Lösungen mit hoher Energieeffizienz für Rechenzentren

Der Anteil der Rechenzentren am weltweiten Energieverbrauch im IT-Bereich ist signifikant, und der Energiebedarf wird in Zukunft weiter steigen. Beispielsweise ist der Energieverbrauch, der weltweit fürs sogenannte Cloud Computing erforderlich ist, schon heute höher als der gesamte Energieverbrauch Indiens. Da ein bewusster Umgang mit Energieressourcen für den IT-Bereich von zentraler Bedeutung ist, können Anlagen, die auf einen geringen Energieverbrauch abgestimmt sind, dazu beitragen, den weltweiten Trend in den Rechenzentren zu stoppen.

Hochpräzises Kühlungssystem wählen

Es ist wichtig, sich vor Augen zu halten, dass sich nur 30 % des Energieverbrauchs in Rechenzentren auf die IT-Ausrüstung und die Speichermedien zurückführen lassen. Der Rest wird gebraucht, um andere Systeme mit Strom zu versorgen, beispielsweise UPS-Systeme, Beleuchtung, Befeuchtung/Entfeuchtung, CRAC-Einheiten (Klimaanlagen für Computerräume), Systeme für die Stromverteilung und nicht zuletzt Kühlanlagen. Macht man sich bewusst, dass sage und schreibe 33 % der in Rechenzentren verbrauchten Energie für die Kühlung gebraucht werden, wird klar, wie wichtig effiziente, hochpräzise Kühlanlagen sind.

Den Energievorteil von Freikühlung nutzen!

In großen Teilen Europas kann man zum Kühlen auf die sogenannte Freikühlung zurückgreifen, d. h. kühle Außenluft, die genutzt wird, um die Luft im Gebäudeinneren zu kühlen. Man unterscheidet zwischen direkter und indirekter Freikühlung. Bei der direkten Freikühlung setzt man Außenluft ein, um die von der IT-Ausrüstung abgegebene Warmluft abzukühlen, eine Methode, die sich für Zentren mit hohem Luftumsatz anbietet. Das Verfahren ist effizient, hat aber den Nachteil, dass sich Luftqualität und Luftfeuchtigkeit weniger gut steuern lassen. Bei indirekter Freikühlung wird Außenluft verwendet, um ein Wärmeübertragungsmittel zu kühlen, mit dem dann wiederum die IT-Ausrüstung gekühlt wird. Somit lassen sich Luftqualität und Luftfeuchtigkeit bestens steuern, zudem bietet die Methode mehr Sicherheit. Sie ist aber weniger effizient, da die beiden Temperatursprünge im Übertragungsmittel zu Energieverlusten führen.

Energieverbrauch in Rechenzentren um bis zu 40 % reduzierbar

Die indirekte Freikühlung lässt sich technisch gesehen auf zwei Weisen nutzen. Bei großen Rechenzentren empfiehlt sich die externe Kühlung mit Freikühlung des Kühlwassers, eine vielseitige, hocheffiziente Lösung, die eine jährliche Senkung des Energieverbrauchs von 30–40 % ermöglicht. Durch den Einsatz elektronisch kommutierter Ventilatormotoren (EC-Ventilatoren) ist diese Maximierung der Energieeffizienz auch bei Teillasten möglich.

Bei kleineren Rechenzentren und wenn sich das Aufstellen großer externer Kühlgeräte als schwierig erweist, werden stattdessen Systeme mit direkter Expansion des Kühlwassers eingesetzt. Dies minimiert den Verdichtereinsatz und senkt die Betriebskosten.

Verbesserte Ventilatorkontrolle für optimierte Effizienz

EC-Ventilatoren sind die Spitzentechnologie im Bereich der Lüftung von Rechenzentren. Die bürstenlosen Ventilatoren sind elektronisch kommutiert und haben dreidimensional geformte Ventilatorblätter aus Verbundwerkstoff. Folglich zeichnen sie sich durch leisen Betrieb und geringen Energieverbrauch aus, zudem überzeugen sie durch Selbstadaptierung bei veränderten Wärmelasten, Luftvolumenströmen und statischem Druck.

Dank automatischer Ventilatoroptimierung wird nur so viel Luft verteilt, wie zum Kühlen der IT-Ausrüstung erforderlich ist. Ist das Rechenzentrum nur zur Hälfte ausgelastet, wird dies mittels perforierter Bodenplatten ausgeglichen. Die Luftmenge wird dann angepasst und die Geschwindigkeit des Luftvolumenstroms reduziert.

Teillasten erfordern intelligente Verdichterlösungen!

Durch den Einsatz von Verdichtern mit variabler Geschwindigkeit wird die Effizienz bei Teillasten erhöht. Dadurch lassen sich Temperatur und Luftfeuchtigkeit genauer einstellen. Es ist auch möglich, Reserveverdichter einzusetzen (die ansonsten im Stand-by-Modus sind), um den Betrieb des Hauptverdichters zu ergänzen und den Gesamtenergieverbrauch zu senken.

Auch die Kühleinheiten wurden überarbeitet, um deren Effizienz zu verbessern, damit sie auch Teillasten gewachsen sind. Dazu trug unter anderem die Invertertechnologie für Verdichter bei. Bei Wohnimmobilien und einfacheren gewerblichen Anwendungen werden Scroll- oder rotierende Verdichter verwendet, die durch DC-Inverter angetrieben werden. Bei Systemen mit höherem Energieverbrauch kommen doppelte Schneckenverdichter mit integriertem AC-Inverter zum Einsatz.

