STULZ IT Cooling Solutions and Services Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung 1

Die Freie Kühlung neu entdeckt !

Aufgabenstellung für die Klimatisierung im Rechenzentrum

Prinzip der indirekten und der direkten Freien Kühlung

TCO Betrachtungen für Zukunftsinvestitionen

Klimalösungen der Zukunft

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Die Freie Kühlung neu entdeckt !

Aufgabenstellung für die Klimatisierung im Rechenzentrum

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Rechenzentrums / ITK Raum – Klimatisierung „gestern?“

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Ziel heute: Kaltgang – Warmgang Konzept, aber…

Kalte Luft von der warmen Luft trennen

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…„homogene“ Rackreihen durchmischen sich mit „anderem“ ITK Equipment

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Ziel der Klimatisierung: Kalte Zuluft vor die 19” Ebene

horizontale Luftführung durch das Rack

Source: INTEL Source: HP

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Source: ASHRAE

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Verteilung des Gesamtenergiebedarfs eines ITK Rechenzentrums

Kaltwassererzeuger; 33%

Befeuchter; 3%

Umluftklimageräte; 9%

IT Equipment; 30%

Versorgungseinrichtungen; 5%

USV; 18%

Generator/Schalteinrichtungen; 1%

Licht; 1%

0%

10%

20%

30%

40%

50%

60%

70%

80%

90%

100%

1

45 %Klimatisierung

Abhängig vom Klimatisierungskonzept kann der Anteil des Energiebedarfes für die Klimatisierung zwischen

25% und 55% am Gesamtenergiebedarfesdes Rechenzentrums betragen !

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Freie Kühlung Raumkonditionen

Außenbedingungen

Doppelbodenhöhe

Wassertemperaturen

Teillastverhalten

Wärmetauscherfläche

Filterfläche

Lüftertechnologie

Abmessungen

Kältemittel

Rohrdimensionierung

Pumpentechnologie

Einbauteile

Parametrierung

Filterzustand

Kältemittelfüllmengen

Abgleich

Luftverteilung

Eine Auswahl an Stellschrauben, die einen Einfluß auf die Energieeffizienz haben:

Einbindung Stand-by

Sollwerte

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Die Freie Kühlung neu entdeckt!

Prinzip der indirekten und der direkten Freien Kühlung

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Indirekte Freie KühlungIndirektIndirekt: d.h.Wasser/Glykol-medium zwischen der Außenluft und der Raumluft

Direkte Freie KühlungDirektDirekt: d.h. ein großer Außenluftanteil gelangt in den Raum

Kälteerzeugung ohne Betrieb der Kältemaschine: Die Freie Kühlung

Freie Kühlung fürITK Räume

⇒ Pedal am Kettenrad und Übertragung durch Kette auf das Ritzel am Hinterrad ⇒ Pedal am „Rad“

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Funktion der Indirekten Freie Kühlung

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Freie Kühlung – Indirekte Freie KühlungKaltwassererzeugung mit integrierter Freikühlungsfunktion

Raumluft wird von der Außenluft über ein zwischengeschaltetes Wasser/Glykolmedium „entkoppelt“,findet Verwendung in mittleren/großen Rechenzentren/DataZentren, z.T. auch mit separatem Rückkühlerund wassergekühlter Kälteerzeugung.

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Freie Kühlung – Direkte Freie Kühlung über Außenluft

Verwendung für Mobilfunkcontainer/Shelter bei geringer Wärmelast und aufgrund höherer Toleranz gegenüber der Raumluftfeuchte; direkte Freie Kühlung fand im Rechenzentrum/Datacenter-bereich in der Vergangenheit KEINE Anwendung !

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Freie Kühlung – Direkte Freie Kühlung über Außenluft

FreikühlbetriebKühlung durch kalte Außenluft

UmluftbetriebKältemaschine in Betrieb

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Die Freie Kühlung neu entdeckt!

