Mit sparsamen Ventilatoren die Luft verbessern
Ventilator: Mit der Modernisierung von Ventilatoren steigert das LRZ die Energieeffizienz. KI-Foto: Horizon/Adobe Stock
Energieeffizienz entsteht in Rechenzentren nicht nur durch Arbeiten an Computern, sondern viel mehr durch Modernisierung der nächsten Umgebung und Gebäudetechnik: Zusammen mit Spezialistinnen für Ventilatoren optimiert das LRZ-Gebäudemanagement gerade die Belüftung der Rechnerräume.
Für kühle und saubere Luft sorgen am Leibniz-Rechenzentrum (LRZ) ein gutes Dutzend graue, doppeltürige Schränke, die in den Technikspangen platziert wurden und durch Luftkanäle mit den Rechnerräumen dahinter verbunden sind. Sie enthalten – von oben nach unten – Filter, Kühlregister sowie Ventilatoren mit separaten Motoren: „In den Rechnerräumen wird oben die warme Luft angesaugt, durch den Filter und das Kühlregister geführt, wo sie von Staub befreit und abgekühlt wird“, erklärt Pascal Weibel, LRZ-Ingenieur für Gebäudetechnik, den Kreislauf. „Der Ventilator sorgt für die nötige Druckdifferenz um die Luft durch das Kühlgerät zu leiten und diese über den Doppelboden im Rechnerraum zu verteilen.“
Zwar setzt das LRZ bei seinen Supercomputern auf die Kühlung mit warmem Wasser, doch nicht alle Systeme sind dafür geeignet, Festplatten und die Datenspeicherung auf Magnetbändern werden durch Luft gekühlt. Die Konstruktion der Umluftschränke ist veraltet und wird gerade modernisiert: „Einfach Geräte austauschen oder erneuern – das funktionierte nicht mehr“, erzählt Heizungsbau-Techniker Martin Ruhland vom LRZ. „Mit Spezialistinnen für Ventilatoren- und Lüftungstechnik haben wir daher neue Lösungen gesucht.“
Effizientere Technik senkt Energiebedarf
2006 zog das LRZ an den Forschungscampus Garching. Aus dieser Zeit stammen die Umluftschränke. Doch Lüftungs- und Gebäudetechnik hat sich weiterentwickelt, wurde vor allem digitaler: „Wir sind über jede Komponente froh, die wir aus der Ferne steuern und warten können“, sagen Weibel und Ruhland. „Mit unserer Gebäude-Leittechnik können wir nicht kontrollieren, wie und ob die Luftkühl-Geräte einwandfrei funktionieren. Fallen sie aus, wird auch kein Notruf ausgelöst.“ Neben dem Kühlsystem sollten folglich die Steuerung sowie die Filter optimiert werden. Kein ganz einfaches Unterfangen, weil in der Gebäudetechnik Maßnahmen meist ineinandergreifen und daher zum Beispiel die neuen Ventilatoren nicht wie gewohnt vertikal übereinander, sondern horizontal nebeneinander einzubauen waren: „Sie brauchen keinen Keilriemen, ihr Motor ist direkt mit der Welle des Lüfters verbunden“, erläutert Weibel. „So können wir Strom sparen und verhindern Staub durch den Abrieb der Keilriemen im System.“
Bei der Renovierung des Belüftungssystems und der Schränke arbeitet das LRZ mit Ziehl-Abegg aus Künzelsau zusammen: Das Unternehmen baut Lüftungs- und Regeltechnik und hat sich dabei noch auf die Modernisierung alter Anlagen spezialisiert: „Wir reagieren im Projektgeschäft und in der Entwicklung gerne auf Kundenwünsche“, sagt Torsten Friedrich, zuständig für das Business Development Retrofit. „Das betrifft mechanische Änderungen an der Lüftungstechnik und immer öfter spezifische Parameter unserer Produkte oder Software.“
Modernisieren statt neu aufbauen
Modernisierung stellt andere Anforderungen als Neuentwicklungen: Ingenieurinnen und Technikerinnen müssen etwa wie bei den LRZ-Umluftschränken mit vorbestimmtem Platz auskommen, außerdem die Eignung bestehender Produkte ausloten. Folglich wurden zunächst Raum- und Luftverhältnisse ausgemessen, um Ventilatoren und andere Komponenten zu qualifizieren und an Gegebenheiten anzupassen. „Je nach Art, Zustand und Spannung des Keilriemens braucht ein Ventilator schnell fünf Prozent mehr Energie, auch veraltete Motorentechnik oder ein niedriger Wirkungsgrad des Laufrades kosten zusätzlich Strom“, beobachtet Willibald Walter, Entwicklungsingenieur und Projektleiter bei Ziehl-Abegg. „Unsere direkt getriebenen ECblue-Ventilatoren brauchen häufig 25 bis 30 Prozent weniger Energie als der von Keilriemen getriebene Bestandsventilator.“ Und weil kein Filtersystem notwendig ist, um den Abrieb des Keilriemens aus der Luft zu entfernen, sinkt der Energiebedarf weiter.
Neben den neuen Ventilatoren und feineren Filtern werden außerdem die grauen Kästen in den LRZ-Umluftschränken erneuert: Darin stecken speicherprogrammierbare Steuerungen, einfachste Computer, die direkt neben Maschinen und anderen Gerätschaften installiert werden, viele Ein- und Ausgänge für Kabel und Stecker bieten und Fernsteuerung ermöglichen, in diesem Fall der Belüftung. Hier fließen Sensordaten aus den Rechnern wie auch aus den Rechnerräumen des LRZ in das Programm für die Leittechnik des LRZ ein.
Ein Prototyp für das neue Innenleben der LRZ-Umluftschränke ist in Künzelsau jetzt schon konstruiert und wird demnächst in Garching installiert. Die Zusammenarbeit bringt für alle Beteiligten Gewinn: Das LRZ kann seinen Energiebedarf bei der Kühlung weiter senken, Ziehl-Abegg gewinnt durch die vertikale Positionierung mehr Möglichkeiten, seine Ventilatoren in älteren Ablagen zu platzieren: „Wir hoffen“, so Retrofit-Spezialist Friedrich, „natürlich auf Folgeaufträge durch das LRZ und durch andere Unternehmen mit ähnlichen Belüftungsanlagen und Aufgaben.“ (vs)