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28.11.1980 - 

Das Klima im Rechenzentrum für Anlagen und Menschen:

Ein staubarmes Treibhaus für Mimosen

MÜNCHEN (CW) - DV-Anlagen verhalten sich sensibel wie Mimosen. Datenträger kleben oder quellen je nach Luftfeuchtigkeit. Die Menschen scheinen noch am widerstandsfähigsten. Bernd Müller aus dem Geschäftsbereich Klimatechnik der Alfred Teves GmbH erklärt die Klimatisierung von Rechenzentren zum Spezialgebiet der Klimatechnik mit eigenen Problemen, eigenen technischen Lösungen und speziellen Geräte-Entwicklungen.

Die den EDV-Anlagen zugeführte elektrische Energie muß als Wärme wieder abgeführt werden. Da die elektronischen Bauelemente nur in bestimmten Temperaturbereichen zuverlässig arbeiten, wird bei den meisten Datenverarbeitungsanlagen eine Kühlung notwendig, die im Regelfall als Luftkühlung, bei sehr großen Anlagen als kombinierte Luft- und Wasserkühlung konzipiert wird.

An die Regelung der Zuluft für EDV-Anlagen werden hohe Anforderungen gestellt. Die Toleranzen sind oft relativ eng, differieren aber zwischen Maschinentypen und Herstellern. Auch die Definitionen sind nicht einheitlich. Als Beispiele seien genannt: 18 bis 24° C und 7,4 bis 9,0 g/ kg absolute Luftfeuchtigkeit als Grenzwerte und 22 bis 26° C und 50 bis 65 Prozent relative Luftfeuchtigkeit als günstiger Betriebsbereich.

Bei vielen Datenverarbeitungsanlagen erfolgt die Eingabe über Lochkarten, optisch lesbare Belege oder andere Papierprodukte, die mit hoher Geschwindigkeit verarbeitet werden, was bestimmte Luftzustände voraussetzt. Ist die Luftfeuchte zu hoch, können die Beleg- oder Lochkarten quellen, ist sie zu niedrig, so besteht die Gefahr, daß die Eingabegeräte sie nicht zuverlässig vereinzeln können. Ähnliche Zusammenhänge bestehen bei der Ausgabe durch Drucker, wenn das Papier mit großem Zeilenvorschub verarbeitet werden soll. Auch Magnetbänder und Magnetkarten erfordern bestimmte Umweltbedingungen. Tabelle 1 gibt einen Überblick über die Bedingungen an die Luftzustände bei der Lagerung und Verarbeitung von verschiedenen Datenträgern.

Da auch diese Bedingungen fabrikatabhängig sind, können die Angaben in Tabelle 1 nur als Anhaltswerte dienen.

Neben der Temperatur und relativen Luftfeuchtigkeit ist auch die Staubkonzentration der Umgebungsluft für die Datenträger von Bedeutung. Staubkörner von nur 1 Á Größe die auf Magnetschichtspeicher Schreib- oder Leseköpfe gelangen, können besondere Schwierigkeiten verursachen. Die Ein- und Ausgabezeiten verlängern sich, Lese- und Schreibfehler können auftreten. Die Klimaanlagen für Datenverarbeitungsräume werden deshalb im allgemeinen mit einem Filter der Güteklasse B2 ausgerüstet, sogar Güteklasse C wird empfohlen.

Behagliche Luftgeschwindigkeit

Der Raum, in dem die Datenverarbeitungsanlage steht sowie die Archive, Locherinnen- und sonstigen Nebenräume sollen denselben behaglichen Raumzustand haben.

Die Behaglichkeitskriterien lassen sich in zwei Gruppen einteilen, und zwar in Einflüsse auf die Wärmebilanz des Menschen, wie Lufttemperatur, Luftfeuchtigkeit, Luftgeschwindigkeit und anderen Behaglichkeitskriterien, wie der Schalldruckpegel, dessen Frequenzverteilung und die Reinheit der Raumluft. Bei der Planung von Datenverarbeitungsanlagen wird im allgemeinen den technischen Bedingungen in einem zumutbaren Rahmen Vorrang gegeben gegenüber Behaglichkeitsforderungen. Dies trifft für die Raumtemperatur zu.

Die zu empfehlende Raumluftfeuchte wird unterschiedlich angebenen. Etwa 40 bis 60 Prozent werden als zulässig angesehen. Auch bezüglich der behaglichen Luftgeschwindigkeit gibt es unterschiedliche Auffassungen, wie auch bei der Außenluftrate. Diese sollte man mit 70 m³/h Person zugrunde legen. DIN 1946 gibt 30 bis 50 m3/h Person an. Selbstverständlich müssen auch die MAK-Werte eingehalten werden, oft sogar in weiteren Einschränkungen.

Der Schalldruckpegel im Datenverarbeitungsraum wird im allgemeinen durch die EDV-Anlage bestimmt. Deshalb schreibt die VDI-Richtlinie 2054 vor, daß die Klimaanlage den betrieblich bedingten Geräuschpegel nicht erhöhen darf. Auch die Staubkonzentration der Luft wird durch den Betrieb bestimmt. Die Computer-Hersteller stellen besondere Forderungen bezüglich der Betriebssicherheit. Der ganze Katalog von möglichen Maßnahmen wird aus Kostengründen wohl nie vollständig erfüllt.

