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R718 – Wasser, das natürliche Sicherheitskältemittel
27. Februar 2018 -

Innovative Betreiber setzen auf den eChiller – der zukunftssicheren Lösung für Ihre Kühlaufgabe

Die Situation in der Kältebranche spitzt sich immer weiter zu – seit Januar 2018 gelten die Mindestanforderungen der Ökodesign-Richtlinie. Außerdem wurde eine weitere Stufe der F-Gase-Verordnung umgesetzt, was zu einer Verknappung sowie einem deutlichen Preisanstieg bei den eingesetzten HFKW-Kältemitteln führt, bzw. schon geführt hat. Für Betreiber und vor allem auch Planer wird es also höchste Zeit, sich um alternative Lösungen zu kümmern.

Mit dem eChiller, dem einzigen serienreif verfügbaren Kaltwassersatz mit dem natürlichen Sicherheitskältemittel Wasser in der Leistungsklasse bis 50 kW Kälteleistung, ist bereits heute eine erprobte Lösung für die genannte Problematik vorhanden.

Umdenken für eine zukunftssichere Kälteversorgung

Gänzlich ohne GWP (global warming potential) bzw. CO2-Äquvalent sowie der fehlenden Toxizität und Brennbarkeit ist Wasser ein sicheres, natürliches und klimaneutrales Kältemittel, welches nicht unter die F-Gase-Verordnung fällt und somit keiner Beschränkung in der Verwendbarkeit unterliegt. Sämtliche für Kältemittel relevante Sicherheitsanforderungen entfallen daher.

Der eChiller ist mit einer speicherprogrammierbaren Steuerung (SPS) ausgerüstet, welche die stufenlose Regelung der Kälteleistung sowie die kontinuierliche Anpassung an die Umgebungsbedingung übernimmt. Zusätzlich wird die Ansteuerung der benötigten Peripheriekomponenten übernommen. So kann sichergestellt werden, dass der eChiller stets im energetisch optimalen Bereich betrieben wird.

Durch den vibrations- und geräuscharmen Betrieb des eChillers kommt auch die Maschinenraumrichtlinie nicht zum Tragen und durch die Verwendung von Wasser als Kältemittel gelten auch die Anforderungen der DIN EN 378 nicht. Somit muss die Anlage nicht zwingend in einem Maschinenraum aufgestellt werden.

Eine Innovation, die nachweislich überzeugt – wirtschaftlich sowie betriebssicher

Seit der ersten Kundeninstallation Ende 2014 bewähren sich die Anlagen im Betrieb seit mehr als 450 Monaten. Unabhängige Institutionen wie der TÜV Süd bzw. TÜV Nord haben die Leistungsfähigkeit des eChillers bestätigt.

Der Investitionsaufwand für das Kältemittel beschränkt sich auf eine einmalige Anlagenfüllung mit 60 Liter Leitungswasser. Die hohe Effizienz der Anlage führt zu einer kontinuierlichen Stromkostenersparnis. Zusätzlich dazu macht die BAFA-Förderfähigkeit die Investition attraktiv.

Weitere überzeugende Argumente liefern eChiller-Installationen, die sich in langfristigen Anwendungen, u. a. bei der DMK – Deutsches Milchkontor GmbH und der Sparkasse Pforzheim Calw, im realen Einsatz bereits mehrfach bewährt haben. Im laufenden Betrieb wurden sowohl die Erwartungen an die Betriebssicherheit als auch an die hohen wirtschaftlichen und ökologischen Vorteile erfüllt.

Kühlung hoch effizienter Serverräume – Sparkassen-IT Calw

Die Sparkassen-IT GmbH & Co. KG, als Tochterunternehmen der Sparkasse Pforzheim Calw, ist der Betreiber des größten Breitbandnetzes in der Region Nordschwarzwald. Das Netz besteht aus Glasfasern höchster Güte und dient dem Transfer von großen Daten in extrem hohen Bandbreiten. Im Rechenzentrum in Calw werden seit Juni 2016 sowohl eigene als auch Kundenserver betrieben.

