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Standby-Management für CW-Geräte

In größeren Rechenzentren werden weiterhin fast immer Umluftklimageräte eingesetzt. Diese Umluftklimageräte (sogenannte "CW-Geräte") bestehen prinzipiell "nur" aus einem Luft-Wasser-Wärmetauscher, den Ventilatoren, Luftfiltern, Regelventilen und den dafür notwendigen elektrischen Komponenten sowie einem Regler. Die Kaltwasserversorgung dieser Geräte wird über eine zentrale Kaltwassererzeugung (Kaltwassererzeuger) sichergestellt.

Um die anfallende Wärmelast im RZ abzuführen, ist eine gewisse Luftmenge (in Abhängigkeit von der luftseitigen Temperaturdifferenz) nötig. Diese Luftmenge wird von den Umluftklimageräten zur Verfügung gestellt.

Um eine sichere Klimatisierung des RZ sicherzustellen, werden je nach Größe und Sicherheitskonzept sogenannte "Redundanzen" bei den Klimageräten geschaffen. Das bedeutet, dass mehr Geräte installiert werden als eigentlich für die Klimatisierung benötigt ("Standby-Geräte"). Diese Geräte werden normalerweise nur dann (automatisch) in Betrieb gesetzt, wenn sich ein laufendes Gerät aufgrund eines Fehlers ausschaltet (passive Redundanz).

Umluftklimageräte nach dem Stand der Technik setzen heutzutage ventilatorseitig auf EC-Ventilatoren. Diese Ventilatoren sind deutlich energieeffizienter als ältere Ventilatoren mit AC-Motoren. Ein weiterer großer Vorteil dieser Ventilatoren besteht darin, dass mit sinkender Ventilatordrehzahl die elektrische Leistungsaufnahme des Motors nicht linear in Abhängigkeit der Drehzahl zurückgeht, sondern in der dritten Potenz.

Werden die oben genannten drei Faktoren (also die notwendige Luftmenge, die Redundanz bei den Klimageräten sowie die EC-Motorentechnik) miteinander verbunden, lässt sich über ein einfaches Regelkonzept nur aufgrund des Sicherheits- und Energiespargedankens weitere Energie (und damit Geld) sparen.

Bei diesem Regelkonzept (STULZ CW-Standby-Management) werden alle installierten Geräte (also die zur Abführung der Wärmelast notwendigen Geräte und die Standby-Geräte) bei insgesamt gleicher, aber pro Gerät reduzierter Luftmenge betrieben. Dies lässt sich als "aktive" Redundanz beschreiben. Bei Ausfall eines dieser Geräte wird automatisch die Drehzahl aller Ventilatoren der anderen Geräte angehoben, um die Luftmengenlücke zu schließen.

Aufgrund des oben skizzierten Zusammenhangs bei der EC-Technik ergibt sich demnach eine weitaus geringere Leistungsaufnahme bei den Ventilatoren. Je nach Anzahl der redundanten Geräte, der Wärmelast im Raum (100 % Auslastung oder Teillast) sowie des Betriebspunktes lässt sich so bis zu 75 % der Ventilatorleistungsaufnahme einsparen.

Als zweiter positiver "Nebeneffekt" ergibt sich durch die geringere Ventilatordrehzahl auch ein geringerer Gesamtschallpegel der installierten Klimageräte.

 

 

Beispiel: Passive Redundanz

6 x Klimagerät ASD 1710 CWU: passive Redundanz (4 Geräte an, 2 Geräte aus)

Luftmenge: 4 x 33.000 m³/h = 132.000 m³/h => Leistungsaufnahme Ventilatoren: 4 x 4,2 kW = 16,8 kW

 

 

Beispiel: Aktive Redundanz

6 x Klimagerät ASD 1710 CWU: aktive Redundanz (6 Geräte an)

Luftmenge: 6 x 22.000 m³/h = 132.000 m³/h => Leistungsaufnahme Ventilatoren: 6 x 1,5 kW = 9,0 kW

Einsparung: 7,8 kW (= 47 %)

Einsparung bei 0,15 € pro kWh pro Jahr: 10.250 €

 

Das CW-Standby-Management "Made by STULZ" ist zudem ein Basis-Bestandteil einiger weiterer energiesparender Regelungsarten wie Differenzdruck- oder Doppelbodendruckregelung und Dynamische Indirekte Freie Kühlung.

Über den Autor

Über den Autor

Norbert Wenk gehört zum Produktmanagement-Team in der STULZ-Zentrale in Hamburg. Er kam 1999 im Anschluss an sein Maschinenbau-Studium zu STULZ. Zu Beginn seiner Laufbahn bei STULZ arbeitete er in der Abteilung für Forschung und Entwicklung. Später wechselte er zur Abteilung Vertrieb Export und war dort als Area Sales Manager tätig. Inzwischen kann er auf 16 Jahre Erfahrung im Bereich der Klimatisierung von Rechenzentren zurückblicken.

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