Discussion:
Berechnung der nötigen Luftmenge zur Wärmeabfuhr
(zu alt für eine Antwort)
Carsten Kreft
2008-11-03 17:12:01 UTC
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Hallo,
bitte prüft doch mal, ob mein Lösunsgweg halbwegs richtig ist.

Die Geräte in einem Serverraum konsumieren 3300W (nicht VA oder var), die
von einer USV mit einem unbekannten Wirkungsgrad bereitgestellt wird.
Ich rechne der Einfachheit mit 4000W, die insgesamt an elektrischer Leistung
im Serverraum umgesetzt werden und gehe - ebenfalls etwas vereinfacht -
davon aus, dass diese Leistung zu 100% im Raum in Wärme umgesetzt wird.
Diese Wärme soll nun beim Ausfall der Klimaanlage abgeführt werden, in dem
man Luft aus den umgebenden Büros ansaugt (die sind auch klimatisiert) und
dann ins Freie ablässt.
Gegeben ist eine (grob geschätzte) maximale Ansaugtemperatur von 25°C.
Dazu die maximal tolerierbare Temperatur im Serverraum von 30°C.

Also: Wie groß ist die Luftmenge in l/s, um 4000W bei 5K Temperaturerhöhung
abzuführen.

Mein Ansatz:

4000W / (1,2kg/m³ * 5K * 1000J/kgK) = ca. 670l/s
Leistung Luftdichte deltaT spez.Wärmekap.

Kommt das _ungefähr_ hin oder bin ich auf dem völlig falschen Weg?
Carsten Kreft
2008-11-03 17:34:14 UTC
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Post by Carsten Kreft
Diese Wärme soll nun beim Ausfall der Klimaanlage abgeführt werden, in dem
man Luft aus den umgebenden Büros ansaugt (die sind auch klimatisiert) und
dann ins Freie ablässt.
Wobei das eine andere Klimaanlage ist als die für den Serverraum.
Bei Stromausfall halten die Räume wohl noch einige Zeit ihre Temperatur, so
dass die angenommenen 25°C wohl auch beim Komplettausfall sämtlicher
Klimageräte realistisch erscheinen.
Bei zu hohen Temperaturen wird zukünftig sowieso den Servern das
Runterfahren befohlen, bei Netzausfall erfolgt das natürlich schon jetzt
(nicht sofort, erst bei einer USV Restlaufzeit von 10min legen sich die
Rechner schlafen).
Roland Damm
2008-11-03 23:35:57 UTC
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Moin,
Post by Carsten Kreft
4000W / (1,2kg/m³ * 5K * 1000J/kgK) = ca. 670l/s
Leistung Luftdichte deltaT spez.Wärmekap.
Kommt das _ungefähr_ hin oder bin ich auf dem völlig falschen Weg?
Würde sagen, das passt _ungefähr_ exakt.
Deine Überlegungungen bezüglich der Temperatur der anderen Räume
halte ich für richtig, wenn du Luft durch mehrere Räume
durchsaugst, wird sie sich auf die Temperatur der Möbel abkühlen
und bis die warm sind, dauert es ein wenig.

Allerdings wirst du möglicherweise ein Problem bekommen: Wie
bewegst du 1m^3/s dazu, dass er erst durch die Server strömt und
dann erst durch die Abluft aufs Dach geht? Von wegen warme Luft
steigt auf und ich sauge ja oben ab, kannst du vermutlich
vergessen. Die Luft geht den Weg des geringsten Widerstandes,
von der offenen Bürotür direkt in die Absaugung. Da muss und
kann man Maßnahmen treffen, dass das besser geht.

