© Janosch Abel

Die wissen, was läuft

Wer mehr Informationen hat, kann besser steuern. Deshalb setzt der Kanton Zug beim Upgrade seines Rechenzentrums auf effiziente Ventilatoren mit MODBUS-Schnittstelle.


Die Informationen von Justiz, Polizei und Steuerverwaltung sollten besonders gut aufgehoben sein. Das gilt nicht nur für die Verschlüsselung und Speicherung der Daten selbst, sondern auch für die Hardware, auf der sie gespeichert sind. Kein Wunder also, dass auch die Verwaltung des Kantons Zug Wert auf zuverlässig klimatisierte Serverräume legt.

Deren Umluftkühler zu modernisieren, war das Anliegen von André Lötscher, Fachbereichsleiter Technik des Hochbauamts des Kantons Zug. „Seit Jahren liefen die riemengetriebenen Ventilatoren in unseren Kühlgeräten auf voller Leistung durch“, erzählt Lötscher. „Die Keilriemen mussten regelmäßig überprüft und bei zu großer Abnutzung ersetzt werden, bei einem Abriss auch sofort und auf die Schnelle.“

„Unsere Umluftkühler genügen strengen Anforderungen“

André Lötscher, Fachbereichsleiter Technik, Hochbauamt Kanton Zug

Deshalb wollte er die Umluftkühler dringend modernisieren und dabei die alten Ventilatoren austauschen. Zudem wünschte er sich eine bessere Kontrolle und Regelbarkeit sowie eine engere Überwachung des Systems. Ein kompletter Austausch der Geräte war für Lötscher nur die allerletzte Option: „Unsere Umluftkühler genügen strengen Anforderungen etwa an die Schocksicherheit und lassen sich nicht so einfach durch ein Standardgerät ersetzen. Ein kompletter Austausch aller Geräte wäre ziemlich kostspielig und aufwendig.“

Einfacher Überblick: Dank MODBUS-RTU sind die Ventilatoren perfekt ins Steuerungssystem eingebunden.

Also hörte sich Lötscher um und bekam schließlich die Nummer von Inframatic, einem kleinen Unternehmen in der Nähe von Basel, das sich unter anderem auf Gebäudeautomation und Klimatisierung von verschiedensten Räumen spezialisiert hat. Wenig später klingelte das Telefon bei Projektleiter Stefan Haydn, der für die Aufgabe gleich einige Ideen hatte. Er vereinbarte einen Vor-Ort-Termin in Zug, zu dem er auch Daniel Spurgeon, Area Sales Manager von ebm-papst, mitbrachte.

„Mit dieser Lösung fällt es uns leichter, das Zusammenspiel aller Komponenten zu koordinieren.“

Stefan Haydn, Projektleitung Inframatic

Als die drei Herren die Örtlichkeiten und die Kühlgeräte inspizierten, zeigte sich, dass ein Austausch der riemengetriebenen Ventilatoren durch EC-Ventilatoren die beste Option für das Rechenzen­trum des Kantons wäre — so würde dieser auf einen Streich die alten Ventilatoren los und könnte zudem den Stromverbrauch senken.

„In der gemeinsamen Diskussion sprachen wir auch über die Möglichkeiten zur Steuerung und Kontrolle der Ventilatoren“, erinnert sich Stefan Haydn. „Als das Gespräch darauf kam, dass sich die Ventilatoren von ebm-papst über MODBUS-RTU ansteuern und überwachen lassen, war klar, dass wir diesen Weg gehen würden.“

Präzise Regelung

In den folgenden Wochen ließ Inframatic zunächst fünf Umluftkühler umbauen. Dank der eingesetzten RadiFit Ventilatoren und EC-Trommelläufer mit hoher Leistungsdichte ging der Retrofit der Hardware besonders schnell vonstatten. „Die Ventilatoren von ebm-papst ermöglichten nahezu einen 1:1-Umbau, wirklich problemlos“, sagt André Lötscher. Besonders die RadiFit Ventilatoren, die genau für derartige Fälle entwickelt wurden, ließen sich mühelos einbauen.

Bei der Steuerung ließ sich Inframatic gleich mehrere Kniffe einfallen, um den Betrieb noch effizienter zu gestalten. Da vor dem Upgrade die riemengetriebenen Ventilatoren nur zweistufig regelbar waren, wurde die Temperatur größtenteils über die Öffnung der Kühlregister geregelt. Dieses energetisch nicht optimale Prinzip drehten die Experten in den umgerüsteten Umluftkühlern um.

