Die installierte zentrale Kälteerzeugung besteht aus zwei einzelnen luftgekühlten Kaltwassererzeugern (Kältemittel R 134a) sowie zwei Freikühltrockenkühlern entsprechend des ermittelten Leistungsbedarfs des Objektes. Alle Lüftungszentralgeräte auf dem Dach wurden ohne Systemtrennung an die Kälteversorgung angeschlossen. Für die Bereiche Rechenzentrum sowie für die Kühldecken erfolgt jedoch eine Systemtrennung über Plattenwärmetauscher, um diese Bereiche vom Glykol-Wasser-Netz zu trennen. Die Kaltwassersysteme wurden mit einer 32-prozentigen Ethylenglykolwassermischung gegen Frostgefahr abgesichert. Die gesamte Kaltwasserversorgung wurde auf eine Spreizung von 6/12 °C ausgelegt. Die Kältemaschinen von Walter Meier wurden mit Öl/Glykolprotektoren als Auffangwannen ausgestattet und erfüllen somit alle Auflagen gem. WHG § 19 sowie DIN 8901.
Die generelle Forderung war, dass beide Rechenzentren immer mit 100 Prozent Kälteleistung versorgt werden können. Dies gilt auch für mögliche Störungen an einer Kältemaschine oder Wartungsintervalle. Die geforderte Redundanz n+1 für Rechenzentrum 1 und Rechenzentrum 2 (RZ) wird durch eine intelligente Verknüpfung und Umschaltung der Kältemaschinen untereinander erreicht. Im Winterfall wird im Grundausbau ab ca. +1 °C die Kälteleistung für beide Rechenzentren durch die installierten Trockenkühler bis zu 100 Prozent mit freier Kühlung abgedeckt. Die Freikühler werden in den Übergangszeiten Herbst und Frühjahr zur Vorkühlung, ab 2 K unter Anlagensollwert, ebenfalls mit angesteuert.
Kältemaschinen-Regelung durch Lastmanager
Die Regelung der Kältemaschinen, Freikühler und Primär-Wasserpumpen erfolgt komplett durch einen Lastmanager, der durch Walter Meier inklusive der enthaltenen Software mit entworfen und geliefert wurde. Neben den üblichen Funktionen der einzelnen Kältemaschinenregelungen wird hier mittels einer übergeordneten Regelung das Zusammenspiel der Kaltwassererzeuger und der Freikühler geregelt. Unter Berücksichtigung der Teillast-Leistungszahlen und der maximalen Ausnutzung der Freikühlfunktion, werden die Aggregate wirkungsgradoptimiert angesteuert. Hierdurch wird eine maximale Jahresarbeitszahl erreicht, die deutlich über denen der Einzelaggregate liegt. Die Laufzeiten der Verdichter werden abgeglichen. Über eine ModBus-Schnittstelle werden die Betriebsdaten und Anlagenzustände an die Gebäudeleittechnik (GLT) weitergeleitet und dort visualisiert. Die grundsätzliche Freigabe der Kaltwassererzeugung erfolgt über die GLT.
Über die Auswertung der Wärmemengenzähler auf der Verbraucherseite werden die Lastfälle analysiert und als Führungsgröße über ein 010 V Signal an die übergeordnete Kältemaschinensteuerung weitergeleitet. Über eine Einzelauswertung der Zähler (speziell Zähler RZ 2) können die Kaltwassererzeuger optimal in ihrem Wirkungsgrad gefahren werden. Eine externe Sollwertverstellung für alle Kältemaschinen ist vorhanden. Über die Walter Meier Lastmanager-Regelung zur Kältemaschinensteuerung wird ebenfalls das Störfallmanagement organisiert. Neben der üblichen Störumschaltung wird auch der Netzersatzfall gesteuert. Nach Netzausfall und Zuschaltung der NEA werden die Anlagen kontrolliert und leistungsoptimiert hochgefahren. Die Kältemaschinen 1 und 2 sowie die Freikühler, Steuerung und Pumpen sind mit einem NEA-Anschluss ausgestattet.
Redundante Versorgung der Rechenzentren
Die redundante Versorgung der Anlagen für Rechenzentrum 1 und Rechenzentrum 2 wird durch folgende Maßnahmen gewährleistet:
- Alle Maschinen arbeiten hydraulisch in einem System.
- Beim Ausfall einer Maschine, kann die Leistung durch die anderen Maschinen (im Grundausbau) gedeckt werden.
- Kältemaschine 1 und 2 werden jeweils bei Ausfall einer Maschine automatisch umgeschaltet. Die Freikühler, Pumpen und Steuerungen sind an die NEA angeschlossen.
- Wird über die Verbraucheranalyse eine Unterversorgung festgestellt, werden untergeordnete Verbraucher wie RLTAnlagen und Kühldecken abgeschaltet. Im Netzersatzbetrieb wird die normale Steuerung in der Weise außer Betrieb gesetzt, dass nur die Verbraucher des Rechenzentrums 1 und 2 wie der TKÜ-Räume und DV-Verteilerräume in den Etagen, Containern E + und Containern Kältehydraulik noch in Betrieb sind. Dabei wird durch eine interne Leistungsbegrenzung die Kälteleistung der jeweils in Betrieb sich befindenden Maschine entsprechend begrenzt und durch die festgelegte Obergrenze der Stromaufnahme aus dem NEA-Netz fixiert.