EDV-Anlagen werden häufig ergänzt oder durch größere ersetzt. Für die Klimaanlage bedeutet dies, daß sie entweder bewußt von vornherein zu groß installiert wird - was Regelschwierigkeiten zur Folge haben kann - oder daß schon bei der ersten Planung Erweiterungsmöglichkeiten vorgesehen werden. Besonders geeignet sind in dieser Hinsicht Klimageräte, die ohne wesentliche Veränderung bestehender Klimaanlagen im Datenverarbeitungsraum selbst installiert werden können.

Konzeptionen

Die VDI-Richtlinie 2054 unterscheidet von der Luftkühlung her Einkreis- und Zweikreissysteme. Wird die Zuluft nur in den Raum gefördert und die Datenverarbeitungsanlagen saugen ihre Kühlluft aus dem Raum an, so handelt es sich um ein Einkreissystem. Bei großer Wärmeabgabe der Maschinen und entsprechend großen Kühlluftmengen kann das Einkreissystem zu Zugerscheinungen führen. In diesen Fällen läßt man die EDV-Anlagen die Zuluft direkt ansaugen - im allgemeinen aus dem Doppelboden-, während die Raumluft getrennt zugeführt wird. Man spricht dann von Zweikreissystemen. Zweikreissysteme ermöglichen für Maschinen- und Raumzuluft unterschiedliche Luftzustände und sind deshalb geeignet, auch stark abweichende Forderungen für Maschinenzulufttemperatur und -feuchte und die entsprechenden Raumluftwerte sicherzustellen.

Konventionelle Klimaschränke saugen die Rückluft etwa 0,5 m über dem Boden durch Kanäle an und drücken sie nach oben in den Zuluftkanal.

Bei Klimaschrankgeräten wird die Luft oben über einen Filter von zwei Ventilatoren angesaugt, durchströmt einen senkrecht stehenden Verdampfer und eine Elektroheizung und tritt senkrecht in den Doppelboden aus.

Glykol-Kühlung

Als konventionelle Möglichkeiten der Kondensator-Kühlung gelten Wasser-Kühlung (Stadtwasser, Flußwasser oder Kühlturmbetrieb) und Luft-Kühlung. Der Trend geht zum luftgekühlten Kondensator. Aus einer Untersuchung von 1000 Klimaanlagen für Datenverarbeitungsräume geht hervor, daß die Luft-Kühlung von einem anfänglichen Anteil von 30 Prozent heute auf 70 Prozent gestiegen ist. Der Grund liegt vor allem in den steigenden Wasserkosten begründet und in der Abneigung gegen Wasserleitungen im Rechenzentrum. Neuerdings wird die Abgabe der Kondensationswärme an die Außenluft gelegentlich nicht direkt vom Kältemittel an die Luft, sondern indirekt vom Kältemittel über einen Zwischenwärmeträger an die Außenluft vorgenommen. Als Zwischenträger dient beispielsweise Glykol. Systeme dieser Art haben verschiedene vor-- und Nachteile. Verlegen, Evakuieren, Füllen und Leckprüfen der Kältemittelleitungen zwischen Klimagerät und luftgekühltem Kondensator kann aufwendig sein, wenn große Distanzen überbrückt werden müssen. Das ist nicht nur ein Zeit- und Kostennachteil gegenüber der Gklykol-Verrohrung, sondern bringt auch zusätzliche Schwierigkeiten, wenn man nicht über genügend geschulte Kältemonteure verfügt.

Auf der anderen Seite werden zwei zusätzliche Wärmeübertragungen notwendig. Luftgekühlte Anlagen werden im allgemeinen auf 45° C Kondensationstemperatur ausgelegt ,glykolgekühlte Anlagen auf 55° C. Das bringt eine Einbuße an Kühlleistung von im Mittel acht Prozent. Das heißt, Glykol-Kühlungen sind dann vorteilhafter, wenn die Einsparungen durch die einfachere Verrohrung die Leistungseinbuße aufwiegen.

Reheat-System

Wie die Glykol-Kühlung kommt auch das Reheat-System aus den USA, jedenfalls, was diese Form der Anwendung betrifft. Beim Reheat-System wird die Möglichkeit geschaffen die Kondensationswärme zur Nacherwärmung zu nutzen. Anstelle einer Elektroheizung, oder zusätzlich, wird ein weiterer Wärmeübertrager als Teilkondensator im zu erwärmenden Luftstrom installiert. Dies erfordert einen Kostenaufwand für die Regelung und den Wärmeübertrager, ist aber im allgemeinen eine aussichtsreiche Lösungsvariante, weil die Betriebskosten für die Heizung gesenkt werden.

Abwärme für Nebenräume

Die Kühllast der EDV-Anlage kann man auch als Angebot an Heizleistung interpretieren. Durch entsprechenden Mehraufwand an Regelungstechnik, Wärmeübertrager und sogar Wärmespeicher ist es möglich die Kondensationswärme des Kältemittels im Winter zur Beheizung von Nebenräumen zu nutzen.