Die Kühlung des hoch effizienten Serverraums der Sparkassen-IT Calw erfordert bei 100-prozentiger Auslastung eine Kaltgangtemperatur von maximal 26 °C bei einer maximalen Kühlleistung in der letzten Ausbaustufe von 30 kW. Dies entspricht dem optimalen Anwendungsbereich des eChillers.

Als Lösung wurden im Serverraum Serverracks in einer Kaltgangeinhausung aufgestellt. Die Kühlluftzufuhr zu den Servern erfolgt über Sidecooler. Die Kälteerzeugung erfolgt mittels  eines eChillers. Für die erforderliche Redundanz ist ein herkömmlicher Kaltwassersatz mit HFKW als Kältemittel installiert worden. Angebunden wird der Serverraum an die Kälteerzeugung mittels einer hydraulischen Weiche und redundanten Pumpen. Die Kühlung der Server erfolgte ausschließlich über den eChiller.

Das Besondere an dieser Anwendung war der langsam – über einen Zeitraum von über einem Jahr –, diskontinuierlich wachsende Kälteleistungsbedarf durch den stufenweisen Aufbau der Server. Seit Juli 2017 ist der Ausbau abgeschlossen, und es wird eine mittlere Kälteleistung von 28 kW abgerufen. Realisiert wurde auch die Einbindung eines Pufferspeichers.

Im folgenden Diagramm sind die erzeugte Kältemenge und die dabei erreichten Effizienzwerte auf Monatsbasis für den Verlauf eines Jahres dargestellt.

Energiebilanz:

Im Zeitraum von Anfang Februar 2017 bis Ende Januar 2018 wurden vom eChiller etwa 200 MWh Kälte erzeugt. Der erforderliche Strombedarf des eChillers zur Kälteerzeugung betrug hierfür etwa 7,8 MWh. Setzt man beide Werte ins Verhältnis, erhält man eine Jahresarbeitszahl von knapp 26.

Jahresverlauf der erzeugten Kältemenge und des EER in Calw

Im Zeitraum von Anfang Februar 2017 bis Ende Januar 2018 wurden vom eChiller etwa 200 MWh Kälte erzeugt. Der erforderliche Strombedarf des eChillers zur Kälteerzeugung betrug hierfür etwa 7,8 MWh. Setzt man beide Werte ins Verhältnis, erhält man eine Jahresarbeitszahl von knapp 26.

Klimatisierung des Rechenzentrums des Deutschen Milchkontors (DMK)

Die Klimatisierung des Rechenzentrums des Deutschen Milchkontors (DMK) in Bremen erfolgt seit Dezember 2014 mit dem eChiller. Ende Mai 2016 wurde die Feldtestanlage durch das aktuelle Modell des eChillers ersetzt. Im Serverraum werden Server mit einer IT-Leistung von 21 kW betrieben. Wobei derzeit eine maximale Kühlleistung von ca. 30 kW, bei einer maximal zulässigen Kaltgangtemperatur von 26 °C, abgedeckt wird.

Das folgende Diagramm zeigt den Verlauf der erzeugten Kältemenge und die dabei erreichten Effizienzwerte auf Monatsbasis über ein Jahr.

Jahresverlauf der erzeugten Kältemenge und des EER bei DMK

Energiebilanz:

Im Zeitraum von Anfang Januar 2017 bis Ende Dezember 2017 wurden vom eChiller etwa 190 MWh Kälte erzeugt. Der erforderliche Strombedarf des eChillers zur Kälteerzeugung betrug hierfür etwa 8 MWh. Setzt man beide Werte ins Verhältnis, erhält man eine Jahresarbeitszahl von knapp 24.

Eine ausgezeichnete Technologie mit Zukunft

Das ökologische und ökonomische Potenzial des eChillers wird nicht nur von den Betreibern geschätzt, sondern längst auch von Politik und Medien anerkannt. Dies belegen zahlreiche Auszeichnungen, mit denen der eChiller prämiert wurde, u. a. mit dem Deutschen Rechenzentrumspreis 2017 in der Kategorie „RZ-Klimatisierung und Kühlung“, dem RAC Cooling Industry Award 2017, dem Partslife Umweltpreis 2017 und dem Deutschen Kältepreis 2016.

