Externe CFD-Studie der Wärmefahnen eines Rechenzentrums in Mailand: Abgabe der Stromaggregate, Auswirkung auf die angrenzenden Gebäude und heiße Zonen auf dem Dach.
EOLIOS Ingenieurbüro lieferte einen Überblick über die thermo-aeraulischen Bedingungen der Wärmefahne eines Rechenzentrums und der Stromaggregate der angrenzenden Rechenzentren, um die Kühlung auf dem Dach zu sichern.
Das Wesentliche. Externe CFD-Studie eines Rechenzentrums in Mailand: die Abgabefahne der Generatoren wird den Dachsystemen gegenübergestellt, mit einem wie im Windkanal rekonstruierten Windprofil über eine städtische Peripherie von 300 m. Ergebnis: Die Fahnen haben einen weitreichenden Einfluss, aber es gibt keine größere Rückführung in der Nähe der Abgaben. Die sehr hohe Installationsdichte erzeugt jedoch einige heiße Zonen auf dem Dach, die durch eine Optimierung der Anordnung korrigiert werden.
Diese Studie untersucht die Abgabefahne einer Reihe von Generatoren gegenüber den Dachsystemen eines Rechenzentrums. Das Ziel: feststellen, ob die Abgabe der Systeme die Zuluft der verschiedenen Geräte kontaminieren kann, und ihre Auswirkung auf die angrenzenden Gebäude messen.
Dazu simulieren unsere Ingenieure mittels numerischer CFD-Berechnung das thermo-aeraulische Verhalten der verschiedenen außerhalb des Modells auftretenden Phänomene.
Volumen warmer Luft, das von einer Quelle (Generator, Dachsystem) abgegeben wird und unter dem Einfluss seines Auftriebs und des Windes aufsteigt und sich verformt. Seine Flugbahn bestimmt das Risiko der Wiederansaugung durch benachbarte Systeme und die Auswirkung auf die Umgebung.
Bei der CFD-Modellierung ist die Form des vertikalen Windgeschwindigkeitsprofils entscheidend. Sie hängt vor allem von der Oberflächenrauheit ab, also von der bremsenden Wirkung der Gebäude, Bäume und Hindernisse, die sich der Strömung an der Oberfläche entgegenstellen. Über die gesamte Dicke der atmosphärischen Grenzschicht nimmt die Windgeschwindigkeit mit zunehmendem Abstand vom Boden zu.
Um die Windscherung zu berücksichtigen, verwendet die Studie eine Methodik, die einem physischen Windkanal ähnelt: Die städtische Umgebung wird über eine Peripherie von 300 m um den Standort rekonstruiert, mit einem standortabhängigen Geschwindigkeitsprofil.
Bereich der Atmosphäre nahe dem Boden, in dem der Wind durch das Relief und die Bebauung gebremst und geschert wird. Seine getreue Wiedergabe bestimmt den Realismus der auf das Modell angewandten Windgeschwindigkeiten.
Die CFD-Simulation zeigt, dass die Wärmefahnen einen weitreichenden Einfluss außerhalb ihrer Emissionszone haben. Insgesamt gibt es jedoch in unmittelbarer Nähe der Abgaben keine größere Rückführung, die die Systeme stoppen könnte: Die Zuluft wird korrekt in den unteren Bereichen angesaugt und in der Höhe abgeführt.
Diese Schlussfolgerungen waren eine wertvolle Hilfe für die Auslegungsteams, um zu überprüfen, dass die Anordnung der Kühlsysteme keine Rezirkulationszone erzeugt, auch im Hinblick auf die städtischen Wärmeinsel-Effekte auf die Nachbargebäude.
Wiederansaugung eines Teils der gerade abgegebenen warmen Luft durch die Kühlsysteme. Sie erhöht die Ansaugtemperatur und verringert die verfügbare Leistung; ihr Ausbleiben bestätigt die richtige Anordnung der Geräte.
Die Simulation, am gesamten Modell durchgeführt, erlaubt die gleichzeitige Analyse zahlreicher Phänomene. Sie zeigt, dass die sehr hohe Installationsdichte einige heiße Zonen auf dem Dach erzeugt: Die am stärksten benachteiligten Systeme in der Mitte können Luft über ihren Betriebsbereich hinaus ansaugen, ein Problem nahe den internen Überhitzungen.
Der Vergleich der Temperaturpläne vorher und nachher zeigt die Wirkung einer optimierten Anordnung der Kühlsysteme: Die Warmluft-Ansaugungen werden in die zulässigen Bereiche zurückgeführt.
Zu beachten. Auch ohne größere Rückführung erzeugt eine hohe Gerätedichte lokal begrenzte heiße Zonen. Die von der Auslegung an durchgeführte CFD validiert die Anordnung der Systeme und sichert ihren Betriebsbereich.
Dank der Schlussfolgerungen der Studie wurden den Auslegungsteams angepasste Lösungen vorgeschlagen, um diese Problematiken zu lösen. Die CFD-Simulation ermöglicht es, die potenziellen Fehler von der Auslegung an zu analysieren, zu überprüfen und zu korrigieren: eine schnelle und präzise Methode, die Zeit und Kosten spart und zugleich konkrete und zuverlässige Ergebnisse garantiert. Die CFD von der Auslegungsphase an einzubinden, ist die Garantie, künftige Probleme zu vermeiden.
Know-how: die externe CFD-Simulation für die RechenzentrenFahne, Windprofil und heiße Zonen auf dem Dach: die Antworten auf die Fragen von Betreibern und Auslegungsteams.
Die Abgabefahne einer Reihe von Generatoren gegenüber den Dachsystemen untersuchen, feststellen, ob diese Abgabe die Zuluft der Geräte kontaminieren kann, und ihre Auswirkung auf die angrenzenden Gebäude messen, wie bei unserem Schwesterprojekt Rechenzentrum PA 22.
Das vertikale Windgeschwindigkeitsprofil hängt von der Oberflächenrauheit ab (Gebäude, Bäume, Hindernisse). Durch die Wiedergabe der städtischen Umgebung über 300 m um den Standort mit einem standortabhängigen Geschwindigkeitsprofil bildet die Studie die Windscherung wie in einem physischen Windkanal nach.
Die Wärmefahnen haben einen weitreichenden Einfluss außerhalb ihrer Emissionszone, aber in unmittelbarer Nähe der Abgaben gibt es keine größere Rückführung, die die Systeme stoppen könnte: Die Zuluft wird korrekt in den unteren Bereichen angesaugt und in der Höhe abgeführt.
Die sehr hohe Installationsdichte erzeugt einige heiße Zonen auf dem Dach. Die am stärksten benachteiligten Systeme in der Mitte können Luft über ihren Betriebsbereich hinaus ansaugen, was durch die Optimierung der Anordnung korrigiert wird.
Die CFD-Simulation ermöglicht es, potenzielle Fehler von der Auslegung an zu analysieren, zu überprüfen und zu korrigieren. Schnell und präzise spart sie Zeit und Kosten und garantiert zugleich zuverlässige Ergebnisse vor dem Bau.
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Externe CFD-Studie des Rechenzentrums D14 in Mailand: Wärmefahne der Stromaggregate bei 50 °C, Einfluss auf die Dachsysteme und auf die angrenzenden Gebäude. Die Simulation bestätigt das Ausbleiben einer größeren Rückführung und lokalisiert die mit der Installationsdichte verbundenen heißen Zonen.
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