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Freikühlung ganz ohne Kompressoreinsatz

 

Energiesparender Betrieb von Rechenzentren ist heute ohne den Einsatz von Freikühlung kaum noch vorstellbar. Auch in unserer Klimazone bietet diese Lösung in Kombination mit Adiabatik ein enormes Einsparpotential von über 50 Prozent gegenüber reiner Kompressorkühlung. Die CO2-Emissionen lassen sich auf diese Weise ebenfalls drastisch reduzieren.

Direkte Freikühlung

Grundsätzlich gibt es zwei Möglichkeiten, Außenluft für die Kühlung eines Rechenzentrums zu nutzen. Die einfachste Variante ist die direkte Einleitung der Außenluft durch ein Klappensystem. Hier entstehen keine Übergangsverluste, allerdings ist es erforderlich, die Luft mehrfach zu filtern. Schließlich dürfen keine Schadstoffe, wie z.B. Abgase oder Staub in die empfindlichen Geräte gelangen. Ein weiteres Thema ist hierbei die Luftfeuchtigkeit. Diese variiert je nach Jahreszeit und Wetterlage sehr stark, darf aber im Rechenzentrum gewisse Grenzen (zwischen 20 und 80 Prozent) nicht unter- bzw. überschreiten. Direkte Freikühlung kann zudem nur an Orten genutzt werden, die keine zu starke Luftverschmutzung aufweisen, weil sonst das Risiko von Ausfällen durch zugesetzte Filter zu hoch wäre.

Indirekte Freikühlung

Ortsunabhängig einsetzbar ist die indirekte Freikühlung. Hier wird die Außenluft für die Kühlung eines Wärmetauschers genutzt, der dann meist einen Wasserkreislauf kühlt. Das kalte Wasser gelangt über Leitungen zu Umluftgeräten im Rechenzentrum, die der Raumluft über Kühlregister die Wärme entziehen. Es gibt aber auch Varianten mit Luft-/Luftwärmetauscher. In jedem Fall entstehen am Wärmetauscher dabei Übergangsverluste, die die Effizienz gegenüber der direkten Kühlung etwas einschränken. Dafür entfällt die aufwendige Filterung der Luft sowie die Regulierung der Luftfeuchtigkeit.

Adiabatik ermöglicht Freikühlung auch im Sommer

Grundsätzlich erfordert Freikühlung bestimmte Außentemperaturen. Normalerweise ist eine Temperatur von bis zu 15 Grad Celsius nutzbar. Benetzt man den Wärmetauscher zusätzlich mit Wasser (Adiabatik) und macht sich die so entstehende Verdunstungskälte zu Nutze, sind sogar Temperaturen bis 28 Grad Celsius möglich. Bei Überschreitung dieser Temperaturen muss die Kompressorkühlung zugeschaltet werden. Bei sehr niedrigen Temperaturen muss der Luft warme Abluft beigemischt werden, damit sich durch zu starke Temperaturdifferenzen kein Kondensat bildet.

Mehr Effizienz mit Airhandlern

Airhandler wie der Ecoflair Air Economizer von Schneider Electric verfügen neben integrierten Adiabatik-Modulen über wesentlich größere Wärmetauscher als herkömmliche Freikühler. So sind die bei indirekter Freikühlung auftretenden Übergangsverluste deutlich geringer ausgeprägt. Die Grafik zeigt, dass unter den hier angenommenen Umständen nur ein Airhandler im Adiabatik-Betrieb effizient genug war, um das komplette Jahr vollständig auf Kompressorkühlung zu verzichten. Weiterhin sorgt die Installation von Airhandlern außerhalb des Rechenzentrums für mehr nutzbare IT-Fläche. Üblicherweise befinden sich die Einheiten auf dem Dach des RZ-Gebäudes, können also auch problemlos nachträglich installiert werden. Eine weitere Besonderheit der Ecoflair Baureihe sind die selbstreinigenden Polymer-Wärmetauscher. Sie sind korrosionsbeständig und unempfindlich gegen äußere Einflüsse. Durch den modularen Aufbau des Airhandlers sind auch Wartungs- und Reparaturarbeiten schnell und einfach durchführbar.

Fazit

Freikühlung ist noch immer die präferierte Methode, wenn es um den energieeffizienten Betrieb eines Rechenzentrums geht. Allerdings sind wir heute in der Lage, die Technik in weiterentwickelter Form zu nutzen, was die Flexibilität und die Effizienz nochmals steigern kann. Eine ganz entscheidende Rolle spielt hier die Adiabatik, mit der es in unserer Klimazone möglich ist, je nach genutzter Konfiguration das komplette Jahr mit Freikühlung ohne Kompressoreinsatz zu arbeiten. Wer diese Technik in vollen Umfang und mit höchster Effizienz nutzen möchte, erhält derzeit mit Airhandlern die beste Lösung.

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