Kompakt informieren
- In Rechenzentren ist die Energieeffizienz einer der wesentlichen Wettbewerbsfaktoren. Der größte Hebel existiert bei der Abführung der Abwärme.
- Im neuen P&T-Datacenter in Betzdorf wird die Kühllast volumenstromvariabel im Umluftbetrieb abgeführt. Als Kühlpotenziale werden vorrangig die Außenluft und die adiabate Befeuchtung eines Regenerationsluftvolumenstroms genutzt.
- Neben der ganzheitlichen gerätetechnischen Optimierung durch eine Jahressimulation wurden auch die Regelsequenzen auf maximale Energieeffizienz getrimmt.
Die e-brc, Tochterunternehmen des luxemburgischen Marktführers im Bereich der Post- und Telekommunikationsdienste Postes & Télécommunication (P&T), baut in Betzdorf, Luxemburg, zurzeit ein neues Datacenter. Zum Zeitpunkt der Realisierung soll es das umweltfreundlichste seiner Art in Europa sein. Dabei leistet die Klimatechnik einen wesentlichen Beitrag: Sie führt insbesondere die durch die Großrechner erzeugte Wärme besonders energieeffizient ab.
P&T beauftragte das Ingenieurbüro Jean Schmit Engineering (JSE) aus Luxemburg mit der Generalplanung. Es ist bereits das dritte gemeinsam realisierte Rechenzentrum dieser Größenordnung. Die Zentren wurden für die maximale Sicherheitsstufe TIER IV (siehe Info-Kasten) konzipiert. Die ersten beiden Projekte bekamen auch schon die entsprechende Zertifizierung vom renommierten Uptime Institute aus den USA.
In der Endausbaustufe werden insgesamt 64 Raumlufttechnische Geräte in Betzdorf stehen: Auf einem eigenen Stockwerk klimatisieren 28 Innenraumgeräte Abb. 1 eine Etage des Datacenters. Ein weiteres Stockwerk mit Servern wird von 36 wetterfesten RLT-Geräten versorgt, die auf dem Dach aufgestellt werden.
Energieeffizienz als Wettbewerbsvorteil
Um konkurrenzfähig zu bleiben, forderte der Bauherr für Betzdorf die höchste zu diesem Zeitpunkt mögliche Energieeffizienz. Das erarbeitete Konzept kombiniert dazu Umluftbetrieb mit adiabater Kühlung. In der Endausbaustufe sind mindestens 15 MW Wärme abzuführen. Dafür wird ein Luftvolumen von bis zu 5,6 Mio. m3/h umgewälzt.
Weitere Kernpunkte des Energiesparkonzepts sind ein volumenstromvariabler Umluftbetrieb und die Minimierung von Druckverlusten. Eine eingehende und ganzheitliche Effizienz-Analyse beeinflusste das Konzept maßgeblich.
Um die Druckverluste in den RLT-Geräten zu minimieren, wurden diese großzügig dimensioniert. Die Geschwindigkeit im lichten Querschnitt beträgt lediglich 1,6 m/s. Das erste der RLT-Geräte hat deshalb eine Breite von knapp 4 m, eine Höhe von 4,5 m und eine Länge von 14 m.
Auch bei der Auswahl der Komponenten, wie Filter oder Rotationswärmeübertrager war der Druckverlust ein entscheidendes Selektionskriterium. Die absoluten Energieeinsparungen solcher Maßnahmen sind erheblich: Allein 2816 Filterelemente sind für die 64 RLT-Geräte in Betzdorf vorgesehen.
Umweltfreundliche Kälteerzeugung
15,28 MW Kühlleistung benötigt das fertig ausgebaute Datacenter. Die dazu erforderliche Kälte soll möglichst ökologisch erzeugt werden. Deshalb wird so viel wie möglich mit Außenluft gekühlt. Als Regenerationsluft wird sie bei Bedarf zur Kühlung adiabat befeuchtet. Die Kälte des Regenerationsluftstroms wird durch Rotationswärmeübertrager ohne Feuchteübertragung an die Umluft des Datacenters übertragen.
Die umweltfreundliche Kühlung leistet 5,88 MW. Das entspricht fast einem Drittel der benötigten Kühlleistung. Für die adiabate Befeuchtung wird zuerst aufbereitetes Regenwasser genutzt. Neben dem Datacenter wurden dafür eigens ein Regenwassertank und eine Aufbereitungsanlage gebaut. Sollte das Regenwasser zeitweise nicht genügen, wird aufbereitetes Wasser einer naheliegenden Kläranlage benutzt. Die restliche Kälteleistung stellt die zentrale Kälteerzeugung Abb. 2 bereit.