Stefan Haydn von Inframatic erklärt die Feinheiten der Steuerung, die die Ventilatoren und die Durchgangsventile kontrolliert.

Nun wird die Leistung über zwei Sequenzen gesteuert: In der ersten bestimmen die Durchgangsventile die Kühlleistung, in der zweiten die Ventilatoren. Das ist möglich, weil diese stufenlos regelbar sind. Wie schnell sich die Ventilatoren drehen, steuern automatisch Temperatursensoren, die die Abluft messen. Ist sie zu warm, wird das Kühlventil bis zu 100 Prozent geöffnet und die Ventilatoren rotieren von einer definierten Minimaldrehzahl Richtung maximaler Drehzahl. Ist sie zu kalt, drehen sich die Ventilatoren langsamer und das Kühlventil wird zugefahren. So ist sichergestellt, dass die Temperatur im Serverraum die vorgegebenen 22 bis 23 Grad Celsius nicht übersteigt.

Ein weiterer Vorteil der Ventilatoren in den umgerüsteten Umluftkühlern ist die Ansteuerung über MODBUS-RTU. „Es kommt uns sehr gelegen, dass sich die Ventilatoren wie andere Komponenten in dieser Anwendung über MODBUS-RTU ansteuern und überwachen lassen“, erklärt Stefan Haydn. „So fällt es uns leichter, das Zusammenspiel aller Komponenten zu koordinieren.“ Im Gegensatz zu einem Anschluss mit null bis zehn Volt lassen sich die Ventilatoren dank MODBUS-RTU nicht nur steuern, sondern auch überwachen. So geben sie detaillierte Daten wie Spannung und Stromaufnahme sowie Fehlerwarnungen an die übergeordnete Steuerung weiter. Diese wiederum übermittelt die Daten an das Leitsystem, das die Informationen zur gesamten Gebäudetechnik bündelt. Über die Schnittstelle zu einem Touchpanel können die Mitarbeiter der Kantonalverwaltung zu so einzelne Werte einsehen und verschiedene Parameter einstellen.

Einfachere Wartung

Gut informiert dank MODBUS-RTU

Im Vergleich zur Ansteuerung über ein Signal mit null bis zehn Volt bietet die Einbindung von Ventilatoren über MODBUS-RTU diverse Vorteile. So kann ein Ventilator über MODBUS-RTU nicht nur angesteuert werden, sondern gibt auch Informationen über seinen Betriebszustand an die Steuerung. Dazu gehören unter anderem die Leistungsaufnahme, die aktuelle Drehzahl, die Anzahl der Betriebsstunden oder detaillierte Fehlermeldungen. Zudem lässt sich über MODBUS-RTU eine Vielzahl von Ventilatoren mit einem einzigen Kabel anschließen, was den Installationsaufwand verringert.

„Der höhere Detailgrad der Warnung ist eine echte Arbeitserleichterung“, sagt Haydn. „Dadurch lässt sich leichter feststellen, ob es sich bei einer Störung um eine kurzzeitige Anomalie handelt oder um ein Problem, das sich ein Techniker im Serverraum vor Ort genauer anschauen muss.“ MODBUS-RTU erleichterte zudem die Steuerungsanpassung und die Adressierung der Ventilatoren für Inframatic. „Mit unserer Software EC-Control kann der Kunde seine Entwicklungen und Parametrierungen schnell und einfach prüfen“, erklärt Daniel Spurgeon. „Das spart Zeit und ist besonders am Anfang einer Entwicklung hilfreich.“ Für ein weiteres Plus an Sicherheit sind kritische Räume mit zwei Umluftkühlern ausgestattet. Diese werden nun in einer Master-Slave-Konfiguration betrieben, sodass die Ventilatoren in den Einheiten jeweils mit gleicher Drehzahl laufen.

Begeistert von dem einfachen Ablauf gab Lötscher direkt nach der Umrüstung der ersten fünf Umluftkühler den Umbau weiterer Einheiten in Auftrag: Nach der Modernisierung aller Systeme im Rechenzentrum folgten Maßnahmen in der Belüftung des Schießkellers sowie der Einsatzleitzentrale der Polizei und in einer angrenzenden Strafanstalt. „Wenn man einmal gesehen hat, wie gut der Umbau klappt und wie wirtschaftlich attraktiv diese Maßnahmen sind, dann sieht man überall weitere Möglichkeiten“, sagt Lötscher. „Zudem ist unsere Klimatisierung nicht nur moderner, sondern gleichzeitig auch deutlich energieeffizienter.“

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