Содержание
CFD-моделирование потоков воздуха и тепла
Раздел описывает применение вычислительной гидродинамики (CFD) при проектировании и эксплуатации ЦОД. Моделирование позволяет оценить распределение температуры, давления и потоков воздуха, оптимизировать размещение оборудования и проверить эффективность систем охлаждения до ввода в эксплуатацию.
Цели и задачи
CFD-анализ используется для проверки способности системы охлаждения поддерживать расчётные температурные режимы ИТ-оборудования (ITE) при различных сценариях работы. Моделирование учитывает:
- геометрию машинного зала и его объём;
- расположение стоек и тепловыделяющего оборудования;
- расположение и тип кондиционеров (CRAC/CRAH);
- тип, количество и распределение перфорированных плит фальшпола;
- все отверстия, препятствия и каналы в системе пола (трубопроводы, кабельные лотки, короба).
Результаты моделирования
CFD-анализ даёт трёхмерную картину распределения температур, скоростей и давления воздуха в помещении. Это позволяет:
- оценить равномерность охлаждения и наличие зон перегрева;
- определить оптимальные места установки стоек и охладителей;
- откалибровать скорость вентиляторов и регулировку заслонок;
- проверить эффективность существующих решений без необходимости физического вмешательства.
Пример визуализации: распределение потоков воздуха в машинном зале
Применение для эксплуатации
CFD полезен не только на стадии проектирования, но и при эксплуатации ЦОД:
- оценка влияния добавления нового оборудования на баланс охлаждения;
- прогнозирование температурных последствий отказа одного или нескольких охладителей;
- моделирование сценариев с отключением подачи воздуха по отдельным зонам;
- оптимизация размещения датчиков температуры и давления.
Пример сценариев анализа
- Сценарий 1: отключение одного кондиционера и перераспределение потоков — проверка устойчивости N+1;
- Сценарий 2: увеличение нагрузки на ряд серверов на 20 % — контроль локальных перегревов;
- Сценарий 3: изменение расположения плит фальшпола — оценка скорости воздушных потоков.
Программные решения
На рынке доступны специализированные CFD-пакеты, различающиеся точностью расчёта и стоимостью лицензии:
- 6SigmaDCX (Future Facilities) — отраслевой стандарт для ЦОД, высокая точность, интеграция с BIM.
- Ansys Fluent / Icepak — универсальные решения для сложных 3D-сценариев.
- Autodesk CFD — оптимален для интеграции с Revit и Dynamo.
- OpenFOAM — открытая альтернатива, требующая ручной настройки сетки и граничных условий.
Ключевые выводы
- CFD-моделирование позволяет ещё на этапе концепции выявить проблемные зоны воздушного распределения.
- Результаты CFD могут использоваться для согласования с заказчиком параметров микроклимата и энергоэффективности (PUE).
- Использование CFD при реконструкции или модернизации снижает риск перегрева и неравномерного охлаждения.
- Интеграция CFD-модели с BIM-проектом упрощает верификацию расчётных данных.
