CFD-Optimierung – Data Center
Thermische und lufttechnische Untersuchung eines Rechenzentrums: CFD-Gutachten
In einer Zeit, in der immer mehr große Rechenzentren entstehen, wird die Verwaltung der Kühlsysteme aufgrund derzunehmenden Dichte der IT-Geräte, die oft mehr als 10 kW pro Rack betragen, von entscheidender Bedeutung. Die Hauptherausforderung besteht darin, die von diesen hochdichten Geräten erzeugte Wärme effizient abzuleiten. Bei EOLIOS stellen wir Ihnen unser technisches Fachwissen zur Verfügung, indem wir Studien zur numerischen Strömungsdynamik (CFD) durchführen, um den Wärme- und Luftaustausch in einem Rechenzentrum zu modellieren und zu optimieren.
Diese Analyse konzentriert sich auf die externen Abgasfahnen von Luftkühlern, Generatoren und anderen Geräten, die sich auf dem Dach befinden. Das Hauptziel ist es, zu prüfen, ob dieAbwärme dieser Systeme die Zuluft durch Rezirkulationsschleifen verunreinigen kann. Wir simulieren das thermo-lufttechnische Verhalten dieser Schwaden durch numerische CFD-Berechnungen, um ein optimales Temperaturmanagement der Zuluft zu gewährleisten und Interferenzprobleme zu vermeiden.
Die Studie soll das Design des Gebäudes und die Platzierung der Systeme des Rechenzentrums auf dem Dach validieren, indem sichergestellt wird, dass die Lufttemperaturen am Eingang der Kühler ausreichend niedrig sind und mögliche Probleme mit der Rezirkulation identifiziert werden.
Sie umfasst auch verschiedene Betriebsszenarien bei hohen Temperaturen und verschiedenen Windrichtungen sowie beim Anlaufen der Notstromaggregate. Wenn ein Problem festgestellt wird, ermitteln wir die Ursache und schlagen geeignete Korrekturmaßnahmen vor.
CFD-Optimierung - Data Center
Jahr
2025
Kunde
NC
Lokalisierung
Frankfurt am Main
Typologie
Rechenzentrum
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ASHRAE-Klimadaten für die CFD
Verwendung von Standards für eine genaue und effiziente CFD-Simulation
Die richtige Einstellung der Außenbedingungen ist für die Optimierung des Wärmemanagements von Rechenzentren durch CFD-Simulation von grundlegender Bedeutung. DieASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) ist eine unumgängliche internationale Referenz. Durch die Festlegung von Standards und die Bereitstellung genauer Klimadaten ermöglicht sie es Ingenieuren und Designern, ihre HVAC-R-Systeme an reale Umgebungen anzupassen. ASHRAE sammelt Wetterdaten von Tausenden von Stationen auf der ganzen Welt und garantiert Zuverlässigkeit und Genauigkeit durch jahrzehntelang gemessene Durchschnitts- und Extremwerte.
Diese Daten sind entscheidend für die richtige Dimensionierung von Außensystemen. Durch die Berücksichtigung von Durchschnitts- und Extremtemperaturen helfen sie, realistische Szenarien zu prognostizieren, Überdimensionierungen zu vermeiden und die Energieeffizienz zu optimieren. Für unsere Studie wurden die lokalen klimatischen Bedingungen durch die nächstgelegene Wetterstation in Toussus Le Noble definiert. Sie liefert wichtige Informationen, wie die monatlichen Temperaturen und Windmessungen, die für die Definition der Wetterbedingungen und die Bestimmung der vorherrschenden Winde entscheidend sind.
So können wir auf der Grundlage von zuverlässigen und standardisierten Klimadaten effiziente und nachhaltige Außensysteme dimensionieren, die den Anforderungen der verschiedenen Klimabedingungen gerecht werden.
3D-Modellierung eines Datenzentrums zur Simulation der Wärme- und Kälteentwicklung
Die im Rahmen der externen Studie simulierten Szenarien sind die folgenden:
- Standard-Szenario: Mit überwiegender Windrichtung
- Szenario Standard : Mit ungünstiger Wind
- Kritisches Szenario: Mit ungünstigem Wind
Für alle drei Studien wurden die Generatoren aktiviert, um die ungünstigste Situation in Bezug auf die Wärmeabgabe zu berücksichtigen.
Die Kühleinheiten, die im Nordosten des Gebäudes konzentriert sind, umfassen 30 Kühler und 3 Trockenkühler.
Die Ausgänge der Luftkühler sind mit einem Dach versehen, um die Rezirkulation der Luft zu minimieren. Dieser Bereich ist durch Wände mit Akustikpaneelen abgegrenzt und an den unteren Teilen der Wände befinden sich Fenster.
Die 26 Generatoren befinden sich größtenteils im Südwesten des Gebäudes, sowohl auf dem Dach als auch über zwei Etagen im Inneren verteilt. Um die Abwärme der Generatoren umzuleiten, wurden 5 Ableitungskanäle in der Höhe installiert. DieFrischluftzufuhr für die Generatoren erfolgt an der Südwestfassade des Gebäudes, die mit Lamellen ausgestattet ist.
