AirBlock MIFC – Die zukunftsweisende Rechenzentrums-Klimatisierung

17.08.2016

Das Klimasystem AirBlock MIFC (Modular Indirect Free Cooling) zeichnet sich zum einem durch die flexible und energieeffiziente Kälteerzeugung und zum anderen durch die projektspezifische Planung aus.

Das Klimasystem AirBlock MIFC (Modular Indirect Free Cooling) zeichnet sich zum einen durch die flexible und energieeffiziente Kälteerzeugung aus, die die meiste Zeit des Jahres die indirekte freie Kühlung einsetzt, und zum anderen durch die projektspezifische Planung, bei der alle notwendigen Anlagenkomponenten in eine bestehende Architektur eingepasst oder auch in Rechenzentrums-Neubauten optimal integriert werden können.

Mit diesen Anpassungen an die individuellen Raumverhältnisse werden die Anlagenkomponenten so optimiert, dass sich Energieverluste minimieren. Aus diesem Grund kommt es zum Einsatz der indirekten freien Kühlung, da hierüber über einen großen Zeitraum des Jahres lediglich mit Außenluft gekühlt wird. Ein weiterer Faktor ist die moderne und intelligente Regelung der EC-Ventilatoren, die durch die druckverlustarme Luftführung besonders effizient arbeiten.

Deshalb ist der AirBlock MIFC unter der Berücksichtigung von Investitions-, Energie- und Betriebskosten eines der effizientesten Systeme am Markt.

Bestandsrechenzentren und Modernisierung der Klimatisierung

Die Klimatechnik eines Bestandrechenzentrums auf den aktuellen Stand der Technik zu bringen ist eine ebenso große Herausforderung, wie die passende Klimatechnik in die Standortsuche zu integrieren. Die Besonderheit des AirBlock MIFC besteht darin, dass bei jedem Projekt eine individuelle Planung erfolgt und die notwendigen Anlagenkomponenten in das Gebäude integriert werden. Dabei ist es auch möglich, ehemalige Büroräume für eine Umnutzung einzusetzen, da bei dieser Anlage keine Kompaktgeräte installiert, sondern die Baukomponenten vor Ort montiert werden. Dabei ist es von Vorteil, dass jedes ausführende Unternehmen aus dem Gewerk Klimatechnik diese Anlagen installieren kann.

Das hybride Kühlkonzept

Die Besonderheit des AirBlock MIFC ist, dass durch die individuelle Konstruktion der Anlagen auch kundenspezifische Lösungen für die Kälteerzeugung möglich sind. Grundsätzlich kommt in den Konzepten immer die indirekte freie Kühlung zum Einsatz, die es ermöglicht, mit kühler Außenluft über einen großen Zeitraum das Rechenzentrum zu kühlen. Dafür sind nur Ventilatoren notwendig, die mit geringer elektrischer Leistung auskommen. Als Herzstück der Anlage wird hierbei ein Kreuzstromwärmeübertrager installiert, der dafür sorgt, dass die Abwärme aus dem Rechenzentrum an die Außenluft übertagen wird und dabei kein Außenlufteintrag in das Rechenzentrum erfolgt. Für die wenigen standortabhängigen Jahresstunden, an denen die Außenlufttemperatur zu hoch ist, um das Rechenzentrum  direkt und ausschließlich über die Außenluft zu kühlen, muss eine zusätzliche Kälteerzeugung unterstützen.

Diese Kälteerzeugung wird in der Regel über eine luftgekühlte Kältemaschine zur Verfügung gestellt, die dann mit der Außenluftkühlung im Mischbetrieb arbeitet oder bei zu hohen Außenlufttemperaturen die gesamte Kälteleistung bereitstellt. Alternativ können anstelle der Kältemaschine auch andere Erzeugungsarten eingesetzt werden: Beispielsweise kann eine integrierte Direktverdampfereinheit oder ein Kältespeicher genutzt, oder mithilfe von Grund-, Oberflächen- oder Trinkwasser gekühlt werden. Eine sinnvolle Lösung bietet sich bei der Nutzung und Integration einer bestehenden Kälteanlage an, da dies zum einen Investitionskosten senkt und zum anderen die Effizienz der Gesamtanlage erheblich steigert. 

