White Paper: Einsatz von CFD für Rechenzentren
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Virtualisierung: Thermische Dichte steigt stark an
Anstieg der digitalen Infrastruktur: Virtualisierung und KI
Die weltweite Nachfrage nach digitaler Infrastruktur wächst exponentiell, angetrieben durch die Entwicklung der Cloud, der KI, des IoT und datenintensiver Anwendungen. Sie beherbergen die Server, Speicher und Netzwerke, die die Informationen verarbeiten und verteilen.
Gleichzeitig hat die Wärmebelastung von Rechenzentren stark zugenommen. Die Miniaturisierung der Geräte, die massive Virtualisierung von Servern und die Zunahme von KI-Anwendungen führen zu einer Wärmeerzeugung pro Einheit, die weit über dem bisherigen Niveau liegt. Während früher eine Kühlleistung von 5 kW pro Rack ausreichend war, überschreiten viele Server heute 10 kW pro Rack und einige Installationen erreichen sogar 45 kW.
In diesem Kontext der thermischen Intensivierung wird die Kontrolle der Luftströme und der Kühlung kritisch und es stellt sich eine zentrale Frage:
"Ist die Klimaanlage in der Lage, 100 % der Wärmelast zu bewältigen, auch unter verschlechterten Bedingungen?
Wirtschaftliche und materielle Folgen
Thermische Herausforderungen in Rechenzentren können erhebliche und mehrdimensionale Folgen haben. Ein schlechtes Wärmemanagement kann zu einem erheblichen Anstieg der Betriebskosten führen, die mit dem Energieverbrauch und der korrektiven Wartung verbunden sind.
Sie kann auch die Lebensdauer von IT-Geräten verkürzen, da elektronische Komponenten empfindlich auf Temperaturschwankungen und wiederholte Überhitzung reagieren. Dies kann die Geschäftskontinuität beeinträchtigen und hohe Kosten für den Betrieb verursachen.
Schließlich können diese thermischen Probleme die Fähigkeit einschränken, die IT-Last zu erhöhen, was Erweiterungsprojekte und den Ausbau der Infrastruktur blockiert.
Herkömmliche thermische Berechnungsmethoden, die auf vereinfachten Formeln oder Excel-Tabellen basieren, reichen nicht aus, um das Verhalten von Systemen unter kritischen Bedingungen wie einem Ausfall der Klimaanlage, einem Stromausfall oder der Wartung von Racks vorherzusehen, was die Beherrschung dieser Risiken noch schwieriger macht.
Um diesen Herausforderungen gerecht zu werden, ist die numerische Simulation CFD (Computational Fluid Dynamics) ein strategisches Werkzeug. Sie ermöglicht die genaue Modellierung von Luftströmungen, Druck, Wärmeverteilung und Kühlkonfigurationen und dieVorhersage der kritischsten Szenarien. Mit diesem Ansatz ist es möglich, zuverlässigere und optimierte Rechenzentren zu entwerfen und zu betreiben und Überhitzung oder Fehlfunktionen zu verhindern.
Thermische Herausforderungen in Rechenzentren
Die Temperaturkontrolle in einem Rechenzentrum ist eine komplexe Aufgabe, die sich aus zahlreichen Interaktionen ergibt: Gebäudearchitektur, IT-Lastdichte, Luftstromdynamik, Kühltechnologien und betriebliche Entwicklungen.
Verdichtung der IT-Lasten
Moderne Server, insbesondere solche für rechenintensive Anwendungen wiekünstliche Intelligenz (KI ) oder Hochleistungsrechnen (HPC), können mehrere Dutzend Kilowatt pro Schrank abführen. Diese hohe Gerätedichte führt zu einer hohen thermischen Belastung der Datenzentren, die besonders leistungsfähige Kühlsysteme erfordert, bei denen die Fehlerquote deutlich geringer ist. Mit zunehmender Leistung steigt auch das Risiko von Hot Spots und Heißluftumwälzungen .
Die Verdichtung der Server erfordert daher nicht nur eine genaue Dimensionierung der Kühlanlagen, sondern auch ein aktives Management der Luftströme und eine strenge thermische Kontrolle, um eine stabile und sichere Umgebung für die Geräte zu gewährleisten.
