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Ein Kühlturm für Datacenter minimiert Druckverluste M+W Group setzt auf Module für Rechenzentren

Redakteur: Jürgen Sprenzinger

Das Konzept für den Bau von Rechenzentren des Anlagenbauers M+W Group aus Stuttgart vereint drei wesentliche Elemente: modulare Bauweise der Gebäude, Kühl- und Elektrotechnik-Module sowie nachhaltige Energieversorgung, etwa durch Brennstoffzellen.

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Die M+W Group mit Sitz in Stuttgart ist ein Unternehmen im High-Tech Anlagenbau. Von der Konzeptentwicklung bis zur schlüsselfertigen Lösung realisiert der Anlagenbauer Projekte jeder Größe.
Die M+W Group mit Sitz in Stuttgart ist ein Unternehmen im High-Tech Anlagenbau. Von der Konzeptentwicklung bis zur schlüsselfertigen Lösung realisiert der Anlagenbauer Projekte jeder Größe.
(Bild: M+W Group)

Durch die Installation bereits vorkonfigurierter Module vor Ort verkürzt sich die Bauzeit um bis zu 60 Prozent. Das ermöglicht erhebliche Kostenersparnisse und kann gleichzeitig die Arbeitssicherheit verbessern. Außerdem lassen sich unter Umständen die Raumkapazitäten durch die Modulbauweise schneller als bisher erweitern, was eine flexible, bedarfsgerechte Investitionsplanung ermöglicht.

Durch die geprüfte Qualität der vorkonfigurierten Einheiten lässt sich das Konzept auch in Ländern und Regionen mit wenig entwickelter Infrastruktur umsetzen. Selbst ein „Bauen im Bestand“ auf bereits genutzten Grundstücken sei möglich, so der Anbieter, weil Beeinträchtigungen durch Lärm und Staub im Vergleich zum konventionellen Bau minimal ausfielen.

Montage in der Halle

Die modulare Bauweise führt dazu, dass 70 bis 80 Prozent der Montage beim Hersteller in einer Halle erfolgt. Das reduziert die Abhängigkeit von extremen Wetterverhältnissen, verbessert die Materialdisposition und führt zu weniger Abfall. Da die einzelnen Module stapelbar sind, ist auch eine mehrgeschossige Bauweise als „Datenturm“ und damit eine flexible Anpassung an das Grundstück möglich.

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Zu der M+W Group

Der Konzern M+W Group gehört die den deutschen Top-100-Unternehmen.
Der Konzern M+W Group gehört die den deutschen Top-100-Unternehmen.
( Bild: M+W Group )
Die M+W Group mit Sitz in Stuttgart ist ein Unternehmen im High-Tech-Anlagenbau. Von der Konzeptentwicklung bis zur schlüsselfertigen Lösung realisiert der Anlagenbauer Projekte jeder Größe in zahlreichen Branchen.

Gegründet im Jahr 1912, gilt die M+W Group nach eigener Aussage heute in verschiedenen Segmenten (etwa bei Halbleiter- und Photovoltaik-Projekten) als globaler Marktführer. Im Jahr 2012 erwirtschaftete das Unternehmen mit rund 8.000 Mitarbeitern einen Auftragseingang von 3,58 Milliarden Euro sowie einen Umsatz von 2,38 Milliarden Euro.

Auch die Gebäudetechnik ist modular aufgebaut, so dass ein phasenweiser Ausbau ohne Beeinträchtigung des Betriebes erfolgen kann. Einfach aufgebaute, standardisierte und unabhängige Einheiten für die Kälte-Erzeugung und elektrotechnische Versorgung ermöglichen eine Anpassung an den Bedarf.

Energie-effiziente Kühlung durch Ventilatorenturm („Fan Tower“)

Die Kühlung des Rechenzentrums erfolgt über einen für Rechenzentren neuartigen Ventilatorenturm (Fan Tower). Das Fan-Tower-Prinzip führt zu geringen luftseitigen Druckverlusten, so dass die Leistung der Umluftventilatoren minimiert wird.

Der Firmensitz der M+W Group befindet sich in Stuttgart.
Der Firmensitz der M+W Group befindet sich in Stuttgart.
(Bild: M+W Group)

Zugleich ermöglicht dieses Kühlkonzept eine mehrgeschossige, modulare Bauweise: Der Fan Tower kann bis zu drei Server-Stockwerke mit Umluft-, Mischluft- und/oder reiner Außenluftkühlung versorgen. Das spart Gebäudefläche und entsprechend Investitionskosten.

Lediglich rund sieben Prozent der Kühlleistung muss über Kältemaschinen erbracht werden. Zusammen mit der deutlich verringerten elektrischen Leistungsaufnahme des Umluftsystems wird damit ein über das Jahr durchschnittlicher PUE-Wert (PUE = Power Usage Effectiveness) von 1,20 mit den üblichen Zulufttemperaturen erreicht. Diese Kennzahl setzt die insgesamt im Rechenzentrum verbrauchte Energie ins Verhältnis zur Energieaufnahme der Rechner und ermöglicht so die Vergleichbarkeit von Rechenzentren.

Optional: Die (fast) schadstofffreie Brennstoffzelle

Die Energie-Effizienz lässt sich zusätzlich durch den Einsatz einer Brennstoffzelle in Kombination mit einem ORC-Modul (ORC = Organic Rankine Cycle) steigern. Dabei wird die Restabwärme der Brennstoffzelle dazu genutzt, zusätzliche elektrische Energie mit Hilfe des ORC-Moduls zu erzeugen und den Gesamtwirkungsgrad auf über 50 Prozent zu erhöhen.

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Brennstoffzellen-Technologie

Das Prinzip der Brennstoffzelle ist bereits seit dem 19. Jahrhundert bekannt – das Energiepotenzial ist gewaltig und sie erzielt höhere Wirkungsgrade als Dampfkraftwerke

Man kann sich eine Brennstoffzelle als einen geschlossenen Behälter vorstellen, dem Brennstoff – beispielsweise Wasser- und Sauerstoff – zugeführt wird und der elektrische Energie, Wärme und Wasser abgibt. Im Brennstoffzellenbehälter befinden sich in der Regel zwei Elektroden sowie ein Elektrolyt, (nach dem zumeist der Brennstoffzellen-Typ bezeichnet wird). Das Elektrolyt unterteilt die Zelle in Teilräume, damit findet die elektrochemische Energieumwandlung in Teilreaktionen statt und die gefürchtete „Knallgasreaktion“ unterbleibt.

Die Vorteile der Brennstoffzelle begründen sich neben dem hohen elektrischen Wirkungsgrad auch in lokaler Emissionsarmut und -freiheit, dazu kommt hohe Flexibilität in der Betriebsweise, ein modularer Aufbau sowie Geräuscharmut.

Das Paradoxe an dieser Technologie: Trotz großer wissenschaftlicher Fortschritte ist bisher keine Umsetzung in ein wettbewerbsfähiges Serienprodukt und somit kein großflächiger Einsatz von Brennstoffzellen erfolgt. (Quelle: TAB)

In einer Brennstoffzelle entstehen in einer chemischen Reaktion aus Sauerstoff und Wasserstoff elektrische Energie, Wärme und Wasser(-dampf). Die Technologie der Brennstoffzelle gilt als besonders wichtig für den Klima- und Emissionsschutz, weil sie nahezu schadstofffrei arbeitet.

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