Direkte Freikühlung: Vor- und Nachteile
Bei der Realisierung der Freikühlung wird unterschieden in direkte und indirekte freie Kühlung. Die direkte Freikühlung nutzt das Kühlmedium möglichst direkt, um damit die entstehende Wärme im Rechenzentrum zu eliminieren. Beispielsweise nutzen große Rechenzentrumsbetreiber mit homogenen Umgebungen die Außenluft direkt zur Kühlung – blasen also tatsächlich die Außenluft in das Rechenzentrum. Ein Beispiel hierfür liefert das selbstkühlende Rechenzentrum von Yahoo im US-Bundesstaat New York nahe der Grenze zu Kanada. Hier wurden die Gebäude quer zur vorherrschenden Windrichtung aufgestellt und mit einem über die Gesamtlänge laufenden Dachaufsatz versehen, ähnlich einem Hahnenkamm. Daher hat das eigenwillige Design auch den Spitznamen Hühnerstall erhalten. Über Lamellen in den Seitenwänden strömt die kalte Luft ins Gebäude, während die warme Luft über die Dachkonstruktion abgeführt wird. Im Idealfall wird bei dieser Lösung lediglich für die Luftbewegung durch Lüfter zusätzliche Energie benötigt.
So einfach wie das Prinzip klingt, so kompliziert ist es, die prinzipiellen Nachteile dieser Methode auszugleichen. Die einströmende Luft muss nämlich über Filteranlagen gereinigt werden. Außerdem sind Maßnahmen notwendig, um wetterbedingte Temperaturschwankungen auszugleichen. Über einen Mischer lässt sich beispielsweise einer zu kalten Außenluft gezielt warme Abluft aus dem Rechenzentrum zuführen. Bei zu warmen Außentemperaturen muss jedoch ein Kältekompressor hinzugeschaltet werden. Eine weitere Herausforderung ist die sich ständig verändernde Luftfeuchte, beispielsweise durch Regen. Zu feuchte, aber auch zu trockene Luft, kann die Lebensdauer der IT-Komponenten negativ beeinflussen. Die zum Ansaugen der frischen Luft notwendigen Kanäle sind meist sehr groß und verlangen einen sicheren Schutz vor Nagetieren und Insekten.
Adiabatische Kühlung: Achtung Keimbildung
Mit dem Prinzip der adiabatischen Kühlung steht eine ergänzende Technologie bereit, um die Effizienz der direkten Freikühlung zu verbessern. Noch bevor die einströmende Luft auf einen Wärmetauscher trifft, wird sie mit zerstäubtem Wasser versetzt. Die feinen Tropfen führen dazu, dass das Wasser in dem warmen Luftstrom sofort verdunstet. Bei diesem Übergang vom flüssigen in den gasförmigen Zustand findet eine thermodynamische Zustandsänderung statt, durch die das Wasser der umgebenden Luft Wärme entzieht. So ist es möglich, die Vorlauftemperatur eines Kühlsystems zusätzlich zu senken. Eine der Herausforderungen dieser Methode liegt in der Gefahr einer Keimbildung. Überall dort, wo mit Wasser gearbeitet wird, besteht die Gefahr von Legionellenbildung. Daher sind zusätzliche Schutzmaßnahmen notwendig, beispielsweise durch regelmäßige Reinigung, einen hohen Wasserdurchsatz oder die Abschirmung gegen Sonnenlicht. Insgesamt betrachtet bieten adiabate Kühlsysteme viel Potenzial für die Energieoptimierung, verlangen jedoch eine präzise Planung und einen erfahrenen Experten für die Umsetzung.
Wer viel Wasser nutzt, sollte den Verbrauch im Blick haben: Für die Verwendung im Rechenzentrum definierte der Verband „The Green Grid“ daher die Kennzahl Water Usage Effectiveness (WUE). Mit dieser Kennzahl wird der jährliche Wasserverbrauch in Relation zum Stromverbrauch der aktiven IT-Komponenten gesetzt. Die Einheit der WUE-Kennzahl ist Liter pro Kilowattstunde (l/kWh). Die Auswertung dieser Angabe kann im Rahmen der Ermittlung weiterer Verbrauchswerte erfolgen und trägt so dazu bei, die laufenden Kosten für den IT-Betrieb zu optimieren.
Indirekte freie Kühlung: Saubere Lösung
