Die Freie Kühlung neu entdeckt!

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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 STULZ IT Cooling Solutions and Services Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung 1

2 Die Freie Kühlung neu entdeckt! Aufgabenstellung für die Klimatisierung im Rechenzentrum STULZ IT Cooling Solutions and Services Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung 2

3 Rechenzentrums / ITK Raum Klimatisierung gestern? STULZ IT Cooling Solutions and Services Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung 3

4 Ziel heute: Kaltgang Warmgang Konzept, aber Kalte Luft von der warmen Luft trennen STULZ IT Cooling Solutions and Services Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung 4

5 homogene Rackreihen durchmischen sich mit anderem ITK Equipment STULZ IT Cooling Solutions and Services Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung 5

6 Ziel der Klimatisierung: Kalte Zuluft vor die 19 Ebene Source: INTEL Source: HP horizontale Luftführung durch das Rack STULZ IT Cooling Solutions and Services Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung 6

7 Source: ASHRAE STULZ IT Cooling Solutions and Services Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung 7

8 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 Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung 8

9 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 Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung 9

10 Die Freie Kühlung neu entdeckt! Prinzip der indirekten und der direkten Freien Kühlung STULZ IT Cooling Solutions and Services Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung 10

11 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 Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung 11

12 Funktion der Indirekten Freie Kühlung STULZ IT Cooling Solutions and Services Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung 12

13 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 Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung 13

14 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 Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung 14

15 Freie Kühlung Direkte Freie Kühlung über Außenluft Freikühlbetrieb Kühlung durch kalte Außenluft Umluftbetrieb Kältemaschine in Betrieb STULZ IT Cooling Solutions and Services Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung 15

16 Die Freie Kühlung neu entdeckt! TCO Betrachtungen für Zukunftsinvestitionen STULZ IT Cooling Solutions and Services Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung 16

17 TCO Betrachtungen für Zukunftsinvestitionen System OHNE Freie Kühlung gegen System MIT Freier Kühlung STULZ IT Cooling Solutions and Services Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung 17

18 Beispiel Systemdesign: System OHNE Freie Kühlung gegen System MIT Freier Kühlung +31% -55% STULZ IT Cooling Solutions and Services Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung 18

19 Beispiel Systemdesign: System OHNE Freie Kühlung gegen System MIT Freier Kühlung STULZ IT Cooling Solutions and Services Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung 19

20 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 Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung 20

21 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 Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung 21

22 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 Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung 22

23 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 Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung 23

24 Die Freie Kühlung neu entdeckt! Klimalösungen der Zukunft STULZ IT Cooling Solutions and Services Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung 24

25 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 Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung 25

26 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 Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung 26

27 Neustes Konzept: STULZ Direkte Freie Kühlung mit optimierter Wärmetauscheranordnung STULZ IT Cooling Solutions and Services Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung 27

28 TCO im Vergleich zu Klimaanlagen OHNE Freie Kühlung eine Mehrinvestition für die Freie Kühlung rechnet sich! STULZ IT Cooling Solutions and Services Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung 28

29 Mission Energy Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung Vielen Dank für Ihr Interesse Kontakt: Achim Pfleiderer Leiter Service und Marketing Deutschland STULZ IT Cooling Solutions and Services Energieeffiziente Rechenzentrumsklimatisierung 29