HVAC in der Bauindustrie - Fujitsu

White Paper – FUJITSU PRIMERGY HPC Cluster – HVAC in der Bauindustrie
Bei der Untersuchung des HVAC-Modells wurden abwechselnd
die Frequenzen 2,8 GHz, 2,5 GHz und 2,2 GHz verglichen, als
Referenzwert diente die Leistung bei 3,0 GHz. Wäre die
Frequenz der einzig relevante Faktor, müsste das Verhältnis
der Ablaufzeiten dem Takt-Verhältnis (Umkehrfrequenz)
entsprechen. Tatsächlich ist das Verhältnis jedoch niedriger.
Obwohl der Durchsatz geringer ist, sind sie relativ gesehen
effizienter als der 3,0-GHz-Prozessor. Berücksichtigt man den
Preis, stellt der 2,5-GHz-Prozessor die optimal ausgeglichene
Lösung dar, denn er liefert einen annehmbaren maximalen
Durchsatz, der nur 10 Prozent unter dem des teureren 3,0
GHz-CPUs liegt.
Steht jedoch eher die absolute Geschwindigkeit im
Vordergrund, ist der 3,0-GHz-Prozessor die bessere Option.
Berücksichtigt man zudem die Kosten der Anwendungslizenz,
sinken relativ gesehen die Hardwarekosten für CPUs mit einer
höheren Frequenz.
Anwendung von HPC auf HVAC-Produktions-Workloads
Transiente Simulation erfasst alle Verhaltensweisen
Transiente Simulationen zeigen detailliert, wie ein Bauwerk unter veränderten Bedingungen reagiert. Eine Studie kann beispielsweise zeigen,
wie die Innenraumumgebung auf den wechselnden Sonnenstand oder Windböen reagiert. Ein weiterer, entscheidenderer Anwendungsbereich
transienter Simulationen ist die Untersuchung der Rauch- und Flammenausbreitung. Dies führt zu einer größeren Sicherheit schon in der
Planungsphase und trägt dazu bei, dass der Entwurf den Bestimmungen zur schnellen und sicheren Evakuierung der Bewohner bzw. Besucher
entspricht. Das transiente Simulationsmodell in dieser Studie wurde mit einem Zeitschritt von 6 Sekunden initialisiert, d. h. 7.200 Schritte pro
12-Stunden-Tag. Am Beginn der Berechnung, wenn die Fluidvariation schnell ist, könnte der Zeitschritt auch wesentlich kürzer sein. Während
anderer Phasen bietet es sich dagegen unter Umständen an, den Zeitschritt zu verlängern. Mit den vorher definierten Zielen würde ein
Einzel-Modell-Durchgang auf E5-2670 v2-Prozessoren mit 2,50 GHz über 8 parallele Knoten (160 Kerne) mit einem feinmaschigen Netz mit fast
8 Millionen Zellen 35 Stunden an kontinuierlicher Berechnung in Anspruch nehmen.
Selbst wenn verschiedene
Entwurfsänderungen und zu
berücksichtigende Entwurfsoptionen
dazukommen, reduziert sich sogar bei
diesem Maßstab die Verarbeitungszeit.
Innerhalb einer Woche kann also deutlich
mehr berechnet und konstruiert werden,
ohne Kompromisse bei der Netzqualität
hinnehmen zu müssen. Die Skalierung von
ANSYS Fluent über einen größeren Cluster
kann darüber hinaus die Ablaufzeit weiter
verkürzen. Im besten Fall kann mit einem
24-Knoten-Cluster eine Verarbeitungszeit
von unter 12 Stunden erzielt werden.
In der Praxis wird die Verarbeitungszeit jedoch aufgrund von zunehmenden Parallel-Ineffizienzen länger sein, v. a. da die Rechenzeit für kleinere
Modell-Subdomains im Vergleich zum Kommunikations-Overhead weniger wird. Doch selbst wenn die Skalierungseffizienz auf 60 Prozent sinkt,
liegt die Verarbeitungszeit immer noch unter 15 Stunden.
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