Bildung von Hot Spots (heißen Stellen)
Hot Spots sind Bereiche, in denen die Temperatur die von ASHRAE empfohlenen Grenzwerte überschreitet. Sie können aufgrund einer schlechten Verteilung des Luftstroms,physischer Hindernisse, der Positionierung von Racks, falsch kalibrierter Kühleinheiten, Lastschwankungen oder Änderungen der Einrichtung, wie dem Hinzufügen zusätzlicher Server oder Racks, entstehen.
Selbst in Zentren mit geringer thermischer Belastung haben diese thermischen Ungleichgewichte einen direkten Einfluss auf die Zuverlässigkeit und die Lebensdauer der Geräte. Elektronische Komponenten, insbesondere Prozessoren und Speicher, reagieren empfindlich auf Temperaturschwankungen und können in ihrer Leistung und Lebensdauer beeinträchtigt werden. Darüber hinaus erhöhen lokal hohe Temperaturen das Risiko eines plötzlichen Hardwareausfalls, was zu kostspieligen Betriebsunterbrechungen führen kann.
Diese Hotspots, die ohne Spezialwerkzeuge oft nicht sichtbar sind, erfordern Eingriffe, die nur schwer vorhersehbar sind. Die CFD-Simulation (Computational Fluid Dynamics) ist ein Schlüsselwerkzeug, um diese kritischen Bereiche zu erkennen, zu antizipieren und zu verhindern, indem die Luftzirkulation und das Wärmemanagement von Rechenzentren optimiert werden.
CFD-Simulation - Hot Spots in den Gängen
Rezirkulation von heißer Luft
Die Rezirkulation der Luft in einem Rechenzentrum ist das Phänomen, dass diewarme Luft, die von den Servern abgegeben wird, in den Kaltgang zurückkehrt, bevor sie richtig gekühlt wurde. Dieses Phänomen stört den geplanten Wärmefluss und kann erhebliche Auswirkungen auf den Betrieb und die Effizienz des Kühlsystems haben.
Wenn sich die warme Luft mit der kalten Luft aus dem Kaltgang vermischt, steigt die Temperatur am Eingang der Racks. Die Server werden dann mit bereits erwärmter Luft versorgt, wasdie Effizienz der Kühlung verringert und zu großen Temperaturschwankungen führen kann. Dieser Kühlungsfehler erhöht auch das Risiko von Hot Spots, die die Zuverlässigkeit und Lebensdauer der Geräte beeinträchtigen können.
Die Rezirkulation führt auch zu einem erhöhten Verbrauch der Klimaanlagen. Die Systeme müssen mehr kalte Luft liefern, um die Vermischung der Ströme zu kompensieren.
Es gibt mehrere Gründe für dieses Phänomen. Eine schlechte Abdichtung der Gänge, z.B. das Fehlen von Bürsten oder Blanking-Panels in den Schränken, ermöglicht es der warmen Luft, in den kalten Gang zu entweichen. Ein schlecht konzipiertes Containment, wie offene oder teilweise abgetrennte Kalt- oder Warmgänge, begünstigt ebenfalls die Rückführung der warmen Luft. Schließlich trägt auch ein unzureichender Luftstrom, der die warme Luft nicht effektiv vertreiben kann, zu einer verstärkten Rezirkulation bei.
CFD-Simulation - Heißluftumwälzung an Systemen
Angesichts der Unsicherheit oder des Risikos von Hotspots entscheiden sich viele Betreiber dafür, den Saal zu überkühlen. Die Folge ist, dass die HVAC-Einheiten mit einer höheren Leistung laufen, als tatsächlich benötigt wird, was den PUE (Power Usage Effectiveness) und die Energiekosten zum Teil erheblich erhöht. Die Herausforderung besteht darin, genau das zu kühlen, was benötigt wird, wo es benötigt wird und ohne Verschwendung. Daher ist ein sorgfältiges Management der Gangarchitektur in Verbindung mit einer angemessenen Dimensionierung der Luftströme entscheidend, um die Rezirkulation zu begrenzen und optimale Kühlbedingungen in einem Rechenzentrum aufrechtzuerhalten.
