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Industrielle Automation 4/2017

Industrielle Automation 4/2017

KOMPONENTEN UND SOFTWARE

KOMPONENTEN UND SOFTWARE Effizient gekühlt Auch in der Klimatisierung werden Kleinbetriebe vor neue Herausforderungen gestellt Da die IT-Anforderungen aufgrund von modernen datenzentrierten Geschäftsmodellen stetig steigen, gilt es zu entscheiden, wie die neue Server-Klasse gekühlt werden soll. Denn hier reicht die bisher genutzte Luftkühlung häufig nicht mehr aus. Zum Einsatz kommt dann ein kältemittelbasiertes Kühlkonzept, das auch kleinen Unternehmen ermöglicht, in die Profi-IT einzusteigen. Beim Ausbau einer kleinen IT-Umgebung, die bislang mit Luftkühlung arbeitet, hin zu einer Infrastruktur mit mehreren IT- Schränken wird oft ein neues Kühlkonzept benötigt. In Abhängigkeit der Gebäudeinfrastruktur und der geplanten Nutzung stellt sich die Frage, ob eine Kühlung mit Wasser oder mit einem Kältemittel erfolgen soll. Prinzipiell ist auch in kleineren IT-Umgebungen die Kühlung mit Wasser möglich. Hierfür ist jedoch eine entsprechende Wasserzufuhr notwendig, die gegebenenfalls in Fabrikhallen, in der Regel aber nicht in einem Bürogebäude, zur Verfügung steht. Daher muss ein Kaltwassersatz bei den Investitionen berücksichtigt werden. Dieser Investition stehen geringere Betriebskosten gegenüber, da zu einem großen Teil des Jahres das Wasser über die kalte Außenluft gekühlt werden kann. Es empfiehlt sich also, eine Vollkostenrechnung (TCO) durchzuführen, die neben den Investitionen auch die Betriebskosten berücksichtigt. Das richtige Kühlmittel wählen Mit geringerem Investitionsaufwand gelingt die IT-Klimatisierung durch die DX-Kühlung. DX steht für Direct Expansion und beschreibt die klassische kältemittelbasierte Klimatisierung über ein Split-Gerät und einen Kompressor. Die Kälte wird über einen geschlossenen Kältemittelkreislauf mit Verdampfer, Kompressor, Kondensator und Expansionsventil erzeugt. Das Prinzip ist einfach: Über den Verdampfer wird ein Kältemittel verdunstet, das die Wärme aufnimmt. Der Kompressor saugt das Kältemittel an und verdichtet das Gas unter hohem Druck. Im Kondensator wird das Kältemittel wieder verflüssigt, wodurch Wärme abgegeben wird. Über eine Drossel oder ein elektronisches Expansionsventil wird das Kältemittel entspannt und der Kreislauf kann von vorne beginnen. Die Anschaffung von Kühlsystemen mit Kältemitteln ist in der Regel niedriger, da Wanddurchbrüche für dünnere Kupferleitungen günstiger herzustellen sind als für Wasserleitungen. Allerdings sind unter Umständen die laufenden Betriebskosten im Vergleich zu einer Wasserkühlung höher, da das System kontinuierlich Strom für den Kompressor benötigt. Kältemittelverordnung beachten In der IT-Klimatechnik setzen viele Hersteller als Kältemittel R-410A oder R134a ein. Diese verfügen über eine hohe volumetrische Kälteleistung. Daher wird auch mit kleinen Verdichtern eine hohe Kälteleistung erzielt, wodurch die Entwicklung sehr kompakter Klimageräte möglich wird. Beim Einsatz von Kältemitteln müssen Hersteller und Kunden die Kältemittelverordnung beachten, die in Europa je nach Land unterschiedlich ausfallen kann. Die Verordnung definiert u. a., welche Mengen von welchem Klimamittel unter welchen Bedingungen an welchen Aufstellorten verwendet werden dürfen. Zudem sollten Unternehmen auf ITgerechte Systeme achten: Nur moderne Geräte regeln kontinuierlich die Kompressorleistung über die Temperatur der Ser-ver-Zuluft und arbeiten mit einem inverter geregelten Verdichter, mit dem das Kühlgerät die Kaltluft konstant auf der eingestellten Server-Zulufttemperatur hält. So wird auch ein Einblasen zu kalter Luft vermieden. Sinnvoll ist der Einsatz von drehzahlgeregelten EC-Ventilatoren, da diese das Luftvolumen bedarfsgerecht steuern können. Außerdem arbeiten diese 01 Das Split-Kühlgerät auf Kältemittelbasis sorgt für effiziente Kühlung ohne Raumverlust Bernd Hanstein ist Hauptabteilungsleiter des Produktmanagement IT; Christian Abels ist Referent Produktkommunikation; beide bei der Rittal GmbH & Co. KG, Herborn 46 INDUSTRIELLE AUTOMATION 4/2017

