Für nachhaltige Datacenter
RZ-Kühlung mit Kaltwassersystemen
Der Bedarf an Rechenzentrumsleistung wächst weiter an. Umso wichtiger wird es für die Betreiber, einen energieeffizienten und nachhaltigen Betrieb zu gewährleisten. Hierfür braucht es auch eine leistungsfähige Kühlung. Welche Möglichkeiten Kaltwassersysteme bergen.
Cloud und Colocation erleben ein ungebrochenes Wachstum. Mit Wachstumsprognosen von neun bis elf Prozent bieten die beiden Bereiche vielversprechende Optionen für Rechenzentrumsbetreiber. Angesichts der zunehmenden Abhängigkeit von digitalen Diensten und der Aussicht auf eine künftig noch virtuellere Welt ist nicht zu erwarten, dass dieser Trend nachlässt oder nur auf die beiden genannten Bereiche beschränkt bleibt. Daher wird die Rolle, die Rechenzentren bei diesen Veränderungen spielen, eine immer größere. Um der daraus resultierenden Verantwortung gerecht zu werden, verfolgen die Anbieter von Rechenzentren teilweise schon heute strenge Richtlinien zur drastischen Reduzierung ihrer Kohlendioxidemissionen, um ihre Nachhaltigkeitsziele zu erreichen. So haben Betreiber von Rechenzentren beispielsweise den „Climate Neutral Data Centre Pact“ unterzeichnet und viele andere Anbieter verfolgen ähnliche Ziele. Die Branche ist entschlossen, ihren Betrieb bis spätestens 2030 klimaneutral zu gestalten. Damit wird Nachhaltigkeit zu einem der aktuell wichtigsten Themen für Rechenzentrumsbetreiber.
Kaltwassersysteme können dabei helfen, aktuelle Herausforderungen zu lösen und die Betreiber so in ihren Bestrebungen zu unterstützen. Die Systeme helfen dabei nicht nur, den Kohlendioxidausstoß zu reduzieren, sondern ermöglichen auch einen kosteneffizienten Betrieb des Rechenzentrums. Solche Kaltwassersysteme sind in der Lage, direkte und indirekte Emissionen zu verringern sowie den Energieverbrauch zu verbessern.
Direkte Emissionen und neue Kältemittel
Moderne HFO-Kältemittel (Hydrofluor-Olefin) sind in ihrem Erderwärmungspotenzial-Wert (Global Warming Potential, GWP) besser als klassische Kühlmittel, stellen die Betreiber von Rechenzentren jedoch vor neue Herausforderungen. Das GWP beschreibt die relativen Auswirkungen eines Treibhausgases sowie die Dauer, während der es in der Atmosphäre aktiv bleibt. Als Referenzwert dient der Basiswert für CO2. Dabei gilt: Je niedriger der Wert, desto geringer die Auswirkung auf die Atmosphäre. Durch moderne Kühlmittel könnten bis 2040 Emissionen von bis zu 105 Millionen Tonnen CO2-Äquivalenten vermieden werden.
Um dieses Potenzial voll ausschöpfen zu können, werden sich Rechenzentrums-Designs allerdings teilweise verändern müssen. Denn die meisten dieser neuen Kältemittel werden von der ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) als leicht entflammbar eingestuft. Bei Kaltwassersystemen ist das Kältemittel in den Kältemaschinen eingeschlossen, die in den meisten Fällen auch außerhalb des Rechenzentrums installiert werden. Das vereinfacht den Einsatz von HFO-Kältemitteln und erlaubt Betreibern die neuen Kühlmittel einzusetzen, ohne dafür die komplette Anlage unter großem Aufwand neu planen zu müssen.
Energieverbrauch senken
Verantwortliche von Rechenzenten, deren CO2-Fußabdruck gesenkt werden soll, müssen sich darüber hinaus auch Gedanken über die Senkung des Stromverbrauchs während des Betriebs machen. Eine Möglichkeit dafür sind die inzwischen häufiger verwendeten inverterbetriebenen Verdichter, die vor allem bei Teillasten einen höheren Wirkungsgrad aufweisen. So können Kältemaschinen, die mit inverterbetriebenen Schraubenverdichtern oder ölfreien Zentrifugalkompressoren ausgestattet sind, den Stromverbrauch im Vergleich zu bisherigen Geräten senken. Hinzu kommt, dass in den letzten Jahren die empfohlene Betriebstemperatur für die Ausrüstung von Rechenzentren von der ASHRAE auf bis zu 27 Grad Celsius erhöht wurde. Das ermöglicht nicht nur, die Wassertemperaturen in den Kaltwassersystemen selbst zu erhöhen. Damit ist der Einsatz der indirekten freien Kühlung inzwischen selbst in Ländern möglich, in denen das bislang keine Option war. Bei freier Kühlung wird der Verdichter der Kältemaschine nicht aktiviert, wodurch Strom gespart wird. Stattdessen wird die Kälte aus der Umgebung genutzt, um das System zu kühlen.
Zusätzlich helfen adiabatische Systeme dabei, die Effizienz eines Kaltwassersystems weiter zu verbessern. Dabei wird die Umgebungsluft durch Verdunstungskälte abgekühlt. Die so noch weiter abgekühlte Luft ermöglicht dann eine höhere Freikühlungs-Kapazität des Kaltwassersatzes und einen effizienteren Betrieb. Von essenzieller Bedeutung ist dabei die Regelung des Gerätes: Dieser steuert den bedarfsoptimierten Einsatz von Wasser für die adiabate Kühlung und stellt somit sicher, dass kein Wasser verschwendet wird. Dadurch verbessert sich auch die Wassernutzungseffizienz (Water Usage Effectiveness, WUE) des Rechenzentrums.
Andrea Moscheni, Thermal Management Product Application Manager bei Vertiv
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