CU Rollo
Carsten Kreft
2008-11-04 10:18:09 UTC
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Post by Roland Damm
Post by Carsten Kreft
4000W / (1,2kg/m³ * 5K * 1000J/kgK) = ca. 670l/s
Leistung Luftdichte deltaT spez.Wärmekap.
Kommt das _ungefähr_ hin oder bin ich auf dem völlig falschen Weg?
Würde sagen, das passt _ungefähr_ exakt.
Für nen ollen Elektriker wie mich nicht schlecht, oder?
Post by Roland Damm
Deine Überlegungungen bezüglich der Temperatur der anderen Räume
halte ich für richtig, wenn du Luft durch mehrere Räume
durchsaugst, wird sie sich auf die Temperatur der Möbel abkühlen
und bis die warm sind, dauert es ein wenig.
Allerdings wirst du möglicherweise ein Problem bekommen: Wie
bewegst du 1m^3/s dazu, dass er erst durch die Server strömt und
dann erst durch die Abluft aufs Dach geht?
Als Abluftöffnung stehen ca. 0,5m² zur Verfügung (ehemaliges Oberlicht,
welches dichtgemacht wird und durch eine Platte mit Lüftern ersetzt würde).
Wenn ich da mit (realistischen?) 5m/s Luft durchjage, hätte ich schon
sagenhafte 2,5m³/s.
Post by Roland Damm
Von wegen warme Luft
steigt auf und ich sauge ja oben ab, kannst du vermutlich
vergessen. Die Luft geht den Weg des geringsten Widerstandes,
von der offenen Bürotür direkt in die Absaugung. Da muss und
kann man Maßnahmen treffen, dass das besser geht.
Zuluft erfolgt durch Eintrittsöffnungen im Doppelboden. Dadurch kann ich die
Zuluft im Ansaugbereich der Server konzentrieren.
Natürlich erfolgt durch die Gebläse der Bladecenter keine exakte Führung der
Zu-/Abluft, sondern einfach nur ne extreme Verwirbelung. Aber wenn ich schon
mit mehr als der dreifachen berechneten Luftmenge durch den Raum fege,
glaube ich (hoffe ich!) auf der sicheren Seite zu sein.
Heute morgen kam noch einer mit einer völlig anderen Idee:
(Ist erstmal eine abwegig klingende Spinnerei, aber - wieso nicht?)
Man nehme eine Kühltruhe und packe die mit irgendeinem Zeugs voll, welches
(Physiker weghören!) die "Kälte speichert". Optimal wäre wohl Wasser, da ich
dann beim Schmelzen des Eises ganz schön viel Energie aufnehmen kann.
Diese Truhe würde dann eine ganze Zeit lang Minusgrade bereitstellen, wenn
man irgendwie da Luft durchziehen würde, bevor der Schmelzpunkt erreicht
wird und ich immer noch ne dann viel längere Zeit bei 0° hätte.
Aber Luftführung/Wärmetausch in der Truhe, Isolierung der
Zu-/Abluföffnungen - da müsste man noch einiges an Gehirnschmalz
investieren.
Der positive Nebeneffekt wäre natürlich die Verfügbarkeit ausreichender
Mengen Speiseeis im Sommer ;-)
Uwe Hercksen
2008-11-04 11:41:09 UTC
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Post by Carsten Kreft
Als Abluftöffnung stehen ca. 0,5m² zur Verfügung (ehemaliges Oberlicht,
welches dichtgemacht wird und durch eine Platte mit Lüftern ersetzt würde).
Wenn ich da mit (realistischen?) 5m/s Luft durchjage, hätte ich schon
sagenhafte 2,5m³/s.
Hallo,

die Zuluft muß auch irgendwo her kommen, dafür muß auch genügend
Querschnitt vorhanden sein und genügend kleiner Strömungswiderstand.
Es sollte auch bei einem Wolkenbruchregen nicht durch die Lüfterplatte
durchregnen, auch bei stehenden Lüftern nicht.
Wenn der Luftdruck in dem Raum auch sich nur um 1 cm Wassersäule vom
Aussendruck unterscheidet hast Du schon arge Probleme beim Schliessen
und Öffnen der Tür, rechne Dir mal die Kraft auf die Tür aus.

