03.08.2017 Deutlich höhere Energieeffizienz

Das bringt Kyoto Cooling im Rechenzentrum

Von: Ina Schlücker

Wie sich mit dem Klimatisierungsverfahren Kyoto Cooling die Energieeffizienz von Rechenzentren erhöhen lässt, erklärt Dr. Peter Koch von Vertiv.

Dr. Peter Koch, Vertiv

Dr. Peter Koch, Vertiv

IT-DIRECTOR: Herr Koch, geht es um die Klimatisierung von Rechenzentren, fällt in letzter Zeit immer öfter der Begriff „Kyoto Cooling“. Was genau steckt hinter dieser Methode?
P. Koch:
Grundsätzlich handelt es sich um eine spezielle Bauweise eines Luft/Luft-Wärmetauschers für die indirekte freie Kühlung. An Stelle eines Plattenwärmetauschers wird beim sogenannten Kyoto Cooling ein Wärmerad verwendet. Das Wärmerad besteht aus einer langsam rotierenden Scheibe, meistens aus Aluminiumwaben, die parallel zur Drehachse abwechselnd von der warmen Innenluft und der kalten Außenluft durchströmt wird. Dabei sind die Kanäle für die Außen- und Innenluft durch eine Wand voneinander getrennt. Das Rad dreht sich langsam von der warmen Seite – dabei nimmt die Aluminiumstruktur Wärme auf und speichert sie – auf die kalte Seite. Dort gibt das Aluminium die Wärme an die Außenluft ab.

IT-DIRECTOR: Wie funktioniert die Kyoto-Kühlung in der Praxis? Was sind die wichtigsten technologischen Parameter?
P. Koch:
Kyoto Cooling funktioniert sehr ähnlich wie die gängigen Luft-/Luftwärmetauscher für die indirekte freie Kühlung. Von außen betrachtet gibt es funktional und von den Leistungsdaten her keine wesentlichen Unterschiede. Die wichtigsten Daten sind die Kühlleistung, trocken und adiabat, die geförderte Luftmengen im Innen- und Außenkreis, die erzielbare Temperaturdifferenz zwischen Innen- und Außenluft, die elektrische Leistungsaufnahme sowie die Baugröße und das Regelungsverhalten bei verschiedenen Lasten und Betriebsparametern.

IT-DIRECTOR:  Worin liegen für Rechenzentrumsbetreiber Ihrer Ansicht nach die Vor- bzw. Nachteile dieses Kühlverfahrens?
P. Koch:
Kyoto Cooling nimmt für sich in Anspruch, die wirtschaftlichste und effizienteste verfügbare Kühltechnologie zu sein. Tatsächlich lassen sich aber bei Leistung und Effizienz mit dem Luft-/Luftwärmetauscher für die indirekte freie Kühlung ähnliche Werte erzielen.

Der größte Nachteil von Kyoto Cooling ist, dass Innen- und Außenluft nicht vollständig voneinander getrennt sind. Die Luft in den Kanälen des Wärmerades fördert Außenluft nach innen und Innenluft nach draußen. Damit gelangen, auch wenn die Außenluft gefiltert wird, gasförmige Schadstoffe nach innen. Bei einer Löschung mit Gas ist das System nach außen hin dann nicht ganz dicht. Die Komponenten sind außerdem sehr groß und müssen mit großen Luftkanälen an den IT-Raum angebunden werden. Sie können nur unmittelbar neben dem IT-Raum außerhalb des Gebäudes oder unmittelbar auf dem Dach aufgestellt werden.

IT-DIRECTOR: Mit welchem Aufwand ist die Einführung von Kyoto Cooling in Bestandsrechenzentren verbunden?
P. Koch:
Das geht meiner Meinung nach nur, wenn sich das Gebäude eignet. Unmittelbar am oder auf dem IT-Raum muss ausreichend Platz für die Außenaufstellung der recht großen Komponenten sein. Eine Einführung in Bestandsrechenzentren dürfte deshalb nur in seltenen Fällen möglich sein.

IT-DIRECTOR: Wie können damit vorhandene Klimatisierungskonzepte z.B. auf Basis von Wasserkühlung sinnvoll ergänzt werden? Oder wäre ein Komplettumstieg auf die Kyoto-Kühlung die bessere Wahl?
P. Koch:
Wie gesagt, ein Umstieg im Bestand ist eher nicht möglich. Die Frage stellt sich eigentlich nur bei einem Neubau, der aber speziell für diese Technologie gestaltet werden muss.

Der Vorteil eines Kühlwassersystems, das aus Chiller und Umluftkühlgeräten besteht, liegt in der weitgehenden Unabhängigkeit bei der Gebäudegestaltung. Mit Kühlwasserleitungen lässt sich die Wärme nahezu beliebig von jeder gut geschützten Stelle innerhalb des Gebäudes nach außen führen, auch über längere Strecken. Freie Kühlung und Adiabatik sind ja auch bei diesen Systemen möglich, die Energieeffizienz ist durchaus auf ähnlichem Niveau.

Grundsätzlich ist natürlich eine Kombination beider Systeme möglich. Sinnvoll kann es zum Beispiel sein, den Bereich im Rechenzentrum mit einer hohen Leistungsdichte, größer 10 kW pro Rack, mit wassergekühlten Serverschränken auszustatten.

IT-DIRECTOR: Eine grobe Einschätzung: In welchem finanziellen Rahmen bewegt sich die Etablierung von Kyoto Cooling? Ab welcher RZ-Größe lohnt sich der Einsatz überhaupt?
P. Koch:
Der finanzielle Rahmen ist ähnlich wie bei der klassischen indirekten freien Kühlung, vermutlich aber ein Stück teurer. Die Hersteller bieten Komponenten ab etwa 100 kW an. Da man davon auf jeden Fall ein Gerät als Redundanz braucht, ist ein System wirtschaftlich erst ab etwa 200 oder 300 kW sinnvoll. Es werden aber auch erheblich leistungsfähigere Komponenten angeboten, wie zum Beispiel 350 kW. Das zeigt meines Erachtens ganz deutlich, dass damit auf größere Rechenzentren gezielt wird.

IT-DIRECTOR: Inwieweit wird dieses Kühlverfahren in Rechenzentren weltweit und in Deutschland bereits genutzt? Welche Vorreiter gibt es? Können Sie ein Beispiel nennen?
P. Koch:
Meines Wissens gibt es weltweit nur wenige Installationen, eine davon bei Noris Network. Hier handelt es sich um ein sehr großes Rechenzentrum. Die Kühlzellen sind mit einer Grundfläche von 7,5 x 12 Meter riesig und ziehen sich über zwei Stockwerke.

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