Wärme- und Kältemessung in einem Rechenzentrum

Durch ihr schnelles Wachstum entwickeln sich Rechenzentren zu erheblichen Energieverbrauchern. Vor dem Hintergrund der globalen Energiewende und strengeren regulatorischen Bestimmungen stehen Betreiber unter dem wachsenden Druck, die Energieeffizienz zu verbessern, um zukünftig PUE-Werte von 1,5 oder niedriger zu erreichen. Die PUE (Power Usage Effectiveness) dient dabei als eine technische Kennzahl, mit der sich der Gesamtenergieverbrauch eines Rechenzentrums ins Verhältnis zur Energie-Aufnahme seiner IT-Infrastruktur setzen lässt.

Eines der größten Optimierungspotenziale liegt in den Flüssigkeitskühlsystemen und ihrer Effektivität, Wärme aus IT-Anlagen abzuführen. Allein die Kühlsysteme machen oft rund 30 % des gesamten Energieverbrauchs eines Rechenzentrums aus.

Beim Bau eines neuen Rechenzentrums in Finnland entschied sich ein großer Betreiber daher, dieses Potenzial zu nutzen, indem er von Anfang an auf energieeffiziente Kühlung gesetzt hat, mit dem Ziel, sowohl den PUE-Wert als auch den CO₂-Fußabdruck bereits zum Start so niedrig wie möglich zu halten.

Das Rechenzentrum benötigt eine leistungsstarke Kühlung, um den sicheren und zuverlässigen Betrieb seiner IT-Infrastruktur zu gewährleisten. Die Kühlung zählt zu den wichtigsten Aspekten beim Management eines Rechenzentrums. Übermäßige Wärme kann Server beschädigen, die Leistung mindern und kostspielige Ausfallzeiten verursachen. Um dem entgegenzuwirken, setzt der Betreiber auf eine Flüssigkeitskühlung, die über Hybridkühler bereitgestellt wird. Der Kunde hat außerdem ein fortschrittliches Wärme-Management-System implementiert, um die unkontrollierte Abgabe von Wärme zu verhindern. Neben der Rückgewinnung von Abwärme nutzt das Unternehmen ein abgestimmtes System aus Energiespeicherung und Fernwärme, um regionale Verbraucher mit Warmwasser für Heizzwecke zu versorgen.

Um eine effiziente Wärmeableitung und -nutzung sicherzustellen, wurden alle Messstellen sorgfältig analysiert und in den Planungsprozess einbezogen. Ein effizienter Betrieb des Rechenzentrums erfordert eine abgestimmte Prozessinstrumentierung zur Messung von Durchfluss, Druck und Temperatur. Die Messstellen umfassen Rohrleitungen von DN100 bis DN500 sowie verschiedene Kühlflüssigkeiten und Wärmeträger – von Glykol-Wasser-Gemischen bis hin zu konditioniertem, gering leitfähigem Warmwasser.

Als Unternehmen mit langjähriger Erfahrung im Bereich Energiemessungen, Kältezählungen und abrechnungspflichtige Fernwärmemessungen durfte KROHNE die Instrumentierung für die Messstellen des Rechenzentrums bereitstellen. Das Projektmanagement von der Beratung und Auslegung über die Installation und After-Sales-Services erfolgte durch Tecalemit Flow Oy, KROHNE‘s langjährigen, erfahrenen Service- und Vertriebspartner in Finnland.

Aufgrund des großen Portfolios an Durchflussmessgeräten konnte für jede Durchflussmessung das am besten geeignete Messgerät ausgewählt werden. Für die genaue Messung des Glykol-Wasser-Gemisches zur Wärmeabführung nutzt der Kunde rund 40 magnetisch-induktive Durchflussmessgeräte (MID) vom Typ OPTIFLUX 4100. Diese robusten Inline-Durchflussmesser verfügen über eine chemisch beständige Auskleidung und Elektroden, die auf den langjährigen Einsatz in Kühlkreisläufen ausgelegt sind. Die Messgeräte werden in diesem Projekt in Leitungen von DN100 bis DN250 eingesetzt.

Zusätzlich wurden im Rechenzentrum über 25 OPTISONIC 6300 Ultraschall Clamp-on Durchflussmessgeräte montiert. Diese zuverlässigen, nicht invasiven Aufschnall-Messgeräte besitzen eine sehr gute Wiederholbarkeit, verfügen aber aus physikalischen Gründen nicht über die hohe absolute Genauigkeit von Inline-Durchflussmessgeräten. Sie werden überall dort im Rechenzentrum eingesetzt, wo es auf die Robustheit der Messung ankommt und die Genauigkeit der Messung hinreichend ist. Insbesondere dort, wo MID durch die Leitfähigkeit des Mediums, z. B. demineralisiertes Wasser, begrenzt ist oder Magnetitablagerungen zu einem Drift führen können, sind die Ultraschall-Durchflussmessgeräte die Instrumentierung der Wahl.

Für die Durchflussmessung von konditioniertem Heißwasser zur nachhaltigen Versorgung angrenzender Kommunen mit Wärmeenergie benötigte der Betreiber des Rechenzentrums zusätzlich eine Durchflussinstrumentierung für die verrechnungspflichtige Messung nach europäischer Messgeräterichtlinie (MID) MI-004. Da bereits kleine Abweichungen hier große finanzielle Unterschiede ausmachen können, fiel die Auswahl auf denOPTISONIC 3400 District Heating. Das Inline-Ultraschall-Durchflussmessgerät verfügt über die höchste Genauigkeitsklasse 1 und wurde redundant als Teil eines Wärmemengen-Messsystems installiert. Zusätzlich lieferte KROHNE über 200 robuste OPTIBAR PM 5060 Drucktransmitter sowie OPTITEMP TRA-S34 und OPTITEMP TRA-T30 Thermometer-Schutzarmaturen für die zahlreichen Druck- und Temperaturmessstellen im Rechenzentrum.

Die umfassende, aus einer Hand gelieferte Instrumentierung ermöglicht dem Betreiber, eine sichere und effiziente Kühlung. Zusätzlich lässt sich die Wärmespeicherung überwachen sowie eine genaue Abrechnungsmessung von Wärmemengen durchführen, was wiederum die nachhaltige Einspeisung überschüssiger Wärme in das Fernwärmenetz unterstützt. Auf diese Weise erreicht das Unternehmen seine PUE-Ziele unter Einhaltung gesetzlicher Anforderungen.

KROHNE bietet ein maßgeschneidertes Portfolio an Durchflussmessgeräten an, das bis zu sechs verschiedene Messtechnologien umfasst. Daher kann für jede spezifische Anwendung die am besten geeignete Durchflusstechnologie ausgewählt werden, ohne auf ein einzelnes Messprinzip beschränkt zu sein. Alle Durchflussmessgeräte verfügen über erweiterte Geräte-Diagnosen und Prüfroutinen, um einen langzeitstabilen, zuverlässigen und genauen Betrieb zu gewährleisten. Die Stärken jeder Technologie werden dort eingesetzt, wo sie den größten Mehrwert bieten: ob in eichpflichtigen Anwendungen nach MI-004, zur Überwachung leitfähiger oder nicht-leitfähiger Medien, für nicht-invasive Messungen oder in Einbausituationen ohne gerade Ein- und Auslaufstrecken. KROHNE stattet seit vielen Jahren Rechenzentren und andere Einrichtungen mit Messtechnik für thermische Energieströme und Messstellen im Bereich Heizung-Klima-Lüftung aus.