Planungstool für Gebäude & Quartiere

Prozesskälte in Quartieren

Prozesskälte umfassen Kältebedarfe wie Serverkälte, Lebensmittelkühlung oder Kühlbedarfe in Industrieprozessen.

Kältebedarf für Server und IT-Infrastruktur

Durch die zunehmende Digitalisierung werden in Gewerbegebäuden zunehmend eigene Flächen für IT-Infrastruktur vorgesehen. Insbesondere bei Bürogebäuden sind in Neubauten immer Serverräume vorhanden, in denen auf kleiner Fläche große Kältelasten auftreten. Diese Kältelasten müssen über Kältetechnik abgeführt werden, wobei Abwärme von IT-Infrastruktur auch wiederverwendet werden kann, um beispielsweise Wärmebedarfe desselben Gebäudes zu decken. Eine sehr effizienter Ansatz sind beispielsweise zentral verbaute Wärmepumpen, welche Wärme und Kälte für ein Gebäude gleichzeitig bereitstellen können. Auf diese Weise können sie neben Raumwärme auch die Serverkälte erzeugen.

Im nPro-Tool können stündlich aufgelöste Bedarfsprofile für Prozesskälte (Serverkälte und Lebensmittelkühlung) für eine Vielzahl von Gebäudetypen erstellt werden.

Welche spezifischen Kühllasten treten für Serverräume auf?

Der elektrische Verbrauch von Serverräumen kann bis zu etwa 60 % des gesamten elektrischen Gebäudebedarfs betragen. Die internen Kühllasten von IT-Infrastruktur sind dabei von ihrer zeitlichen Auslastung abhängig. Bei starker Auslastung der Server fallen dementsprechend höhere Lasten an. Für ein Bürogebäude kann beispielweise vereinfachend abgeschätzt werden, dass die Lasten während der üblichen Büroarbeitszeiten etwa doppelt so hoch sind wie zu den übrigen Zeiten. Für Serverräume betragen übliche Soll-Temperaturen 23-26 °C. Ein Überschreiten dieser Temperaturspanne kann zu thermischen Schäden bei den EDV-Komponenten führen. Die abzuführende Kälteleistung richtet sich grundsätzlich nach der elektrischen Leistungsaufnahme aller EDV-Geräte. Im Mittel kann hierbei mit einer durchschnittlichen Wärmeleistung von 30-40 % gerechnet werden, das heißt Serverkapazitäten mit einer elektrischen Leistungsaufnahme von 50 kW führen zu einer mittleren Kühlleistung von rund 15-20 kW, die abgeführt werden muss. Die flächenspezifischen elektrischen Leistungen für IT-Infrastruktur variieren dabei stark. Cho et al. [1] gibt eine mittlere Abwärmeleistung von 685 W/m² an sowie die in Tabelle 1 dargestellte Klassifizierung für IT-Infrastruktur.

Tabelle 1: Klassifizierung von IT-Infrastruktur [1]
Größenklasse IT-Infrastruktur Elektrische Leistung
IT-Schränke 1-3 IT-Racks 1-18 kW
Einfache Severräume 1-5 IT-Racks 3-30 kW
Kleine Rechenzentren (<93 m²) 5-20 IT-Racks 7-100 kW
Mittlere Rechenzentren (93-465 m²) 20-100 IT-Racks 28-500 kW
Große Rechenzentren (>465 m²) >100 IT-Racks >200 kW

Quellen

  1. J. Cho, T. Lim, B. S. Kim: Cooling Systems for IT Environment Heat Removalin (Internet) Data Centers. Journal of Asian Architecture and Building Engineering. 7:2, 387-394. 2008. DOI: 10.3130/jaabe.7.387

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