Rechen­zen­tren schießen heute wie Pilze aus dem Boden. In jedem davon wird so viel Abwärme erzeugt, dass etwa die Hälfte der insge­samt benö­tigten elek­tri­schen Energie alleine für die Hardware­kühlung aufge­wendet werden muss (Bild 1). Dabei hat sich das Infor­ma­ti­ons­zeit­alter gerade erst „warm­ge­laufen“ und je größer das Daten­vo­lumen, desto höher wird auch die nötige Kühl­leis­tung und somit der Ener­gie­ver­brauch. Dazu kommt noch der Wunsch nach mehr Rechen­leis­tung auf derselben Grund­fläche, was dazu führt, dass die Venti­la­toren mehr Luft bewegen müssen – ohne aber im Durch­messer größer zu werden. Bei Präzisions­klimageräten beispiels­weise sind die Quer­schnitte der Luft­füh­rung heute für größere Luft­mengen ausge­legt, was die Kühlung verbes­sert und Strö­mungs­ver­luste mini­miert.

Opti­miert für neue Anfor­de­rungen

Bild 2: Eine CRAC-Unit mit diago­nalem Wärme­über­trager. Die blauen Bereiche stellen Luft­ströme mit wenig Geschwin­dig­keit, die roten mit hoher Geschwin­dig­keit dar. (Quelle: ebm-papst)

Meist kommen in Rechen­zen­tren soge­nannte Präzisions­klimageräte zum Einsatz. Diese Geräte, auch Computer Room Air-Condi­tio­ning Units (CRAC) genannt, sorgen in Rechen­zen­tren und Netz­werk­zen­tralen für konstante Tempe­ratur und Luft­feuch­tig­keit. Dabei kommen CRACs mit Wärme­über­trager zum Einsatz (Bild 2). Das Design der CRAC beein­flusst maßgeb­lich die Auswahl der passenden Venti­la­toren. Diese müssen nun auch bei den deut­lich nied­ri­geren Gegendruck­anforderungen im opti­malen Betriebs­punkt arbeiten, damit sie ener­gie­ef­fi­zient laufen und Betriebs­kosten sparen. Schließ­lich kommt es in Rechen­zen­tren beim Rund-um-die-Uhr-Betrieb auf jedes Watt an. Der Motoren- und Venti­la­to­ren­spe­zia­list ebm-papst Mulfingen hat deshalb jetzt die bewährte RadiCal Baureihe ergänzt (Bild 3).

Um den Betriebs­punkt der RadiCal Venti­la­toren an den vom Markt gewünschten höheren Volu­men­strom anzu­passen, wurde das Laufrad strö­mungs­tech­nisch über­ar­beitet.

Um den Betriebs­punkt der RadiCal Venti­la­toren an den vom Markt gewünschten höheren Volu­men­strom anzu­passen, wurde das Laufrad strömungs­technisch über­ar­beitet. Compu­ta­tional Fluid Dyna­mics (CFD) als leis­tungs­fä­higes Simulations­werkzeug war dabei hilf­reich und im Zusam­men­spiel mit nume­ri­schen Optimierungs­ansätzen ergaben sich etliche Detail­ver­bes­se­rungen, die in Summe eine große Wirkung entfalten. So wurden Lauf­rad­breite, Größe des Ansaug­be­reichs, Schau­fel­kontur und Schau­fel­dicke an den höheren Volu­men­strom bei nied­ri­gerem Förder­druck ange­passt. Wie beim Vorgänger besteht das neue Laufrad aus glasfaser­verstärktem Poly­pro­pylen, Außen­durch­messer und Einbau­höhe sind trotz der Opti­mierung gleich­ge­blieben. Der eng bemes­sene Bauraum in CRAC-Geräten wird so optimal ausge­nutzt.

Bild 3: Der neue RadiCal wurde an die verän­derten Markt­er­for­der­nisse ange­passt. (Quelle: ebm-papst)

Mehr Volu­men­strom bei hohem Wirkungs­grad

Bei der aktu­ellen Weiter­ent­wick­lung haben die Mulfinger Inge­nieure einen Fokus auf Strö­mungs­technik gesetzt, das Resultat kann sich sehen lassen: Der neue RadiCal liefert nicht nur einen höheren Volu­men­strom als sein Vorgänger, sondern arbeitet auch effi­zi­enter (Bild 4). Das neue RadiCal Laufrad ist Dank der rech­ner­ge­stützten Optimierungs­methoden nicht nur deut­lich besser als sein Vorgän­ger­mo­dell, sondern das derzeit beste Laufrad welt­weit für diese Anwen­dung, also für diesen Luft­leistungs­bereich und das Wirkungs­grad­niveau. Sein Vorgänger erreicht seinen maxi­malen stati­schen Gesamt­wir­kungs­grad von 61,5 % bei einem Volu­men­strom von 12.000 m³/h. Der neue RadiCal hat sein Maximum von 68,5 % bei einem Volu­men­strom von 13.000 m³/h. Das neue RadiCal Laufrad kann auch in anderen Anwen­dungen zu Wirkungs­grad­verbes­serungen führen.

