Free Cooling - Energiekosten in Rechenzentren und Serverräumen senken

Hemmnisse und Besonderheiten

Zur effizienten Regelung eines Free-Cooling-Kaltwassersatzes ist ein spezielles Regelsystem erforderlich, das auf die systembedingten Besonderheiten eingeht. Die meisten Betriebsstunden arbeitet ein Free-Cooling-Kaltwassersatz im Mischbetrieb, bei dem sowohl die mechanische Kühlung mittels Kompressorenergie als auch die freie Kühlung aktiviert ist. Freie Kühlung bedeutet in diesem Fall, dass die Ventilatoren mit maximaler Drehzahl betrieben werden sollten, um eine hohe Freikühlleistung zu erzielen. Kompressorbetrieb bei kühleren Umgebungstemperaturen bedeutet jedoch, dass der Verflüssigungsdruck geregelt werden muss. Dies kann beispielsweise durch eine Anpassung der Luftmenge erfolgen, was jedoch eine deutliche Verringerung der Freikühlleistung zur Folge hat.

Sobald die Temperatur der angesaugten Außenluft zwei Kelvin unter der Rücklauftemperatur des Wassers liegt, wird der Freikühlbetrieb automatisch aktiviert. Das Dreiwegeventil ist völlig geöffnet und die Ventilatoren laufen mit maximaler Drehzahl, um die höchste Kühlleistung zu erzielen. Die Verflüssigungsregelung wird nicht von den Ventilatoren, sondern von einem automatischen Druckventil gewährleistet, welches den Flüssigkeitspegel im Verflüssiger verändert und damit den Verflüssigungsdruck regelt (=Anstauregelung). Vorteil: Es steht immer die volle Luftleistung zur Verfügung, wodurch eine hohe Freikühlleistung erzielt wird.

Bei zu hoher Kühlleistung schaltet der Mikroprozessor die Leistungsstufen der Verdichter in Folge und, falls erforderlich, die Verdichter komplett ab. Falls die Kälteleistung bei abgeschalteten Verdichtern noch zu hoch ist, regelt der Mikroprozessor die Ventilatoren stufenlos herunter, bis alle Ventilatoren stehen. Falls auch dann die Kälteleistung noch zu hoch ist, wie zum Beispiel bei Windböen gegen das Freikühlregister, wird der Mikroprozessor das Freikühlsystem langsam schließen, bis das Freikühlregister nicht mehr durchströmt wird. Die Schaltung vom Freikühlbetrieb zum Betrieb mit mechanischer Kühlung erfolgt mit derselben Logik in umgekehrter Reihenfolge.

Dieses System kann nur durch den Einsatz eines intelligenten, vorlaufgesteuerten Regelsystems sichergestellt werden. Es misst die Außentemperatur, Wasserrücklauftemperatur, Wasservorlauftemperatur und die Verdichterlaufzeiten, wobei die bestimmende Regelgröße stets die Wasservorlauftemperatur, also Austrittstemperatur am Kaltwassersatz ist.