Global Data Center Engineering

Análisis CFD


El caso de CFD

Para aquellos que no estén familiarizados con CFD – Computational Fluid Dynamics – es la ciencia de modelar el movimiento de líquidos o gases y su interacción con obstáculos y otras influencias. Utilizando CFD podemos ver los tres elementos críticos que componen la remoción de calor (y pensar en la eliminación de calor, no ENFRIAMIENTO): Presión de aire, flujo de aire y temperatura del aire. Hay mucho enfoque en Temperaturas, y puede sorprender a muchos encontrar que de los tres elementos, la temperatura es el menos importante. Este es el número de errores en la configuración de la eliminación de calor del centro de datos.

No es ningún secreto en la industria de los centros de datos que si desea reducir sus costos de energía, el primer lugar para empezar a buscar es en el enfriamiento. Los costos de enfriamiento representan más del 50 por ciento del presupuesto operativo de un centro de datos y continúa creciendo a medida que aumenta la densidad y aumenta la carga de calor. Obtener su derecho de refrigeración es fundamental para no sólo controlar los costos, sino también de bobina en ellos.

Esto es tan cierto para un centro de datos existente como para uno que todavía está en la tabla de diseño. Hemos visto, muchas veces, suposiciones sobre enfriamiento. ¿Es familiar este escenario?

Estudio de caso (Hemos visto este escenario en más de una ocasión)

Pasó meses diseñando el centro de datos y calculando cuidadosamente las cargas. Los gabinetes han sido diseñados con una distribución esperada de 6 kilovatios por gabinete en su espacio de rack de 100 unidades. Eso es 600kW de carga de calor. Su UPS está bien dimensionado en 2 (N + 1) con 3 UPS de 300 kVA en cada alimentación. Tiene 8 unidades de refrigeración (CRAC / CRAH / PAC, etc.) de 90kW cada una, lo que le da una capacidad de N + 1 en su enfriamiento.

Su día de puesta en marcha, y se crank hasta los bancos de carga en los racks a un agradable 6kW cada uno … 600kW de calor está entrando en la habitación. Sus unidades de refrigeración están vertiendo aire frío a 22C (72F) … y en 10 minutos, la temperatura de la habitación está subiendo fuera de control. Después de 12 minutos empieza a alcanzar temperaturas de 33C (92F) en la parte superior de los racks. Algo está terriblemente mal. ¿Están rotas las unidades de refrigeración? ¿No fueron puestos en marcha Probado correctamente? Un cheque muestra, están funcionando como se esperaba.

Dejas de hacer la prueba, la habitación está demasiado caliente y todo el mundo está sudando. Si hubiera habido equipo real en los racks, podría haber sido un desastre. ¿Qué va mal?

Lo que realmente está pasando

Usted comienza a investigar. En primer lugar, usted descubre que la máquina de enfriamiento que fue especificada por el vendedor es en realidad 90kW capacidad de enfriamiento total, y una carga de enfriamiento sensible (lo que realmente puede enfriar) es mucho menor. (Esta es una función de la temperatura de salida frente a la temperatura de retorno, pero no vamos a cavar en ese detalle aquí). La capacidad real es realmente más cerca, se descubre en el horror, a 79kW. (Eso es una pérdida ahora de 88kW capacidad de refrigeración a través de sus 8 unidades! Ahí va su redundancia! Pero eso todavía no es el único problema, ya que la temperatura de la habitación se disparó).

Es hora de llamar CFD para algunas respuestas. La habitación está modelada, teniendo todos los elementos clave que afectan la eliminación de calor en la habitación. ¿Hay obstrucciones para el suministro de aire? ¿Hay obstrucciones para devolver el aire? ¿Cuál es el volumen de aire que viene de la unidad de enfriamiento? ¿Dónde va ese aire? ¿Qué tan rápido se está moviendo bajo el piso? ¿Se entrega por encima? ¿Se mezclan el aire frío y caliente? ¿Qué tan malo es? ¿Qué capacidad puede realmente proporcionar la solución de eliminación de calor?

