Fast jedes Unternehmen verfügt heute über einen oder mehrere Server. Ein wesentliches Nebenprodukt dieser technischen Anlagen ist Wärme, denn im Betriebsmodus entwickeln diese Systeme hohe Temperaturen. Um die volle Leistungsfähigkeit zu gewährleisten, müssen diese Geräte gekühlt werden, um die empfindlichen elektronischen Anlagen vor Schäden zu bewahren und einen reibungslosen Betrieb sicherzustellen. In aller Regel muss deshalb die überschüssige Wärme des EDV-Servers aus dem Aufstellraum abgeführt werden. Doch welche Lösungen bietet die Klimatechnik Betreibern aktuell, um möglichst wirtschaftlich und energieeffizient vorhandene Wärmelasten aus Serverräumen abzuführen bzw. im Gebäude zu nutzen?
Für die Auswahl der geeigneten Technologie bietet der Markt zahlreiche Möglichkeiten mit unterschiedlichen technischen Lösungen. Um die richtige Wahl zu treffen, sind immer die örtlichen Bedingungen, also die abzuführenden Wärmelasten, die Nutzungsbedingungen oder die Lage des Raumes zu berücksichtigen. Ebenso spielt die richtige Art der Luftführung sowie das Vermeiden von Querströmungen bei mehreren Klimaanlagen eine große Rolle. VRF-Systeme eignen sich für diese Aufgabe sehr gut: Sie arbeiten leise und energiesparend, brauchen im Innen- wie im Außenbereich wenig Platz und lassen sich kostengünstig und einfach montieren.
Die Schranklösung
Zahlreiche Hersteller kombinieren die Anforderungen geringer Platzverhältnisse und energiesparender Kühlung miteinander und stellen für die EDV-Kühlung Klimatechnik in Form von speziellen Klimaschränken zur Verfügung. Diese Geräte im Schrankformat dienen der automatischen Regulierung von Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Dabei wird die Temperatur über einen entsprechenden Sensor erfasst und elektronisch geregelt. Diese Methode bietet zwei entscheidende Vorteile. Zum einen der geringere Platzbedarf und zum anderen der wesentlich reduzierte Kühlbedarf, da nur der Schrank gekühlt werden muss.
Die weitaus am häufigsten vorkommende Lösung ist die Kühlung mit separaten Innen- und Außengeräten als Split-System. Auch hierbei lässt sich die Effizienz beim Betrieb dieser Anlagen durch die Wahl beispielsweise eines invertergesteuerten Außengerätes erheblich optimieren. In der Regel ermöglichen Klimaschränke einen geringen Energieverbrauch und bieten viel Spielraum bei der Planung. Sie lassen sich sowohl an luft- als auch an wassergekühlte Außengeräte anschließen.
Klimaschränke sind auch deshalb eine beliebte Lösung, weil die Entfeuchtung bei der Serverraumklimatisierung nicht erwünscht ist. Serverklimageräte sollten deshalb eine möglichst geringe Entfeuchtungsleistung haben. Um zu trockene Luft im Raum zu vermeiden, müssen viele Serverräume zusätzlich befeuchtet werden. Bei Klimaschränken erfolgt die Einstellung der relativen Luftfeuchtigkeit über den Verdampfer, der der Raumluft Wasser entzieht, welches dann aber im Schrank zirkuliert und die ausgeblasene kalte Luft wieder befeuchten kann.
Die klassische Lösung
Am häufigsten werden zur Kühlung von kleinen und mittelgroßen Serverräumen Klimasysteme in Mono- oder Multi-Split-Ausführung eingesetzt. Als Standard werden Decken- oder Kassettenklimageräte zur Umluftkühlung und Filterung der Raumluft verwendet. Diese Variante der Serverkühlung sieht die Abführung der überschüssigen Wärme über ein oder mehrere Innengeräte im Umluftverfahren vor. Die vom Kältemittel aufgenommene Wärme wird zu einem Außengerät geführt und dort an die Umwelt abgegeben. Um einen Dauerbetrieb der Anlage zu vermeiden und den Energieverbrauch am tatsächlichen Bedarf zu orientieren sowie die Betriebskosten zu senken, sind die Innengeräte mit Temperaturfühlern ausgestattet. Diese Lösung eignet sich vor allem dann, wenn keine übergeordnete Klimaanlage im Gebäude zur Verfügung steht oder eine Anbindung an diese aus technischen oder wirtschaftlichen Gründen nicht möglich ist.
Mittlerweile sind bei den Split-Geräten die invertergesteuerten Systeme so ausgereift und wirtschaftlich überlegen, dass sich hier die energiesparende Technologie gegenüber Geräten in Standardausführung durchgesetzt hat. Oft anzutreffen sind auch zwei Innen- und zwei Außengeräte, die im Redundanzbetrieb arbeiten, um eine besonders hohe Betriebssicherheit zu gewährleisten. Der abwechselnde Betrieb – meistens im Zwölf-Stunden-Takt – sichert eine gleichmäßige Verteilung der Betriebsstundenzahl auf die identischen Anlagen.
