Luftkühltürme (TAR) – ICPE
Thermische und lufttechnische Analyse des Dachs eines Rechenzentrums
Die Studie befasst sich mit Kühltürmen auf dem Dach eines Rechenzentrums. Diese Kühlsysteme sind für Rechenzentren unerlässlich. Aus diesem Grund ist es notwendig, dass sie optimal funktionieren. Im Rahmen dieser Studie wurde das Prinzip der Systemschleifen untersucht und es wurden Lösungen empfohlen, um dies zu beheben.
Studien von Luftkühltürmen im Rahmen eines ICPE-Projekts
Jahr
2024
Kunde
SETEC
Lokalisierung
Frankreich
Typologie
Luft & Wind
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Untersuchung der Kühltürme eines ICPE-Rechenzentrums
Die Herausforderung der Kühlung von Rechenzentren
Die von EOLIOS durchgeführte Studie befasst sich mit der Dimensionierung und Implementierung von Luftkühltürmen (TAR) auf dem Dach eines ICPE-Rechenzentrums.
Die Kühlung von Rechenzentren ist von entscheidender Bedeutung. Diese Rechenzentren beherbergen eine Vielzahl von Servern und IT-Geräten, die eine beträchtliche Menge an Wärme erzeugen. Wenn diese Wärme nicht richtig abgeleitet wird, kann sie zu Fehlern und Ausfällen führen, wodurch die Verfügbarkeit der Systeme und die Kontinuität der Dienstleistungen beeinträchtigt werden. Eine Überhitzung kann die Lebensdauer von Geräten verkürzen, den Energieverbrauch erhöhen und zusätzliche Wartungskosten verursachen. Daher ist es wichtig, effiziente Kühlsysteme einzusetzen, um eine stabile und angemessene Temperatur in den Rechenzentren zu erhalten. Dies gewährleistet eine optimale Leistung, eine höhere Zuverlässigkeit und einen kontrollierten Energieverbrauch.
Luftkühltürme : Funktionsprinzip
Die Kühlung von Rechenzentren ist von entscheidender Bedeutung. Diese Rechenzentren beherbergen eine Vielzahl von Servern und IT-Geräten, die eine beträchtliche Menge an Wärme erzeugen. Wenn diese Wärme nicht richtig abgeleitet wird, kann sie zu Fehlern und Ausfällen führen, wodurch die Verfügbarkeit der Systeme und die Kontinuität der Dienstleistungen beeinträchtigt werden. Eine Überhitzung kann die Lebensdauer von Geräten verkürzen, den Energieverbrauch erhöhen und zusätzliche Wartungskosten verursachen. Daher ist es wichtig, effiziente Kühlsysteme einzusetzen, um eine stabile und angemessene Temperatur in den Rechenzentren zu erhalten. Dies gewährleistet eine optimale Leistung, eine höhere Zuverlässigkeit und einen kontrollierten Energieverbrauch.
Numerische Simulation der Bedingungen in der Umgebung von TARs
Modellierung des ICPE-Gebäudes
Die Studie wurde mit Hilfe von CFD-Simulationen durchgeführt. Diese Methode ermöglicht die Modellierung und Analyse der Flüssigkeitsströme in und aus den TARs. Im Rahmen dieser Studie wurde ein 3D-Modell des betroffenen Gebäudes entwickelt. Dieses Modell stellt die Struktur des Gebäudes und seine Umgebung in einem Umkreis von 400 Metern detailliert dar. Es wurde auf der Grundlage von Schnittzeichnungen des Projekts und eines 3D-Modells erstellt, die zur Verfügung gestellt wurden. Die Berücksichtigung der umliegenden Gebäude ermöglicht eine größere Genauigkeit der Windentwicklung am Standort. Da der Standort dicht mit Infrastrukturen bebaut ist, bilden diese eine große Anzahl von Luftmasken, die die Luftentwicklung stark beeinflussen. Das Studiengebäude wurde präzise modelliert. Die auf dem Dach vorhandenen VRTs wurden gemäß den vom Kunden zur Verfügung gestellten Datenblättern modelliert. Es gibt 6 TARs auf dem Dach.