Das Vorhandensein vonHilfsgeräten auf dem Dach, wie z.B. Luftaufbereitungsanlagen und Wärmepumpen, wurde ebenfalls berücksichtigt.
Ergebnisse der externen Simulation des Rechenzentrums: Validierung des Designs
Die Studie analysierte die äußere Gestaltung des Rechenzentrums anhand von drei kritischen Szenarien, die auf Veränderungen der Windrichtung und der Verwaltung der Kühlsysteme basierten, wobei extreme klimatische Bedingungen gemäß den ASHRAE-Standards aufrechterhalten wurden.
Szenario 1: Wind in der Mehrheit - Standard-Szenario (N)
In diesem Szenario wurden keine auffälligen Rezirkulationsphänomene festgestellt. Die Simulationen zeigen, dass die an der Ansaugseite der Kühleinheiten gemessene Temperatur nahe der Umgebungstemperatur bleibt, was auf eine optimierte Gestaltung des Lufteinlasses hindeutet. Die Dachstruktur und die Anordnung des Daches werden unter diesen Bedingungen als ausgezeichnet bewertet und gewährleisten eine gute Wärmeregulierung.
Szenario 2: Ungünstiger Wind - Standard-Szenario (N)
Die Studie ergab eine leichte Rezirkulation der Luft an den südwestlichen Lüftungsklappen, die hauptsächlich durch dieteilweise Blockierung durch die Abluftkanäle der Generatoren verursacht wird. Ein zentraler Bereich, der frei von Geräten ist, bietet jedoch ausreichenden Zugang zu frischer Luft, was dazu beiträgt, dieses Phänomen abzuschwächen. Die Ansaugtemperaturen steigen, insbesondere bei den südlich gelegenen Systemen, bleiben aber unter Kontrolle. Die Abluftkanäle der Generatoren sorgen für eine effektive Umleitung der kalorienhaltigen Luft und minimieren mögliche Interaktionen mit den Luftkühlern.
Szenario 3: Ungünstiger Wind - Kritisches Szenario (N+X)
Die Schwierigkeiten mit der Rezirkulation der Luft bleiben bestehen und werden durch die reduzierten Blasgeschwindigkeiten, die mit der vollen Betriebskapazität verbunden sind, noch verschärft. Dies erhöht die Neigung zur Rezirkulation, insbesondere um die nachgeschalteten Ventilatoren. Die Ansaugtemperaturen stiegen deutlich an, was vor allem die südlichen Einheiten betraf. Trotz dieser Bedingungen bleibt dieLuft, die von den Generatoren angesaugt wird, auf Umgebungstemperatur, dank einer geschickten Steuerung der Umleitung der warmen Luftmassen.
Die Dachkonstruktion des Gebäudes zeigt eine ausreichende Widerstandsfähigkeit gegenüber anspruchsvollen klimatischen Bedingungen. Selbst unter den ungünstigsten Szenarien, wie Nordostwind in Kombination mit voller Betriebskapazität, gewährleistet das Gesamtdesign eine angemessene Funktionalität und Effizienz.
Energieoptimierung von Luftkühlern durch CFD-Simulation
Wir bei EOLIOS sind führend bei derenergetischen Optimierung von Luftkühlern für Rechenzentren, wobei wir uns auf dentechnologischen Vorsprung der numerischen Simulation der Strömungsdynamik (CFD) stützen. CFD ermöglicht es uns, hochentwickelte dreidimensionale Modelle zu erstellen, die das thermische Verhalten und dieLuftströmung innerhalb der Kühlsysteme genau wiedergeben. Durch die Analyse dieser Modelle können wir Überhitzungszonen und Energieverluste genau identifizieren unddie Konfiguration von Wärmetauschern und Ventilatorenoptimieren.
Dieser Ansatz ermöglicht es uns,die Luftgeschwindigkeit und dieAusrichtung der Luftströme für jede klimatische Außenbedingungfein abzustimmen und so dieEnergieeffizienz zu verbessern, ohne die Leistung zu beeinträchtigen. Darüber hinaus reduzieren unsere Lösungen die Power Usage Effectiveness (PUE), die ein entscheidendes Kriterium für Rechenzentren ist, indem sie einen effizienteren Energieverbrauch gewährleisten und die Betriebskosten für unsere Kunden minimieren. Wir bieten strategische Empfehlungen für die Einrichtung von robusten und effizienten Wärmemanagementsystemen.
