Zukunftssichere Kühlung in Rechenzentren

Radialventilatoren für effiziente Präzisionsklimageräte

Trends wie mobiles Internet, Cloud-Computing und Internet-TV bescheren uns ein ständig wachsendes Datenvolumen und fordern immer höhere Leistungen. Rechenzentren sind dadurch allerdings auch zu einem beachtlichen Energieverbraucher geworden. Im Hinblick auf die weiter steigenden Rechenleistungen sind energieeffiziente Ventilatoren in den Kühlsystemen deshalb eine unerlässliche Investition. Moderne EC-Technologie kann viel zur Senkung des Stromverbrauchs beitragen und so die Umwelt und den Geldbeutel des Betreibers schonen.

Rechenzentren schießen heute wie Pilze aus dem Boden. In jedem 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 bekannte „RadiCal“-Baureihe ergänzt.

Um den Betriebspunkt der „RadiCal“-Ventilatoren an den vom Markt gewünschten höheren Volumenstrom anzupassen, wurde das Laufrad strömungstechnisch überarbeitet. Mithilfe von „Computational Fluid Dynamics“ (CFD), einem leistungsfähigen Simulationswerkzeug, konnten weiter Laufradbreite, Größe des Ansaugbereichs, Schaufelkontur und Schaufeldicke an den höheren Volumenstrom bei niedrigerem Förderdruck optimiert und angepasst werden. Wie beim Vorgänger besteht das neue Laufrad aus glasfaserverstärktem Polypropylen, Außendurchmesser und Einbauhöhe sind trotz der Optimierung gleich geblieben. 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. Der neue „RadiCal“ liefert einen höheren Volumenstrom als sein Vorgänger und arbeitet effizienter. Das Laufrad erreicht seinen maximalen statischen Gesamtwirkungsgrad von 68,5 % bei einem Volumenstrom von 13.000 m³/h. Das neue „RadiCal“-Laufrad kann auch in anderen Anwendungen zu Wirkungsgradverbesserungen führen.

Der Effizienzvorteil des neuen 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 auf den „GreenTech“-EC-Motor abgestimmt und wird direkt mit dem Rotor des Motors verschraubt. Durch die aerodynamische Formgebung der Ventilatorräder und den direkt im Laufrad integriertem EC-Motor stellen die Radialventilatoren eine effiziente und platzsparende Einheit dar. Die in den 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 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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