Frequenzumrichter regeln Kühlsysteme
Energieeffizienz in RZs steigern
Fortsetzung des Artikels von Teil 2
Lüfter einzeln oder über einen Feldbus steuern
Um die Kühlungseffizienz in Rechenzentren zu maximieren, muss die Drehzahl von Lüftermotoren adaptiv geregelt sein. Dazu lässt sich beispielsweise eine EC-Lüftereinheit nutzen, die als Komplettlösung über einen Motor und ein Lüfterrad verfügt. Steuern lassen sich diese Einheiten in der Regel über einen Feldbus. Dabei ist die Drehzahl nur bei einer bestehenden Verbindung zum Steuerungssystem regelbar. Eine Überbrückung, ein sogenannter Bypass, kann nicht zum Einsatz kommen. Eine weitere Möglichkeit besteht in der Nutzung mehrerer AC-Motoren, die jeweils von einem eigenen Frequenzumrichter geregelt sind. Der Vorteil: Die Lüfter lassen sich einzeln oder über einen Feldbus steuern. Eine BACnet-Verbindung kann dabei eine benutzerfreundliche Schnittstelle zur Verfügung stellen. Dank eines manuellen und eines automatischen Modus lässt sich der Lüfter selbst bei einem kompletten Ausfall des Steuerungssystems verlässlich regeln.
Auch Redundanz ist gegeben: Beim Ausfall einer oder mehrerer Einheiten arbeiten die restlichen Komponenten mit höherer Geschwindigkeit weiter. Zudem ist es möglich, die Lüfteranordnung mit nur einem Antrieb zu steuern. Dabei bleibt der redundante Antrieb im Stand-by-Modus und kann bei einem Ausfall des Hauptmotors den notwendigen Luftstrom aufrechterhalten. Nutzt man keine redundante Antriebskomponente, lassen sich die Lüfter auch über einen Bypass direkt betreiben. Wichtig dabei ist es, bei einem Ausfall des Motors oder Antriebs adäquat zu reagieren: Bei EC-Lüftern oder Lüftern mit integriertem Motor ist häufig der Austausch der kompletten Einheit nötig. Dies ist teuer und erfordert eine lange Vorlaufzeit. Fällt ein integrierter Motorantrieb aus, lassen sich im Normalfall die Komponenten einzeln austauschen. Da die Einzelteile für den Antrieb und Motor oft von Komplettanbietern kommen, kann es lange Vorlaufzeiten und hohe Wiederbeschaffungskosten geben. Daher besteht die beste Lösung darin, eigenständige Motoren, Antriebe und Lüfter zu verwenden. Auf diese Weise lässt sich jede einzelne Einheit innerhalb kurzer Zeit austauschen, was die Wartungsprozesse vereinfacht.
Dabei erweisen sich die Frequenzumrichter von ABB als praktikabel: In ihnen sind spezielle Funktionen für HLK-Anlagen integriert, die die Verfügbarkeit des gesamten Kühl- und Lüftungssystems deutlich verbessern. Beispielsweise lassen sich durch die Überwachung des Drehmoments Lagerschäden zeitnah entdecken. Durch ein Monitoring des Pumpendrucks wird frühzeitig ein Alarm ausgelöst, falls eine Pumpe nicht ordnungsgemäß funktioniert. Wichtig ist auch ein funktionierendes Brandschutzsystem. Der in die Frequenzumrichter integrierte Override-Modus unterstützt das Brandschutzsystem, damit Menschen und Server-Systeme im Fall eines Feuers effektiv geschützt sind. Darüber hinaus verhindert ein Soft-Start des Motors eine mechanische Belastung des Rohrsystems und Komponenten wie Pumpen, Kompressoren oder Lüfter.
Da die Server-Dichte in Rechenzentren immer mehr zunehmen dürfte, wird auch die Wärmebelastung steigen. Für zukunftsfähige Kühlsysteme muss deren Skalierbarkeit an die wachsenden Anforderungen angepasst werden. Dabei punkten speziell für HLK-Anlagen entwickelte Frequenzumrichter mit einer hohen Flexibilität und Skalierbarkeit. Dies hat auch einen positiven Effekt auf die Systemeffizienz: Laufen große Pumpen und Kompressoren bei geringer Last, wird der Prozess sehr ineffizient. Daher ist zu empfehlen, mehrere kleinere Einheiten im Aggregat einzusetzen. Hochwertige Frequenzumrichter verfüggen beispielsweise über eine Funktion, mit der sich zusätzliche Komponenten je nach Kühlbedarf ein- oder ausschalten lassen. Dies erhöht die Verfügbarkeit des Systems. Wird eine Einheit im Aggregat gewartet, springen die restlichen Komponenten ein.
Fazit
Prozesse und Infrastruktur für die Kühlung haben eine entscheidende Bedeutung für die RZ-Energieeffizienz. Verantwortliche sollten darauf achten, dass sich Lüfter, Pumpen, Kompressoren und weitere Kühlungskomponenten optimal steuern lassen. Frequenzumrichter bieten die Option, die Drehzahl an die erforderliche Last zu adaptieren, was einen wertvollen Beitrag zur Gesamteffizienz des Kühlungssystems leistet.
Klaus Allgaier ist Market Manager HVAC & WWW bei ABB Motion Deutschland.
- Energieeffizienz in RZs steigern
- Oberschwingungen wirksam reduzieren
- Lüfter einzeln oder über einen Feldbus steuern
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