griglia di progettazione delle piastrelle.