Kontrolle von Temperatur und Luftfeuchtigkeit
Temperatur und Luftfeuchtigkeit sind wesentliche Faktoren für den zuverlässigen und dauerhaften Betrieb eines Rechenzentrums. Eine zu hohe Temperatur beschleunigt den Verschleiß der elektronischen Komponenten, verringert die Effizienz der Speichersysteme und erhöht das Risiko von Ausfällen. Umgekehrt kann eine zu hohe Luftfeuchtigkeit Kondensation auf den Schaltkreisen verursachen, was zu Kurzschlüssen und Datenverlust führt. Umgekehrt fördert eine zu niedrige Luftfeuchtigkeit statische Elektrizität, dieempfindliche Komponenten beschädigen kann.
Die Kontrolle der Luftfeuchtigkeit ist daher ein Schlüsselelement für den Schutz der digitalen Infrastruktur. Sie hat einen direkten Einfluss auf die Sicherheit von Geräten, die Langlebigkeit von Servern und die Stabilität kritischer Datenspeichersysteme. In Umgebungen mit hoher Rechendichte, wie z.B. Zentren, die Server für künstliche Intelligenz oder Hochleistungsrechnen beherbergen, ist die genaue Steuerung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit sogar noch kritischer. Schon die kleinste Unausgewogenheit kann das Risiko von Überhitzung, Warmluftzirkulation oder Hardwareausfällen erhöhen, was sich sowohl auf die Kontinuität der Dienste als auch auf den Energieverbrauch auswirkt.
Eine Feinabstimmung dieser Parameter ermöglicht nicht nur die Vermeidung von Zwischenfällen, sondern auch die Optimierung der Energieeffizienz des Zentrums, indem eine übermäßige oder schlecht ausgerichtete Kühlung vermieden wird, die unnötig Energie verbrauchen würde, ohne einen wirklichen Nutzen für den Schutz der Ausrüstung zu bringen.
Feuerausbrüche
Datenzentren bergen aufgrund der hohen Konzentration an elektrischen und elektronischen Geräten und der hohen Stromversorgungsleistung ein besonderes Brandrisiko. Ein Hardwarefehler, ein Kurzschluss, eine lokale Überhitzung oder ein Stromausfall können schnell zu einem Brand führen. Obwohl die verwendeten Materialien in der Regel den Sicherheitsstandards entsprechen, erzeugt die Verbrennung von elektronischen Komponenten dichte, giftige und korrosive Rauchgase, die eine große Gefahr für Menschen und Geräte darstellen.
Abgesehen von der Gefahr der Brandausbreitung kann die schnelle Ansammlung von heißem Rauch die Sicht in den Räumen stark beeinträchtigen, die Intervention der Rettungsmannschaften erschweren und zu einem schnellen Anstieg der Umgebungstemperatur führen. In einer geschlossenen Umgebung wie einem Rechenzentrum können diese Phänomene innerhalb von Minuten auftreten, so dass die Kontrolle der Luftströme und die Dimensionierung der Entrauchungssysteme besonders kritisch sind.
In diesem Zusammenhang ist die numerische Simulation durch CFD ein wesentliches Werkzeug, um das Verhalten eines Gebäudes unter Brandbedingungen zu analysieren und zu antizipieren. Sie ermöglicht die Modellierung der Rauchausbreitung, der Temperaturentwicklung und des Einflusses von Luftströmen, die durch Belüftung oder Entrauchung erzeugt werden. CFD ermöglicht es insbesondere,die Effizienz von Entrauchungssystemen zu bewerten,Bereiche zu identifizieren, in denen Rauchstagniert, und zu überprüfen, ob die Wege passierbar bleiben.
Das Hauptziel dieser Simulationen ist es, akzeptable Einsatzbedingungen für die Rettungsdienste zu gewährleisten, indem eine ausreichende Sicht und Temperaturen, die mit dem Einsatz vereinbar sind, sichergestellt werden. Mit Hilfe von CFDs kann überprüft werden, ob die Aktivierung der Entrauchung die Ansammlung von Rauch wirksam begrenzt, den Rauchabzug ins Freie fördert und die Temperaturbedingungen während der gesamten Einsatzdauer unter Kontrolle hält. Diese Analysen tragen dazu bei, die Sicherheit zu erhöhen, Sachschäden zu begrenzen und die Konformität der Anlagen mit den Brandschutzanforderungen zu bestätigen.
