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Delta T – Luftseitige Temperaturdifferenz

Ein Server im Rechenzentrum saugt Luft mit einer bestimmten Temperatur an. Innerhalb des Servers wird diese Luft durch die Wärme, die all die Komponenten in einem Server produzieren, aufgeheizt. Die Luft, die den Server verlässt, ist dann ca. 10°C bis 15°C wärmer.

Ein Klimagerät im Rechenzentrum saugt ebenfalls Luft mit einer bestimmten Temperatur an. Innerhalb des Klimagerätes wird diese Luft abgekühlt und die entzogene Wärme wird nach draußen transportiert. Die Luft, die das Klimagerät verlässt, ist dann ca. 10°C bis 15°C kälter.

Prima, dann ist ja alles gut, oder? Leider nicht.

Die oben genannten 10°C bis 15°C sind die sogenannte luftseitige Temperaturdifferenz oder das Delta T.

Im theoretischen Idealfall, einem geschlossenen Luftkreislauf zwischen Server und Klimagerät, würde sich diese luftseitige Temperaturdifferenz einstellen und das Klimagerät würde mit der geplanten höchsten Effizienz arbeiten.

Im realen Rechenzentrum ist dies nicht der Fall. Die kalte Luft verlässt das Klimagerät, strömt durch den Doppelboden, tritt durch die perforierten Doppelbodenplatten in die Kaltgänge ein, wird vom Server angesaugt, aufgeheizt, in den Warmgang ausgeblasen und tritt dann seine Wanderung zurück zum Klimagerät an. Die Luft ist aber leider dumm und faul. Sie weiß nicht, das sie diesen Weg gehen soll, auch das aufmalen von blauen und roten Pfeilen nützt nichts.

Ein Teil der Luft findet Öffnungen im Doppelboden wie z.B. nicht abgedichtete Kabeldurchführungen im Warmgang, Spalte zwischen Doppelbodenplatten oder gänzlich fehlende Doppelbodenplatten unterhalb der Racks und nimmt dann diese Abkürzung in den Warmgang und zurück zum Klimagerät ohne je einen Server von Innen gesehen zu haben und somit auch keine Wärme aufgenommen zu haben. Ein andere Teil der Luft nimmt planmäßig den Weg in den Kaltgang, schlüpft dann aber zwischen den Servern durch ungenutzten Rackfläche oder links und rechts neben den Servern vorbei rüber in den Warmgang und dann zurück zum Klimagerät. Diese Luft nimmt immerhin etwas Wärme mit, die von den Servern nach außen abgestrahlt wird.

Die Luft, die nur wenig Wärme auf seiner Tour durch das Rechenzentrum mitnimmt, reduziert die luftseitige Temperaturdifferenz und somit die Effizienz der gesamten Klimaanlage.

Ein Beispiel: Ein Kaltwassergerät ASD 2010 CWU von Stulz produziert bei einer Luftmenge von 45.000m³/h und einem Delta T von 15°C (Rückluft 35°C, Zuluft 20°C) eine Leistung von 228 kW bei einer Leistungsaufnahme von 6,2 kW. Hieraus ergibt sich ein Effizienzwert von EER = 36,8.

Liegt nun das reale Delta T bei nur 10°C (also Rückluft nur 30°C) sinkt die Leistung bei gleicher Luftmenge, Leistungsaufnahme und Wassertemperaturen auf 155 kW ab und der Effizienzwert reduziert sich auf EER = 25,0. Die Effizienz des Klimagerätes liegt also 32% unter der möglichen bzw. geplanten Effizienz.

Delta-T - grafische Darstellung

Das Ziel eines effizienten Rechenzentrumsbetriebes muss also sein, die Luftführung durch das Rechenzentrum so zu gestalten, dass immer die geplante luftseitige Temperaturdifferenz erreicht wird. Ebenso muss die Luftmenge, die im Rechenzentrum zirkuliert, ständig automatisch an den Bedarf der Server an kalter Luft angepasst werden.

Über den Autor

Über den Autor

Benjamin Petschke wurde 1969 in Deutschland geboren. Nach dem Physikstudium begann er 1996 für STULZ zu arbeiten. Seitdem war Herr Petschke in verschiedenen Positionen in der Entwicklung, dem Export und der Marketingabteilung beschäftigt. Mit über 19 Jahren Erfahrung im Bereich Rechenzentren hat er sich auf das Design von Rechenzentrumsklimasystemen, Energieeffizienzoptimierung sowie Akustik spezialisiert.

Herr Petschke arbeitet eng mit dem Joint Research Centre der Europäischen Kommission für den Code of Conduct on Data Centre im Bereich Best Practices zusammen sowie kürzlich auch mit der deutschen DKE bei der Erarbeitung der DIN EN 50600, Information technology – Data Centre facilities and infrastructures.

Er hat mehrere White Paper zu Themen wie "Data Center Cooling – Best Practice" und "Effiziente Klimatisierung von Rechenzentren – Dynamic Free Cooling" verfasst.

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