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Geothermie in RZ´s - Kühlung aus der Erde

In vielen privaten Haushalten hat sich die Geothermie in den letzten Jahren bereits etabliert. Immer mehr Hausbesitzer nutzen die Energie aus der Erde, um ihre Wohnräume im Winter zu beheizen und im Sommer zu kühlen. Geothermisch klimatisierte Rechenzentren sind aber heute noch die absolute Ausnahme. Dabei steckt in dem Ansatz großes Potential: Nach aktuellen Studien der Analysten von Gartner entfallen heute 35 bis 50 Prozent der Energiekosten eines Rechenzentrums auf die Klimatisierung – durch Geothermie lässt sich dieser Anteil drastisch reduzieren. Im Gegensatz zu herkömmlichen Klimaanlagen, die heute in Rechenzentren eingesetzt werden, verzichtet die geothermische Lösung komplett auf eine maschinelle Kälteerzeugung: Die Kühlung erfolgt stattdessen mit Hilfe von Kaltwasser/Glykol, das über einen geschlossenen Rohrleitungssystem bis in eine Bodentiefe von rund 99,5 Metern geführt wird. Das Erdreich hat in dieser Tiefe eine konstante Temperatur (je nach Beschaffenheit) von ca. 9 bis 14 Grad Celsius, die nicht durch jahreszeitliche Witterungsschwankungen beeinflusst wird. Zwei redundant arbeitende Zirkulationspumpen befördern das Kaltwasser/Glykol durch das geschlossene Rohrsystem.

Die Pumpen kommen hierbei abwechselnd zum Einsatz.. Für eine hohe Ausfallsicherheit werden die Pumpen über eine USV abgesichert. Dies ist mit üblich eingesetzten Kompressor-Klimalösungen aufgrund der hohen Anlaufströme nicht möglich. Das Kaltwasser/Glykol wird im Rechenzentrum zu einem Kühlgerät gefördert, welches sich in unmittelbarer Nähe der Wärmequelle befindet (z.B. direkte Rackkühlung oder auch Reihenklimaanlagen). Dabei wird sichergestellt dass die Serverracks nicht mit wasserführenden Komponenten in Berührung kommen. So besteht auch im Fall einer Leckage keine Gefahr für die sensible Hardware. Ein Luft-Wasser-Wärmetauscher nimmt die Abwärme der IT-Komponenten auf. Dies erfolgt ohne Umlenkverluste, da die Luft – ebenso wie in den IT-Geräten – in einem horizontalen Luftstrom fließt. Das Kaltwasser erwärmt sich dadurch auf ca. 20 Grad. Anschließend wird das Kaltwasser mit Hilfe der Zirkulationspumpen durch die Rohrleitungen in das Erdreich geführt, wo die Wärme wiederum entzogen wird.

Hierbei können relativ hohe Vorlauftemperaturen zum Einsatz kommen, die wiederum den Vorteil haben, dass das System außerhalb des Taupunkts betrieben werden kann. Dies bedeutet die Nutzung der sensiblen Kühlleistung des Wärmetauschers – ohne Anfall von Kondenswasser! Je nach Projekt wird zusätzlich ein großzügig dimensionierter FreeCooler im Außenbereich installiert. Dieser übernimmt in den drei kältesten Monaten des Jahres die Kaltwassererzeugung durch indirekte freie Kühlung. Die Ruhephase der Geothermie-Anlage verhindert, dass dem Erdreich dauerhaft zu viel Wärme zugeführt wird. Die dreimonatige Winterpause gibt dem Erdreich also Zeit, sich wieder zu entspannen.

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