KALTWASSER-SYSTEME mit effizienter freier Kühlung

Der Einsatz von Kaltwasser für die klimatechnische Versorgung von Serverräumen und Rechenzentren hat sich mittlerweile bewährt, obwohl dies noch ein völliger Widerspruch war. Es herrschte Angst vor Wasser im Rechenzentrum. Aufgrund der steigenden Energiekosten und die Möglichkeit bei dem Einsatz von Kaltwasser eine hocheffiziente freie Kühlung einzusetzen wurden die Ängste genommen.

Außerdem gibt es zwischenzeitlich Installationsverfahren (z.B. Rohrleitungen die gepresst werden, mehrwandige Rohrleitungen, Ringleitungssysteme) die dem Einsatz in einem RZ absolute Sicherheit bieten. 

Kaltwassersysteme können bei einer Leistung von 6 kW bis zu einer Leistung von 6 MW eingesetzt werden.

Der große Vorteil ist die Modularität, die Erweiterbarkeit während des laufenden Betriebes und die Flexibilität, die derartige Systeme bieten. Es können verschiedenste Frontends sofort oder später kombiniert werden wie z. B. 

• Umluftkühlgeräte für die Versorgung einer größeren RZ-Fläche (geringe Lasten pro Rack)
• Reihenkühlgeräte für kundenspezifische Einhausungen (mittelgroße Lasten pro Rack)
• Seitenkühlgeräte für High-Density-Zonen
• Hydronik-Kühlgeräte für die Versorgung von USV- und Batterieraum

Die Kaltwasser-
sätze sind im Technikraum untergebracht und werden durch Rückkühler versorgt

Oder alle Endgeräte hängen an einem redundanten Kaltwassersystem, welches ein höchstes Maß an Energieeffizienz bietet. Zum Beispiel können diese Systeme als modulare Systeme mit einem separatem FreeCooler im Außenbereich installiert sein.

Nutzung von Brunnenwasser & Löschwasserspeichern

Als Alternative zur Tiefengeothermie kann auch der Einsatz von Brunnenwasser zum Tragen kommen. Dieses ist gerade bei höheren Kälteleistungen (ab 30 kW) denkbar. Hierbei wird das kalte Wasser aus dem Grundwasserstock entnommen (Saugbrunnen) und über einen Injektionsbrunnen wieder zurückgeführt. Hierbei ist auf die Fließrichtung des Grundwassers zu achten. Ferner sollte die Qualität des Grundwassers analysiert werden.

Eine Systemtrennung zwischen Kühlwasser zum Serverraum und zu nutzendem Grundwasser ist hierbei unverzichtbar. Es sollte der für die Systemtrennung relevante Plattenwärmetauscher sogar redundant ausgeführt werden (für Reinigungs- und Spülarbeiten während des laufenden Betriebes).

Diese Anlagenart ist ebenso wie die Tiefengeothermie über die untere Wasserbehörde zu genehmigen. Gerade bei hohen Entzugsleistungen kann auch eine Kombination zwischen freier Kühlung und Brunnenwasser gefahren werden. Das bedeutet das Kühlgeräte für die RZ-Versorgung zum Einsatz kommen, die hohe Vorlauftemperaturen erlauben. Hierdurch kann ein sehr hoher Freikühlanteil im Jahr gefahren werden (bei Rackrücktürkühllösungen bis zu 18 °C, was eine freie Kühlung im Jahr ab 16°C bedeutet = gemittelt 86% freie Kühlung im Jahr. Nur für den Anteil der Jahrestemperaturstunden höher als 16°C (gemittelt wären das 295 Stunden im Jahr) müsste dann das Grundwasser genutzt werden. Auch bei dieser Anlage kann auf den Kompressorbetrieb vollständig verzichtet werden.

Der Einsatz eines FreeCoolers könnte auch der Redundanz dienen (Ausstattung mit indirekten Wasserbesprühung des Kühlregisters).

Anlagenbeispiel (ohne Kombination mit freier Kühlung):


Bei größeren Industrieunternehmen steht für den Fall eines Brandes ein großer Löschwasserspeicher zur Verfügung, der genügend Kühlwasser beinhaltet, um den Serverraum zu versorgen. Dieser Löschwasserspeicher kann ebenfalls wie ein Brunnen für die Kühlwasserversorgung des Serverraumes genutzt werden bei Umgebungstemperatur größer als 16°C. Auch hier würde der Löschwasserspeicher lediglich für einen Anteil von ca. 295 Stunden im Jahr effektiv genutzt werden. Gleichzeitig wird der Löschwasserspeicher (sofern er 295 Stunden genutzt worden ist) durch den FreeCooler wieder mit »Kälte« gespeist sodass dieser permanent zur Verfügung steht.

Die Gesamtanlage (insbesondere der FreeCooler und auch die erforderlichen Zirkulationspumpen) kann über eine USV abgesichert werden, was bei Kompressions-kälteanlagen nur durch überdimensionierte USV´en möglich ist.