Para responder a estas preguntas, utilizamos la solución de modelado Future Facilities 6SigmaDCX CFD de última generación para construir modelos detallados, sin importar lo simples o complejos que puedan ser. (Incluso hemos demostrado que el CFD en un único entorno de bastidor puede tener un impacto profundo en la reducción de los costes operativos, así como el mantenimiento debido al desgaste excesivo de los componentes mal colocados).

En promedio, reducimos los costos de operación de las instalaciones de nuestros clientes en un 25%. (En casos extremos hemos reducido los costes eléctricos en más del 50%). Eso típicamente significa un ROI de menos de 8 meses.

Imagen 1 – CFD con planos de temperatura en los pasillos Caliente y Frío, y otro plano de temperatura en sección transversal

¿Qué más hace el CFD para el centro de datos?

Como mencionamos en el estudio de caso, puede haber mucho mal con la estrategia de eliminación de calor. El diseño de la habitación, el arreglo de la unidad de enfriamiento, las clasificaciones mal entendidas y “bonitas” contribuyeron a que la habitación no cumpliera con las expectativas sobre la puesta en marcha inicial y los máximos de capacidad. Es una forma de bajo costo saber que estos problemas existen a través del modelado antes de CONSTRUIR el ambiente. Y sí, incluso los problemas de capacidad de la unidad de refrigeración para la capacidad de enfriamiento sensible frente a la total se habrían descubierto si hubieran sido modelados antes. (Utilizamos la especificación del fabricante para crear la capacidad del módulo, con puntos de ajuste variables para los objetivos de enfriamiento y flujo de aire). Cientos de miles de dólares pueden ser evitados en costes tanto en capital como en gastos operativos a través de CFD de bajo costo.

Y no olvide el CFD externo

Utilizando la plataforma de modelado y simulación CFD más avanzada del planeta, GDCE también realiza complejos modelos de CFD externos. Estos pueden usarse para evaluar aviones de calor, impactos de viento a eventos de incendio cruciales (es decir, donde un incendio de derrame de combustible en una azotea llevará a), flujo de aire a intercambiadores de calor y torres de enfriamiento, así como modelado arquitectónico, patrones de flujo de aire altamente específicos. No hay nada como la ciencia para validar una gran estrategia. El CFD externo proporciona más validación e información sobre dónde colocar generadores, intercambiadores de calor, torres de enfriamiento, tanques de combustible, plantas generadoras, por nombrar algunos.

No simulación Demasiado grande o demasiado pequeño – Nuestro precio competitivo

GDCE ha hecho una meta para hacer CFD asequible para todos. Ofrecemos un costo por kilovatio modelo para CFD modelado de $ 125USD por kW de 1kW a 30kW. Por encima de 30kW ofrecemos una tarifa fija basada en su tamaño de rack de centro de datos y kW para ser utilizado. (kW se basa en la carga total de TI o en la capacidad de enfriamiento total, lo que sea mayor … y sabemos que suena contraria a la intuición, pero hemos visto muchas capacidades de enfriamiento incapaces de cubrir sus cargas de TI).

Esto incluye 4 escenarios para un solo modelo. (Los escenarios le permiten examinar “¿Qué pasa si esta unidad de refrigeración no está disponible?” ¿De qué manera dejar la puerta abierta durante largos períodos de tiempo afecta a mi centro de datos? ¿La instalación del piso elevado a 600 mm realmente me da una ventaja sobre la instalación en 300 mm

Las opciones de los escenarios que usted desea son suyos, y trabajaremos con usted para determinar qué es lo más valioso para usted. Escenarios adicionales también se pueden ejecutar a un costo de $ 25USD por kW hasta 30kW, y negociado para tamaños más altos a aproximadamente% 20 del costo base. También incluirá un informe altamente detallado de los resultados y análisis.

Imagen 2 – CFD externo con plano de velocidad a través de la imagen, y Streamlines de temperatura desde la planta generadora

Contáctenos

Vamos a proporcionar un alcance detallado de las obras para sus necesidades CFD. Póngase en contacto con nosotros y hablaremos sobre cómo podemos reducir el costo de su centro de datos, ya sea en la mesa de diseño o en funcionamiento.

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