CFD-Studie der externen thermischen und aeraulischen Austausche eines Rechenzentrums in Meudon: Fahnen der Stromaggregate und Beherrschung der Rückführung der Rückkühler auf dem Dach.
EOLIOS hat die CFD-Modellierung genutzt, um die externen thermischen und aeraulischen Austausche eines Rechenzentrums in Meudon zu untersuchen. Die Studie ermöglichte es, die Kühlung der IT-Geräte hoher Dichte zu verstehen und zu optimieren, mit Empfehlungen zur Verbesserung der Aeraulik im Falle eines spezifischen Windes.
Das Wesentliche. Externe CFD-Studie eines Rechenzentrums in Meudon, gestützt auf einen digitalen Zwilling, der den Standort und seine Umgebung in einem Radius von 400 m abbildet. Die zugrunde gelegten ungünstigsten Bedingungen sind eine Außentemperatur von 40 °C und ein Wind von 4 m/s. An der Ansaugung der Dachsysteme bleibt die Temperatur allgemein unter 45 °C. Eine Rückführung der Rückkühler wurde festgestellt, sie bleibt jedoch sehr lokal begrenzt und beeinträchtigt die Nachhaltigkeit der Anlagen nicht. Eine Überprüfung der Aeraulik wird für einen Nordostwind empfohlen.
EOLIOS Ingenieurbüro, einer der führenden europäischen Anbieter von CFD-Modellierung für Rechenzentren, hat seine Expertise in das Verständnis und die Modellierung der externen thermischen und aeraulischen Austausche eingebracht, in Verbindung mit der Wärmeabgabe der Stromaggregate und der Dachsysteme.
In sehr großen Rechenzentren sind Kühlsysteme erforderlich, die mit der Entwicklung der IT Schritt halten, aufgrund der wachsenden Dichte der Geräte (über 10 kW pro Rack). Diese Wärme wird durch eine Reihe von Kühlsystemen abgeführt, die in hoher Konzentration auf dem Dach angeordnet sind.
Diese Studie untersucht die Abgabefahne einer Reihe von Generatoren. Das Ziel: die Luftdurchmischung der Rückkühler auf dem Dach der von Stromaggregaten belegten technischen Räume zu verbessern, um sicherzustellen, dass die Wärmeabgabe die Zuluft nicht durch Rückführung kontaminiert. Eine Rückführung verursacht einen Leistungsverlust der Rückkühler, damit einen Temperaturanstieg in den Data Halls und ein Ausfallrisiko.
Dazu haben unsere Ingenieure durch numerische CFD-Berechnung das thermo-aeraulische Verhalten der verschiedenen außerhalb des Modells auftretenden Phänomene simuliert.
Volumen warmer Luft, das von einer Quelle (Stromaggregat, Kamin, Rückkühler) 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.
Eine Vielzahl von Parametern wurde von unseren Experten berücksichtigt:
die Temperaturen der strahlenden Wände und der thermische Auftrieb der Prozesse;
der Winddruck und der interne Widerstand gegen die vertikale Luftströmung;
Lage und Strömungswiderstand der Hüllöffnungen;
das örtliche Gelände, der Einfluss der Bebauung auf den Wind und die mechanischen Systeme, die die Luft um die Prozesse durchmischen.
Eine meteorologische Studie wurde durchgeführt, um die üblichen klimatischen Bedingungen rund um den Standort zu bestimmen. Sie ergab, dass der Wind über das Jahr konstant ist, mit einer vorherrschenden Südwestrichtung und zeitweiligen Episoden nordöstlichen Ursprungs.
Die Studie wurde für eine Außentemperatur von 40 °C und Winde von 4 m/s durchgeführt, die vorherrschendste Geschwindigkeit vor Ort und die ungünstigste: Sie ist geeignet, die Fahne der Stromaggregate zu den Dachsystemen zurückzudrängen.
Der digitale Zwilling gibt die vereinfachte Geometrie des Standorts und seiner Umgebung in einem Radius von 400 m wieder, um die Entwicklung der Wärmefahne je nach Windausrichtung feiner zu analysieren. Er ist Teil eines Prozesses zur Verbesserung der Auslegung: Die Zonen mit Übertemperatur an der Ansaugung führten zu einer Aktualisierung des Modells durch die EOLIOS-Ingenieure.
Virtuelle Nachbildung des Rechenzentrums und seiner Umgebung, gespeist aus den Datenblättern der Geräte. Sie ermöglicht es, verschiedene Wind- und Lastszenarien durchzuspielen, ohne in die reale Anlage einzugreifen.
Der digitale Zwilling umfasst die Stromaggregate, die Unterstation, die Kamine und die Rückkühler auf dem Dach. Rund um das Dach und die Stromaggregate sind mechanische Lamellen installiert.
Die Stromaggregate sind in maßgefertigten Betonräumen installiert, die die technische Ausrüstung integrieren. Auf dem Dach modellierte Kamine leiten die Abgase der Motoren ab, die für Umwelt und Gesundheit schädlich sind.
