Upgrade im Rechenzentrum

Ein Retrofit steigert Lüfterleistung und spart Energie

| Autor / Redakteur: Jürgen Frisch* / Ulrike Ostler

Viele zentrale Lüftungsanlagen arbeiten mit einen einzigen großen Ventilator. Moderne Rückkühlwerke mit mehreren Ventilatoren bieten eine höhere Versorgungssicherheit, weil der Ausfall eines einzelnen Propellers nicht ins Gewicht fällt.
Viele zentrale Lüftungsanlagen arbeiten mit einen einzigen großen Ventilator. Moderne Rückkühlwerke mit mehreren Ventilatoren bieten eine höhere Versorgungssicherheit, weil der Ausfall eines einzelnen Propellers nicht ins Gewicht fällt. (Bild: © Maxim Avxentyev - stock.adobe.com)

Lüftung und Kühlung braucht jedes Rechenzentrum. Bestehende Anlagen mit alten Ventilatoren sind wahre Energiefresser. Ein Retrofit steigert zumeist passgenau deren Leistung und halbiert zudem den Strombedarf der Lüfter.

Zwei Drittel der heutigen Lüftungsanlagen wurden vor 1989 installiert. Sie enthalten meist ineffiziente Ventilatoren. Oft sind die Komponenten nicht optimal aufeinander eingestellt, und deren Effizienz ist nicht mehr auf dem heutigen Stand.

So liegt der Systemwirkungsgrad solcher Anlagen teilweise unter 40 Prozent. „Die Klima- und Lüftungstechnik in einem Rechenzentrum verschlingt 50 Prozent und mehr der Energiekosten“, berichtet Bernd Utesch, der beim hessischen Versorger Mainova die Kunden als Energie-Auditor berät.

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Durch technische Verbesserungen lassen sich in der Kühlung signifikante Einsparungen erzielen. Anlagen mit modernen Bauteilen erreichen einen Systemwirkungsgrad von 70 Prozent.

Verantwortlich für diese Effizienzsteigerung sind laut Utesch in erster Linie die Ventilatoren. In den jüngeren Generationen wurden die Laufräder nach dem Prinzip der Bionik und dem Vorbild der Natur geformt.

Ein zweiter Faktor sind die Motoren. Wurden die Laufräder bisher mit Keilriemen angetrieben, sitzt der Motor heute direkt in der Nabe des Ventilators. Es handelt sich um bürstenlose Gleichstrommotoren, deren Drehzahl sich stufenlos regeln lässt. Electronically Commuted, kurz EC, lautet der Fachbegriff dafür. „Diese Motoren und ihre Steuerung erkennen, wenn ein hoher Kühlbedarf besteht, und sie drehen dann schneller“, erläutert Utesch. „Sinkt der Kühlbedarf, laufen sie wieder langsamer.“

Ventilatorentausch bringt Leistungsreserven

In einem Rechenzentrum richtet sich der Kühlbedarf zum Beispiel nach der Rechenlast der Server. Je stärker sie zum Einsatz kommen, desto mehr Kühlung brauchen sie. Ein zweiter Faktor ist die Außentemperatur. „An einem heißen Sommertag kommen die Kühlanlagen an ihre Grenze“, berichtet Utesch. „IT-Leiter und Facility Manager wünschen sich daher dringend Leistungsreserven.“

Ein Weg, die gewünschten Leistungsreserven zu bekommen und gleichzeitig Energiekosten zu sparen, ist der Austausch der nicht mehr zeitgemäßen Ventilatoren im Rahmen von Retrofit. „Es geht dabei nicht um den Umbau des Gesamtsystems, sondern darum, in einer gezielten Aktion einzelne Komponenten auszutauschen“, berichtet Utesch. „Ein kleiner Eingriff, der mit einem vergleichsweise geringen Aufwand verbunden ist.“

Viele zentrale Lüftungsanlagen arbeiten mit einem einzigen großen Ventilator. Beim Upgrade gibt es laut Utesch zwei Möglichkeiten: Entweder den Austausch durch ein aktuelles Modell der gleichen Leistung oder aber eine sogenannte Ventilatorwand, die eine Vielzahl kleinerer Ventilatoren enthält. Die letztgenannte Variante erhöht die Betriebssicherheit, da dann der Ausfall eines einzelnen Ventilators kaum ins Gewicht fällt.