CFD-Simulation: Ein präzises Werkzeug für die Analyse der Umweltbedingungen von TARs
Die CFD-Simulation liefert präzise und detaillierte Ergebnisse, wobei zahlreiche Faktoren wie die Geometrie des Gebäudes, die Umweltbedingungen und die Eigenschaften der verwendeten Materialien berücksichtigt werden. Mit Hilfe der CFD-Simulation können die Ingenieure vonEOLIOS technische Lösungen und Empfehlungen für dieses Projekt geben. Dies ermöglicht es den Kunden, fundierte Entscheidungen zu treffen und die Dimensionierung und Platzierung der RAA auf dem Dach des Gebäudes zu optimieren.
3D-Modell des TAR
Ergebnisse der thermo-lufttechnischen Studie
Einfluss des Windes auf das Gebäude
Der Wind ist ein äußerst veränderliches Phänomen, sowohl in Bezug auf die Richtung als auch auf die Geschwindigkeit. Während die maximalen Werte der Windgeschwindigkeit für Berechnungen der Stabilität von Strukturen wesentlich sind, sind die Durchschnittswerte von Geschwindigkeit und Richtung für thermo-lufttechnische Studien besser geeignet. In unserer Studie wird der Wind als konstant mit einer Richtung senkrecht zum Standort angenommen.
Die ersten Ergebnisse zeigen, dass der Wind die Luftströme um das Gebäude stark beeinflusst und drei Störungszonen schafft, vor dem Gebäude, hinter dem Gebäude und weiter hinten im Kielwasser des Gebäudes. Die Ableitungen der TARs sind nach oben gerichtet und folgen dem Wind. Eine stromaufwärts gelegene Wand begrenzt die Luftzufuhr zu den TARs und schafft Bereiche mit niedrigen Geschwindigkeiten stromaufwärts und stromabwärts.
Schleifenbildung in TARs: Eine Herausforderung für eine optimale Kühlung
Die Temperaturergebnisse zeigen Variationen bei den Lufteinlässen der TARs. Es gibt einen deutlichen Unterschied zwischen dem Phänomen der Ringschluss die diese Geräte betreffen, insbesondere mit den zwei zentrale tARs (A) und die zwei auf der rechten Seite (B und C) die Luft mit einer höheren Temperatur als die Umgebung aufnehmen, was auch für die TAR an den Seiten (D und E).
TARs in Position A treffen auf einen Bereich, in dem die Temperatur höher ist, da die Frischluftzufuhr aufgrund der Nähe zu den Ansaugstellen reduziert ist. Zwischen den TARs auf den Positionen B und E wurde ein ähnliches Phänomen bei einer etwas niedrigeren Temperatur beobachtet, was auf die größere Entfernung zwischen diesen Einheiten zurückzuführen ist. Insbesondere die TARs in Position B und vor allem C nehmen aufgrund ihrer Nähe zu den Wänden der Räume, in denen sich die Lufteinlässe befinden, Luft auf, die eine wesentlich höhere Temperatur als die Umgebungsluft hat. Diese TARs sind zwischen zwei Wänden eingeschlossen, wodurch die Frischluftzufuhr eingeschränkt wird. Diese Analyse unterstreicht, wie wichtig es ist, die Lufteinlässe der TARs optimal zu gestalten, um eine ausreichende Versorgung mit Frischluft zu gewährleisten und Überhitzungsprobleme zu vermeiden.