Bye
Roland Damm
2008-11-04 21:38:03 UTC
Permalink
Moin,
Post by Uwe Hercksen
die Zuluft muß auch irgendwo her kommen, dafür muß auch
genügend Querschnitt vorhanden sein und genügend kleiner
Strömungswiderstand. Es sollte auch bei einem Wolkenbruchregen
nicht durch die Lüfterplatte durchregnen, auch bei stehenden
Lüftern nicht. Wenn der Luftdruck in dem Raum auch sich nur um
1 cm Wassersäule vom Aussendruck unterscheidet hast Du schon
arge Probleme beim Schliessen und Öffnen der Tür, rechne Dir
mal die Kraft auf die Tür aus.
Richtig, wichtig zu erwähnen.

Man muss den gesamten Strömungsweg im Auge behalten, von da wo
die Luft außen angesaugt wird bis da, wo die die Luft wieder
nach draußen geblasen wird. Dieser gesamte Weg sollte überall
einen Mindest-Querschnitt haben, der von der Länge abhängt.
Knicke im Strömungskanal haben auch einen sehr großen
Strömungswiderstand.

Lüfter mit 120mm Einbaumaß und 240V gibt es u.a. mit einem
Nenndurchsatz von 180m^3 pro Stunde. Allerdings weiß ich jetzt
nicht, bei welchem Gegendruck, vermute mal bei keinem.

Eigentlich wäre was anderes sowieso viel schöner: Wie die ganze
Heizleistung der Computer nicht nur zum Schornstein
herausblasen, sondern sogar schlimmer noch mit einer Kühlanlage
herunterkühlen?

Wenn diese Serverschränke einen vernünftigen Schornsteinanschluss
hätten, könnte man sie einfach an eben einen Schornstein
anschlißen und hätte bei normalen Wetterverhältnissen eine
hinreichende Kühlung ganz ohne Klimaanlage. Wer es schöner haben
will, verlegt die Server-Abluft in die Ansaugung zur
Lüftungs/Heizungsanlage und nutzt die Wärme wenn es draußen kalt
ist. Eine Kühlanlage braucht man im Idealfall nur dann, wenn die
Außenlufttemperatur zu hoch ist, um als Zuluft für die Rechner
zu reichen. Das dürfte aber selten der Fall sein.

CU Rollo
Carsten Kreft
2008-11-05 19:38:58 UTC
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Post by Roland Damm
Man muss den gesamten Strömungsweg im Auge behalten, von da wo
die Luft außen angesaugt wird bis da, wo die die Luft wieder
nach draußen geblasen wird. Dieser gesamte Weg sollte überall
einen Mindest-Querschnitt haben, der von der Länge abhängt.
Knicke im Strömungskanal haben auch einen sehr großen
Strömungswiderstand.
Den Einlassweg betrachte ich _nicht_.
Warum?
Na, im Büro gibt es über die ganze Fläche von ca. 300m² einen Doppelboden
von 20cm lichter Höhe. Überall Ritzen und Spalten (ein BlowerDoor Test würde
dort Ergebnisse bringen, die einem die Schamesröte ins Gesicht schießen
lässt). Ich habe dort mal eine Öffnung hereinflexen müssen - mit ner Flex in
eine der ca. 4cm dicken Fußbodenplatten aus irgendeinem Holzkomprimat. Der
entstehende Rauch zog sofort ab in den Boden und kam am entlegensten Büro
aus einem Bodentank heraus. Der Mitarbeiter, der damals dort saß, guckt mich
heute noch böse an.
Post by Roland Damm
Lüfter mit 120mm Einbaumaß und 240V gibt es u.a. mit einem
Nenndurchsatz von 180m^3 pro Stunde. Allerdings weiß ich jetzt
nicht, bei welchem Gegendruck, vermute mal bei keinem.
180m³/h? Huch. Das ist wenig. Ich habe welche im Auge, die bei einem Maß von
280mm x 280mm knapp 2000m³/h fördern. Davon könnten maximal 6 Stück passen.
Aber wenn ich mir diese Armada lärmender Ventis vorstelle - ich glaube fast,
ich werde mich von der Idee der reinen Luftkühlung als Notkühlung
verabschieden müssen. Lauwarme Luft ist als Medium zur Wärmeabfuhr irgendwie
nicht der Bringer. Vor allem deswegen, weil sich der EDV-Leiter aus
Kostengründen gegen eine zweite Klimaanlage entschieden hat, da kann ich
jetzt nicht mit einer nahezu gleich aufwändigen Lösung kommen.
Post by Roland Damm
Eigentlich wäre was anderes sowieso viel schöner: Wie die ganze
Heizleistung der Computer nicht nur zum Schornstein
herausblasen, sondern sogar schlimmer noch mit einer Kühlanlage
herunterkühlen?
Green IT :-)
Das Bladecenter verlangt nach zwei 32A Drehstromeinspeisungen.
(Habe dazu in de.sci.ing.elektrotechnik schon was geschrieben, "Green IT")

