Studie van het drukverlies — noodstroomaggregaat.

Het belang van de noodstroomaggregaten

In een datacenter, de noodstroomaggregaten zijn de laatste verdedigingslinie wanneer de hoofdvoeding uitvalt. Hun optimale werking waarborgt de continuïteit van de activiteiten zelfs bij een stroomonderbreking.

De prestaties van deze aggregaten kunnen echter door meerdere factoren in het gedrang komen, met name door de drukverliezen in de ruimtes waar zij staan opgesteld. Een diepgaande studie is daarom van cruciaal belang om de beschikbaarheid en de betrouwbaarheid van de aggregaten — en dus van het hele datacenter — te verzekeren.

Hoe drukverliezen te karakteriseren

De energie van een luchtvolume laat zich uitdrukken als een som van drukken, samen de totale druk:

• 1

  Druk door het gewicht van de luchtkolom: ρgh.

• 2

  Dynamische druk gekoppeld aan de luchtsnelheid: ρv²/2.

• 3

  Statische druk gekoppeld aan de inwendige druk van de lucht: P.

Het drukverlies van een component is het verschil tussen de totale druk aan zijn ingang en aan zijn uitgang. Het wordt veroorzaakt door de weerstanden die de lucht ondervindt in de onderdelen van het net (kanalen, bochten, kleppen, roosters…). Bij noodstroomaggregaten zorgen geluiddempers vóór en na het aggregaat voor minder geluidshinder, maar veroorzaken zij aanzienlijke extra drukverliezen.

Waarom een CFD-studie uitvoeren?

Met CFD-drukverliesstudies is een gedetailleerde numerieke modellering van de stromingen mogelijk; zij leveren cruciale informatie over de zones met drukverlies, turbulentie en stilstaande lucht. Daarmee zijn de zwakke punten aan te wijzen, is het ontwerp te optimaliseren en is het effect van aanpassingen te voorspellen vóór de fysieke uitvoering — een voordelige methode.

Waar komen drukverliezen vandaan?

De meeste drukverliezen in de afvoerlijnen van noodstroomaggregaten zijn plaatselijke drukverliezen, veroorzaakt door abrupte geometrieveranderingen (bochten, vernauwingen, verbredingen):

• A

  Vorming van wervels en turbulentiezones — abrupte veranderingen verstoren de stroming en veroorzaken energieverliezen.

• B

  Versnelling en vertraging van de stroming — de overgang tussen brede en smalle secties zet kinetische energie om in druk.

• C

  Wrijving langs de wanden — oneffenheden van het oppervlak verhogen de stromingsweerstand.

Deze verliezen zijn te beperken met een aangepast ontwerp van de kanalen: gladde verbindingen en geleidelijke overgangen tussen secties.

Numerieke simulatie van de drukverliezen

Het 3D-model van de technische ruimte is gemaakt op basis van de plattegronden en het 3D-model van het proces: noodstroomaggregaten, geluiddempers, schoorstenen, kanalen en plenums zijn getrouw weergegeven, op hun werkelijke plaats.

De snelheden en drukken uit de simulaties worden geanalyseerd om de drukverliezen van elke ruimte te berekenen, door de variaties van de totale druk langs het luchttraject te beoordelen.

Invloed van de geluiddempers

De geluiddempers verlagen het aantal decibels aan het einde van het kanaal aanzienlijk. Maar de doorstroming van de lucht door deze voorzieningen verhoogt de drukverliezen (obstructie, abrupte richtingsveranderingen, turbulentie). Het komt er dus op aan het juiste evenwicht te vinden tussen geluidsreductie en beperking van de drukverliezen.

Optimalisatie van de aggregaatkanalen om verliezen te beperken

De indeling van de ruimtes veroorzaakte buitensporige drukverliezen. Zij is aangepast om de stromingsweerstand te verlagen, met name bij de geluiddempers en het uitblaaskanaal. Er zijn deflectoren geplaatst om de richtingsveranderingen minder abrupt te maken.

Dankzij deze aanpassingen zijn de drukverliezen met meer dan 50 % gedaald. Die daling verzekert een efficiënte werking van de aggregaten en maakt hogere luchtsnelheden aan het einde van het kanaal mogelijk, wat de recirculatieverschijnselen met de droge koelers op het dak vermindert.