Der Plan zeigt die Feuchtigkeitsbedingungen an den Lufteinlässen der TARs. Es gibt ein Looping-Phänomen, bei dem mehrere TARs (A, B, C, D und E) Luft mit einer hohen Luftfeuchtigkeit ansaugen. Die TARs in der Mitte (A) und rechts (B und C) ziehen besonders feuchte Luft an, während die TARs an den Seiten (D und E) ebenfalls feuchte Luft einfangen, wenn auch in geringerem Maße. Dieses Muster der Schleifenbildung bei der Feuchtigkeit entspricht dem bei den Temperaturen und ist auf ähnliche Faktoren zurückzuführen. Höhere Luftfeuchtigkeitswerte wurden auch zwischen den TARs in A, B und E beobachtet.
Die Simulation zeigt, dass die TARs feuchte Luft ausstoßen, die dann wieder angesaugt wird, wodurch ein Kreislauf entsteht. Dieses Problem wird noch verschärft, wenn die Lufteinlässe eines TAR einem anderen TAR oder einem Hindernis wie einer Wand gegenüberliegen. Dies verhindert den Zugang zu frischer Luft mit Raumtemperatur und mäßiger Luftfeuchtigkeit. Infolgedessen neigen die TARs dazu, die Luft im oberen Bereich anzusaugen, die wärmer und feuchter ist.
DasAusmaß der Schleifenbildung und dieWirkung von Hindernissen auf den Feuchtigkeitstransport beeinträchtigen die Effizienz der Systeme. Die derzeitige Anordnung der Belüftungssysteme auf dem Dach scheint unangemessen zu sein. Diese Beobachtungen unterstreichen die Notwendigkeit, die Konzeption zu überdenken und Änderungen vorzunehmen, um die Leistung der TARs zu verbessern und eine optimale Effizienz zu gewährleisten.
Verbesserung der Effizienz von TARs: Empfehlungen von EOLIOS zur Begrenzung von Loopbacks
Aufgrund dieser Beobachtungen schlägt EOLIOS verschiedene Lösungen vor, um den Ringschluss der TARs zu reduzieren.
Einer der wichtigsten Vorschläge, der auf den Ergebnissen der Studie beruht, ist dieInstallation von Lamellen anstelle der Mauer um die TARs. Diese Maßnahme zielt darauf ab, den durch die Wand erzeugten Maskeneffekt abzuschwächen, der die Frischluftzufuhr einschränkt und Zonen mit niedriger Luftgeschwindigkeit im unteren Bereich der TARs schafft. Die Lamellen ermöglichen einen besseren Luftstrom, was zu einer effizienteren Frischluftzufuhr führt und Probleme mit stagnierender Luft verringert.
Wenn die Installation von Lüftungsschächten nicht ausreicht und die Systeme weiterhin in sich geschlossen sind, empfehlen wir die Installation von horizontalen Abdeckungen an den Auslässen der Systeme, um den Abstieg der Schwaden in die Absaugung zu begrenzen.
Wenn die Installation einer vollständigen horizontalen Abdeckung zu kompliziert ist, besteht eine Möglichkeit darin,mehrere horizontale Abdeckungen auf der Ansaugseite der TARs zu installieren.
Die Installation von vertikalen Abdeckungen an den Auslässen der TARs würde auch die Entfernung zwischen der Ableitung und der Ansaugung der TARs vergrößern und so die Rückkopplungseffekte begrenzen. Diese Lösung ist jedoch weniger effektiv als eine horizontale Abdeckung.
Diese Studie zeigt, wiewichtig die CFD-Simulation für das Verständnis und die Optimierung der Leistung von ARTs ist. Mit dieser Methode konnten wir die Luftströme, die Temperaturen und die Luftfeuchtigkeit in der Umgebung der TARs detailliert analysieren und Störungszonen und Phänomene wie z.B. Looping der Luftströme aufdecken. Die CFD-Simulation bietet Vorteile wie genaue Ergebnisse, Kosten- und Zeiteinsparungen sowie ein besseres Verständnis der Faktoren, die den Betrieb von TARs beeinflussen. Auf der Grundlage dieser Erkenntnisse wurden Empfehlungen wie die Installation von Lamellen anstelle von Wänden formuliert, um eine bessere Frischluftzufuhr zu fördern und die Leistung der RLT-Geräte zu verbessern.