TCO Betrachtungen für Zukunftsinvestitionen

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System OHNE Freie Kühlung gegen System MIT Freier Kühlung

TCO Betrachtungen für Zukunftsinvestitionen

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Beispiel Systemdesign: System OHNE Freie Kühlung gegen System MIT Freier Kühlung

+31%

-55%

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Beispiel Systemdesign: System OHNE Freie Kühlung gegen System MIT Freier Kühlung

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Beispiel Systemdesign: System OHNE Freie Kühlung gegen System MIT Freier Kühlung

138,7Tage

11,0Tage

62,1Tage

153,3Tage

59% desJahres OHNE

Betrieb der Kälte-

maschine=

215,4Tage

365,0Tage

100% desJahresM I T

Betrieb der Kälte-

maschine=

365,0Tage

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Beispiel Rückluftbedingungen: Gleiches Klimasystem– unterschiedliche Rückluftbedingungen 22°C/55%r.F. vs. 27°C/40%r.F. !

- 20%

Ursache: z.B. zu niedrige Sollwertvorgabe an Klimageräten

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47,5Tage

47,5Tage

120,5Tage

149,5Tage

138,7Tage

11,0Tage

62,1Tage

153,3Tage46% desJahres OHNE

Betrieb der Kälte-

maschine= 168Tage

59% desJahres OHNE

Betrieb der Kälte-

maschine=

215,4Tage

22°C / 55%r.F.27°C / 40%r.F.

11 Tage 100%

Betrieb der Kältemaschine

47,5 Tage 100%

Betrieb der Kältemaschine

Beispiel Rückluftbedingungen: Gleiches Klimasystem unterschiedliche Rückluftbedingungen 22°C/55%r.F. vs. 27°C/40%r.F. !

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Energiebedarf

DX

Kom

pressorK

ühlung

FCFreie Kühlung

EFCErw

eiterteFreie K

ühlung

MIX

Kom

pressor undFreie K

ühlung

Indoor

OutdoorR

egelung

Daten

Dynamic Free Cooling,oder bedarfsabhängigeAussteuerung der Komponenten

Weitere Energieeinsparungspotentiale bei der indirekten Freien Kühlung

Variable, bedarfsabhängige Steuer-ung der KomponentenEinbindung der Stand-by GeräteMax. Energieeffizienzbis zu 30% Energieeinsparungs-potential gegenüber der her-kömmlichen indirekten Freien Kühlung

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Die Freie Kühlung neu entdeckt!

Klimalösungen der Zukunft

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Neue Konzepte: STULZ Direkte Freie Kühlung!

ASHRAE TC 9.9 - 2004

ASHRAE TC 9.9 - 2008

Veränderte Anforderungen an die Klimatisierung machen neueKlimakonzepte möglich!

oder

Enge Toleranzen für Temperatur und Luftfeuchtigkeit erfordernnach wie vor Umluftklimatisierung!

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Neue Konzepte: STULZ Direkte Freie Kühlung!

Ber

lin

Bre

mer

have

n

Ess

en

Fra

nkfu

rt

Ham

burg

Man

nhei

m

Mün

chen

Nür

nber

g

Stu

ttgar

t

% Anteil 87,6 94,1 91,2 86,8 92,6 85,7 90,0 88,9 90,7

Stunden 7.672 8.239 7.992 7.601 8.111 7.508 7.883 7.787 7.942

Stunden = Jahrestemperaturstunden bis einschließlich 18°C

WETTERDATEN

Mittlere jährliche Stundenanzahl, gemäß DIN 4710 Januar 2003

% Anteil = Prozentualer Anteil der Jahrestemperaturstunden bis einschließlich 18°C

d.h. in Deutschland sind mindestens 85% des Jahres die Temperaturen ≤ 18°C

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Neustes Konzept: STULZ Direkte Freie Kühlung mit optimierter Wärmetauscheranordnung

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TCO im Vergleich zu Klimaanlagen OHNE Freie Kühlung

… eine Mehrinvestition für die Freie Kühlung rechnet sich !

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Vielen Dank für Ihr InteresseKontakt:

Achim PfleidererLeiter Service und Marketing Deutschlandpfleiderer@stulz.de

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