Optimierte RZ-Kühlung
Klimatisierung hochbelasteter RZs
Effiziente Server-Kühlung ist ein wichtiges Thema beim Betrieb jedes Rechenzentrums, denn der darauf entfallende Kostenanteil am Gesamtenergieverbrauch beträgt bis zu 50 Prozent. Gerade in großen Server-Räumen summieren sich auf diese Weise hohe Energiekosten, die sich durch die geeignete Wahl der Klimatisierung jedoch nachhaltig reduzieren lassen. Es lohnt sich folglich, besonders leistungsfähige Kühlsysteme zu betrachten.
Das von Weiss Klimatechnik vorgestellte Flächenkühlsystem namens Coolwall nutzt als Grundprinzip die Wände des Technikraums zur Luftführung und die komplette Fläche der Trennwand zwischen IT- und Infrastrukturbereich als Wärmetauscher. Die Coolwall besteht im Wesentlichen aus zwei Elementen: der ganzflächig mit Hochleistungswärmetauschermodulen ausgestatteten Kühlwand und den für die Luftbewegung verantwortlichen EC-Ventilatoren. Die Kühlflächen bestehen aus standardisierten Modulen in zwei unterschiedlichen Größen. Somit eignet sich das System sowohl für den Neubau als auch für die Sanierung eines Altbestandes oder für die Erweiterung einer bestehenden Anlage, um diese auf neue Lastanforderungen anzupassen.
Alle Komponenten sind laut Hersteller aufeinander abgestimmt flexibel erweiterbar. Besonders energiesparende EC-Radialventilatoren sind in das Doppelbodenraster hinter der Kühlwand eingebaut. Sie fördern die gekühlte und gefilterte Luft über den Doppelboden zum Kaltgang zwischen den Server-Racks.
Zur weiteren thermischen Optimierung im Technikraum empfiehlt sich eine Schottung, die den offenen Kaltgang zwischen den Rack-Reihen durch Seiten- und Deckenelemente schließt. Sie trennt den Kaltluftbereich konsequent vom Warmluftbereich. Energieineffiziente Luftkurzschlüsse und Durchmischungen sind damit ausgeschlossen. Sensoren in den Kaltgängen regeln die Drehzahl der Ventilatoren und stellen die optimale Menge Kaltluft für die Server sicher.
Hohe Kühlleistung
Im Vergleich zu Umluftklimageräten bietet das Konzept laut Weiss eine gesteigerte Kühlleistung bei geringerer Leistungsaufnahme der Einzelkomponenten. Die großflächigen Hochleistungskühler garantieren optimale Strömungsverhältnisse und führen zu geringsten Druckverlusten und hohen Wirkungsgraden. Die energetischen Vorteile eines Flächenkühlsystems lassen sich mit folgender Formel darstellen:
QK = k × A × ?Tm
QK steht dabei für die Kühlleistung (W), k für den Wärmedurchgang (W/m²K), A für die Übertragungsfläche (m²) und ?Tm für die mittlere Temperaturdifferenz (K) zwischen Luft- und Wasserseite. Die Kühlleistung ist also direkt proportional zur Größe der nutzbaren Wärmetauscherfläche. Je größer diese ist, desto höher ist auch die abrufbare Kühlleistung.
Große Flächen für die Kühlung heranziehen
Dank der großen nutzbaren Wärmetauscherflächen sind projektabhängig bei gleicher Kühlleistung höhere Wassertemperaturen im Vorlauf zur Kühlung nutzbar. Ist zudem ein Freikühl-Wärmetauscher in den Kaltwasserkreislauf eingebunden, der die dem Raum entzogene Wärmeenergie an die Außenluft abführt, ermöglicht die Coolwall dadurch eine längere Nutzung der indirekten freien Kühlung. Teure Kompressionskälte wird so minimiert, da die stromintensiven Kältemaschinen umso weniger zuschalten, je niedriger die Außenlufttemperatur und je höher die mittlere Wassertemperatur ist. Ab einer bestimmten Differenz zwischen beiden Temperaturen stellt sich 100 Prozent freie Kühlung ein.
Bei diesem System sind sämtliche Komponenten auf eine hohe Effizienz ausgelegt: Die Anordnung der Einzelelemente sorgt für eine homogene Anströmung und maximale Ausnutzung der Kühlflächen. Jede Verwirbelung oder Umleitung des Luftstroms verursacht einen Energieverlust, den eine zusätzliche Leistung am Ventilator ausgleichen muss. Die Luftstromführung ist laut Weiss so optimiert, dass die Verluste beim Durchströmen des Filters und des Kühlregisters minimiert sind. Damit ist sichergestellt, dass die Luftströmung weit weniger gedrosselt wird als bei Umluftklimageräten: Die Ventilatoren "atmen" leichter.
Die freilaufenden EC-Radialventilatoren mit einer speziellen Laufradgeometrie arbeiten mit niedriger Drehzahl und geringem Energieverbrauch bei gleichzeitig hoher Luftleistung. Zudem übertreffen sie die Anforderungen der Energieeffizienzrichtlinie ErP 2015.
Raumgeometrie kein Knackpunkt
Die Funktion und der Installationsaufwand sind laut Hersteller mit denen konventioneller Umluftklimageräte vergleichbar. Das System passt sich an die Raumgeometrie an. Durch seine Bauteilabmessungen von 1.200 × 2.400 mm und 1.800 × 2.400 mm lässt es sich unkompliziert durch jede Standardtür einbringen, sodass spezielle bauliche Voraussetzungen nicht notwendig sind. Es lässt sich nicht nur ein- oder zweiseitig aufstellen, sondern auch über Eck oder in der Raummitte. Bei einer solchen Anordnung kann das Kühlsystem zwei Server-Bereiche über mittig platzierte Elemente mit einer Reihe von Ventilatoren gleichzeitig versorgen.
Der über die Ventilatoren stufenlos regulierbare Luftvolumenstrom ermöglicht eine variable Anpassung der Kühlleistung. Die Ventilatordrehzahl ist dem individuellen Luftvolumenstrom entsprechend über die EC-Regelung eingestellt. Darüber hinaus kann der Betreiber die zur Erreichung der Kühlleistung notwendige Anzahl an Ventilatoren pro Modul erhöhen, was die Luftförderung auf mehrere Einzelgeräte verteilt.
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