Ein Konzept zum Energie und Betriebskosten sparen mit Zusatzkühlung

Wirtschaftliche Kühlung von kleinen Server-Räumen

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Technik des Zusatzgerätes

Der Hauptvorschlag beinhaltet ein „steckerfertiges“ Standgerät mit mindestens drei Kanalanschlüssen für Außenluft, Fortluft und Abluft; Letztere bewusst ganz oben angebracht, um die im Warmgang entstehende Wärme oben zu erfassen. Die Zuluft könnte über einen Gerätesockel unten oder stirnseitig auf der gesamten Höhe am bewusst großen RLT-Standgerät in den Kaltgang oder die Kaltzone einströmen.

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Selbstverständlich ist auch die Nutzung in Kombination mit einem Doppelboden möglich. Das Zusatzgerät könnte auch in einem Nachbarraum (daneben, darüber, darunter - bei möglichst gleichem Brandabschnitt) oder notfalls bei fehlendem Platzbedarf im Freien angebracht und mit entsprechenden Kanälen mit dem Serverraum verknüpft werden.

Die dabei aufgrund der Teilstrombildung, je nach aktuellem Außenluftzustand, entstehenden sehr unterschiedlichen Luftwiderstände im RLT-Gerät (häufig entstehen ganz bewusst ganz niedrige Werte) werden mithilfe von so genannten EC-Motoren in Kombination mit Freiläuferventilatoren und der dort integrierten Volumenstrommessung gelöst.

Die Bauweise

Eine der angedachten möglichen Bauweisen für Raumkühllasten von 9 bis 13 kW erfordert beim RLT-Zusatzgerät in etwa diese Gerätegröße:

  • bei Zuluftzuführung über den Gerätesockel Länge * Höhe * Tiefe = 2,30 * 2,30 * 0,75 m
  • bei stirnseitiger Zuluftzuführung am Gerät Länge * Höhe * Tiefe = 2,60 * 2.00 * 0,75 m

Für kleinere Kühllasten sinkt die Gerätetiefe auf zirka 55 Zentimeter. Für größere Kühllasten bis 20 kW bliebe es bei der genannten Gerätetiefe, wobei es dann um rund 40 Zentimeter länger und etwa 20 Zentimeter höher baut. Das RLT-Gerätesystem mit Nutzung der doppelten freien Kühlung und Teilstrombildung ist aber so konstruiert, dass das komplette Gerät auch in Einzelmodule zerlegt und diese dann an der Decke oder/und Wand eines Serverraumes angebracht werden können.

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Fördermittel genehm?

Zurzeit ist das Ändern, Verbessern von Kühlung kleiner Server-Räume förderfähig. Voraussetzung für die Förderung durch die BAFA ist die Erstellung eines unternehmensindividuellen Energie-Einsparkonzeptes, eine so genannte Detailberatung durch einen externen Energieberater. Dieser muss nachweislich in der KfW- Beraterbörse für das Programm „Energieberatung im Mittelstand“ gelistet sein.

Wenn nach erfolgter Energie -Intensivberatung ein formgerechter Antrag auf Förderung für die Querschnittstechnologie „Lüftungsanlagen“ gestellt wird, gibt es bei üblichem positivem Bescheid einen Zuschuss von 30 Prozent auf die gesamten Investitionskosten.

Der maximale Zuschuss pro Objekt beträgt 100.000 Euro.

Wichtig: Mit dem Auftrag an eine ausführende Firma oder den Planer darf erst nach bestätigtem Eingang bei der BAFA (noch auf eigenes Risiko) begonnen werden!

Ein Beispiel: Der Umbau der Klimatechnik kostet mit Planung 40.000 Euro. Der Eigenanteil des Kunden beträgt dann lediglich 28.000 Euro.

Es empfiehlt sich, die Energieberatung mit dem Gewerk Elektrotechnik/Beleuchtungstechnik zu koppeln, weil beispielsweise durch eine moderne LED-Beleuchtungstechnik auch locker die förderfähige Mindestmenge an Strom (30 Prozent) eingespart werden kann. Die aus mindestens zwei Gewerken bestehende - bei der KfW zu beantragende – Energieberatung wird zu 60 Prozent bezuschusst.

Ein Beispiel: Die umfangreiche Energieberatung mit abschließendem Bericht für 6 Tage Aufwand kostet rund 4.800 Euro. Davon beträgt der Eigenanteil des Kunden 1.920 Euro. Der höchstmögliche Zuschuss beträgt sogar 4.800 Euro.

Mit einem Aufwand von rund 30.000 Euro kann bei dem genannten Beispiel über die lange Nutzungsdauer der Technik ein mehrfacher Profit erzielt werden, zusätzlich zu der möglichen Abschreibung.

