Serverräume effizienter kühlen

K l i m a
rung und der Aufstellort feststehen,
stellt sich oft die Frage
nach dem effektivsten Funktionsprinzip.
Um eine Gefährdung
durch Wasser auszuschließen,
bevorzugen viele
Anwender kältemittelbasierte
Systeme. Diese Entscheidung
geht allerdings mit dem
Verzicht auf mehrere Vorteile
einher. So sind eventuelle Leckagen
im Kaltwasserkreislauf
leichter zu entdecken
als solche in einem Kältemittelkreislauf,
da austretendes
Kältemittel sofort verdampft.
Außerdem gestatten Kaltwassernetze
ein Rohrsystem, das
lange Leitungswege zulässt
und in das sich leicht weitere
Geräte einbeziehen lassen.
Schließlich eröffnet ein Glykol-Wasser-System
die Möglichkeit,
den Rückkühler an
beliebiger Stelle zu platzieren
und diesen zur Freikühlung zu
nutzen. Um dem Risiko eines
Wasseraustritts vorzubeugen,
genügt es, im üblichen Doppelboden
eine Auffangwanne
einzubauen.
Freikühlfunktion reduziert
Betriebskosten
Insbesondere für Anwendungen,
in denen eine hohe
innere Kühllast abzuführen
ist, lohnt sich ein Blick
auf Klimageräte mit Wasser-
Glykol-Kreisläufen und Freikühl-Funktion.
Welches Energieeinsparpotenzial
dies eröffnet,
macht der Vergleich
zweier GEA-Geräte aus der Serie
„T-Range“ mit identischer
Kühlleistung in Tabelle 1 deutlich:
In beiden Gerätevarianten,
der „C“- und „F“-Version, ist
ein Kältemittelkreislauf im
Innern des Präzisionsklimageräts
installiert, der die abzuführende
Wärme über einen
Wärmetauscher an einen
Wasser-Glykol-Kreislauf
abgibt. Dieser wiederum bindet
einen außen aufgestellten
Luft-Wasser-Kühler ein.
Bei der F-Version wird die anfallende
Wärme bei niedrigen
Außentemperaturen unterstützend
über einen zusätzlichen
innen liegenden Luft-
Wasser-Wärmetauscher abgeführt.
Im günstigsten Fall
genügt die Freikühlung ohne
Zuhilfenahme des Kompressors,
um die richtige Lufttemperatur
bereitzustellen. In der
Übergangszeit kann der Kompressor
modellabhängig bei
geringerer Last zugeschaltet
werden. Beide Betriebsfälle
minimieren die Laufzeit bzw.
Auslastung des Verdichters
und sparen somit elektrische
Antriebsenergie.
∂ Tabelle 1: Systemvergleich wasserbasiertes Präzisionsklimagerät mit und
ohne Freikühlung.
Kaltwasser-
System C-Version
Freikühl-System
F-Version
Kälteleistung 19,2 kW 19,2 kW
Elektrische Leistungsaufnahme 2,01 kW 2,01 kW
Ventilator
Elektrische Leistungsaufnahme
0,22 kW 0,2 kW
Pumpe
Elektrische Leistungsaufnahme 0,79 kW 0,79 kW
Rückkühlerventilator
Elektrische Leistungsaufnahme 6,4 kW 5,93 kW
Kompressor
Summe maximale Leistungsaufnahme
9,42 kW 8,93 kW
Stromverbrauch in kWh/a 82.548 51.409
(für Standort Wien)
Ersparnis Stromkosten bei ganzjährigem
Betrieb (12 ct/kWh)
– 3740,- €/a
∂ Mit Freikühlung ausgestattete Präzisionsklimageräte kühlen bei ausreichend
niedrigen Außentemperaturen ohne Verdichtereinsatz oder nutzen diesen
nur im Teillastbetrieb, sodass gegenüber herkömmlichen Lösungen etwa
ein Drittel an elektrischer Antriebsenergie eingespart werden kann.
Wirtschaftlich ist die
Mehrinvestition in ein Gerät
mit Freikühlung immer dann,
wenn hohe innere Kühllasten
existieren und die Außentemperatur
für eine möglichst
hohe Anzahl von Jahresstunden
unter der gewünschten
Zulufttemperatur liegt. Dies
ist in Mittel- und Nordeuropa
in der Regel der Fall, wie ein
Blick in die Statistik der meteorologischen
Daten zur Berechnung
des Energiebedarfs
von heiz- und raumlufttechnischen
Anlagen (DIN 4710
Bbl. 1) zeigt. So liegt beispielsweise
für den Standort Essen
lediglich an 2900 h im Jahr
die Außentemperatur oberhalb
von 12 °C.
Das Rechenbeispiel in Tabelle
1 zeigt das Einsparpotenzial
auf: Angenommen wird
ein Strompreis von 12 ct/kWh.
Bei der „F“-Version kann der
Verdichter etwa ein Drittel des
Jahres abgeschaltet bleiben,
sodass der Verbrauch etwa
51 400 kWh pro Jahr beträgt.
Gegenüber der „C“-Version,
die etwa 82 500 kWh jährlich
benötigt, werden demnach
3740 Euro jährliche Betriebskosten
eingespart. Die Mehrkosten
für die „F“-Version machen
sich damit in weniger als
zwei Jahren bezahlt. Gleichzeitig
wird die Umwelt entlastet:
Eine Stromerzeugung
im deutschen Kraftwerksmix
vorausgesetzt, vermeidet eine
Freikühlung dieser Größenordung
fast 20 t CO₂ jährlich.
Auch den Vergleich mit einer
kältemittelbasierten Variante
braucht die Klimaanlage
mit Freikühlung nicht
zu scheuen: Gegenüber einer
Ausführung als Split-System
gleicher Leistung spart
die Freikühlung mehr als
20 000 kWh Strom und bietet
zugleich die mit einem wasserbasierten
System verbundenen
konstruktiven Vorteile.
Modernisierung mit
„Ambicool“
Ein Beispiel für die erfolgreiche
Anwendung der Freikühlung
liefert die Häcker
Küchen GmbH & Co. KG, Rödinghausen.
Seit dem Bezug
des Verwaltungsneubaus ist
die IT-Zentrale des mittelständischen
Produzenten im dritten
Obergeschoss angesiedelt.
In dem fensterlosen Raum befindet
sich seitdem das datentechnische
Rückgrat des Unternehmens.
In den letzten Jahren
wuchs die Anzahl der Serverschränke.
So sind heute fast
zehn voll bestückte Racks dort
in Betrieb. Sie benötigen eine
Heft 5 /2008 · IKZ-FACHPLANER 23