Rechenzentrums-Grundlagen: Analyse der Luftzirkulation im Datacenter

CFD-Modellierung sorgt für optimale Klimatisierung des Rechenzentrums

Carl Pappalardo, IT Systems Ingenieur bei Northeast Utilities, hatte gute Gründe, mittels der Technologie der Numerischen Strömungsmechanik (Computational Fluid Dynamics, CFD) sein Rechenzentrum analysieren zu lassen: Denn der doppelte Boden im Rechenzentrum sah wie ein großer Schweizer Käse aus. Kurz nachdem das neue 15.000 Quadratmeter große Rechenzentrum vor zwei Jahren fertiggestellt worden war, stellte Pappalardo fest, dass „der Doppelboden jede Menge Löcher für Kabel und Stromleitungen aufwies, aus denen vermutlich Kaltluft austrat. Beim Begehen des Raumes fühlte es sich zu kalt an und ich dachte, dass die Kühlung so nicht effizient genutzt wird.“

Sein Verdacht, dass die kostbare Kühlluft aus den Kabelöffnungen austrat anstatt aus den dafür vorgesehenen Perforierungen, veranlasste den IT-Ingenieur eine CFD-Analyse in Auftrag zu geben, die sowohl Flüssigkeiten als auch Luft im Rechenzentrum mit einbezog. Ebenso wurde untersucht, ob die Kaltluft der Klimaanlage dort zirkulierte, wo sie sollte. Die CFD-Analyse identifizierte die Kälte- und Wärmezonen im Rechenzentrum und zeigte Wege auf, sie zu verbessern.

Diagnose der Luftzirkulation

Numerische Strömungsmechanik (CFD) wird seit Beginn des 20. Jahrhunderts dazu verwendet, um Luftströme um Flugzeuge oder Raumschiffe zu berechnen. Erst in den letzten Jahren findet CFD auch im Rechenzentrum ein Anwendungsfeld. Die Klimatisierung der Rechenzentren wird immer komplexer, und viele große Unternehmen und Consultants nutzen jetzt CFD als Analysetool, um die Luftzirkulation im Rechenzentrum zu untersuchen.

Die staatliche amerikanische Environmental Protection Agency empfiehlt die CFD-Modellierung als Mittel, um die die Luftströme zu optimieren, um dadurch Energie zu sparen. Das Uptime Institute hat in einer jüngsten Untersuchung festgestellt, dass 47 Prozent der Anwender CFD nutzen, um den Energieverbrauch des Rechenzentrums zu verringern.

Die CFD-Analyse überzeugte Pappalardo davon, dass einige Veränderungen vorgenommen werden mussten. Der unerwünschte Kaltluftaustritt bei Kabelöffnungen führte zu Druckverlust bei den Austrittsperforationen in den Kaltgängen, wo die Kaltluft eigentlich benötigt wird. Alleine das Versiegeln der Kabelöffnungen erhöhte den Druck um 33 Prozent an den vorgesehenen Austrittsstellen. Dadurch wurden unerwünschte Wärmezonen beseitigt und die Kühlkosten verringert.