CFD-Simulation: ein unverzichtbares Werkzeug
Was ist eine CFD-Simulation?
CFD, Computational Fluid Dynamics, ist eine Methode der numerischen Simulation, mit der das Verhalten von Flüssigkeiten und die damit verbundenen thermischen Phänomene modelliert werden können. Mit Hilfe einer speziellen Software erstellt der Ingenieur ein dreidimensionales Modell des untersuchten Objekts, definiert die Randbedingungen, wählt die relevanten physikalischen Modelle (Konvektion, Leitung, Strahlung, Wärmeübertragung, Strömungsdynamik usw.) und wählt eine Berechnungsmethode aus.
Anschließend folgt eine Iterationsphase, in der das Modell auf der Grundlage der erzielten Ergebnisse angepasst wird, um die tatsächlichen physikalischen Phänomene besser darzustellen. Das Ziel der CFD-Modellierung ist es, das thermische und fluidische Verhalten eines Systems zu verstehen, zu analysieren und zu optimieren, um eine zuverlässige Lösung für die identifizierten Design- oder Betriebsprobleme zu bieten.
Die Ergebnisse der Simulationen dienen als Entscheidungshilfe: Sie helfen, das ursprüngliche Design einer Anlage zu verbessern, Engpässe zu identifizieren unddie Betriebsleistung zu optimieren.
Ein Werkzeug zum Verständnis und zur Visualisierung
Das Wärmemanagement ist in Rechenzentren von entscheidender Bedeutung. Ein schneller Temperaturanstieg aufgrund eines Kühlungsfehlers kann zu gleichzeitigen Ausfällen von Geräten führen und die Kontinuität des Dienstes gefährden. Im Gegensatz zu herkömmlichen punktuellen Messungen bietet die CFD eine umfassende und vorausschauende Sicht, die es ermöglicht, Probleme zuantizipieren, bevor sie auftreten.
- Das Unsichtbare visualisieren
CFD ermöglicht es, lufttechnische und thermische Phänomene sichtbar und quantifizierbar zu machen, die nicht direkt mit dem bloßen Auge beobachtet werden können. Insbesondere werden Luftströmungswege, Warmluftumwälzungszonen, Temperaturgradienten, lokale Überhitzungszonen, Turbulenzen und Druckschwankungen sichtbar. Diese Fähigkeit zur dreidimensionalen Visualisierung ist ein besonders relevantes Werkzeug für Rechenzentren, wo die Komplexität der Strömungen hoch ist und die Herstellung physikalischer Prototypen in großem Maßstab unrealistisch oder unmöglich ist. Die CFD ermöglicht ein genaues Verständnis des thermischen Verhaltens des Raums und erlaubt es,Fehlfunktionen zu antizipieren, bevor Änderungen vorgenommen oder vor Ort implementiert werden.
- Ein vorausschauendes und optimierendes Werkzeug
CFD bietet Ingenieuren eine Entscheidungshilfe, mit der sieverschiedene Konfigurationen virtuellbewerten und vergleichen können, bevor sie vor Ort implementiert werden. Die CFD ermöglicht es,die Auswirkungen zusätzlicher oder erhöhter IT-Lasten zu antizipieren, die Wirksamkeit von Warm- und Kaltgangeinschließungsstrategien zu analysieren und das lufttechnische und thermische Verhalten des Systems unter verschlechterten Bedingungen, wie z.B. dem Ausfall einer Kühleinheit, zu prognostizieren. Dieser Ansatz gewährleistet die Validierung technischer Lösungen ohne Betriebsunterbrechung, während gleichzeitig die Betriebsrisiken begrenzt und zusätzliche Kosten vermieden werden, die mit unangemessenen Designentscheidungen oder nachträglichen Korrekturen verbunden sind.
