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Externe CFD-Simulation für Rechenzentren

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Warum eine externe CFD-Simulation eines Rechenzentrums?

Untersuchung der Wärmeableitung von Rooftops

Ob im Hof oder auf dem Dach, mechanische Wärmeabgabesysteme wie Kühltürme und DRYs teilen sich den Platz mit den Notstromaggregaten. Eine kompakte Anordnung mit hoher Dichte der Serverschränke im Inneren des Gebäudes führt zu einer kompakten Anordnung der Außengeräte. Dies führt zu großen Herausforderungen und Problemen bei der Steuerung des Luftstroms außerhalb des Gebäudes.

Externe CFD-Studien werden verwendet, um die Risikobewertung zu vervollständigen, das Design zu optimieren und den Energieverbrauch des Rechenzentrums zu reduzieren.

Funktionsschema eines adiabatischen Luftkühlers

Einfluss von Wind und Wetter auf die Leistung eines Rechenzentrums

Die Auswirkungen von Wärmefahnen außerhalb des Gebäudes sind aufgrund der verschiedenen Variablen, die Planungsingenieure und Architekten nicht kontrollieren können, schwer vorherzusagen. Zu diesen Variablen gehören die Windgeschwindigkeit, die Temperatur und Luftfeuchtigkeit, die Windrichtung und andere Aktivitäten rund um das Gebäude.
Diese Phänomene wirken sich jedoch auf die Leistung von Geräten aus, die im Freien positioniert sind.

EOLIOS unterstützt Sie bei der Untersuchung der Auswirkungen dieser Probleme, um einen optimalen Betrieb unter allen Umständen, auch unter den extremsten, zu gewährleisten.

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Modellierung von Wärmefahnen durch Wind auf dem Dach eines Rechenzentrums

Warum eine externe CFD-Simulation eines Rechenzentrums?

Validierung des Designs unter extremen Bedingungen

Diese Simulationen liefern Ergebnisse, die Eigentümern und Designern von Rechenzentren bei der Entscheidungsfindung helfen, indem sie kosteneffiziente Layouts und Leistung bestimmen.
Eine CFD-Analyse, die vor der Fertigstellung und Umsetzung des Designs durchgeführt wird,mindert die Risiken, die mit Designfehlern verbunden sind, die zu teuren und umfangreichen Änderungen, Bauverzögerungen und dem Verlust der Rechenleistung im Falle eines kritischen Ausfalls während einer Hitzewelle führen können.

"Ist Ihr Rechenzentrum gegen den Ausfall von Klimasystemen während einer Hitzewelle geschützt? "

Systeme, die bis zu einem bestimmten Temperaturniveau geeignet sind

Die meisten Ausrüstungsdokumente des Herstellers enthalten Mindestabstandsanforderungen für Klimaanlagen, die in der Regel auf dem Dach positioniert sind.
Obwohl diese Informationen nur als Anhaltspunkt dienen, wird erwartet, dass die Designer diese Parameter bei der Anordnung der Maschinen berücksichtigen.

In der Regel finden Sie Empfehlungen des Herstellers für die Installation seiner Geräte: Mindestabstand zwischen den Systemen, maximale Betriebstemperatur…

Identifizierung eines Umluftphänomens für ein Rooftop

Diese Richtlinien berücksichtigen jedoch nicht die Bedingungen der Umgebungsluft, die Windgeschwindigkeit oder die bebaute Umgebung in der Nähe.

Die folgende Abbildung zeigt, wie die Einhaltung der vom Hersteller empfohlenen Mindestabstände trotzdem zu einer unerwünschten Leistung führen kann.