37 Prozent Einsparung bei den Energiekosten

Der Nutzen eines Retrofits ist enorm, wie Utesch an einem Beispiel ausführt: Ein großes Frankfurter Rechenzentrum hat 64 ungeregelte Axialventilatoren durch aktuelle Modelle ausgetauscht. Bei einem Gesamtvolumenstrom von über 1 Million Kubikmeter Luft spart das Rechenzentrum nun pro Ventilator jährlich 2000 Kilowattstunden. Bei den aktuellen Strompreisen summiert sich das auf 19.200 Euro pro Jahr.

Bezogen auf den früheren Betriebspunkt entspricht das einer Einsparung von 37 Prozent. Als zusätzlicher Nutzen fallen ein höherer Luftstrom in den Sommermonaten mit einer Leistungsreserve sowie geringere Geräuschemissionen an. Dieser Punkt ist dem Betreiber wichtig, weil das Rechenzentrum in der Nähe eines Wohngebiets liegt.

Der Aufwand für dieses Retrofit war vergleichsweise gering, und die Amortisation wurde mit 2,9 Jahren berechnet. „Für den Austausch eines Lüfters haben wir zwei Personen mit je zwei Stunden kalkuliert“, berichtet Utesch. „Das entspricht rund 16 Arbeitstagen. Nach vier Wochen gingen alle neuen Lüfter in Betrieb.“ Das Retrofit mit Lüftern der jüngsten Generation betreibt Mainova seit 2018. Rechenzentren sind dabei nicht das einzige Einsatzgebiet. Die Methode eignet sich laut Utesch auch für alle größeren Industrie- - und Verwaltungsgebäude sowie Bahnhöfe und Flughäfen.

Staatliche Förderung verkürzt die Amortisation

Will ein Rechenzentrumsbetreiber wissen, welche Einsparungen er mit einem Ventilatoren-Upgrade in seiner Anlage erreicht, so ist der erste Schritt eine Beratung. Dabei analysiert Mainova gemeinsam mit Partnern wie dem Ventilatorenhersteller Ziehl-Abegg zunächst die Bestandsanlagen des Unternehmens, um festzustellen, welche Komponenten ausgetauscht, und welche weiter verwendet werden.

„Ein Upgrade der Ventilatoren steigert deren Leistung, erhöht die Betriebssicherheit und spart bis zur Hälfte der Stromkosten der Lüfter“, berichtet Bernd Utesch, der bei Mainova die Kunden als Energieauditor berät.
„Ein Upgrade der Ventilatoren steigert deren Leistung, erhöht die Betriebssicherheit und spart bis zur Hälfte der Stromkosten der Lüfter“, berichtet Bernd Utesch, der bei Mainova die Kunden als Energieauditor berät. (Bild: Mainova)

„Auf unserer Internet-Seite haben wir eine Checkliste hinterlegt“, berichtet Utesch. „Dort füllt der Interessent eine Tabelle aus. Anschließend schickt er ein Foto des Typenschilds seiner Lüfter. Im Gegenzug machen wir einen Vor-Ort-Termin, und schließlich bekommt der Interessent ein Angebot, dass die auszutauschenden Komponenten, das zu erzielende Einsparvolumen und eine Amortisationsrechnung beinhaltet“, berichtet der Energie-Auditor. „So lässt sich die Investition begründen.“

Wegen der Energieeinsparungen werden die Retrofit-Maßnahmen staatlich gefördert. Das Bundesamt für Wirtschaft und Ausfuhrkontrolle (BAFA) unterstützt den Ersatz oder die Neuanschaffung von Ventilatoren in Anlagen der Raumlufttechnik mit bis zu 30 Prozent der Investitionssumme oder bis zu 100.000 Euro. Die Kreditanstalt für Wiederaufbau (KfW) bietet für die Sanierung oder für Einzelmaßnahmen an Klima-und Lüftungsanlagen von Nichtwohngebäuden vergünstigte Kredite mit Tilgungszuschüssen an.

Hinweis: bietet Mainova das Special „Energieeffizient mit Mainova“ mit vielen weiterführenden Informationen an.

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