- Kostensenkung und Energieeffizienz
Die CFD-Simulation ist ein wichtiger Hebel für die technisch-wirtschaftliche Optimierung von Rechenzentren. Sie ermöglicht es, den tatsächlichen Kühlbedarf genau zu bestimmen und eine Überdimensionierung der Anlagen zu vermeiden, wodurch unnötige Investitionen in zusätzliche Infrastrukturen reduziert werden. Durch die Optimierung der Verteilung der Luftströme und der Effizienz der Kühlsysteme trägt sie auch zu einer erheblichen Senkung des Energieverbrauchs der HLK-Anlagen bei, während sie gleichzeitig das Phänomen der Unterkühlung begrenzt. Diese Feinoptimierung ermöglicht es in vielen Fällen,die IT-Kapazität zu erhöhen, ohne dass neue schwere Infrastrukturen erforderlich sind.
Typische CFD-Anwendungen in Datenzentren
CFD ermöglicht die Simulation vieler kritischer Szenarien:
- Luftverteilung in kalten und warmen Gängen,
- Druck unter dem Doppelboden,
- Temperatur um die Systeme,
- Leistung der CRAC/CRAH-Einheiten,
- Effektivität der Eindämmung,
- Auswirkungen eines Ausfalls der Kühleinheit
- Folgen einer Laständerung
- Vergleich zwischen verschiedenen Kühlkonfigurationen
Diese Analysen ermöglichen fundierte Entscheidungen über die Gestaltung und den Betrieb von Rechenzentren und bieten einen Grad an Genauigkeit, der mit Wärmesonden allein oder durch empirische Erfahrung nicht erreicht werden kann.
CFD-Software für Rechenzentren
Der Markt bietet eine Vielzahl von Softwareprogrammen zur Simulation von Strömungen und thermodynamischen Phänomenen: ANSYS, Autodesk CFD, XFlow, OpenFOAM , Phoenics, FlowVision, STAR-CD, TileFlow, Sigma6Room, Gas Dynamics Tool, etc.
Einige Tools, wie TileFlow oder Sigma6, enthalten spezielle Bibliotheken für Rechenzentren (Ventilatoren, Klimaanlagen, Lochplatten, IT-Geräte), die die Modellierung für weniger erfahrene Ingenieure vereinfachen. Die Qualität der Analysen hängt jedoch stark vomFachwissen des CFD-Spezialisten ab, der in der Lage ist, die Modelle richtig anzupassen und die Ergebnisse sorgfältig zu interpretieren.
Ablauf der Durchführung einer CFD-Studie
Erhebung von Daten
Die Datenerfassung ist die erste und entscheidende Phase jeder CFD-Studie, da sie die Zuverlässigkeit und Relevanz der späteren numerischen Simulationen direkt beeinflusst.
Dieser Schritt basiert hauptsächlich auf derAnalyse technischer Informationen, wie z.B. Lagepläne, Ausstattungsmerkmale, Luftdiagramme, Verlustleistungen und nominale Betriebsdaten. Diese Elemente ermöglichen es, Luftgeschwindigkeiten, Druckniveaus, Temperaturfelder und Volumenströme zu charakterisieren und Hindernisse, bevorzugte Strömungswege oder potenzielle Leckagebereiche zu identifizieren.
Diese Analysephase ist wichtig, um eine kohärente Modellierungsgrundlage zu schaffen, die Annahmen richtig zu definieren und die Randbedingungen zu parametrisieren.
Erstellung des 3D-Modells
Die Erstellung eines dreidimensionalen Modells ist ein wichtiger Schritt bei der CFD-Studie, da es das Rechenzentrum als digitalen Zwilling darstellt, der für die Berechnungen verwendet werden kann. Dieses 3D-Modell wird mit Hilfe von CAD-Tools erstellt und enthält alle geometrischen Elemente, die sich auf die Luftströmung und die Wärmeübertragung auswirken.