Die Energieeffizienz größerer Firmen geht den meisten "Entscheidern" am A***
vorbei. "Bei x-tausend Euro Lohnkosten am Tag kommt es auf ein paar tausend
kWh Strom im Monat mehr oder weniger auch nicht mehr an."

Beispiel: Wintertags konsumiert der EDV Raum auch seine 3500W. Diese werden
unter dem Einsatz von vielleicht 1000W nach draußen befördert und an die
Umwelt abgegeben. Das tut schon weh, wenn man das sieht.
Post by Roland Damm
Wenn diese Serverschränke einen vernünftigen Schornsteinanschluss
hätten, könnte man sie einfach an eben einen Schornstein
anschlißen und hätte bei normalen Wetterverhältnissen eine
hinreichende Kühlung ganz ohne Klimaanlage. Wer es schöner haben
will, verlegt die Server-Abluft in die Ansaugung zur
Lüftungs/Heizungsanlage und nutzt die Wärme wenn es draußen kalt
ist. Eine Kühlanlage braucht man im Idealfall nur dann, wenn die
Außenlufttemperatur zu hoch ist, um als Zuluft für die Rechner
zu reichen. Das dürfte aber selten der Fall sein.
Die Belüftung des Bladecenters ist völlig blöde gelöst. Zwei (redundante)
Ventilatoren (Nennstrom 6,nochwas Ampere, aber immerhin drehzahlgeregelt)
ziehen über die "Blades" Luft an und blasen sie durch zwei
Austrittsöffnungen von je geschätzt 12cm x 12cm direkt auf die Schranktür
aus feingelochtem Blech, der Lochanteil liegt vielleicht bei 50%, aber ich
denke, dass auf Grund der feinen Lochung der weitaus größte Teil der Luft im
Serverschrank zirkuliert.
Deine Idee, da für eine gezielte Abluft zu sorgen, gefällt mir.