Der neue RadiCal hat einen maxi­malen stati­schen Wirkungs­grad von 68,5 % bei einem Volu­men­strom von 13.000 m³/h.

Der Effi­zi­enz­vor­teil des neuen RadiCal Lauf­rads zeigt sich auch im einge­bauten Zustand. Hierzu wurden in einem CRAC Gerät drei RadiCal Venti­la­toren parallel betrieben und die bishe­rige und neue Lösung vergli­chen. Ergebnis: eine Reduk­tion der elek­tri­schen Leis­tungs­auf­nahme für die Venti­la­toren von über 10 %. Durch die verlust­re­du­zierte Durch­strö­mung des Lauf­rads, gerin­gere Turbu­lenzen und Ablö­sungen ergibt sich zusätz­lich ein ange­neh­meres Geräusch­ver­halten.

Bild 4: Der neue RadiCal (grün) liefert nicht nur mehr Volu­men­strom als sein Vorgänger (blau), sondern arbeitet auch mit höherem Wirkungs­grad. (Quelle: ebm-papst)

Effi­zi­ente Green­Tech EC-Tech­no­logie

Das Laufrad ist perfekt auf den eben­falls opti­mierten Green­Tech EC-Motor abge­stimmt und wird direkt mit dem Rotor des Motors verschraubt. Durch die aero­dy­na­mi­sche Form­ge­bung der Venti­la­tor­räder und dem direkt im Laufrad inte­griertem EC-Motor stellen die Radi­al­ven­ti­la­toren eine effi­zi­ente und platz­spa­rende Einheit dar (Bild 5). Die in den Green­Tech EC-Motoren inte­grierte Leistungs­elektronik erlaubt eine bedarfs­ge­rechte Dreh­zahl­an­pas­sung über 0-10-V-Steu­er­si­gnal oder MODBUS-RTU. Auch bei Teil­last­be­trieb bleibt der hohe Wirkungs­grad erhalten.

Bild 5: Lauf­rad­breite, Größe des Ansaug­be­reichs, Schau­fel­winkel und Schau­fel­dicke wurden an den höheren Volu­men­strom ange­passt. (Quelle: ebm-papst)

Bei Verwen­dung der MODBUS-RTU-Schnitt­stelle können neben der Steue­rung auch zahl­reiche Betriebs­pa­ra­meter im laufenden Betrieb abge­fragt und über­wacht werden. Der Betreiber kann Betriebs­pa­ra­meter bei Bedarf schnell anpassen, um zeitnah auf verän­derte Anfor­de­rungen reagieren zu können. Gleich­zeitig ermög­licht die Erfas­sung der Betriebs­stunden eine präven­tive Wartung, womit Service­zeiten wirkungs­voll mini­miert werden. Tritt dennoch ein Service­fall ein, sind die betrof­fenen Venti­la­toren dank der MODBUS-RTU-Kommu­ni­ka­tion einfach zu iden­ti­fi­zieren. Die „Fail-Safe“-Funktion ermög­licht einen sicheren Betrieb auch bei fehlender BUS-Kommu­ni­ka­tion, indem die Venti­la­toren mit der aktuell einge­stellten Dreh­zahl weiter­laufen.

Praxis­ge­recht und zukunfts­si­cher

Die RadiCal Radi­al­ven­ti­la­toren sind für alle gängigen Netz­span­nungen und Frequenzen verfügbar. Auch die Montage ist einfach und praxis­ge­recht. So ist die Einbau­lage der Venti­la­toren durch die optio­nale „Befestigungs­spinne“ variabel – eine Montage mit hori­zon­taler oder auch verti­kaler Motor­wel­len­lage ist möglich. Mit den neuen RadiCal-Venti­la­toren steht damit für leis­tungs­fä­hige, energie­­effiziente CRAC-Units eine praxis­ge­rechte und zukunfts­si­chere Lösung zur Verfü­gung.