Mit CFD die Ausbreitung der Legionärskrankheit reduzieren
Die Untersuchung der Ausbreitung der Legionärskrankheit in Verdunstungskühlanlagen, wie z.B. TARs, ist von entscheidender Bedeutung, um die Übertragung dieser potenziell tödlichen Atemwegserkrankung zu verhindern. Das Bakterium Legionella, das die Legionärskrankheit verursacht, gedeiht in warmen Wasserumgebungen, wie z.B. in TARs.
Wenn bakteriell kontaminiertes Wasser durch die Ventilatoren der ARTs in die Luft gesprüht wird, entsteht eine feuchte Wolke, die infizierte Tröpfchen enthalten kann. Wenn diese Tröpfchen von Personen in der Nähe von TARs eingeatmet werden, können sie Atemwegsinfektionen, einschließlich Legionellose, verursachen.
CFD-Studien spielen eine entscheidende Rolle für das Verständnis und den Umgang mit der Ausbreitung der Legionärskrankheit. CFD-Studien visualisieren die Luftströmung und die Ausbreitung der von den TARs erzeugten feuchten Schwaden. Anhand der Ergebnisse der CFD-Simulationen ist es möglich, Risikobereiche zu identifizieren und Maßnahmen zu ergreifen, um die Ausbreitung von Legionellen zu verhindern. Diese Maßnahmen können die Anpassung des Designs der TARs, die Änderung des Betriebs der Ventilatoren, die Anpassung der Parameter für die Wasserzerstäubung oder die Einführung von effizienteren Überwachungs- und Wasseraufbereitungssystemen umfassen. Die CFD-Studien tragen somit zur Verbesserung der Sicherheit und Zuverlässigkeit von Verdunstungskühlanlagen bei, indem sie das Risiko der Ausbreitung von Legionellen minimieren. Sie ermöglichen es, die Wirksamkeit der eingesetzten Präventivmaßnahmen zu bewerten und die Gestaltung und den Betrieb der ART zu optimieren, um die Risiken für die öffentliche Gesundheit zu reduzieren.
Videozusammenfassung der Studie
Zusammenfassung der Studie
Die durchgeführte Studie befasst sich mit der optimalen Platzierung von Lüftungsöffnungen, um den thermischen Komfort in der Fabrik von Aluminium Dunkerque zu verbessern, die ein Kühlsystem mit natürlicher Belüftung verwendet. Ziel ist es, festzustellen, ob das derzeitige Belüftungssystem für die Hinzufügung eines 8. Ofens ausreicht, und gegebenenfalls Lösungsvorschläge zu machen.
Es wurden verschiedene vorläufige Messungen durchgeführt, wie z. B. Rauchversuche zur Beobachtung der Luftbewegungen, Temperaturmessungen und Wärmebilder zur Identifizierung von Wärmequellen. Diese Daten wurden verwendet, um ein 3D-Modell der Anlage zu erstellen, in dem numerische CFD-Simulationen durchgeführt wurden.
Mithilfe von CFD-Simulationen werden Flüssigkeitsströmungen untersucht und die lufttechnischen und thermischen Bedingungen in der Anlage simuliert. Die Ergebnisse zeigten, dass die Hinzufügung bestimmter Belüfter einen schnelleren und gezielteren Abzug der heißen Luft ermöglichen würde, was den lufttechnischen Betrieb des Standorts verbessern würde.
Zusammenfassend lässt sich sagen, dass diese Studie die optimale Platzierung von Lüftungsöffnungen zur Verbesserung des thermischen Komforts in der Fabrik von Aluminium Dunkerque im Hinblick auf die Hinzufügung eines achten Ofens ermittelt hat. Die Ergebnisse der CFD-Simulationen lieferten präzise Empfehlungen zur Optimierung der Energieeffizienz und des Wohlbefindens der Fabrikarbeiter.
