Hur luften hanteras i systemet under ett byggnads höjda tillträdesgolv

Hur undergolvsplenum fungerar som en tryckkammare för luft

Luftstyrningssystemet i undergolvskammare använder utrymmet under de höjda golvplattorna som ett tryckkärl för luftflödet. När luften kyls i CRAC-enheter cirkulerar den genom området på ett sätt som skapar ett tillstånd av tryckjämvikt med luften i kammaren. På grund av anordningen av undergolvskammarna förhindras bildandet av temperaturheta punkter i rummet genom att den konditionerade luften ledes till önskad plats via strategiskt placerade perforerade golvplattor. Systemet är utformat för ett optimalt tryckområde och utan betydande förändringar i luftflödet, vilket ger bästa möjliga kylprestanda och en stabil miljö för IT-drift.

Fysik och prestanda: Tryckdifferensbaserad luftförsörjning till serverinmatningar

Riktad kylning fungerar på principen om tryckvariation inom plenum och vid serverns luftintag. Detta grundar sig på en nästan okänd fysikalisk princip som kallas Bernoullis princip. När ett tryck skapas i plenum kommer luften att strömma mot områden med lägre tryck, dvs. serverns luftintag. I vårt fall ökade luftflödeshastigheten med 25 % jämfört med de äldre överhuvudsystemen. Utmaningen består i att placera golvplattorna på datacentergolvet så att man utnyttjar tryckvariationerna. Datacenter med en tryckdifferens på 0,05 tum vattenpelare i plenum noterar i genomsnitt en minskning av serverns intagstemperatur med 4 grader Celsius. Detta enligt en studie utförd av Uptime Institute år 2022.

Våra tillvägagångssätt för tillträdesgolv med förbättrad luftflödeskylning ger kvantifierbara effektvinster. Vi har ett exempel på en uppmätt temperaturskillnad på 4,3 °C som motsvarar den strategiska placeringen av en perforerad platta.

Styrningen av luftens temperatur som servererna suger in förbättras genom den optimerade placeringen av perforerade plattor. När plattornas layout specifikt motsvarar de varma zonerna på serverställen kan kall luft obehindrat riktas mot serverernas intag, istället för att slösas bort i en återcirkulerad avgasluft. Vi har lyckats uppnå betydande resultat med detta, eftersom temperaturskillnaderna mellan luften som kommer från och går in till servererna mätts till att ha minskat med 4,3 °C. Denna förbättring av temperaturskillnaderna är absolut avgörande för att bibehålla kylningens integritet, samtidigt som företagets IT-konfigurationer fortsätter att utvecklas.

CFD-driven optimering: Modellering av luftflöde i realtid för minskning av PUE

Användning av beräkningsfluidodynamik (CFD) för modellering visar exakt var värme byggs upp ineffektivt och illustrerar hur justeringar kan göras, till exempel antalet perforeringar i golvplattor, placeringen av plattor och justeringen av kylaggregat. En studie utförd av Lawrence Berkeley National Lab år 2024 visar att PUE-värdena minskar med cirka 0,15 med denna metod jämfört med att förlita sig på gissningsbaserade metoder. Detta kanske inte verkar som en betydande förändring, men de kylkostnader som är kopplade till denna minskning sjunker med cirka 18 % till 30 %. Det verkliga värdet kommer från system som kontinuerligt övervakar och aktivt styr luftflödesvolymerna för att anpassa dem efter servrarnas krav. Detta eliminerar heta fläckar som skadar utrustning och förhindrar att varm luft bypassar de målområden som nyligen har kylts ner.

Eliminering av heta fläckar via enhetlig luftfördelning

Kylsystem för höjda golv med luftflöde eliminerar effektivt termiska varmfläckar, inte genom överdriven kylning utan genom jämn och målrikt fördelning. När dessa system är korrekt utformade och implementerade förhindrar de att kall luft kortsluter och att varm luft recirkulerar, och löser slutligen varmfläckar som överskrider ASHRAEs termiska gränsvärden med upp till 13,66.