Jedoch gibt es auch Argumente gegen die Einbindung der Serverkühlung in die Gebäudeklimaanlage. Hierfür müssen bereits vorhandene Außengeräte größer ausgelegt oder ein komplettes Gebäudeenergiekonzept geändert werden. Dies würde die Energieeffizienz der gesamten Anlage beeinträchtigen und die Investitionskosten unnötig in die Höhe treiben. Zudem ist ein hoher Installations- und regelungstechnischer Aufwand nötig, um die Innengeräte in die Anlage zu integrieren. Oft ist für verhältnismäßig kleine Serverräume eine Mono-Split-Anlage vollkommen ausreichend, um energiesparend zu kühlen. Dagegen bieten große Gebäude und Rechenzentren die Möglichkeit, den Wärmeüberschuss aus der Serverkühlung durch eine geeignete Einbindung zur Raumheizung zu nutzen. Das ist technisch sehr gut umsetzbar, weil nicht die Serverkühlung von der Gebäudeklimatisierung abhängig ist, sondern die technische Kühlung die Gebäudeklimatisierung unterstützt.
Die energieeffiziente Lösung
Moderne VRF-Klimasysteme bieten die Möglichkeit, aus den Serverräumen abgeführte Wärmeenergie zurückzugewinnen. Dabei wird die abgeführte Wärme aus dem Serverraum über einen Verteiler in andere Gebäudebereiche mit Wärmebedarf verschoben oder in einem Speichersystem zwischengelagert, aus dem die Wärme später angefordert werden kann. Besonders eignen sich dafür Systeme, die über eine Wärmerückgewinnung verfügen, wie beispielsweise das VRF-R2-Wärmepumpensystem zum simultanen Heizen und Kühlen des Herstellers Mitsubishi Electric. Zentrales Bauteil des R2-Klimasystems sind sogenannte BC-Controller (Kältemittelverteiler), die mit den Außengeräten eine kälte- und regelungstechnische Einheit bilden. Sie können das Kältemittel je nach Wärme- oder Kältebedarf als Heizgas oder Flüssigkeit an die unterschiedlichen Klimakreise in einem Gebäude verteilen.
Die BC-Controller sind den entsprechenden Etagen zugeordnet, sodass den zu kühlenden Räumen Wärme entzogen und in Bereiche des Gebäudes transportiert werden kann, die gerade Wärme benötigen. Die Wärme wird so nicht ungenutzt über Außenanlagen an die Umwelt abgegeben, sondern verbleibt in einem geschlossenen Kreislauf. Auch regelungstechnisch erweist sich das installierte R2-System als ausgesprochen nutzerfreundlich: Die Wärmerückgewinnung erfolgt per Umschalten von Kühlen auf Heizen durch eine intelligente Anordnung der Umschaltventile automatisch auf die individuell eingestellte Raumtemperatur, sodass jedes Innengerät unabhängig von den anderen bedarfsabhängig im Heiz- oder Kühlbetrieb angesteuert werden kann. Das heißt, wenn der Wärmebedarf des Gebäudes gleich oder höher als die Wärmelast aus dem Serverraum ist, kann die Wärme über die Klimageräte in die anderen Räume geleitet werden. Nur bei hohen Außentemperaturen, wenn im gesamten Gebäude Kühlbedarf herrscht, wird die Wärme über die Außengeräte abgeführt.
Fazit
Es gibt unterschiedliche Möglichkeiten, die Kühlung eines Server- oder EDV-Raumes energiesparend und kostenoptimiert vorzunehmen. Die Wahl des geeigneten Systems hängt von der tatsächlich anfallenden Wärmelast sowie den gebäudetechnischen Voraussetzungen ab. In größeren Gebäuden lassen sich Serverräume häufig in vorhandene raumlufttechnische oder zentrale Klimaanlagen integrieren. Hierbei sollte jedoch zwischen den unterschiedlichen Bedarfsanforderungen einer Gebäudeklimatisierung und der Serverkühlung abgewogen werden.
Neben speziellen Klimaschränken und klassischen Split-Systemen, lässt sich die Kühlung von EDV- und Serverräumen sehr energieeffizient gestalten, wenn eine Nutzung der Abwärme realisiert werden kann. Das ist bei Anwendungen möglich, wenn im Serverraum hohe Wärmelasten bestehen, die das ganze Jahr über für die Raumheizung oder Warmwasserbereitung genutzt werden können. Ein VRF-R2-Wärmepumpensystem mit Wärmerückgewinnungsfunktion ermöglicht eine Energieverschiebung, bei der überschüssige Wärmeenergie, beispielsweise aus Serverräumen, in Räume transportiert werden kann, die beheizt werden sollen.
