Die Freie Kühlung neu entdeckt!

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1 Die Freie Kühlung neu entdeckt! STULZ GmbH Klimatechnik Aufgabenstellung für die Klimatisierung im Rechenzentrum Prinzip der indirekten und der direkten Freien Kühlung TCO Betrachtungen für Zukunftsinvestitionen Klimalösungen der Zukunft STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 1

2 Die Freie Kühlung neu entdeckt! STULZ GmbH Klimatechnik STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 2

3 Umsatz 2008 Kunststofftechnik 400 Mio Klimatechnik 300 Mio Total Mitarbeiter 700 Mio Kunststofftechnik Klimatechnik Total STULZ Gruppe Klimatechnik Herstellung und Vertrieb von Klimageräten, Klimalösungen und Services. STULZ GmbH, Deutschland (P) STULZ Pty Ltd, Australien STULZ-ATS (Shanghai), China (P) STULZ France S.A.R.L., Frankreich STULZ UK Ltd., Großbritannien STULZ CHSPL Pvt Ltd, Indien (P) STULZ SpA, Italien (P) STULZ Groep B.V., Niederlande STULZ Polska Sp. z o.o., Polen STULZ España S.A., Spanien STULZ-ATS Inc., USA (P) STULZ Pty Ltd, New Zealand (P): Produktionsstätte Kunststofftechnik Entwicklung und Produktion von Kunststoff-Präzisionsteilen für die Automobil-Industrie. MONTAPLAST GmbH, Deutschland MONTAPLAST of North America und weltweit vertreten in 110 weiteren Ländern mit Vertriebspartnern STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 3

4 Treffen Sie STULZ in Deutschland STULZ Niederlassungen Hamburg ( Zentrale ) Hannover Berlin Düsseldorf Leipzig Frankfurt Nürnberg St. Ingbert Stuttgart Karlsruhe München ITK Klimatisierung: vom Produkt über die Systemlösung bis hin zum Service STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 4

5 IT Rechenzentrumsklimatisierung neue Herausforderungen für Planung und Betrieb Konzeptberatung für die Errichtung und den Betrieb der Anlagen Aufgabengerechte Systemauslegung und Geräteauswahl Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 5

6 STULZ Produkte - Rundum Zuverlässigkeit Präzisionsklimageräte für kleine Telekomanwendungen bis zum ITK Rechenzentrum Kaltwassererzeuger für Präzisionsklima und wassergekühlte IT Racks Umluftklimageräte von 4kW 200kW Kaltwassererzeuger 5kW 1,5MW Umluftklimageräte von 200W 20kW STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 6

7 STULZ Produkte innovativ und effizient! Einführung energieeffizienter EC Ventilatoren als Standard für die CyberAir Umluftklimageräte im Jahr 2004 heute optional bei allen Namenhaften Herstellern STULZ Systemkostenberechnung liefert weltweite TCO Betrachtungen für den Errichter und Betreiber von ITK Rechenzentren seit 2006 STULZ Stand-by Management als integrale C7000 Regelungsfunktion für CW- Klimageräte wurde 2006 in den Markt eingeführt Weiterentwicklung der Indirekten Freien Kühlung durch die Funktionalität Dynamic Free Cooling verfügbar seit Mai 2007 Optimierung/Erweiterung im November 2008 der Kaltwasserklimageräte der Baureihe CyberAir CW und CWE Ziel: Max. Energieeffizienz Neue STULZ Konzeptionen zur Direkten Freien Kühlung STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 7

8 STULZ Präzisionsklima Lösungskompetenz aus einer Hand nicht nur für das IT Rechenzentrum Beratung, Ausführung und Inbetriebnahme aus einer Hand Leistungsumfang vom Wiederverkauf bis hin zur kompletten Klimasystemlösung Gewährleistungszeitraum bis zu 4 Jahren bei Abschluß eines Wartungsvertrages STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 8

9 STULZ Service Nachhaltige Betriebssicherheit durch bedarfsgerechte Servicekonzepte 140 STULZ Servicetechniker sichern bundesweit einen flächendeckenden Service mit kürzesten Zugriffzeiten. Klimaservice von der Instandsetzung bis hin zum Vollunterhalt der Klimatechnik 24/7 verfügbarer Notdienst Technisches Gebäudemanagement für die Gewerke - Kälte/Klimaanlagen - Systemstromversorgung - Betriebskritischer Infrastruktur Webbasierendes Dokumentenmanagement Regionale und überregionale Servicestruktur Ersatzteillogistik über ein Zentrallager, 11 Stützpunktlager sowie mobile Bevorratung..nicht nur für STULZ Produkte! STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 9

10 Die Freie Kühlung neu entdeckt! Aufgabenstellung für die Klimatisierung im Rechenzentrum STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 10

