Effizienzanforderungen des Umweltbundesamts
Green IT konform mit dem Blauen Engel
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
eChiller ist wichtige Komponente der Cooling-Lösung
Das erwärmte Wasser strömt vom Rack-System über ein Rohrsystem zum eChiller. In Abhängigkeit der Außentemperatur kühlt sich das warme Wasser über den Freikühler oder den im eChiller integrierten Kompressor ab, bevor es im Kreislaufsystem dem Verbraucher – das heißt der EdgeRow – erneut zugeführt wird. Die benötigte Regelungstechnik, Sensoren, Aktuatoren wie auch Hydraulik inklusive Umschaltventilen für die Betriebsmodi befinden sich im Kaltwassersatz, wie in Bild 3 dargestellt ist.
Warum eChiller? Die eChiller-Familie von Efficient Energy sind derzeit die einzigen serienreif verfügbaren Kältemaschinen mit Wasser als Kältemittel. Sie arbeiten mit der sogenannten Bluezero-Technik, die Wasser als Kältemittel mit Vorlauftemperaturen ab zwölf Grad Celsius nutzbar macht. Folglich entfallen alle kältemittelrelevanten Umwelt- und Sicherheitsvorschriften, die jetzt wie auch in Zukunft für den Betrieb und die Wartung von Kälteanlagen gelten. Der Kostenaufwand für das Kältemittel des eChillers beschränkt sich auf eine einmalige Anlagenfüllung mit 80 Liter entkalktem Wasser. Dies senkt den wartungstechnischen Aufwand der Anlage, reduziert Ausfallzeiten und folglich die Betriebskosten.
Skalierbarkeit
Ein weiterer Vorteil dieser Cooling-Lösung ist die Skalierbarkeit: Mit zunehmender Anschlussleistung der IT-Schränke und entsprechend steigendem Kältebedarf ist die Kühlleistung langsam steigenden Kältelasten anpassbar. Einerseits arbeitet diese Kältemaschine bereits bei Teillasten von unter 20 Prozent effizient, sodass eine anfängliche Überdimensionierung kein Leistungshemmnis ist; andererseits kann der Bestreiber bestehende Kühlkreisläufe mit zusätzlichen Kaltwassersätzen und Freikühlern erweitern, indem er sie parallel zueinander installiert.
Testdurchführung und Testauswertung
Die Grundlage des für den Blauen Engel konformen Tests ist ein Anlagebetrieb bei einem städtetypischen Temperaturprofil für Frankfurt mit Umgebungstemperaturen von 1,4 °C bis 33,8 °C. Die Anlage ist während des Tests komplett in Innenaufstellung, sodass sich die beschriebenen Temperaturprofile simulieren lassen. Die Randparameter IT-Last, Temperaturprofil Kalt- und Warmgang im geschlossenen Kühlsystem sowie die Vorlauftemperatur des Kaltwassers sind das Ergebnis einer mehrstündigen Vorbereitungsphase. Diese dienen als Führungswerte und sind während des Tests konstant.
Sehr hohe Luft- und Wassertemperaturen
Neben den bekannten Betriebsparametern eines Rechenzentrums bildet der Test zusätzlich sehr hohe Luft- und Wassertemperaturen im Rahmen der normativen Grenzen und Vorgaben nach. Ein Testlauf hat eine Zeitdauer von sechs Stunden. Die Aufzeichnung der Messdaten erfolgt im Sekundenintervall, um aussagefähige Rückschlüsse auf Leistung und Effizienz während der Jahreszeiten ziehen zu können. Innerhalb des sechsstündigen Testlaufs hat die Umgebungstemperatur eine Dynamik zwischen 12,4 °C und 33,8 °C. Entscheidend sind die ermittelten PUE- und JAZ-Werte. Die Power Usage Effectiveness (PUE) ist eine Kennzahl, mit der sich die Energieeffizienz eines Rechenzentrums darstellen lässt. Der Wert setzt die insgesamt in einem Rechenzentrum verbrauchte Energie ins Verhältnis mit der Energieaufnahme der Infrastruktur. In einem idealen System beträgt der Wert 1. Der Grenzwert für die Blaue Engel Konformität ist 1,3. Für die Testanlage ergab sich ein Wert von 1,12.
Jahresarbeitszahl
Die Jahresarbeitszahl (JAZ) ist das Verhältnis der innerhalb eines Jahres vom Kühlsystem aus dem RZ abzuführenden Wärmemenge zur dazu eingesetzten elektrischen Arbeit des gesamten Kühlsystems. Laut den Blauer-Engel-Kriterien hat dieser Wert größer 8 zu sein. Für die Testanlage wurde eine JAZ von 8,7 festgestellt.
Die überwiegende Kühlung mittels Freikühler wirkt sich positiv auf den Energieverbrauch aus. Am Standort Frankfurt ist ein Kompressoreinsatz nur im Hochsommer notwendig, also an weniger als 100 Tagen im Kalenderjahr. Gegenüber bisher verbreiteten Kühllösungen ist der Stromverbrauch mit diesem neuen Klimatisierungskonzept um zwei Drittel reduziert, dies bezogen auf ein Jahr über die vier Jahreszeiten hinweg. Damit einhergehend reduziert sich der jährliche Kohlendioxid-Footprint um fast 70 Prozent. Im Vergleich zu einer traditionellen Anlage amortisiert sich die Investition innerhalb von drei Jahren Betriebszeit.
Ergebnis
Bei der Konformitätsbescheinigung, die die Einhaltung der Kriterien des „Blauen Engels“ dokumentiert, hat Dr. Dieter Thiel, Mitglied des Expertenkreises „Blauer Engel“ des Umweltbundesamtes, mitgewirkt. Er bestätigt: „Die im Testbetrieb getestete Kälteanlage erfüllt alle Anforderungen für das Umweltzertifikat Blauer Engel.“ Somit sind alle Kriterien für eine solche Zertifizierung für den Teilbereich Kühlung erfüllt.
Schäfer IT-Systems als Spezialist für Rack-basierende Klimatisierungslösungen hat so zusammen mit Efficient Energy den Nachweis erbracht, dass auch bei Rechenzentren mit einer Leistung von unter 40 kW sowohl Energieeffizienz als auch Nachhaltigkeit möglich sind.
Thomas Wermke ist Bereichsleiter bei Schäfer Ausstattungssysteme und dort verantwortlich für den Vertrieb von Schäfer IT-Systems.
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