Ein detailliertes Modell, das sich an verschiedene Szenarien anpasst

Wir erstellen ein detailliertes Computermodell, das die umliegenden Gebäude, alle Kühleinrichtungen auf den Dächern der Rechenzentren, alle Auslässe, Frischlufteinlässe und Details wie Windschutz, Lamellen und Dächer enthält…

Anschließend verwenden wir dieses Modell, um den Luftstrom, die Temperaturverteilung und die Verteilung von Wasserdampf (relative Luftfeuchtigkeit) in verschiedenen Szenarien zu untersuchen.
Diese Szenarien variieren je nach Betriebsmodus (normal, Wartung, Notfall) und Wetterbedingungen (hohe oder niedrige Temperatur, Windgeschwindigkeit und -richtung).

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Illustration der Wärmefahnen in mehreren Rechenzentrumsgebäuden während einer Hitzewelle und bei einem Notstart von Generatorsystemen

Untersuchung der Interaktion von Dachklimaanlagen in Abhängigkeit vom Wind

Die warme Luft, die durch die Schornsteinzüge abgeführt wird, besteht aus den Abgasen der Generatoren und der überhitzten Luft der Wärmetauscher.
Diese Luftströme werden vom Wind in Richtung des Gebäudes geblasen , was zu einer Rezirkulation der Wärme über die Dachsysteme führt.

Aufgrund dieser Bedingungen kann der Temperaturbereich der Umgebungsluft am Eingang der mechanischen Klimaanlage außerhalb des vom Hersteller empfohlenen Betriebsbereichs liegen. Diese Phänomene können zu Leistungsverlusten oder sogar zum Ausfall von Geräten führen.

Identifikation von Ringschlussphänomenen zwischen Luftkühlern

Die CFD-Analyse hilft zu verstehen, wie mehrere Systeme miteinander interagieren .
Das Video unten zeigt die Auswirkungen der Abluft (Wärmefahne) von Generatoren in Verbindung mit Klimaanlagen auf dem Dach.

Definition von Leistungsverlusten unter extremen Bedingungen

Die Zusammenlegung von Systemen, die Überlagerung von Serverhallen und die kontinuierliche Leistungssteigerung der Serverracks führt zu einer extrem hohen Wärmeableitung über das Dach.
Da die Ableitungsfläche durch die Größe des Gebäudes begrenzt ist, führt dies zu einer sehr hohen Konzentration von Klimaanlagen auf dem Dach, was ein großes Risiko von Leistungsverlusten und sogar von kaskadierenden Systemausfällen bei extremen Wetterbedingungen mit sich bringt.

Etude des recirculation d'air chaud sur la toiture d'un data center - étude CFD
Identifikation von Ringschlussphänomenen zwischen Luftkühlern - Temperaturskala

Bei sehr großer Hitze oder bei einem Stromausfall am Standort können überhitzte Luftfahnen, die von den Kühlsystemen erzeugt werden, zu einem starken Rückgang der Kühlleistung führen, bis hin zu einer kaskadenartigen Abschaltung der Dachsysteme, was zu einem allgemeinen Ausfall des Standorts führen kann.

CFD-Studien für Rechenzentren im Freien ermöglichen es, die Risiken von Leistungsverlusten zu untersuchen und die Anordnung der Kühlsysteme auf dem Dach zu optimieren.

Untersuchung der Freisetzung von Schadstoffen - Nox aus den Generatoren

Parallel dazu können Sie überprüfen, ob die Rauchgase (Nox) der Generatoren nicht von den RLT-Anlagen auf dem Dach aufgenommen werden, was zu einer Luftverschmutzung in den Büros führen würde.

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Wie kann die interne CFD-Simulation für Datenzentren genutzt werden?

Die Innenraum-CFD-Modellierung wird typischerweise in der Entwurfsphase für die Größenanalyse von Einrichtungen verwendet.
Computersimulationen liefern Informationen über die Beziehung zwischen dem Betrieb von Klimaanlagen und Schwankungen in der Wärmebelastung von Computergeräten.
Mithilfe dieser Informationen können IT- und Standortmitarbeiter die Effizienz der Luftströme optimieren, Hotspots beseitigen und die Kühlkapazität maximieren.

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