FREIE KÜHLUNG RLT
CCI Dialog schreibt über Innovation aus dem Hause Huber & Ranner
Energie zu senken und Energie rückzugewinnen haben bei der Kühlung von Rechenzentren oberste Priorität. Ein Rechenzentrum hat die Besonderheit, dass der Serverraum durch den Wärmeanfall der Server ganzjährig gekühlt werden muss. Die freie Kühlung, ob direkt oder indirekt, spielt dabei eine große Rolle. Allerdings verän- dern sich die Randbedingungen für den Betrieb im Laufe eines Jahrs, was eine Optimierung der Anlagentechnik erschwert. Im folgenden Beitrag werden die Betriebsfälle aufgezeigt, die für ein mit Personen besetztes Rechenzentrum im Laufe eines Jahrs bei doppelter freier Kühlung vorkommen.
Wie für all diese Randbedingungen ein Gerät optimiert werden kann, zeigt der folgende Beitrag.
Einführung
Um die Zusammenhänge für die Klimatisierung eines Rechenzent- rums zu optimieren, ist es sinnvoll, die gesamte Anlagentechnik und deren Parameter, einschließlich IT- Geräte, ganzheitlich zu betrachten, wie Prozessoren mit geringerer Wärmelast, Prozessoren, die auch bei höheren Temperaturen sicher funktionieren, die Luftströmung im Rechnerschrank und im Rech- nerraum, die Raumdichtheit, die Kälteerzeugung und die Klimageräte. Eine ganzheitliche Betrachtung ist erfolgreich, wenn jeder einzelne Teilbereich auch für sich selbst optimiert wird. Dazu gehört unter anderem das Klimagerät als Herzstück der Klimatisierung von Rechenzentren.
Für ein Bauvorhaben des Staatlichen Bauamts 1 in München wurde mit diesem Ansatz ein neuartiges Klimagerät entwickelt, das für ein kleines Rechenzentrum mit einer maximalen Kühllast von 32 kW konzipiert wurde. Gesucht wurde die optimale Klimatechnik.
Die Randbedingungen
Als erste Maßnahme wurde darauf geachtet, dass im Serverraum Warm- und Kaltzonen entstehen. Reine Warm- und Kaltgänge waren bei der Sanierung aufgrund der Gegebenheiten vor Ort nicht möglich. Für die Zuluft-Zuführung wur- den im Doppelboden auf einer Seite der IT-Geräte Schlitzplatten mit sehr geringem Widerstand verlegt. Die ausströmende Luft wird von den IT-Geräten ange- saugt, durchströmt diese und wird dabei erwärmt. Die erwärmte Luft wird direkt über den IT-Geräten über Luftgitter an der Decke abge- saugt und über ein Luftkanalnetz zonenweise zum jeweiligen Kli- magerät geführt. Der Luftvolumenstrom des Klimageräts wird anhand einer vorgegebenen Tem- peraturdifferenz zwischen der Zu- luft und der Abluft stufenlos ent- sprechend der aktuellen Kühllast geregelt. Bei Bedarf wird der Volu- menstrom punktuell oder insge- samt erhöht, wenn es an den kriti- schen Stellen der IT-Einrichtungen zu warm werden sollte. Die Zuluft- temperatur liegt zwischen 16 und 20 °C, bei einer konstanten Abluft- temperatur von 32 °C. So wird in der Kaltzone eine Raumtempera- tur von zumeist 21 °C erreicht (max. 25 °C) bei einer Raumfeuchte von 25 bis 60 % r. F. (relative Feuch- te) und einer maximalen Zuluft- feuchte von 80 % r. F.
Kein Standard beim Klimagerät
Bei der Betrachtung der Randbe- dingungen wurde schnell klar, dass für die verschiedenen Betriebsfälle während eines Jahrs nur jeweils unterschiedliche Anlagenausfüh- rungen zur optimalen Anlage füh- ren würden. Eine Standardlösung wäre daher immer nur für einen Betriebsfall das Optimum und für alle anderen Fälle ein Kompromiss gewesen, bei dem noch annehm- bare Ergebnisse erzielt werden. Um alle Energieeinsparpotenziale nutzen zu können, ist eine flexible Systemlösung gefragt.
Für den Betrieb der Anlage wäh- rend eines Jahrs wurden acht ver- schiedene Betriebsfälle definiert und in einem h,x- Diagramm markiert. Für jeden dieser Be- triebsfälle wurde die optimale Anlagenlösung konzipiert und im Kli- magerät umgesetzt. Für jeden Be- triebsfall werden die Ventilatoren, die Wärmeübertrager und die Klappen einzeln geregelt, sodass auf jeden Außenluftzustand re-agiert werden kann und stets der geringste Stromverbrauch ent- steht. Für die Berechnung der Stromverbräuche wurde für jeden Außenluftzustand die bekannte Summenhäufigkeit herangezogen.
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