Sie sind hier: HomeThemenSmart ComponentsE-Mechanik

In Zukunft ohne Kompressor: Energieeffiziente Kühlung im Rechenzentrum

Fortsetzung des Artikels von Teil 1.

Der PUE-Wert gilt heute als Effizienz-Ausweis

Bernd Hanstein, Hauptabteilungsleiter Produktmanagement IT bei Rittal in Herborn, stuft einen niedrigen PUE-Wert heute zunehmend als Effizienzausweis ein. »Das ideale Rechenzentrum hat einen PUE von 1, der aber in der Praxis unerreichbar ist. Realistisch für neue Rechenzentren sind heute PUE-Werte von 1,2. Damit entsteht also ein Strombedarf für die Kühlung und die übrige Infrastruktur, der bei 20% des Strombedarfs für die IT liegt. Vereinzelt werden sogar noch bessere Resultate gemeldet. Bei vielen älteren, nicht-renovierten oder schlecht ausgelasteten Rechenzentren hingegen findet man PUEs zwischen 2 und 3 oder sogar darüber.«

Alle Ansätze zur Energieeinsparung im Rechenzentrum haben laut Dr. Peter Koch von Emerson zwei Ziele: zum einen, die Antriebsenergie für Lüfter und Pumpen zu optimieren. Sie könne man minimieren, indem man die Transportwege optimiere, die erforderlichen Volumenströme klein halte und Lüfter und Pumpen energieeffizient, d.h. drehzahlgeregelt betreibe. Alle Lüfter und Pumpen sollten eingesetzt werden, bei geringer Last. Dann könne der Energieeinsatz für den Wärmetransport vom Server aus dem Gebäude von heute typischen 20% bezogen auf die IT-Last auf etwa 2 bis 3% reduziert werden.

Den zweiten Ansatzpunkt sieht Koch beim Temperaturniveau der Wärmelast. In aller Regel werde diese heute an die Umgebung entsorgt. Bei hohen Umgebungstemperaturen liegt die Wärmelast aber auf zu niedrigem Temperaturniveau an, sie kann nicht passiv an die Umgebung abgegeben werden, und das Temperaturniveau muss mittels einer Kältemaschine und sehr hohem Energieeinsatz angehoben werden.

Das ist, abhängig vom Temperaturniveau der Wärmelast, an mehr oder weniger Stunden im Jahr erforderlich. Diesen Anteil könne man minimieren, indem die in den ITK-Komponenten auf recht hohem Temperaturniveau entstehende Wärme auf ebensolchem Temperaturniveau »eingefangen« werde, bspw. durch hohe Temperaturen im Umluftkreis oder durch »Flüssigkeitskühlung« auf Board- oder Chip-Level.

Medienübergänge (Wärmetauscher etc.) sollten auf geringe Temperaturverluste ausgelegt werden und adiabate Kühlung ist anzustreben, weil für die Entsorgung der Abwärme die Feuchtkugel-Umgebungstemperatur maßgeblich sei, die wesentlich niedriger liege als die (normale) Trockenkugeltemperatur. Schließlich könne man in den Kältemaschinen energieeffiziente Kompressoren mit hohem COP-Wert einsetzen. Dieses Ziel relativiere sich freilich, wenn die Kompressoren nach einer Optimierung, wie beschrieben, nur noch wenige Stunden im Jahr zum Einsatz kämen.

Rittal-Experte Bernd Hanstein sieht die Nutzung kühler Außenluft als Schlüsseltechnologie für den effizienten Betrieb von Rechenzentren, etwa in Deutschland: Die Jahresdurchschnittstemperatur beträgt hier rund 9 °C. Bei einer Server-Zulufttemperatur von bis zu 27 °C lasse sich die kühle Außenluft zu einem großen Teil des Jahres nutzen, ohne zusätzliche energieintensive Maßnahmen.

Erst wenn die die Außentemperatur die zulässige Server-Zulufttemperatur übersteige, kämen zusätzliche Kühlungsmaßnahmen zum Einsatz. »Dies können etwa Chiller sein, die kalte Luft beimischen. Bei der adiabatischen Kühlung, einem relativ neuen Verfahren, wird – wenn die Kühlmodule außerhalb des Rechenzentrums stehen – ein feiner Wassernebel versprüht. »Die entstehende Verdunstungskälte hilft dabei, die gewünschte Temperatur zu erzielen«, so Hanstein.