Hybridsysteme für mehr Wahlfreiheit

Bei Multiverdichtereinheiten hat man die Wahl zwischen Hybriden, bei denen herkömmliche Verdichter parallel zu Verdichtern mit Inverterantrieb zum Einsatz kommen, oder Modellen, die nur auf der Basis von Verdichtern mit Inverterantrieb arbeiten. Auf diese Weise erhält der Kunde eine gute Mischung aus Energieeffizienz und Kosten, abhängig vom Einsatz. Die Kombination aus Inverter und Schnecken- oder Scrollverdichter bietet höchste Effizienz, gleichzeitig entsprechen die Betriebsgrenzen denen herkömmlicher Einheiten.

Zuverlässigkeit bei Rechenzentren das A und O

Ein Rechenzentrum steht und fällt mit störungsfreiem Dauerbetrieb rund um die Uhr. Somit sind die Anforderungen an Zuverlässigkeit und Qualität der Bauteile hoch, gleichzeitig ist Systemredundanz erforderlich: Sollte ein Bauteil ausfallen, darf sich dies nicht auf den Gesamtbetrieb der Anlage auswirken. Je größer das Rechenzentrum, desto höher die Anforderungen: Fehlertoleranz, Aufrechterhaltung des Betriebs bei Stromausfall, doppelte Einspeisungen und doppelte, unabhängige Stromkreise sind hier wichtige Parameter. Ziel ist es, Stillstandszeiten auf ein absolutes Minimum zu reduzieren. Ein Ausfall darf nie länger als 10 Minuten dauern, unabhängig davon, ob die Störung auf einen Unfall oder den menschlichen Faktor zurückzuführen ist.

Hochmoderne Kontrollfunktionen für höhere Redundanz, optimierte thermische Lasten und einfache Freikühlung

Damit man die Anlage optimal überwachen und steuern kann, müssen wichtige Systembauteile miteinander kommunizieren und interagieren können. Steuert man das lokale Netzwerk über eine integrierte Webseite, vereinfacht man die Überwachung für den Betriebsleiter des Rechenzentrums. Auch der Systemstatus muss auf einfache Weise überwacht werden können, beispielsweise über ein herkömmliches PC-Tablet.

Optimale Kühlwasserkontrolle

  

Besonders beim Durchsatz und der Temperatur des Kühlwassers kommt es auf optimale Steuerung und Überwachung an. Indem man die Anlage so einrichtet, dass das Kühlwasser bei geringer Belastung eine höhere Temperatur hat, erhöht man die Effizienz, und bei verstärktem Einsatz von Freikühlung kann die Betriebszeit der Verdichter verkürzt werden. Entsprechend sollte man die Kühlwassertemperatur bei Bedarf geringerer Luftfeuchtigkeit senken können, da die Luftfeuchtigkeit auf diese Weise besser und schneller gesenkt werden kann.

Leistungsstarke, kompakte Kühlsysteme für Serverräume

Die ideale Lösung für Serverräume sind Einheiten mit Direktexpansion, ausgelagerten Kondensatoren mit vertikalem Durchsatz und Luftverteilung direkt im Serverraum. So können verschiedene Installationsanforderungen erfüllt werden, ohne dass es zu Einbußen bei Anlagenzuverlässigkeit und -effizienz kommt. Gleichzeitig kann der Kunde auf einfache Weise eine auf seine individuellen Bedürfnisse zugeschnittene, effiziente Lösung erhalten.

Integrierte Lösungen für kleine Rechenzentren bieten eine hohe kW/m2-Rate bei minimaler Bodenfläche

Auch kleine Rechenzentren brauchen bisweilen eine hohe Energiedichte – nämlich dann, wenn sie Blade-Server einsetzen. Hier empfehlen sich Blade-Kühlungseinheiten, die große Wärmemengen wirkungsvoll abtransportieren. Dass bei dieser Lösung keine Doppelböden für die Luftverteilung erforderlich sind, wirkt sich positiv auf die Installationskosten aus.

Auf den Bedarf mittelgroßer Rechenzentren zugeschnittene, energieeffiziente Lösungen

Muss der Dauerbetrieb an allen Tagen des Jahres sichergestellt sein, bietet sich die Kombination aus wassergekühlten Indoor-Klimaanlagen und Freikühlungsgeräten an – marktweit die energieeffizienteste Lösung. Nicht selten verwendet man Doppelbodenkonstruktionen mit Luftströmen und Racklösungen in Warm- bzw. Kaltluftkorridoren, was eine maximale Energienutzung, optimalen Betrieb und eine hohe kW/m2-Rate ermöglicht. 

Bei Anlagen mit sehr großen Wärmemengen sind große luftgekühlte Kühlgeräte mit Inverter häufig die erste Wahl.

Da in großen Rechenzentren viel Wärme erzeugt wird, dominieren hier in Doppelböden verbaute Lüftungsanlagen.

Für große moderne Rechenzentren braucht man hochmoderne Kühlsysteme mit hoher Effizienz und Leistung, wie Klimaanlagen mit Mischluftventilator. Die Einheiten sollten separate Ventilatorsektionen haben und für die Doppelbodeninstallation konzipiert sein, wobei eine strenge Kontrolle des Drucks im Doppelboden gegeben sein muss.

Geräte in Modulbauweise und der Einsatz von Freikühlung sind entscheidende Faktoren für einen sicheren Betrieb und niedrige Kosten. Dass sich in unserer Heimat Nordeuropa in jüngster Zeit viele Rechenzentren angesiedelt haben, liegt daran, dass der Zugang zu Freikühlung einen großen Teil des Jahres über gewährleistet ist; hinzu kommt eine sichere Stromversorgung zu wettbewerbsfähigen Preisen. Bei manchen Standorten erfolgt die Stromzufuhr über zwei oder mehr unabhängige örtliche Wasserkraftwerke, was unschlagbar hohe Sicherheit bei der Stromversorgung gewährleistet.