11 Rechenzentrums / ITK Raum Klimatisierung gestern? STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 11

12 Ziel heute: Kaltgang Warmgang Konzept, aber Kalte Luft von der warmen Luft trennen STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 12

13 homogene Rackreihen durchmischen sich mit anderem ITK Equipment STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 13

14 Ziel der Klimatisierung: Kalte Zuluft vor die 19 Ebene Source: INTEL Source: HP horizontale Luftführung durch das Rack STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 14

15 Source: ASHRAE STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 15

16 Verteilung des Gesamtenergiebedarfs eines ITK Rechenzentrums 100% 90% Licht; 1% Generator/ Schalteinrichtungen; 1% USV; 18% 80% Versorgungseinrichtungen; 5% 70% 60% IT Equipment; 30% 50% 40% 30% 20% 10% Umluftklimageräte; 9% Befeuchter; 3% Kaltwassererzeuger; 33% 45 % Klimatisierung 0% 1 Abhängig vom Klimatisierungskonzept kann der Anteil des Energiebedarfes für die Klimatisierung zwischen 25% und 55% am Gesamtenergiebedarfes des Rechenzentrums betragen! STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 16

17 Eine Auswahl an Stellschrauben, die einen Einfluß auf die Energieeffizienz haben: Luftverteilung Kältemittelfüllmengen Abgleich Sollwerte Freie Kühlung Raumkonditionen Außenbedingungen Doppelbodenhöhe Wassertemperaturen Filterzustand Teillastverhalten Parametrierung Einbauteile Einbindung Stand-by Wärmetauscherfläche Filterfläche Pumpentechnologie Rohrdimensionierung Abmessungen Lüftertechnologie Kältemittel STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 17

18 Die Freie Kühlung neu entdeckt! Prinzip der indirekten und der direkten Freien Kühlung STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 18

19 Kälteerzeugung ohne Betrieb der Kältemaschine: Die Freie Kühlung Freie Kühlung für ITK Räume Indirekte Freie Kühlung Indirekt: d.h.wasser/glykolmedium zwischen der Außenluft und der Raumluft Direkte Freie Kühlung Direkt: d.h. ein großer Außenluftanteil gelangt in den Raum die Freie Kühlung K ist KEINE neue Technologie - jedenfalls nicht in Europa! STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 19

20 Kälteerzeugung ohne Betrieb der Kältemaschine: Die Freie Kühlung Freie Kühlung für ITK Räume Indirekte Freie Kühlung Indirekt: d.h.wasser/glykolmedium zwischen der Außenluft und der Raumluft Direkte Freie Kühlung Direkt: d.h. ein großer Außenluftanteil gelangt in den Raum Pedal am Kettenrad und Übertragung durch Kette auf das Ritzel am Hinterrad Pedal am Rad STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 20

21 Funktion der Indirekten Freie Kühlung STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 21

22 Freie Kühlung Indirekte Freie Kühlung Umluftklimageräte mit integrierter Freikühlungsfunktion Raumluft wird von der Außenluft über ein zwischengeschaltetes Wasser/Glykolmedium entkoppelt, findet Verwendung in kleineren/mittleren Rechenzentren/DataZentren. STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 22

23 Freie Kühlung Indirekte Freie Kühlung Kaltwassererzeugung 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 Rückkühler und wassergekühlter Kälteerzeugung. STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 23

24 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/Datacenterbereich in der Vergangenheit KEINE Anwendung! STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 24

25 Freie Kühlung Direkte Freie Kühlung über Außenluft Freikühlbetrieb Kühlung durch kalte Außenluft Umluftbetrieb Kältemaschine in Betrieb STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 25

26 Freie Kühlung Direkte Freie Kühlung über Außenluft Nachrüstung der Direkten Freikühlungsfunktion bei bestehenden Standorten mit Komfortklimatisierung: Erhebliche Reduzierung der Betriebskosten, da Kompressorlaufzeiten erheblich verringert werden können! STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 26

27 Die Freie Kühlung neu entdeckt! TCO Betrachtungen für Zukunftsinvestitionen STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 27

28 TCO Betrachtungen für Zukunftsinvestitionen System OHNE Freie Kühlung gegen System MIT Freier Kühlung STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 28

29 Beispiel Systemdesign: System OHNE Freie Kühlung gegen System MIT Freier Kühlung +31% -55% STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 29

30 Beispiel Systemdesign: System OHNE Freie Kühlung gegen System MIT Freier Kühlung STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 30

31 Beispiel Systemdesign: System OHNE Freie Kühlung gegen System MIT Freier Kühlung 11,0Tage 365,0Tage 100% des Jahres M I T Betrieb der Kältemaschine = 365,0Tage 59% des Jahres OHNE Betrieb der Kältemaschine = 215,4Tage 153,3Tage 62,1Tage 138,7Tage STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 31

