Zukunftssichere #Kühlung in #Rechenzentren

18.06.2019 13:10

Zukunftssichere #Kühlung in #Rechenzentren

Durch wachsende Trends wie mobiles Internet, #Cloud-Computing und Internet-TV sind Rechenzentren sind zu einem beachtlichen Energieverbraucher geworden. Deshalb sind energieeffiziente #Ventilatoren in #Kühlsystemen eine unerlässliche Investition.

Rechenzentren schießen heute wie Pilze aus dem Boden. In jedem davon wird so viel Abwärme erzeugt, dass etwa die Hälfte der insgesamt benötigten elektrischen Energie alleine für die Hardware­kühlung aufgewendet werden muss. Dabei hat sich das Informationszeitalter gerade erst „warmgelaufen“ und je größer das Datenvolumen, desto höher wird auch die nötige Kühlleistung und somit der Energieverbrauch. Dazu kommt noch der Wunsch nach mehr Rechenleistung auf derselben Grundfläche, was dazu führt, dass die Ventilatoren mehr Luft bewegen müssen – ohne aber im Durchmesser größer zu werden. Bei Präzisions­klimageräten beispielsweise sind die Querschnitte der Luftführung heute für größere Luftmengen ausgelegt, was die Kühlung verbessert und Strömungsverluste minimiert.

Optimiert für neue Anforderungen

Meist kommen in Rechenzentren sogenannte Präzisions­klimageräte zum Einsatz. Diese Geräte, auch Computer Room Air-Conditioning Units (CRAC) genannt, sorgen in Rechenzentren und Netzwerkzentralen für konstante Temperatur und Luftfeuchtigkeit. Dabei kommen CRACs mit Wärmeübertrager zum Einsatz. Das Design der CRAC beeinflusst maßgeblich die Auswahl der passenden Ventilatoren. Diese müssen nun auch bei den deutlich niedrigeren Gegendruck­anforderungen im optimalen Betriebspunkt arbeiten, damit sie energieeffizient laufen und Betriebskosten sparen. Schließlich kommt es in Rechenzentren beim Rund-um-die-Uhr-Betrieb auf jedes Watt an. Der Motoren- und Ventilatorenspezialist ebm-papst Mulfingen hat deshalb jetzt die bewährte RadiCal Baureihe ergänzt.

Um den Betriebspunkt der RadiCal Ventilatoren an den vom Markt gewünschten höheren Volumenstrom anzupassen, wurde das Laufrad strömungstechnisch überarbeitet.

Um den Betriebspunkt der RadiCal Ventilatoren an den vom Markt gewünschten höheren Volumenstrom anzupassen, wurde das Laufrad strömungs­technisch überarbeitet. Computational Fluid Dynamics (CFD) als leistungsfähiges Simulations­werkzeug war dabei hilfreich und im Zusammenspiel mit numerischen Optimierungs­ansätzen ergaben sich etliche Detailverbesserungen, die in Summe eine große Wirkung entfalten. So wurden Laufradbreite, Größe des Ansaugbereichs, Schaufelkontur und Schaufeldicke an den höheren Volumenstrom bei niedrigerem Förderdruck angepasst. Wie beim Vorgänger besteht das neue Laufrad aus glasfaser­verstärktem Polypropylen, Außendurchmesser und Einbauhöhe sind trotz der Opti­mierung gleichgeblieben. Der eng bemessene Bauraum in CRAC-Geräten wird so optimal ausgenutzt.

Mehr Volumenstrom bei hohem Wirkungsgrad

Bei der aktuellen Weiterentwicklung haben die Mulfinger Ingenieure einen Fokus auf Strömungstechnik gesetzt, das Resultat kann sich sehen lassen: Der neue RadiCal liefert nicht nur einen höheren Volumenstrom als sein Vorgänger, sondern arbeitet auch effizienter (Bild 4). Das neue RadiCal Laufrad ist Dank der rechnergestützten Optimierungs­methoden nicht nur deutlich besser als sein Vorgängermodell, sondern das derzeit beste Laufrad weltweit für diese Anwendung, also für diesen Luft­leistungs­bereich und das Wirkungs­grad­niveau. Sein Vorgänger erreicht seinen maximalen statischen Gesamtwirkungsgrad von 61,5 % bei einem Volumenstrom von 12.000 m³/h. Der neue RadiCal hat sein Maximum von 68,5 % bei einem Volumenstrom von 13.000 m³/h. Das neue RadiCal Laufrad kann auch in anderen Anwendungen zu Wirkungs­grad­verbes­serungen führen.

Der neue RadiCal hat einen maximalen statischen Wirkungsgrad von 68,5 % bei einem Volumenstrom von 13.000 m³/h.

Der Effizienzvorteil des neuen RadiCal Laufrads zeigt sich auch im eingebauten Zustand. Hierzu wurden in einem CRAC Gerät drei RadiCal Ventilatoren parallel betrieben und die bisherige und neue Lösung verglichen. Ergebnis: eine Reduktion der elektrischen Leistungsaufnahme für die Ventilatoren von über 10 %. Durch die verlustreduzierte Durchströmung des Laufrads, geringere Turbulenzen und Ablösungen ergibt sich zusätzlich ein angenehmeres Geräuschverhalten.

Effiziente GreenTech EC-Technologie

Das Laufrad ist perfekt auf den ebenfalls optimierten GreenTech EC-Motor abgestimmt und wird direkt mit dem Rotor des Motors verschraubt. Durch die aerodynamische Formgebung der Ventilatorräder und dem direkt im Laufrad integriertem EC-Motor stellen die Radialventilatoren eine effiziente und platzsparende Einheit dar (Bild 5). Die in den GreenTech EC-Motoren integrierte Leistungs­elektronik erlaubt eine bedarfsgerechte Drehzahlanpassung über 0-10-V-Steuersignal oder MODBUS-RTU. Auch bei Teillastbetrieb bleibt der hohe Wirkungsgrad erhalten. Bei Verwendung der MODBUS-RTU-Schnittstelle können neben der Steuerung auch zahlreiche Betriebsparameter im laufenden Betrieb abgefragt und überwacht werden. Der Betreiber kann Betriebsparameter bei Bedarf schnell anpassen, um zeitnah auf veränderte Anforderungen reagieren zu können. Gleichzeitig ermöglicht die Erfassung der Betriebsstunden eine präventive Wartung, womit Servicezeiten wirkungsvoll minimiert werden. Tritt dennoch ein Servicefall ein, sind die betroffenen Ventilatoren dank der MODBUS-RTU-Kommunikation einfach zu identifizieren. Die „Fail-Safe“-Funktion ermöglicht einen sicheren Betrieb auch bei fehlender BUS-Kommunikation, indem die Ventilatoren mit der aktuell eingestellten Drehzahl weiterlaufen.

Praxisgerecht und zukunftssicher

Die RadiCal Radialventilatoren sind für alle gängigen Netzspannungen und Frequenzen verfügbar. Auch die Montage ist einfach und praxisgerecht. So ist die Einbaulage der Ventilatoren durch die optionale „Befestigungs­spinne“ variabel – eine Montage mit horizontaler oder auch vertikaler Motorwellenlage ist möglich. Mit den neuen RadiCal-Ventilatoren steht damit für leistungsfähige, energie­­effiziente CRAC-Units eine praxisgerechte und zukunftssichere Lösung zur Verfügung.

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