Ich werde die hier gemachten Überlegungen nun dem EDV-Leiter präsentieren.
Fazit: Eine Kühlung durch Abluft ist der reine Wahnsinn, wenn man auch im
Sommer einen Ausfall der Klimaanlage abfangen will, da die benötigten
Luftmengen jenseits von Gut und Böse sind (Er dachte an einen(!)
Abluftventilator, wie er z.B. für innenliegende WCs benutzt wird).
Ich werde vorschlagen, erstmal alle Geräte, die nicht unbedingt in den
EDV-Raum gehören (da stehen zur Zeit auch drei Drucker herum) woanders
aufzustellen. Dann sollte man sich überlegen, ob man bei Überschreiten einer
gewissen Temperatur nicht einfach die Systeme kontrolliert herunterfährt und
diese Störung über die Alarmanlage laufen lässt.
Eine Luftkühlung mit ein paar Ventilatoren sollte reichen, die Zeit zwischen
Erkennung eines Klimatisierungsausfalls und CPU-Abschaltung wegen
Überhitzung so zu verlängern, dass ein kontrolliertes Herunterfahren möglich
ist.
Roland Damm
2008-11-05 22:33:32 UTC
Permalink
Moin,
Post by Carsten Kreft
Den Einlassweg betrachte ich _nicht_.
Warum?
Na, im Büro gibt es über die ganze Fläche von ca. 300m² einen
Doppelboden von 20cm lichter Höhe....
Trotzdem nachgefragt: Der Zwischenboden mündet ja nicht in einen
Schlitz in der Fassade. Sicher kann die Luft auf 300m^2 in den
Zwischenboden nachströmen, also wohl kein Problem. Aber wie
kommt die Luft ins Gebäude herein? So groß wie das Abluft-Loch
ist muss auch das Zuluft-Loch sein. Die Klimaanlage wird sicher
eine große Zuluftöffnung haben, aber was passiert beim Ausfall?
Wird das Loch über Klappen zu gemacht? Nicht gut. Türen und
Fenster sind jedenfalls heute meist Luftdicht. Wände sowieso.
Post by Carsten Kreft
Post by Roland Damm
Lüfter mit 120mm Einbaumaß und 240V gibt es u.a. mit einem
Nenndurchsatz von 180m^3 pro Stunde. Allerdings weiß ich jetzt
nicht, bei welchem Gegendruck, vermute mal bei keinem.
180m³/h? Huch. Das ist wenig. Ich habe welche im Auge, die bei
einem Maß von 280mm x 280mm knapp 2000m³/h fördern.
Habe ich nur mal so gesehen, keine Ahnung ob das alles ist. Habe
hier irgendwo noch einen 120mm-Lüfter mit 50W liegen, der macht
einen richtigen Sturm, allerdings auch bei dazu passendem Lärm.
Was der so bringt, weiß ich nicht, aber wie gesagt, solche
Angaben sind Schall und Rauch, wenn man nicht weiß bei welchem
Druck sie das schaffen und welchen Gegendruck man im Abluftkanal
hat.
Post by Carsten Kreft
Post by Roland Damm
Eigentlich wäre was anderes sowieso viel schöner: Wie die
ganze Heizleistung der Computer nicht nur zum Schornstein
herausblasen, sondern sogar schlimmer noch mit einer
Kühlanlage herunterkühlen?
Green IT :-)
Das Bladecenter verlangt nach zwei 32A Drehstromeinspeisungen.
(Habe dazu in de.sci.ing.elektrotechnik schon was geschrieben,
"Green IT")
Stimmt, hab ich gelesen.
Post by Carsten Kreft
Die Energieeffizienz größerer Firmen geht den meisten
"Entscheidern" am A*** vorbei. "Bei x-tausend Euro Lohnkosten
am Tag kommt es auf ein paar tausend kWh Strom im Monat mehr
oder weniger auch nicht mehr an."
Kannst du da nicht diese IBM-öWerbung zitieren... Ausrechnen, wie
viel Geld es spart? Gut, wird wohl nicht so viel sein.
Post by Carsten Kreft
Beispiel: Wintertags konsumiert der EDV Raum auch seine 3500W.
Diese werden unter dem Einsatz von vielleicht 1000W nach
draußen befördert und an die Umwelt abgegeben. Das tut schon
weh, wenn man das sieht.
Es tut mir vor allem weh, wenn so eine Klimaanlage gleich von
vornherein eingeplant und eingebaut wird. Wozu? Luft in der
Tiefgarage ansaugen und es kann kaum noch passieren, dass ein
Sommer so heiß wird, dass man nicht kostenlos Luft mit nur 25°C
(höchstens) bekommt.
Post by Carsten Kreft
Die Belüftung des Bladecenters ist völlig blöde gelöst.
Also genauso, wie bei jedem üblichen Desktop-PC. Meinen jetzt in