32 Beispiel Rückluftbedingungen: Gleiches Klimasystem unterschiedliche Rückluftbedingungen 22 C/55%r.F. vs. 27 C/40%r.F.! Ursache: z.b. zu niedrige Sollwertvorgabe an Klimageräten - 20% STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 32

33 Beispiel Rückluftbedingungen: Gleiches Klimasystem unterschiedliche Rückluftbedingungen 22 C/55%r.F. vs. 27 C/40%r.F.! STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 33

34 Beispiel Rückluftbedingungen: Gleiches Klimasystem unterschiedliche Rückluftbedingungen 22 C/55%r.F. vs. 27 C/40%r.F.! 22 C / 55%r.F. 47,5Tage 47,5 Tage 100% 27 C / 40%r.F. Betrieb der Kältemaschine 11,0Tage 11 Tage 100% Betrieb der Kältemaschine 46% des Jahres OHNE Betrieb der Kältemaschine = 168Tage 120,5Tage 47,5Tage 149,5Tage 59% des Jahres OHNE Betrieb der Kältemaschine = 215,4Tage 153,3Tage 62,1Tage 138,7Tage STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 34

35 Weitere Energieeinsparungspotentiale bei der indirekten Freien Kühlung Outdoor Dynamic Free Cooling, oder bedarfsabhängige Aussteuerung der Komponenten Daten Regelung Energiebedarf Indoor Variable, bedarfsabhängige Steuer- DX Kompressor Kühlung MIX Kompressor und Freie Kühlung EFC Erweiterte Freie Kühlung FC Freie Kühlung ung der Komponenten Einbindung der Stand-by Geräte Max. Energieeffizienz bis zu 30% Energieeinsparungspotential gegenüber der herkömmlichen indirekten Freien Kühlung STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 35

36 Die Freie Kühlung neu entdeckt! Klimalösungen der Zukunft STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 36

37 Neue Konzepte: STULZ Direkte Freie Kühlung! ASHRAE TC ASHRAE TC Veränderte Anforderungen an die Klimatisierung machen neue Klimakonzepte möglich! oder Enge Toleranzen für Temperatur und Luftfeuchtigkeit erfordern nach wie vor Umluftklimatisierung! STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 37

38 Neue Konzepte: STULZ Direkte Freie Kühlung! WETTERDATEN Mittlere jährliche Stundenanzahl, gemäß DIN 4710 Januar 2003 Berlin Bremerhaven Essen Frankfurt Hamburg Mannheim München Nürnberg Stuttgart % Anteil 87,6 94,1 91,2 86,8 92,6 85,7 90,0 88,9 90,7 Stunden % Anteil = Prozentualer Anteil der Jahrestemperaturstunden bis einschließlich 18 C Stunden = Jahrestemperaturstunden bis einschließlich 18 C d.h. in Deutschland sind mindestens 85% des Jahres die Temperaturen 18 C STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 38

39 Neustes Konzept: STULZ Direkte Freie Kühlung mit optimierter Wärmetauscheranordnung STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 39

40 Vorteile: Neue Konzepte: STULZ Direkte Freie Kühlung! Hohe Energieeffizienz durch die direkte Nutzung der Freien Kühlung keine Verluste durch zusätzliche Wärmetauscher Hervorragende Skalierbarkeit des Systems Build as you grow! keine Hydraulikauslegung (Verrohrung, Pumpen, Armaturen) am 1.Tag für den Endausbau notwendig Hohe Betriebssicherheit durch in sich geschlossene und einfach aufgebaute Klimatisierungssysteme Geringere Investitionskosten im Vergleich zu Systemen der Indirekten Freien Kühlung Geringerer Energiebdarf im Vergleich zu allen herkömmlichen Systemen STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 40

41 Neue Konzepte: STULZ Direkte Freie Kühlung! Rahmenbedingungen: Freigabe der Raumfeuchtigkeit Bereich z.b. 20%- 80% r.f. Bei der Standortwahl Staubbelastung berücksichtigen (z.b. Vermeidung der Nähe zu Autobahn, Ernte, Innenstadtbereich) Inkaufnahme von möglichen Umwelteinflüssen (z.b. Rauch, Gase etc.) Eingeständnisse an die Gebäudesicherheit Bauliche Voraussetzung: Bauliche Freiheit für die Gebäudeausführung Kanalstrecken möglichst kurz halten (Druckverluste) Luftansaug vor Sonneneinstrahlung schützen STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 41

42 Mission Energy Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung Vielen Dank für Ihr Interesse Kontakt: Achim Pfleiderer Leiter Service und Marketing Deutschland STULZ IT Cooling Solutions and Services Die Freie Kühlung neu entdeckt! 42