- Zur Gewährleistung der Betriebssicherheit wurden der Lastmanager-Steuerschrank der übergeordneten Kältemaschinenregelung und die relevanten Bauteile des zugehörigen ISP (Controller, Schaltgruppen etc.) komplett redundant ausgeführt. Ebenfalls ist der ISP auf die USV-Anlage/NEA aufgeschaltet. Dadurch bleibt die Steuerungsfunktion während der Umschaltphase zwischen NN- und NEA-Betrieb unterbrechungsfrei in Betrieb.
Betriebssicherheit durch Netzersatzanlage
Die Betriebssicherheit für die Bereiche der Rechenzentren, USV-Anlagen, TKÜs, der zugehörigen RLT-Anlagen, Server-Schränke wird bei Ausfall der Netzspannung durch die Netzersatzanlage erreicht. Diese kann die notwendige Antriebsleistung für einen Kaltwassererzeuger und Pumpen bzw. sonstige Peripheriegeräte für die oben genannten sensiblen Bereiche zu 100 Prozent erbringen. Alle Schaltungsvarianten zur Gewährleistung der Versorgungssicherheit werden grundsätzlich über den Lastmanager gesteuert, ein Not-Handbetrieb ist darüber hinaus möglich.
Nicht nur bei der Kälteerzeugung wurde auf die Produktpalette von Walter Meier zurückgegriffen, auch die Kälteverteilung in den beiden Rechenzentren und kleineren Technikräumen wurde durch insgesamt 20 Klimaschränke Data Tech realisiert. In den Rechenzentren sind die Klimaschränke durch die intelligente Master-/Slave-Funktion verbunden, diese hält wechselnd immer einen Klimaschrank im Standby-Modus, um diesen im Störfall oder bei Temperaturüberschreitung zuzuschalten. In den kleinen Technikräumen wurde wegen kleinerer schwankender Lasten auf einen energieeffizienten Betrieb der Ventilatormotoren geachtet und selbstregulierende EC-Ventilatoren in den Klimaschränken verbaut.
Aufgrund der abgehängten Zwischendecke wurde im Erdgeschoß auf eine Putzkühldecke verzichtet. Die dort vorhandenen Büros werden durch insgesamt 50 Einbau-Kassettengeräte der Serie WKE gekühlt. Diese Geräte werden über die GLT bzw. aus dem jeweiligen Büro entsprechend angesteuert. -
André Schulz,
Produktmanager, Walter Meier (Klima Deutschland) GmbH, Garching-Hochbrück
Kälteerzeugung & Komponenten
Folgende Komponenten aus dem Hause Walter Meier wurden geplant und eingebaut:
- Zwei luftgekühlte Kaltwassererzeuger mit jeweils 1527 kW, mit je vier Schraubenverdichtern von Bitzer und zwei Kältekreisläufen.
- Eine weitere Kältemaschine mit 517 kW, zwei Verdichtern und einem Kältekreislauf ist für einen noch offenen Endausbau geplant.
- Die zwei Freikühler wurden bei +1 °C mit einer Leistung von 2 x 650 kW freier Kühlleistung ausgelegt.
- Kältemaschine K1: 1527 KW Kältemittel R 134a
- Kältemaschine K2: 1527 KW Kältemittel R 134a
- Kältemaschine K3: 517 kW Kältemittel R 134a (Platzreserve für Endausbau)
- Freikühler FK1: 650 kW doppelreihige V-Form (bei +1 °C AT)
- Freikühler FK2: 650 kW doppelreihige V-Form (bei +1 °C AT)
- 2 Stück Kappa V EVO LN-160.4
- 1 Stück Kappa V EVO LN (Vorhaltung für Endausbau)
- 2 Stück Rückkühler FSEC 2610.5/4-100 % (mit EC-Ventilatoren)
- 2 Stück Lastmanagerschaltschränke (mit lastabhängiger Redundanz-, Freikühl- und Wirkungsgradoptimierung
- Klimaschränke:
- 1 Stück Klimaschrank nur Kühlen UCW 18 CO (18 kW Kälteleistung) (unten ausblasend, auf 700 mm hohen Standrahmen mit Ausblasplenum und EC-Ventilatoren)
- 4 Stück Klimaschränke nur Kühlen OCW 22 CO (22 kW Kälteleistung) (oben ausblasend)
- 4 Stück Klimaschränke nur Kühlen UCW 22 CO (22 kW Kälteleistung) (unten ausblasend, auf 700 mm hohen Standrahmen mit Ausblasplenum und EC-Ventilatoren)
- 5 Stück Klimaschränke nur Kühlen UCW 100 CO (114 kW Kälteleistung) (unten ausblasend, auf 700 mm hohen Standrahmen mit Ausblasplenum)
- 6 Stück Klimaschränke nur Kühlen UCW 130 CO (139 kW Kälteleistung) (unten ausblasend, auf 700 mm hohen Standrahmen mit Ausblasplenum)
- 2 Stück Kaltwasserkassetten WKE4 (max. 4,3 kW Kälteleistung)
- 15 Stück Kaltwasserkassetten WKE5 (max. 5,0 kW Kälteleistung)
- 33 Stück Kaltwasserkassetten WKE6 (max. 6,2 kW Kälteleistung)