Die auf dem Dach installierten Rückkühler geben die in den Data Halls freigesetzte Wärme ab. Sie sind mit Schalldämpfern ausgestattet, deren Abdeckung in der aeraulischen Modellierung berücksichtigt wurde.
Die CFD-Simulation zeigt, dass die Temperatur allgemein unter 45 °C bleibt. Höhere Zonen wurden festgestellt, die auf die Rückführung der nördlichen Rückkühler auf die südlichen zurückzuführen sind, wenn der Wind aus Nordosten kommt, und umgekehrt bei Südwestwind.
Wiederansaugung eines Teils der gerade abgegebenen warmen Luft durch die Rückkühler. Die Luft dringt an den offenen Enden der Reihe unter die Abdeckung ein, was die Ansaugtemperatur erhöht und die Kühlleistung verringert.
Dieser Anstieg bleibt jedoch sehr lokal begrenzt: Er tritt nur am Rückkühler auf, der den Stromaggregaten am nächsten liegt, und bleibt unter dem Temperaturzielwert.
Die numerische Simulation bestätigte zudem, dass die Wärmefahnen der Stromaggregate, der Abgaskamine, der Ansaug- und Auslassgitter und der Transformator-Unterstation kein Problem für die Dachsysteme darstellen.
Die Studie zeigt, dass die hohe Dichte der Dachanlagen Rückführungsphänomene verursacht, die einen lokalen Anstieg der Lufttemperatur bewirken. Dieses Phänomen gefährdet jedoch nicht die Nachhaltigkeit der Anlagen.
Die EOLIOS-Ingenieure erstellten außerdem ein ungefähres Modell von PA13. Seine wichtigsten thermo-aeraulischen Merkmale offenbarten erhebliche Rückführungsprobleme, die die Nachhaltigkeit der Anlagen beeinträchtigen können: Dort werden die Fahnen der Stromaggregate in erheblichem Maße von den Rückkühlern auf dem Dach wieder angesaugt.
Zu beachten. Auf PA 22 bleibt die Rückführung lokal begrenzt und ohne Auswirkung auf die Nachhaltigkeit. Das dichtere Modell PA13 zeigt hingegen kritische Rezirkulationen. Die Dichte der Dachausrüstung ist somit der ausschlaggebende Faktor, und eine Umgebungsluft, die 40 °C erreichen kann, macht es unerlässlich, diese Phänomene von der Auslegung an vorwegzunehmen.
Wir empfehlen, eine Überprüfung der Aeraulik dieses Rechenzentrums für einen Nordostwind durchzuführen.
Die Schlussfolgerungen der Studie ermöglichten es, diese Problematiken zu identifizieren und den Auslegungsteams angepasste Lösungen vorzuschlagen. 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 RechenzentrenRückführung, Wetterbedingungen und Beitrag der Simulation: die Antworten auf die Fragen von Betreibern und Auslegungsteams.
Ein Teil der von einer Reihe von Rückkühlern abgegebenen warmen Luft dringt an den offenen Enden der Reihe unter die Abdeckung ein und wird dann von den Systemen derselben Reihe wieder angesaugt. Die Ansaugtemperatur steigt und die Kühlleistung sinkt, eine Frage, die unserem Projekt zum Druckverlust eines Stromaggregats nahekommt.
Der Wind ist über das Jahr konstant mit einer vorherrschenden Südwestrichtung und zeitweiligen Nordostepisoden. Die Studie wurde für eine Außentemperatur von 40 °C und einen Wind von 4 m/s durchgeführt, die vorherrschendste und ungünstigste Geschwindigkeit, da sie die Fahne der Stromaggregate zu den Dachsystemen zurückdrängt.
Nein. Auf PA 22 bleibt die Überhitzung sehr lokal begrenzt, beschränkt auf den Rückkühler, der den Stromaggregaten am nächsten liegt, und die Temperatur bleibt unter dem Zielwert. Ein dichteres Modell wie PA13 zeigt hingegen erhebliche Rückführungen, die die Nachhaltigkeit der Anlagen beeinträchtigen können.
Der digitale Zwilling gibt die Geometrie des Standorts und seiner Umgebung in einem Radius von 400 m wieder, um den Einfluss des Geländes, der Bebauung und der vorherrschenden Winde auf die Entwicklung der Wärmefahnen je nach Ausrichtung zu erfassen.
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 PA 22 in Meudon: Einfluss der Stromaggregate und der Kühlsysteme auf dem Dach. Die numerische Simulation modellierte die thermo-aeraulischen Phänomene, um die Belüftung der Rückkühler zu analysieren und zu verbessern. Die Wetteranalyse zeigt einen vorherrschenden Südwestwind mit zeitweiligen Nordostepisoden. Die Temperatur bleibt allgemein unter dem Zielwert, mit lokalen Übertemperaturzonen durch Rückführung zwischen den Rückkühlern, ohne die Nachhaltigkeit der Anlagen ernsthaft zu beeinträchtigen.
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