Die Größe und das Volumen des Raumes werden genau definiert, ebenso wie die Anordnung der Computer- und Telekommunikationsschränke, um die tatsächlichen Wege der Luftzirkulation zu reproduzieren. Der technische Boden wird unter Berücksichtigung seiner Höhe, der Position und der Perforationsrate der Platten modelliert, die die Injektion der kalten Luft beeinflussen. Klimaanlagen werden mit ihren funktionalen Eigenschaften integriert, einschließlich der Luftströme, Geschwindigkeiten und Richtungen, sowie der Art der Ventilatoren und der Ausblasrichtung. Hindernisse, die die Strömung stören können, wie z.B. Kabelkanäle oder andere Strukturen, werden ebenfalls berücksichtigt.
Diese detaillierte Modellierungvermeidet vereinfachende Annahmen oder Überdimensionierungen, die üblicherweise ohne CFD verwendet werden, und bietet eine realistische Grundlage für die genaue Vorhersage der thermischen und lufttechnischen Bedingungen des Rechenzentrums, wodurch das Risiko einer suboptimalen Gestaltung verringert wird.
Grenzbedingungen
Die Randbedingungen in der numerischen Strömungsmechanik (CFD) sind ein grundlegendes Element der Modellierung, da sie die Interaktion zwischen dem Rechengebiet und seiner physikalischen Umgebung mathematisch wiedergeben. Sie definieren die Grenzwerte oder die funktionalen Beziehungen für konservierte Größen wie Geschwindigkeit, Druck, Temperatur oder Wärmefluss an den Grenzen des Maschengebiets.
Je nach der physikalischen Natur des Problems werden verschiedene Arten von Randbedingungen angewandt: Dirichlet-Bedingungen, die einen festen Wert (z.B. eine Geschwindigkeit oder Temperatur) vorschreiben, Neumann-Bedingungen, die einen Gradienten oder eine Strömung vorschreiben, oder gemischte Bedingungen, die beide Bedingungen kombinieren. Die Ein- und Auslässe der Strömung werden in der Regel durch Geschwindigkeits-, Massendurchfluss- oder Druckprofile charakterisiert, während die festen Wände als anhaftend (Bedingung, dass sie nicht rutschen), isotherm oder adiabatisch modelliert werden können. Turbulenzmodelle erfordern darüber hinaus spezifische Bedingungen für die turbulenten Größen, die mit dem erwarteten Strömungsregime übereinstimmen.
Die Auswahl und rigorose Implementierung dieser Bedingungen ist entscheidend, um die numerische Stabilität, die Konvergenz der Lösung und die physikalische Repräsentativität der Ergebnisse zu gewährleisten.
Maschenweite
Die mathematische Simulation von Luftströmungen und Wärmeübertragungsprozessen umfasst die numerische Lösung eines Satzes von nichtlinearen partiellen Differentialgleichungen zweiter Ordnung.
Da das numerische Modell der Räume aus unendlich vielen Punkten besteht, ist es unmöglich, die partiellen Differentialgleichungen zu lösen, auch nicht numerisch. Die Struktur wird daher in eine endliche Anzahl von Punkten aufgeteilt, was zu einer Zerlegung der Geometrie in einfache Formen führt. Alle diese Knoten und Elemente bilden das Netz des Modells.
Die Software führt eine vollständige topologische Abfrage der Analysegeometrie durch und bestimmt die Netzgröße und -verteilung auf jeder Kante, Oberfläche und im Volumen des Modells. Geometrische Krümmung, Gradienten und die Nähe zu benachbarten Geometrien werden bei der Zuweisung der Elementgrößen und der Verteilung des Netzes berücksichtigt. Das Netz wird dann systematisch von den Studieningenieuren in den spezifischen Studiengebieten und in Gebieten mit starken Gradienten verfeinert.
Das Netz wird automatisch entsprechend der Geometrie des Modells und der Randbedingungen durch die Verwendung von Algorithmen(5-Typ Petrov-Garlerkin Advektionsmethode), die die optimale Konvergenzlösung definieren, generiert.
Das erstellte Netz ist vom hybriden Typ. Die Elemente dieses Netzwerktyps werden ohne Einschränkungen hinsichtlich ihrer Anordnung generiert, so dass eine komplexe Geometrie erzeugt werden kann, während die Qualität der Elemente erhalten bleibt. Das erzeugte Netz kombiniert eine Mischung aus Elementen verschiedener Typen, tetraedrische, prismatische oder pyramidenförmige Elemente in 3D. Es kombiniert die Vorteile von strukturierten und unstrukturierten Netzen.