Übrigens: Vor der Detailberatung könnte noch eine Initialberatung durch einen Energieberater der KfW durchgeführt werden, die sogar mit 80 Prozent bezuschusst wird. Dafür genügt zumeist ein Besuchstag.

Generell ist es von mir so vorgesehen, dass grundsätzlich sowohl in den Kanalnetzen als auch im RLT-Gerät selbst durch ausreichend große Querschnitte ein ganz niedriger Luftwiderstand entsteht. Durch Teilstrombildung werden diese Luftwiderstände zumeist nochmals reduziert. Niedrige Luftwiderstände bringen sehr kleine Ventilatorantriebsleistungen für die hier für die Raumkühlung ausreichende Luftförderung und sind - neben der geringen Einsatzzeit der Umluftkühlgeräte – mitverantwortlich für den extrem niedrigen Jahresstrombedarf des ECL – RLT–Gerätes. (siehe: Bild 4)

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Das RLT-Gerät hat einen integrierten, angebauten oder gar externen, jedoch stets mitgelieferten Schaltschrank. Dabei ist auch die Nutzung der und die Umschaltung auf die externen Umluftkühlgeräte integriert. Das RLT-Gerät kann mit oder ohne Energiemanager sowie mit oder einer möglichen Fernbedienungsmöglickeit hergestellt werden. Aus Controlling-Gründen empfehle ich aber unbedingt beides zu nutzen.

Eine nicht mögliche Fensterlüftung wird hier durch ein besonderes Freikühlsystem ersetzt. Die Details der Gerätekonstruktion und des dazu passenden, mit entwickelten MSR-Teiles (Steuerung und Regelung) möchte ich vorläufig nur den Firmen per Geheimhaltungsvereinbarung bekannt geben, die echt an weiteren Lizenzen interessiert sind.

Zusatzvorschlag: Mehrfachnutzung

Das neuartiges RLT-Gerät mit doppelter freier Kühlung und Teilstrombildung könnte auch mit

  • 1. einem integrierten Direktverdampfer (DX-Cooler) gebaut und dabei mit
  • 2. einer reversiblen Kältemaschine/Wärmepumpe kombiniert werden.
  • An warmen Stunden des Jahres, wo die direkte freie Kühlung nicht mehr ausreicht, wird dann das Außenteil der Kältemaschine/Wärmepumpe als luftgekühlter Kondensator für den DX-Cooler genutzt.
  • An kühlen Tagen (bei Nutzung der direkten und indirekten freien Kühlung) wird mit der Wärmepumpe/Kältemaschine irgendwo im Gebäude geheizt oder Warmwasser erzeugt werden. Irgendwo wird dann eben ein 2. Kondensator genutzt.

Daraus entsteht dann ein weiteres Energiesparkompaktgerät. Das Umluftkühlsystem wird dann nur mehr im Redundanzfall für den Serverraum genutzt.

Bei einer Redundanzforderung für die Server-Raumkühlung würde ich folgendes System (Bild 5) nutzen.

Anwendungsmöglichkeiten

Die hier vorgestellten Kombinationskühlsysteme könnten mit zur weltweit angestrebten Energiewende beitragen, wenn sich möglichst viele Anwender dafür interessieren. Ich sehe zumindest für solche Klimazonen der Erde, wo die mittlere Außentemperatur weit unter der maximal zulässigen Zulufttemperatur liegt, häufige Anwendungsfälle für das RLT-Zusatzgerät oder gar das spezielle Energiesparkompaktgerät. Schließlich gibt es auch in wärmeren Klimazonen als in Deutschland viele Stunden im Jahr (besonders in der Nacht), wo man die Außenluft wirtschaftlich nutzen kann ...

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Über Jürgen Loose

Jürgen Loose, Diplom Ingenieur (FH), geboren 1940 ist Inhaber der Firma Energie.Controlling.Loose - ECL in Weilheim.

( Bild: Jürgen Loose )

  • 1986 Mitentwickler der „Telekom“-Energiespargeräte für die digtitale Vermittlungstechnik
  • 1991 Energiesparpeisträger der DESA
  • 1993 Fachbuchautor „Innovationen für Raumkühlung“
  • 1995 Im "Unruhestand": nach Gründung des Ing.-Büros ECL erfolgten mehrere Erfindungen für RLT-Geräte/Klimageräte
  • 2012 Deutscher Bundespreis
  • 2012 Deutscher Kältepreis

Bei einer größeren Nachfrage sollte es sinnvollerweise eine größere Zahl von Firmen geben, die sich für Lizenzen beim RLT-Zusatzgerät interessieren, nicht nur wie bisher die Fa. Huber & Ranner GmbH aus Pocking und Pala GmbH aus Grafing.

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