pensionierten Tower habe ich laut Anzeige im Schnitt um 2°C
innen kälter bekommen, indem ich ihm ein paar Lüftungsschlitze
zugeklebt (!) habe. Es ist halt sinnlos, wenn er Luft genau dort
ansaugt, wo die warme Abluft gerade herausgeblasen wurde.
Post by Carsten Kreft
Zwei
(redundante) Ventilatoren (Nennstrom 6,nochwas Ampere, aber
immerhin drehzahlgeregelt) ziehen über die "Blades" Luft an und
blasen sie durch zwei Austrittsöffnungen von je geschätzt 12cm
x 12cm direkt auf die Schranktür aus feingelochtem Blech, der
Lochanteil liegt vielleicht bei 50%, aber ich denke, dass auf
Grund der feinen Lochung der weitaus größte Teil der Luft im
Serverschrank zirkuliert. Deine Idee, da für eine gezielte
Abluft zu sorgen, gefällt mir.
Sowas kann ich mir gut vorstellen. Viele Leute scheinen immer
noch zu glauben, dass Luftströmungen auf magische Weise den Weg
nehmen, den sich der Konstruktör wünscht. Und im dümmsten Fall
wird dann darauf verwiesen, dass warme Luft ja sowieso von
alleine aufsteigt (ist zwar richtig, aber nicht mehr, wenn ein
50W-Lüfter in einem Kleiderschrank vor sich hin lärmt).
Post by Carsten Kreft
Ich werde die hier gemachten Überlegungen nun dem EDV-Leiter
präsentieren. Fazit: Eine Kühlung durch Abluft ist der reine
Wahnsinn, wenn man auch im Sommer einen Ausfall der Klimaanlage
abfangen will, da die benötigten Luftmengen jenseits von Gut
und Böse sind (Er dachte an einen(!) Abluftventilator, wie er
z.B. für innenliegende WCs benutzt wird). Ich werde
vorschlagen, erstmal alle Geräte, die nicht unbedingt in den
EDV-Raum gehören (da stehen zur Zeit auch drei Drucker herum)
woanders aufzustellen. Dann sollte man sich überlegen, ob man
bei Überschreiten einer gewissen Temperatur nicht einfach die
Systeme kontrolliert herunterfährt und diese Störung über die
Alarmanlage laufen lässt. Eine Luftkühlung mit ein paar
Ventilatoren sollte reichen, die Zeit zwischen Erkennung eines
Klimatisierungsausfalls und CPU-Abschaltung wegen Überhitzung
so zu verlängern, dass ein kontrolliertes Herunterfahren
möglich ist.
Wenn man denn wenigstens dafür sorgen könnte, dass die Abluft aus
den Schränken nicht wieder in den Raum geblasen wird, sondern in
den Abluftkanal geht, dürfte das kein Problem sein. Denn dann
wird der Raum durch die Server garnicht mehr geheizt und die
Raumluft bleibt so lange so kalt, wie in jedem anderen Büroraum.
Also die unsinnigen Lüfter in den Schränken totlegen/umbauen, das
Lochblech auf der Vorderseite dicht machen und nur noch unten
eine Zuluftöffnung lasssen. Dann die Lüfter so umbauen, dass sie
ihre Luft in ein Rohr blasen, welche in der Abluft der
Klimaanlage mündet. Das geht natürlich nur, wenn die Blades sich
selbst genug kühlen, also mit reiner Konvektion hinkommen oder
auf ihren Kühlkörpern kleine Lüfter haben, die dann aber auch
nicht zu heftig sein sollten, weil die dann die Luft im Schrank
wieder sinnlos verquirlen.

Im Idealfall sollte so ein Serverschrank so aussehen (finde ich):
^
L
__________| |
| | |
| ssssssss |
| ssssssss |
| ssssssss |
.......
| ssssssss |
| ___|______|
| |
^

Also unten rein, oben raus, und zwischendurch alles so perfekt
abdichten, dass die Luft nur _durch_ die Server (ssssss) durch
kann (die haben sicher Druchlässe) (L ist ein Lüfter). Ob von
vorne nach hinten oder umgekehrt hängt vom Aufbau der Server ab.
Wenn so wie gezeigt, kann die Rückwand auch komplett offen sein,
Hauptsache die warme Luft geht in den Abfluss, raus aus dem
Haus. Und wie gesagt, die Server müssen wirklich _dicht_ in den
Schrank eingepasst sein. Klebeband hilft vielleicht.

CU Rollo
Carsten Kreft
2008-11-06 18:24:11 UTC
Permalink
Danke für die Antworten, ich klinke mich jetzt mal wieder aus der Gruppe
aus.

Tschüss,

Carsten

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