Auch die Antriebe wurden optimiert. Die Motoren der Umluftventilatoren sind im Fortluftstrom der Regenerationsluft platziert. Statt die Kühllast zu erhöhen, wird die Motorabwärme somit direkt abgeführt. Der Kühlleistungsbedarf wurde dadurch um insgesamt 512 kW gesenkt.
Neben den Umluft-Geräten sorgt ein weiteres RLT-Gerät für den hygienisch notwendigen Luftwechsel und die Sicherstellung der Luftfeuchtigkeit von ganzjährig 8 g/kg. Der erforderliche Außenluftanteil der Serverbereiche ist sehr gering. Für die Klimatisierung der angeschlossenen Büroräume ist ein separates RLT-Gerät zuständig.
Standortspezifisch analysiert
Bei der Erarbeitung des Raumlufttechnik-Konzepts wurden verschiedene Lastfälle und RLTAnlagenkonzepte mit dem Effizienznachweis „TrueBlue“ simuliert. Ausbaustufen von 1200 bis zu 2000 W/m2 wurden dazu betrachtet. Kühlsequenzen wurden im Stundenschrittverfahren über einen Zeitraum von einem Jahr simuliert Abb. 3. Der normkonforme Effizienznachweis TrueBlue von robatherm berücksichtigt die tatsächlichen Wetterdaten des jeweiligen Standorts, weltweit. Anhand dieser Ergebnisse wurde das Konzept detailliert ausgearbeitet. Investitions-, Betriebs-, Wartungs- und Entsorgungskosten werden mit dem Effizienznachweis ebenso ausgewiesen wie Primärenergiebedarf und CO2-Emissionen.
In Deutschland sind solche ganzheitlichen Betrachtungen insbesondere vor dem Hintergrund des EEWärmeG (Erneuerbare-Energien-Wärmegesetz, Webcode 305260) zu sehen. Das aktuell gültige EEWärmeG sieht vor, dass ein bestimmter Prozentsatz des Wärme- und Kältebedarfs durch erneuerbare Energien erzeugt werden muss bzw. durch sogenannte Ersatzmaßnahmen zu kompensieren ist. Wärmerückgewinnung und adiabate Abluftbefeuchtung können als Ersatzmaßnahme unter Einhaltung bestimmter Qualitätskriterien nach EEWärmeG angerechnet werden.
Durch die Analyse wurden die optimalen Regelbereiche und deren Positionierung im h,x-Diagramm identifiziert Abb. 4. Die größtmögliche Energieeinsparung wird durch drei Bereiche mit unterschiedlichen Regelsequenzen erreicht. Diese Regelsequenzen bestimmen die Abfolge der Funktionen Wärmerückgewinnung, adiabate Befeuchtung, variable Volumenströme und Zuluftkühler-Leistung.
Geprüfte Leistung
Die anspruchsvollen Leistungsdaten wurden am realen Gerät während einer Werkabnahme verifiziert. Dazu wurde das erste RLT-Gerät mit einem Luftvolumenstrom von 47750 m3/h im Entwicklungslabor von robatherm in Burgau komplett montiert und mit Messeinrichtungen versehen Abb. 1. Förderleistung, Stromaufnahme und Druckverluste der einzelnen Komponenten sowie des gesamten RLT-Geräts wurden überprüft und bestätigt. •
TIER-Standards
Die Telecommunications Industry Association (TIA) hat im April 2005 die „Telecommunications Infrastructure Standards for Data Centres TIA-942“ vorgestellt. Diese Richtlinie für Rechenzentren deckt die Bereiche Räumlichkeiten, Verkabelung, Ausfallsicherheits-Stufen und Umweltaspekte ab. Die darin aufgeführten, vom Uptime Institute (Santa Fe, USA) erarbeiteten TIER-Klassifikationen definieren vier unterschiedliche Klassen von Ausfallsicherheit und Redundanz; die vier TIER-Klassen unterscheiden sich in Verfügbarkeitsanspruch und geforderter Redundanz. Bei TIER I muss das Rechnerzentrum zu 99,671 % verfügbar sein, bei Tier IV sind es 99,995 %. Das bedeutet, dass das Rechenzentrum bei TIER IV eine „End User Downtime“ pro Jahr von max. 0,4 h (24 min) haben darf. Quelle: https://www.protector.de/
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