APC setzt Simulation von Luftströmungen ein, um Kühlungsprobleme in Rechenzentren zu lösen


APC hat die CFD-Software FloVENT von Flomerics eingesetzt, um ein Problem mit einer möglichen Überhitzung im neuen Rechenzentrum eines Kunden zu erkennen und zu lösen

December 2005

Mit Hilfe der Firma American Power Conversion (APC) konnte ein Problem mit einer möglichen Überhitzung im neuen Rechenzentrum eines Kunden schnell erkannt und gelöst werden. Eingesetzt wurde hierzu eine Simulation, mit der vor der Installation der Anlagen verschiedene Lösungen untersucht wurden. Diese Simulation ergab, dass bei der ursprünglich vorgesehenen Lösung schon der kurzzeitige Ausfall eines einzigen Klimageräts (CRAC) für den Rechnerraum zu einer Überhitzung geführt hätte. „Wir haben die Flomerics Software FloVENT zur Simulation von Strömungen (Computational Fluid Dynamics, CFD) dazu eingesetzt, das Problem zu analysieren, seine Ursache zu ermitteln und eine neue Lösung zu entwickeln, bei der ein Ausfall eines beliebigen einzelnen Geräts keine Schwierigkeiten verursacht," sagte hierzu Ben Steinberg, Senior Applications Engineer bei APC.

Steinberg setzte FloVENT ein, um die Geometrie des Rechenzentrums sowie den Einfluss der Server und Kühlgeräte auf Thermik und Luftströmungen zu simulieren. „FloVENT ist speziell für die Simulation in Heizung und Kühlung ausgelegt und dadurch leistungsfähiger und einfacher in der Anwendung als allgemeine CFD-Simulatoren, wenn es um solche Fälle wie dieses Rechenzentrum geht," erklärte Steinberg, „FloVENT hat außerdem ein Team von Support-Ingenieuren, die eine ausgezeichnete Unterstützung anbieten, weil sie die Probleme bei der Kühlung von Rechenzentren bestens verstehen."

Wie bei den meisten neuen Rechenzentren wurden auch in diesem Fall in großem Umfang Serverblades eingesetzt. Diese haben zwar den Vorteil, dass sich auf einer gegebenen Fläche weitaus mehr Rechenleistung unterbringen lässt, erzeugen aber auch deutlich mehr Wärme als herkömmliche Server. Der ursprüngliche Entwurf des Kunden sah eine Anordnung in drei Reihen mit einem CRAC je Reihe vor. Steinberg führte eine statische Simulation aus, bei der alle CRAC in Betrieb waren, und wiederholte den Versuch anschließend, wobei jeweils eines der Geräte ausgeschaltet war. Es zeigte sich, dass die Temperatur schnell einen nicht zulässigen Wert von 32 °C erreichte, wenn ein bestimmtes Klimagerät abgeschaltet wurde.

Steinberg schlug als Lösung eine vierte Reihe von Servern mit einem vierten CRAC vor. Er wies darauf hin, dass mit dieser vierten Reihe jeder Gang ein Klimagerät an jeder Seite hätte und so eine ausreichende Redundanz für den Fall erreicht würde, dass ein Gerät ausfiele. Um seine Annahme zu untermauern, ergänzte Steinberg das Modell in FloVENT um diese vierte Reihe und das zugehörige Klimagerät. Die Simulation ergab, dass die Temperaturen im gesamten Rechenzentrum beim Ausfall eines beliebigen Klimageräts im sicheren Bereich zwischen 24 und 27 °C blieben. Steinberg zeigte die Ergebnisse dem Kunden, der daraufhin entschied, die neue Anordnung zu übernehmen und die vier Klimageräte bei APC bestellte.

„Es wäre äußerst kostspielig geworden, die Anlagen im Rechenzentrum zu installieren und dann erst herauszufinden, dass die Server bei einem Ausfall nicht ausreichend gekühlt würden," bemerkte Steinberg hierzu. „Noch viel teurer wäre es für den Kunden allerdings geworden, wenn sein Rechenzentrum wegen Problemen mit der Kühlung ausgefallen wäre. Das ist der Grund, warum wir für viele unserer Entwürfe Simulationen vornehmen. Diese Simulationen sind ein schnelles, verhältnismäßig günstiges und genaues Mittel, um die Leistung der Kühlung eines Rechenzentrums zu untersuchen, ohne die vorgesehenen Geräte mit großem Zeit- und Kostenaufwand aufzubauen und die Verhältnisse am Objekt zu ermitteln."

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