EOLIOS Ingénierie sprawdził i zoptymalizował projekt układu poprawiającego mieszanie powietrza chłodnic wentylatorowych umieszczonych na dachu pomieszczeń technicznych zajętych przez agregaty prądotwórcze.
Zlecenie dotyczyło analizy Układ chłodzenia data center wyposażonego w zespół 4 agregatów prądotwórczych. Na zlecenie ENERIA EOLIOS sprawdził i zoptymalizował projekt rozwiązania mającego poprawić mieszanie powietrza chłodnic wentylatorowych zainstalowanych na dachu pomieszczenia technicznego, w którym znajdują się te agregaty.
Najważniejsze. Aby zabezpieczyć awaryjne chłodzenie data center, EOLIOS zamodelował metodą CFD pomieszczenie 4 agregatów prądotwórczych i jego chłodnice wentylatorowe na dachu, sprzęgając wnętrze z otoczeniem. Symulacja ujawniła zapętlenie gorącego powietrza, któremu sprzyjała pełna ściana szczytowa, a następnie ukierunkowała korekty projektowe przywracające skuteczne odprowadzanie ciepła.
Wyzwaniem takiego projektu jest opanowanie szczególnych zjawisk cieplno-przepływowych wywołanych pracą silników w bardzo wysokiej temperaturze. Chodzi o przeanalizowanie, metodą symulacji CFD cieplno-przepływowej różnych zasad przepływowych i cieplnych rządzących obiektem w zależności od przyjętego układu chłodzenia.
Analiza bada plumę wyrzutową zespołu generatorów w powiązaniu z układami dachowymi centrum danych. Celem jest ustalenie, czy wyrzut spalin z tych układów może zanieczyścić powietrze nawiewane poszczególnych urządzeń, oraz ocena ich wpływu na budynki sąsiednie.
W tym celu trzeba odwzorować metodą obliczeń numerycznych CFD cieplno-przepływowe zachowanie zjawisk zachodzących jednocześnie na zewnątrz modelu oraz wewnątrz pomieszczeń technicznych agregatów prądotwórczych.
Chłodnica wentylatorowa odprowadza ciepło z czynnika do powietrza zewnętrznego za pomocą wentylatorów. Na dachu jej parametry zależą bezpośrednio od temperatury zasysanego powietrza: gdy powietrze to zostanie ogrzane własnym wyrzutem, wydajność chłodzenia spada. Temat łączy się z układami chłodzenia centrów danych.
Symulacja objęła wszystkie zjawiska fizyczne decydujące o niezawodności chłodzenia:
Ciąg termiczny to wstępujący ruch gorącego, lżejszego powietrza, które uchodzi przez otwory górne, zasysając świeże powietrze od dołu. W pomieszczeniu agregatów prądotwórczych warunkuje on strumień powietrza rzeczywiście przepływający przez silniki. Zobacz efektu ciągu termicznego.
Wyniki pierwszych analiz wykazały obecność obieg zamknięty oraz z nieoptymalne odprowadzanie ciepła przez układy dachowe. Obecność pełnej ściany szczytowej sprzyjała recyrkulacji powietrza wyrzucanego z chłodnic wentylatorowych do strefy zasysania.
Zjawisko zapętlenia powoduje wzrost temperatury wyrzutu z układów, co przez efekt pętli wywołuje z kolei wzrost temperatury powietrza zasysanego, a to stopniowo pogarsza parametry chłodzenia i niezawodność instalacji.
Zapętlenie to ponowne zasysanie przez chłodnice wentylatorowe części gorącego powietrza, które właśnie wyrzuciły. Każdy obieg pętli podnosi temperaturę powietrza zasysanego i rozbiega punkt pracy: mechanizm bliski przyczynom przegrzewania w centrach danych.
Na podstawie tej diagnozy do projektu wprowadzono rozwiązania optymalizujące, aby przerwać pętlę recyrkulacji, przywrócić skuteczne odprowadzanie ciepła i zabezpieczyć pracę agregatów prądotwórczych na dachu.
Analiza ta pokazuje pełny wkład Modelowanie numeryczne na etapie projektowania: ujawniając zjawisko zapętlenia, niewidoczne przed uruchomieniem, symulacji CFD pozwala skorygować decyzje techniczne, aby zapewnić niezawodność chłodzenia awaryjnego, czyli warunek podstawowy dostępności data center.
Do zapamiętania. Pomieszczenie agregatów prądotwórczych dobrze dobrane na papierze może i tak zapętlić się po wybudowaniu: decyduje rzeczywista geometria (ściana szczytowa, usytuowanie, otwory) zderzona z wiatrem i ciągiem, a pokazuje to przed robotami wyłącznie analiza sprzęgająca wnętrze z otoczeniem.
Zapętlenie na dachu, sprzężenie wnętrza z otoczeniem i wkład CFD w pomieszczeniu agregatów prądotwórczych.
Zapętlenie to ponowne zasysanie przez chłodnice wentylatorowe części gorącego powietrza, które właśnie wyrzuciły. Temperatura powietrza zasysanego rośnie, co stopniowo pogarsza sprawność chłodzenia i niezawodność instalacji. Podobne zjawisko rozwiązywaliśmy w projekcie sprężarki na statku offshore.
Ściana szczytowa zasłania wiatr i tworzy za sobą strefę recyrkulacji, w której wyrzucane gorące powietrze zostaje uwięzione zamiast odpłynąć. Jest wtedy ponownie zasysane przez znajdujące się w pobliżu wloty powietrza.
Chłodzenie zależy od sprzężenia obu: wiatr i ukształtowanie terenu wyznaczają warunki brzegowe, a ciąg termiczny i wewnętrzne straty ciśnienia rządzą rzeczywistym strumieniem przepływającym przez agregaty. Rozpatrzenie ich razem zapobiega zafałszowaniu wyniku.
Ujawnia zjawiska niewidoczne na rysunku, takie jak zapętlenie, przed uruchomieniem. Można wtedy skorygować usytuowanie i otwory, aby zabezpieczyć chłodzenie awaryjne, bez kosztownych robót naprawczych po fakcie.
Agregaty prądotwórcze przejmują zasilanie przy zaniku sieci. Jeśli ich chłodzenie załamie się wskutek zapętlenia, mogą przejść w stan bezpieczny, co bezpośrednio zagraża dostępności data center w najgorszym momencie.
Przejrzyj nasze specjalizacje, projekty i opracowania techniczne, aby wyjść poza FAQ.
Ta analiza cieplno-przepływowa wykonana przez EOLIOS dotyczy chłodzenia awaryjnego data center wyposażonego w 4 agregatów prądotwórczych. symulacji CFD wiatru na obiekcie i strumieni ciepła pozwoliła przeanalizować plumę wyrzutową, wskazać zapętlenie gorącego powietrza na dachu, któremu sprzyjała pełna ściana szczytowa, oraz zoptymalizować mieszanie powietrza chłodnic wentylatorowych, aby uczynić odprowadzanie ciepła niezawodnym.
Specjalizacje CFD, zrealizowane projekty i opracowania techniczne: cała dziedzina procesów przemysłowych w jednym miejscu.
Najprościej omówić go razem. Nasi inżynierowie odpowiedzą, przedstawiając wstępną ocenę techniczną.