Innovationen bei der Gestaltung von effizienten Dächern für Rechenzentren
Wir bei EOLIOS sind uns der entscheidenden Rolle bewusst, die die Dachgestaltung, auch als „fünfte Fassade“ bekannt, bei derEnergieeffizienz von Rechenzentren spielt. Unsere Lösungen beinhalten die Schaffung von speziell entworfenen Dachaufbauten, um die Belüftung passiv zu verbessern und das Wärmemanagement zu optimieren. Mithilfe von CFD-Simulationen können wir verschiedene Dachaufbauten modellieren und ihre Auswirkungen auf die natürliche Luftzirkulation analysieren. Dies ermöglicht es uns, Strukturen zu entwerfen, die auf intelligente Weise die vorherrschenden Winde und Druckschwankungen ausnutzen, um eine effiziente Querlüftung zu fördern, die Abhängigkeit von mechanischen Kühlsystemen zu reduzieren und dieAbleitung von angesammelter Wärme zu fördern.
Durch die Verwendung von reflektierenden Materialien und innovativen Isolierungstechnologien tragen unsere Dachaufbauten zu einer erheblichen Reduzierung der thermischen Belastung bei. Auf diese Weise reduzieren wir nicht nur den energetischen Fußabdruck von Rechenzentren, sondern fügen auch eine Schicht Klimaresistenz hinzu, die für die Aufrechterhaltung des Betriebs unter verschiedenen Wetterbedingungen von entscheidender Bedeutung ist.
Ein kooperativer und maßgeschneiderter Ansatz bei der Durchführung Ihrer Studien
EOLIOS beweist eine besondere Fähigkeit, die spezifischen Bedürfnisse von Unternehmen während des gesamten Studienprozesses zu integrieren und so eine echte Partnerschaft aufzubauen.
Auf der Grundlage eines gründlichen Verständnisses der Erwartungen und Ziele der Kunden entwickelt EOLIOS maßgeschneiderte Lösungen, die auf die Besonderheiten jeder Anfrage zugeschnitten sind.
Durch eine offene und kontinuierliche Kommunikation stellt das Unternehmen sicher, dass alle Beteiligten mit den Zielen und Meilensteinen der Projekte übereinstimmen. Die Teams von EOLIOS arbeiten Hand in Hand mit den Unternehmen und bieten nicht nur technisches Fachwissen, sondern auch zwischenmenschliches Know-how. Unser kundenorientierter Ansatz in Verbindung mit unseren Fachkenntnissen stellt sicher, dass die Studien die Erwartungen der Unternehmen erfüllen und dieEffizienz und Relevanz der vorgeschlagenen Lösungen maximieren.
EOLIOS - Ingenieurbüro und Experte für Datenzentren
EOLIOS hat es sich zur Aufgabe gemacht, Sie bei der Konzeption und Bewertung Ihrer Kühl- und Belüftungssysteme für Rechenzentren zu unterstützen, um eine optimale Effizienz und eine erhöhte Sicherheit für Ihre Infrastruktur zu gewährleisten. Mit unserem Fachwissen in der CFD-Simulation analysieren wir die thermo-lufttechnische Dynamik, um das Wärmemanagement zu optimieren.
Mit unserem Wissen über numerische Simulationen identifizieren wir kritische Luftströme und Bereiche, die zu unerwünschten Bypässen führen können. Indem wir diese Analysen in unseren Ansatz integrieren, stellen wir eine optimale Luftverteilung sicher, was das Risiko einer Überhitzung in sensiblen Bereichen verringert und dieBetriebseffizienz Ihrer Systeme fördert. Wir führen strenge Bewertungen durch, um die Effizienz Ihrer Kühlsysteme unter Berücksichtigung der ungünstigsten Szenarien zu validieren und zu optimieren. Auf diese Weise können Sie die Nachhaltigkeit und Leistung Ihrer Rechenzentren sicherstellen.
Videozusammenfassung der Studie
Zusammenfassung der Studie
Die Studie konzentriert sich auf dieEnergieoptimierung und das Wärmemanagement eines Datenzentrums mittels CFD-Simulation. Sie befasst sich mit der äußeren Gestaltung, einschließlich der Integration eines Daches zur passiven Verbesserung der Belüftung. Anhand mehrerer kritischer Szenarien bewertet die Studie dieAuswirkungen von Änderungen der Windrichtung und der Betriebskapazität auf die Rezirkulation der Luft und dieEffizienz der Kühlsysteme.
Hochentwickelte dreidimensionale Modelle analysieren das thermische Verhalten und denLuftstrom, zeigen Überhitzungszonen auf und optimieren die Systemkonfigurationen. Das gesamte Design des Rechenzentrums gewährleistet Funktionalität und Widerstandsfähigkeit gegenüber anspruchsvollen klimatischen Bedingungen.
DieVerwendung von Dachaufbauten und reflektierenden Materialien reduziert die thermische Belastung, während die Abluftkanäle der Generatoren die warme Luft effizient ableiten und die Interaktion mit den Luftkühlern minimieren. Durch einen kooperativen Ansatz, der auf offener Kommunikation und dem Verständnis der Kundenbedürfnisse beruht, bietet EOLIOS maßgeschneiderte Lösungen, die die Power Usage Effectiveness (PUE) senken, die Kontinuität des Betriebs gewährleisten und eine Schicht Klimaresistenz hinzufügen.
Video-Zusammenfassung der Mission
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