Lüfter sparsam im niedrigen Energiebereich. Wer eine hohe Ausfallsicherheit benötigt, der greift auf vollständig redundante Lösungen zurück: Hierbei sind alle Komponenten wie Kompressor, Wärmetauscher und Stromzufuhr doppelt vorhanden. Effizienz des Gesamtsystems als wichtiger Parameter Bei der Systemauswahl ist auf die Außentemperatur am Aufstellort zu achten. Bei sehr tiefen Temperaturen, wie sie in Nordoder Osteuropa auftreten können, ist ein Winterset für die Außeneinheit notwendig. Gleiches gilt für Aufstellorte mit sehr hohen Außentemperaturen, die gegebenenfalls ein geeignetes Außengerät benötigen. Weiterhin sind die maximal möglichen Entfernungen der Außeneinheit zum Serverraum sowie ein eventueller Höhenunterschied zu berücksichtigen, denn hiervon hängen die Menge des Kältemittels und die Leistungsfähigkeit ab. Ein weiterer wichtiger Parameter ist die zu kühlende Gesamtleistung der IT-Infrastruktur. Die DX-basierte Kühlung ist für kleine bis mittlere Gesamtleistungen bis etwa 40 kW Verlustleistung bei homogener Leistungsverteilung über die IT-Racks hinweg gut geeignet. Ab etwa 40 bis 50 kW Gesamtleistung lohnt sich die Installation einer Wasserkühlung. Die am schnellsten und einfachsten zu realisierende Klimatisierung ist eine schrankbasierte Kühlung mit einem DX-Klimagerät. Hierbei wird ein Kühlgerät im IT-Rack an die Seitenwand montiert. Ein Beispiel ist die Lösung LCU DX (Liquid Cooling Unit) von Rittal, die in Ausführungen bis 6,5 kW verfügbar ist. Bei dem LCU-System kreist die Luft horizontal, wodurch die klassische „front to back“-Luftführung der 19"-Einbauten unterstützt wird. Hierbei wird kalte Luft vor die Geräte geblasen. Die durch die Server erwärmte Luft wird im rückwärtigen Bereich angesaugt, über den Wärmetauscher geführt und dadurch wieder gekühlt. Bei diesem Konzept sollte der IT-Schrank gut abgedichtet sein, wie z. B. der TS IT von Rittal, weil sonst Kälte entweicht und das Gesamtsystem an Effizienz verliert. Voraussetzung für den Einbau des LCU DX ist ein 800 mm breiter Serverschrank. Ein weiteres Beispiel für ein Rack-Klimagerät ist das LCP DX (Liquid Cooling Package) von Rittal, das für Leistung von 12 kW Verlustleistung einsetzbar ist. Das Kühlsystem ist seitlich am IT-Schrank montierbar, wodurch sich mit nur einem Kühlgerät auch zwei Schränke versorgen lassen. LCP DX gibt es auch in einer Variante, bei der die Kaltluft nach vorne ausgeblasen wird. Damit realisieren Unternehmen z. B. eine Lösung mit einem Kaltgang, in dem mehrere IT Racks gekühlt werden. Entscheidung mit Blick in die Zukunft fällen Eine Besonderheit sind kompakte Dachaufbaukühlgeräte. Solche einteiligen Lösungen verfügen über einen Wärmetauscher und Kompressor. Auch hier wird die kalte Luft vor die 19"-Ebene geblasen und dort von den IT-Komponenten angesaugt. Hiermit lassen sich Leistungen bis etwa 3 kW kühlen. Aber: Diese Geräte blasen die warme Abluft wieder in den Raum, wodurch sich der Technikraum aufheizt. Sinnvoll kann diese Lösung sein, wenn bereits ein Raumklima gerät vorhanden ist. Die Auswahl des Klimakonzepts erfolgt auf Basis der vorhandenen Gebäudeinfrastruktur, der geplanten Nutzung der IT- Infrastruktur und einer Investitionskalkulation. Der größte Unsicherheitsfaktor: Wie schätze ich die zukünftige Entwicklung der eigenen IT-Umgebung richtig ein? Manche Unternehmen betreiben über dimensionierte Klimalösungen, weil der IT-Bedarf im eigenen Haus zu hoch ein geschätzt wurde – damit wird bares Geld verschenkt. Wer mit modularen Klimasystemen auf Rack-Ebene arbeitet, erhält sich langfristig die notwendige Flexibilität, um auf geänderte Anforderungen an die IT zu reagieren. www.rittal.de EndLos ViELE MögLichkEitEn Hochleistung mit absoluten und inkrementalen Drehgebern Vielseitig und leicht programmierbar mit jedem WiFi-fähigen gerät hohe schutzklasse (bis iP69k) Riesige Auswahl an schnittstellen hohe schock- und Vibrationsfestigkeit kompakte und robuste gehäusevarianten Edelstahl-Ausführungen verfügbar Umfangreiches Zubehör wie kabel, Messräder oder Adapterflansche Finden Sie Ihre Lösung aus über einer Million Varianten 02 Das Rack- Klimagerät LCP DX für kompakte Schränke ist seitlich montierbar und führt die Kaltluft direkt dem Equipment zu www.posital.de INDUSTRIELLE AUTOMATION 4/2017 47 Fraba-Posital.indd 1 23.08.2017 13:52:19

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