Nachhaltige Serverraumklimatisierung durch Wrg und effektive Systemsteuerung

03.03.2020 | Veröffentlicht in Ausgabe 03-2020

Nachhaltige Serverraumklimatisierung auf Basis der effektiven Systemsteuerung - © Bild: Alfred Kaut GmbH — © Bild: Alfred Kaut GmbH

Nachhaltige Serverraumklimatisierung auf Basis der effektiven Systemsteuerung

Bereits in der Planungsphase der Klimatisierung des Neubaus eines Fachärztezentrums wurde die Firma Kaut aus Wuppertal beratend mit einbezogen. Ein ökologisch und ökonomisch optimales Gesamtsystem für das ganze Gebäude – unabhängig von der Nutzungsart der Räumlichkeiten – stand im Vordergrund der Konzeptionierung. Insellösungen wie z. B. separate Kühl- und Heizsysteme waren ausdrücklich nicht gewünscht, eine kostenminimierende effiziente Steuerung mit abschließender Energieverbrauchsabrechnung einzelner Mietparteien dagegen schon.

Nach sorgfältiger Analyse diverser Alternativen hat man sich für eine Kombination aus mehreren Panasonic VRF 3-Leiter-Systemen mit integrierter Wärmerückgewinnung und einem VRF 2-Leiter-Systems entschieden, die die Kundenanforderungen an ein effizientes Heiz- und Kühlsystem mit geringem Einbauaufwand und sehr guten energetischen Leistungszahlen vollumfänglich erfüllt.

Durch die Lage des Gebäudes mit unterschiedlichen Sonnenseiten war unter anderem die individuelle Betriebsartenwahl zwischen Kühlen und Heizen an den einzelnen Inneneinheiten und die möglichst energiesparende Integration der fünf zu versorgenden Serverräume in das Gesamtklimatisierungskonzept ausschlaggebend bei der Systemwahl.

Neben den weiteren Vorteilen der VRF-Systeme, die sich in geringen Rohrquerschnitten, platzsparender Aufstellung und effizientem Betrieb, u. a. durch die Inverter-Technik, widerspiegeln, überzeugte den Kunden die einfache Möglichkeit der expliziten Kostenerfassung des Energieverbrauchs mithilfe eines Panasonic Touch-Screen Controllers als Bestandteil der Gesamtlösung. Diese Funktion des Controllers bietet neben der zentralen Steuerung und zeitlichen Programmierung die Möglichkeit, die Verbrauchsdaten der VRF-Inneneinheiten auf den Verbrauch des Gesamtsystems zu verteilen.

Die Lösung

Neben der grundlegenden Klimatisierung der Räumlichkeiten müssen fünf Serverräume separater Mieter ganzjährig gekühlt werden. Dabei war die Gewährleistung eines unterbrechungsfreien Betriebs des Klimasystems gefordert. Die Umsetzung erfolgte mit zwei redundanten Systemen: Indem ein Wandgerät an ein VRF 3-Leiter-System und das andere an ein VRF 2-Leiter-System angeschlossen wurde, finden die Vorteile der beiden Systeme je Serverraum Verwendung. So wird zum einen der Wärmerückgewinnungseffekt der 3-Leiter-Systeme optimal genutzt und zum anderen profitiert man von den energieeffizienten und ökonomischen 2-Leiter-Systemen für Phasen ohne erwarteten Wärmerückgewinnungseffekt.

Wärmerückgewinnung zur Erhöhung der Effektivität

Um diesen Effekt zu erhalten, nutzen VRF 3-Leiter-Systeme die „Abwärme“ der zu kühlenden Serverräume und transportieren diese über das Kältemittel und unter Zuhilfenahme zusätzlich installierter Umschalteinheiten innerhalb des Rohrleitungssystems an alle Inneneinheiten mit Heizanforderung. Die Inneneinheiten, die im Heizmodus aktiv sind, agieren in diesem Moment als Verflüssiger. Zeitgleich wird über Ventile die Wärmeübertrageroberfläche der Außeneinheiten reduziert. Aus diesem Grund verfügt jede Inneneinheit zusätzlich über eine 3-Leiter-Umschalteinheit, die anhand der Betriebsarteneinstellung auf der Fernbedienung entweder im Heiz- oder im Kühlmodus aktiv ist. Im Optimalfall liegt der Kühl- und Heizbedarf bei jeweils 50 Prozent, sodass die Außeneinheit nur noch als Verdichtereinheit arbeitet und die Verdampfung sowie Verflüssigung des Kältemittels sich nur innerhalb des Gebäudes abspielt.

**Systemaufbau mit Steuerung über einen Touch-Screen Controller von Panasonic**

Optimale Ausnutzung der Steuerungspotenziale

Indem das komplette Steuerungspotenzial des Touch-Screen Controllers ausgenutzt
wird, kann der Aufwand weiterer Verdrahtung und Investitionskosten in zusätzliches Zubehör zur Steuerung der Grundlast- und Störumschaltung der Geräte in den Serverräumen vermieden werden.
Die frei programmierbare Jahreszeitschaltuhr des Controllers ermöglicht zudem eine individuelle Umschaltung der Systeme. So kann für den Sommer ein übliches wöchentliches Umschaltungsintervall und in den restlichen Monaten eine Umschaltung im 12 Stunden Rhythmus eingestellt werden. Tagsüber wird das 3-Leiter-System zur Kühlung der Serverräume genutzt und abends entsprechend auf das 2-Leiter-System umgeschaltet. So wird der größtmögliche Nutzen aus der Wärmerückgewinnungsfunktion der 3-Leiter-Systeme erzielt.

Weiterhin bietet der Panasonic Touch-Screen Controller die Möglichkeit der Programmierung von ereignisgesteuerten Abläufen. Durch diese programmierbaren Ereignisse kann die Sicherheit des Systems beim Überschreiten eines definierten Schwellenwertes von 26 °C Raumtemperatur aufgrund äußerer Einflüsse, z. B. im Sommer durch hohe Außentemperaturen oder der Ausfall der Anlage aufgrund einer Störung, gewährleistet werden. So schaltet im Störfall unverzüglich automatisch und bei Überschreitung der Schwellentemperatur nach einer kurzen Überschreitungszeit das zweite System hinzu. Für eine zeitnahe Reaktion bei evtl. Systemstörungen ist eine weitere Funktion des Touch-Screen Controllers zum Störmeldungsversand per E-Mail im Einsatz, was das Ergreifen der entsprechenden Maßnahmen ermöglicht und Betriebsunterbrechungszeiten der Systeme erheblich minimiert.

Fazit

Die Anforderungen des Bauherrn an die Klimatisierung wurden bei diesem Projekt unter anderem durch die vielfältigen Möglichkeiten des Panasonic Touch-Screen Controllers für unterschiedliche Anforderungen wie Betriebskostenabrechnung, Stör- und Grundlastumschaltung der Geräte, die frei programmierbare Jahreszeitschaltuhr sowie die Einbindung in ein Netzwerk zur Störmeldungsweiterleitung optimal umgesetzt.