Eine Besonderheit von Rechenzentren ist, dass sie, im Gegensatz zu anderen Räumen, ganzjährig gekühlt werden müssen auch im Winter. Ein wichtiger Faktor für einen störungsfreien Betrieb der Server und Computer ist die Kontrolle der Umgebungstemperatur. Wo immer mehrere Computer zusammenstehen, entsteht Abwärme in großen Mengen. Eine Klimaanlage muss extrem zuverlässig sein, da ihr Ausfall bereits nach sehr kurzer Zeit zu einer Überhitzung der Server- und IT-Räume und damit zu einer Störung führen kann.
Energiesparpotenziale und ihre Einflussfaktoren
Bei der Kühlung von Serverräumen gibt es erhebliche Energie-Einsparpotenziale. Diese werden vor allem durch die vorherrschende Raumtemperatur, Luftführung und die Wahl der Kälteanlage beeinflusst.
Die einfachste Möglichkeit, CO2 und Geld einzusparen, ist die Wahl der richtigen Raumtemperatur. Oft sind Serverräume zu kalt eingestellt. Gerade bei bestehenden, kleinen und mittleren EDV-Räumen wird häufig vergessen, dass jedes Grad niedrigere Temperatur im Raum zu ca. 3 bis 5 Prozent höherer CO2-Emission und Betriebskosten führt. Dabei ist eine solch niedrige Raumtemperatur nicht notwendig. Die meisten Server/Computer arbeiten auch bei Temperaturen von bis zu 35 °C noch zuverlässig.
Auch auf die Luftführung im Raum sollte geachtet werden. Bei größeren Rechenzentren ist das in der Regel selbstverständlich. Durch einen Warmgang/Kaltgang oder einen Doppelboden werden die Racks optimal mit kalter Luft versorgt. Bei Serverräumen mit Wand- oder Deckengeräten wird die Luftführung oft vernachlässigt. Der Kälteanlagenbauer installiert die Klimaanlage und der IT-Spezialist die Serverschränke. Nicht selten findet hier keine Abstimmung statt. Auf die Luftführung achtet niemand. Es kann mit deutlich geringeren Raumtemperaturen gearbeitet werden, wenn beide Geräte miteinander und nicht gegeneinander arbeiten.
Drop-In verschlechtert Wirkungsgrad
Bei Bestandsanlagen findet man häufig noch das Kältemittel R 22. Wie wir wissen, ist es seit dem 1. Januar 2010 verboten, Frischware R 22 zu verkaufen. Wiederaufbereitetes Kältemittel, das noch bis zum 31. Dezember 2014 verwendet werden kann, ist nur in begrenzten Mengen verfügbar. Im Havariefall können Anlagen, die mit R 22 befüllt sind, womöglich nicht sofort repariert werden. Der Betreiber muss mit Ausfällen des Servers rechnen.
Die Verwendung eines Drop-In Kältemittels (R 422 D) würde den Wirkungsgrad der Anlage um ca. 7 Prozent verschlechtern. Das bedeutet höhere Betriebskosten und eine höhere CO2-Emission. Bereits seit dem 1. Januar 2000 ist die Verwendung von R 22 in Neuanlagen verboten. Neue, moderne Split-Klimaanlagen mit R 410 A haben einen deutlich besseren Wirkungsgrad und können, im Vergleich zu R 22-Anlagen, die CO2-Emission und die Betriebskosten um ca. 30 Prozent reduzieren.
Noch deutlicher ist der Unterschied bei den VRV-Anlagen. Die Daikin Außen-geräte, wie VRV Q beispielsweise, ermöglichen einen wirtschaftlichen Wechsel von R 22 zu R 410 A. Die Kältemittelleitungen und die Innengeräte (ab der K-Serie) können übernommen werden. Dadurch ist,trotz der hohen Anzahl der Innengeräte und des verzweigten Rohrnetzes, eine kostengünstige Umstellung möglich. Allein durch den Austausch des Außengerätes kann eine R 22-Anlage auf R 401 A umgestellt und dadurch eine Energieeffizienzsteigerung von mehr als 40 Prozent erreicht werden.
Freie Kühlung nicht zwangsläufig effizienter
Bei größeren Serverräumen wird häufig Freie Kühlung eingesetzt. Freie Kühlung bedeutet aber nicht zwangsläufig, dass es sich um die effizienteste Anlagentechnik handeln muss. Vergleicht man Kaltwassersätze mit Freier Kühlung mit einer Daikin VRV mit Direktverdampfung ergeben sich folgende Ergebnisse:
- Bei einer Kälteleistung von 40 kW und 7 000 Betriebsstunden pro Jahr sind der Energieverbrauch sowie die CO2-Emissionen bei den Kaltwassersätzen trotz Freier Kühlung um bis zu 16 Prozent höher als bei der VRV mit Direktverdampfung.
- Bei einer Kälteleistung von 100 kW und 7 000 Betriebsstunden pro Jahr sind der Energieverbrauch sowie die CO2-Emissionen bei den Kaltwassersätzen trotz Freier Kühlung um bis zu neun Prozent höher als bei der VRV mit Direktverdampfung.
Begründen lässt sich das durch den besseren Wirkungsgrad der VRV-Anlage. Obwohl bei einem Kaltwassersatz mit Freier Kühlung ab einer Außentemperatur unter 5 °C nur der Rückkühler in Betrieb ist und nur Pumpen und Ventilatoren zur Bereitstellung der Kälteleistung benötigt werden, schneidet das System über das gesamte Jahr gesehen schlechter ab als die VRV-Anlage.
Die Zeit, in der die Freie Kühlung genutzt werden kann, macht nur ca. 30 Prozent der Laufzeit aus. Bei 70 Prozent der Betriebszeit wird der Kaltwassersatz benötigt. Pumpen und hydraulische Weichen sind ständig in Betrieb. Der Wirkungsgrad des Daikin VRV-Systems ist im Vergleich zu einem Kaltwassersatz besser. Und das so deutlich, dass die Nutzung der Freien Kühlung nicht ausreicht, um dies zu kompensieren.
Auch die Effizienz im Rechenzentrum braucht bei Verwendung einer VRVAnlage nicht zu leiden. Es besteht die Möglichkeit, auch Klimaschränke und externe Kühlregister mit Kälte zu versorgen. Noch weniger CO2 entsteht, wenn die Abwärme aus den Rechenzentren und Serverräumen zum Heizen genutzt wird. So lässt sich zum Beispiel über eine VRV mit Wärmerückgewinnung gewonnene Wärme zum Heizen in die Büroräume verschieben. Dieses Beispiel gilt natürlich nicht für alle Anwendungsfälle. Dennoch lohnt es sich auch andere Kühlsysteme in Erwägung zu ziehen und sich nicht allein durch den Begriff Freie Kühlung blenden zu lassen. -
Jens Gaigalat
Planungsberater, Daikin Airconditioning Germany GmbH, München