 

Die Funktion des eChillers

Der eChiller arbeitet mit der Direktverdampfung von Wasser (R718) in einem vakuumdichten, geschlossenen Kreislauf, der über Plattenwärmeübertrager hydraulisch vom externen Kühl- und Kaltwasserkreis getrennt ist. Zentrale Bedeutung haben dabei zwei identisch aufgebaute Kältemodule, in denen der komplette thermodynamische Kreisprozess abgebildet wird.

Funktionsweise des Kältemoduls:

Der Verdampfer: Wasser tritt in den Verdampfer ein, ein Teil verdampft und entzieht dadurch dem restlichen Wasser Energie, wodurch es sich abkühlt.

  1. Der Verdampfer: Wasser tritt in den Verdampfer ein, ein Teil verdampft und entzieht dadurch dem restlichen Wasser Energie, wodurch es sich abkühlt.
  2. Der ct-turbo: Der Wasserdampf wird von dem Turboverdichter mit einer Drehzahl von bis zu 90.000 U/min verdichtet, wobei sich Druck und Temperatur des Dampfes erhöhen.
  3. Der Verflüssiger: Der komprimierte Wasserdampf kondensiert im Verflüssiger und erwärmt so den Kühlwasserstrom.
  4. Die Expansion: Das kondensierte Wasser wird in den Verdampfer zurückexpandiert.

Der eChiller kennt neben dem Stand-by-Modus vier unterschiedliche Betriebszustände, die vom System in Abhängigkeit von der Kühlwassertemperatur stufenlos geregelt werden.

Betriebsbereich

Der eChiller ist für die Kühlung von Prozessen mit hohen Kaltwasser-Vorlauftemperaturen ausgelegt. Optimal kühlt er in einem Bereich von 16 °C bis 22 °C. Es können aber auch Vorlauftemperaturen zwischen 10 °C und 28 °C gefahren werden – ein Spektrum, das herkömmliche Kältemaschinen nur teilweise abdecken können.

Ein Kaltwassersatz mit Systemlösung – ein Rundum-sorglos-Paket

Die Efficient Energy GmbH aus Feldkirchen fertigt den eChiller seit Anfang 2016 am aktuellen Standort in Feldkirchen bei München. Inzwischen werden neben dem Kaltwassersatz auch alle hydraulischen Komponenten in sogenannten Modulen angeboten, die für die erfolgreiche Gesamtinstallation erforderlich sind. Der eChiller stellt eine Systemlösung dar, die die Regelung externer Komponenten mit integriert hat und somit die Anzahl der notwendigen Gewerke zur Bereitstellung des Kühlbedarfs reduziert.

Überzeugende Argumente für Ihr Unternehmen:

Folgende Vorteile werden mit dem eChiller erzielt:

  • Nachhaltig
    umweltfreundliches, natürliches und kostenneutrales Kältemittel
  • Effizient integrierte freie Kühlung, hohe Kaltwasservorlauftemperaturen und kein Mindestdruckverhältnis
  • Adaptiv hohe Regelgenauigkeit, automatische Betriebsartenumschaltung
  • Kein Limit keine normativen Beschränkungen, keine F-Gase-Verordnung und ERP-Ready
  • Emissionsarm sehr leise, keine Vibrationen und niedrige Anlaufströme
  • Smart integrierte Webvisualisierung und integriertes Datenmonitoring sowie einfache Integration in Ihr Netzwerk
  • Betriebssicher
  • Gefahrlos Kältemittel weder brennbar noch giftig, keine hohen Betriebsdrücke

Der eChiller bietet die ideale Systemlösung für die kosteneffiziente und ökologisch zukunftsweisende Klimatisierung jedes modernen Serverraums.

Weitere Informationen finden Sie unter www.efficient-energy.de.