Die Technik im Detail

Das wichtigste Bauteil der eingesetzten Anlagenkomponenten ist der Kreuzstromwärmeübertrager: Dieser läuft 10-12°C länger im Freikühlbetrieb als beispielsweise eine luftgekühlte Kältemaschine mit Freikühlbetrieb trägt somit den wesentlichsten Anteil zur Gesamteffizienz bei. Eingebaut wird der Wärmeübertrager so, dass dieser über den Umluftkreis, der die Abwärme aus dem Rechenzentrum abtransportiert, durchströmt wird und dabei die Abwärme an den Außenluftkreis überträgt. Der Umluftkreis besteht aus einer Ventilatorbaugruppe, einer Filtereinheit,  einem Nachkühler, der an warmen Sommertagen die Zuluft für das Rechenzentrum nachkühlt, und den notwendigen Lüftungskanälen für die Luftführung. Der Außenluftkreis verfügt ebenfalls über eine Ventilatorbaugruppe, einen Außenluftfilter und Luftführungskanälen. Die Ventilatorbaugruppen bestehen immer aus mehreren frei regelbaren EC-Ventilatoren, bei denen eine intelligente Regelung dafür sorgt, dass in beiden Luftströmen nur die exakt notwendigen Luftvolumen zirkulieren. Bei den Filtereinheiten wird einmal eine grobe Filterung für den Außenluftkreis vorgenommen, um den Kreuzstromwärmeübertrager vor mechanischer Beschädigung zu schützen. Eine zweite Filtereinheit sorgt in der Umluft für die Reinhaltung des Serverraumes.

Die Effizienzsteigerung

Der AirBlock MIFC bietet eine erhebliche Steigerung der Energieeffizienz in mehreren Bereichen:

  • Volle Leistung im Freikühlbetrieb bis 22° C[1] Außenlufttemperatur.
  • Bis zu 95 % der Jahresstunden ist ein 100 % Freikühlbetrieb möglich.
  • Bei einer Teillast von 25 % und bei 20° C Außentemperatur werden nur 1 % der IT-Last für die Klimatisierung benötigt.
  • Nur noch 2 % - 5 % der IT-Last sind im Jahresmittel für die Klimatisierung notwendig.
  • Druckregelung für die optimale Luftversorgung der IT-Komponenten.
  • EC-Kompressoren erlauben einen optimalen Betrieb der Kältemaschinen im Sommer.

Die integrierte Steuerung erlaubt jederzeit die Kontrolle über den effizienten Anlagenbetrieb und zeigt durch eine Langzeitauswerdung standortspezifisches Optimierungspotenzial auf.

Abbildung: Verteilung der Betriebszustände des AirBlock MIFC. Berechnet mit dem Testreferenzjahr April 2011 für extremen Sommer 2021-2050 für die Region 2.

 

Die Anlagengrößen

In der Standardauslegung ist der AirBlock MIFC in drei Leistungsgrößen verfügbar.

Airblock MIFC 60 100 140
Nennleistung 60 kW 100 kW 140 kW

 

Der Flächenbedarf des AirBlock MIFC        

Für die Aufstellung des AirBlock MIFC wird ein Aufstellraum mit folgenden Abmaßen benötigt:

Airblock MIFC 60 100 140
Lichte Breite 2.700 mm 3.200 mm 5.200 mm
Lichte Tiefe 3.000 mm 3.000 mm 3.400 mm
Lichte Raumhöhe 3.500 mm 4.000 mm 4.500 mm

 

Andere Raumgrößen (kleiner und größer) und Kühlleistungen sind technisch umsetzbar und auf Anfrage möglich.

Die Erschließung AirBlock ist keine notwendige Fläche. Es kann sich dabei zum Beispiel um einen normalen Flur handeln, dieser wird gleichzeitig als Außenluftkanal verwendet. Damit sind keine zusätzlichen Lüftungskanäle oder Verkehrsflächen im Gebäude notwendig[2].

 


[1] Bei 25 °C Zulufttemperatur, andere Zulufttemperaturen auf Anfrage möglich.

 


[2] Bezogen auf eine Klimatisierung mit Umluftklimageräte.