In jedem dieser Volumina werden die Erhaltungsgleichungen in Form von algebraischen Gleichungen ausgedrückt. Dieser Satz von endlichen Volumina wird als Maschenweite bezeichnet.
Analyse und Optimierung
Die Analyse und Optimierung der Ergebnisse ist die letzte Phase der CFD-Studie und ermöglicht es, die numerischen Daten in konkrete Hebel zur Verbesserung des Systems umzuwandeln.
Die Berechnungsergebnisse werden in verschiedenen Visualisierungsformen verwendet, wie z.B. Wärmekarten, Geschwindigkeitsfelder, vertikale oder horizontale Schnitte und Animationen, die die Wege und Wechselwirkungen der Luftströme darstellen. Diese Darstellungen erleichtern die Identifizierung kritischer Bereiche wie Hotspots, unerwünschte Rezirkulationen , Strömungsungleichgewichte oder Effizienzverluste der Belüftung.
Auf der Grundlage dieser Analysen können Korrekturmaßnahmen vorgeschlagen werden, wie z.B. die Reorganisation von Geräten, die Anpassung von Luftströmen und Ausblasrichtungen, die Änderung der Anordnung von Lochplatten oder die Optimierung der Positionierung von Klimasystemen. Die Simulationsszenarien können iteriert werden, um verschiedene Konfigurationen zu vergleichen und eine Lösung zu finden, die eine optimale thermische und lufttechnische Funktion bietet, die zuverlässig ist und den Betriebsanforderungen des Rechenzentrums entspricht.
Zusammenfassung
CFD-Simulationssoftware ermöglicht die präzise Darstellung der Strömung von flüssigen und gasförmigen Medien sowie aller damit verbundenen physikalischen Phänomene, insbesondere der Wärmeübertragung. Auf der Grundlage der thermodynamischen Modellierung bieten diese Tools die Möglichkeit, das lufttechnische und thermische Verhaltengründlich zu analysieren, was sowohl die Konzeption leistungsfähiger Systeme als auch dieFeinoptimierung bestehender Anlagen ermöglicht, insbesondere in komplexen Umgebungen wie Rechenzentren.
Ohne den Einsatz von CFD wäre eine zuverlässige Bewertung der Temperaturverteilung und der Luftströme in einem Computerraum nur annähernd möglich. Diese Größen ergeben sich aus derInteraktion zahlreicher Parameter, wie z.B. der Wärmelast, die von den IT-Geräten abgeführt wird, der Anordnung und Leistung der Klimaanlagen, den Temperaturen der Wärmeträger, der Höhe und Konfiguration des Bodens, der Anordnung der Zu- und Abluftgitter sowie dem Typ und den Eigenschaften der Ventilatoren.
Durch die gleichzeitige Integration all dieser Faktoren wird die CFD-Simulation zu einem unverzichtbaren Werkzeug, um das thermische und lufttechnische Verhalten eines Rechenzentrums zu verstehen, zu antizipieren und zu kontrollieren, während gleichzeitig die Designentscheidungen abgesichert und die Gesamtenergieeffizienz verbessert werden.
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EOLIOS Ingénierie wurde ursprünglich in Frankreich gegründet und ist das führende Ingenieurbüro für thermische und lufttechnische Simulationen von Rechenzentren in Europa und der ganzen Welt. Das Unternehmen unterstützt Betreiber, Planer und Bauherren in allen Phasen des Lebens eines Rechenzentrums: Entwurf, Optimierung, Renovierung oder Erweiterung.
EOLIOS Engineering ist ein zuverlässiger Partner, wenn es darum geht, die Verfügbarkeit, Sicherheit und Energieeffizienz von IT-Infrastrukturen zu gewährleisten und gleichzeitig die Herausforderungen der Nachhaltigkeit zu antizipieren, indem es wissenschaftliches Fachwissen, modernste Simulationswerkzeuge und eine genaue Kenntnis des Datenzentrum-Ökosystems kombiniert.
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