Studie des Druckverlusts – Stromaggregat.

Die Bedeutung der Stromaggregate

In einem Rechenzentrum sind die Stromaggregate die letzte Verteidigungslinie im Falle eines Ausfalls der Hauptversorgung. Ihr optimaler Betrieb gewährleistet die Kontinuität der Operationen selbst bei einer Stromunterbrechung.

Allerdings kann die Leistung dieser Aggregate durch mehrere Faktoren beeinträchtigt werden, insbesondere durch die Druckverluste in den Räumen, in denen sie installiert sind. Eine vertiefte Studie ist daher von größter Bedeutung, um die Verfügbarkeit und die Zuverlässigkeit der Aggregate (und damit des Rechenzentrums in seiner Gesamtheit) sicherzustellen.

Wie man die Druckverluste charakterisiert

Die Energie eines Luftvolumens drückt sich als Summe von Drücken aus, die den Gesamtdruck bilden:

• 1

  Druck infolge des Gewichts der Luftsäule: ρgh.

• 2

  Dynamischer Druck verbunden mit der Geschwindigkeit der Luft: ρv²/2.

• 3

  Statischer Druck verbunden mit dem internen Druck der Luft: P.

Der Druckverlust eines Bauteils ist die Differenz zwischen den Gesamtdrücken an seinem Eingang und an seinem Ausgang. Er ist auf die Widerstände zurückzuführen, denen die Luft beim Durchqueren der Elemente des Netzes begegnet (Kanäle, Bögen, Klappen, Gitter…). Bei den Stromaggregaten begrenzen Schalldämpfer, die strom­aufwärts und stromabwärts installiert sind, die Lärmbelästigung, erzeugen jedoch erhebliche zusätzliche Druckverluste.

Warum eine CFD-Studie durchführen?

Die CFD-Studien der Druckverluste ermöglichen eine detaillierte numerische Modellierung der Strömungen und liefern entscheidende Informationen über die Zonen des Druckverlusts, der Turbulenz und der Stagnation. Sie ermöglichen es, die Schwachpunkte zu identifizieren, die Auslegung zu optimieren und die Wirkung von Änderungen vorherzusagen, bevor sie physisch umgesetzt werden, eine kostengünstige Methode.

Woher kommen die Druckverluste?

Die Mehrheit der Druckverluste in den Absaugleitungen der Stromaggregate sind singuläre Druckverluste, verursacht durch abrupte Geometrieänderungen (Bögen, Verengungen, Erweiterungen):

• A

  Bildung von Wirbeln und Turbulenzzonen — die abrupten Änderungen stören die Strömung und führen zu Energieverlusten.

• B

  Beschleunigung und Verzögerung der Strömung — der Übergang zwischen weiten und engen Querschnitten wandelt die kinetische Energie in Druck um.

• C

  Reibung an den Wänden — die Unregelmäßigkeiten der Oberfläche erhöhen den Strömungswiderstand.

Diese Verluste können durch eine angepasste Auslegung der Kanäle verringert werden: glatte Anschlüsse und progressive Übergänge zwischen den Querschnitten.

Numerische Simulation der Druckverluste

Das 3D-Modell des technischen Raums wurde aus den Plänen und dem 3D-Modell des Prozesses erstellt: Stromaggregate, Schalldämpfer, Kamine, Kanäle und Plenen wurden getreu dargestellt, unter Beachtung ihrer realen Anordnung.

Die aus den Simulationen gewonnenen Geschwindigkeiten und Drücke werden analysiert, um die Druckverluste jedes Raums zu berechnen, indem die Schwankungen des Gesamtdrucks entlang des Luftwegs bewertet werden.

Auswirkung der Schalldämpfer

Die Schalldämpfer verringern erheblich den Dezibel-Pegel am Kanalausgang. Aber das Durchströmen der Luft durch diese Vorrichtungen erhöht die Druckverluste (Verstopfung, abrupte Richtungsänderungen, Turbulenz). Es gilt also, das richtige Gleichgewicht zwischen akustischer Reduzierung und Verringerung der Druckverluste zu finden.

Optimierung der Stromaggregat-Kanäle zur Begrenzung der Verluste

Die Konfiguration der Räume führte zu übermäßigen Druckverlusten. Sie wurden geändert, um den Strömungswiderstand zu verringern, insbesondere an den Schalldämpfern und am Abgabekanal. Leitbleche wurden installiert, um die Richtungsänderungen weniger abrupt zu machen.

Dank dieser Änderungen wurden die Druckverluste um mehr als 50 % verringert. Diese Verringerung gewährleistet einen wirksamen Betrieb der Aggregate und ermöglicht höhere Luftgeschwindigkeiten am Kanalausgang, was die Rückführungsphänomene mit den Rückkühlern auf dem Dach verringert.