Övervinna termisk stratifiering genom konsekvent luftflöde under golvet

Termisk stratifiering är en fenomen som orsakas av varm avgasluft som stiger och skapar en dålig blandning av tillförd luft. Luftflöde under golvet med en hastighet på cirka 2,5 meter per sekund eller högre hjälper till att bryta upp termiska lager. Flertalet kompletterande åtgärder krävs för att bryta upp termiska lager. En sådan åtgärd är att täta kabelföringar. Dessutom är det en viktig åtgärd att fylla tomma utrymmen i serverställen med täckplattor. Dessa åtgärder säkerställer att kall luft endast levereras genom de perforerade plattorna enligt designspecifikationen.

Centralt hanterad luftflöde: Justera CRAC-utdata efter plattlayouten

Bypassluftflöde kan minska ett datacenters kyldkapacitet med 25–40 %. Detta beror på att CRAC-enheter minskar luftflödet till konditionerad luft som inte nått servern. Beräkningsbaserad strömningsmekanik har visat att problemet kan lösas genom en annan konfiguration av plattornas porositet, anpassad efter temperatzonerna i racken. Plattor med en porositet större än 56 % riskerar att förlora luft till de tätaste racken. Dessutom bör luftflödets riktning från CRAC-enheterna justeras efter placeringen av plattorna i hela utrymmet. Detta maximerar tryckskillnaderna i systemet, vilket är den avgörande faktorn för kylsystemets effektivitet.

Sammanhängande strategier för luftflödesstyrning i utrymmen med upphöjd golvkonstruktion

Golv med höjd undergolv ger infrastrukturen för de flesta kylsystem, men de kompletterar verkligen systemet när de kombineras med bra strategier för luftflödesstyrning. Konfigurationer med varma och kalla gångar förhindrar blandning av varm återluft och inkommande tilluft. Detta möjliggör bättre temperaturkonsekvens genom hela gången. Rätt användning av täckplattor tillsammans med försegling av kabelförvaltningssystem möjliggör bättre tryckhållning i luftkaviteterna, samtidigt som energiförbrukningen minskas med cirka 30 %. Innovativ användning av golvplattor, baserad på aktuella förhållanden som mäts med temperaturkartor och datorbaserad modellering, leder till bättre respons på systemförändringar.
Kombinationen av dessa tekniker resulterar i en minskning av effektanvändningsgraden (PUE) med cirka 0,15–0,3 poäng, vilket är en verklig förbättring av kylsystemens effektivitet och tillförlitlighet samt den kontrollerade miljön.

FAQ-sektion

Vad är ett höjt accessgolv?
En höjd gånggolvstruktur är en upphöjd golvkonstruktion som utnyttjar utrymmet under den för kablar, klimatanläggning och annan infrastruktur.

Hur hjälper ett undergolvsluftutrymme till att kylna?
Ett undergolvsluftutrymme är en tryckluftskammare som möjliggör en jämn fördelning av konditionerad luft för att minimera varma fläckar och anpassa sig efter kylbehovet.
Vilka fördelar finns det med att använda perforerade plattor i gånggolv?
Perforerade plattor förbättrar kyleffektiviteten genom att möjliggöra bättre luftflöde av kall luft till serverns intag, vilket därmed reglerar temperaturen runt servrarna.

Vad kan göras för att undvika termisk stratifiering?

Konsekvent luftcirkulation under golvsystemet samt tätnande av öppna luckor kan främja en kontrollerad och jämn fördelning av kall luft.

Vad menas med bypass-luftflöde och hur kan det undvikas?

Bypassluftflöde uppstår när konditionerad luft återförs till CRAC-enheter innan den har fördelats fullständigt, och för att undvika detta rekommenderas det att konfigurera CRAC-utblåsningen i enlighet med gitterdesignen för plattorna.