Neue Konstruktionsstrategien für die Energieeinsparung - Das intelligente Free-Cooling

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Neue Konstruktionsstrategien für die Energieeinsparung - Das intelligente Free-Cooling
Neue Konstruktionsstrategien
für die Energieeinsparung

Das intelligente Free-Cooling
Neue Konstruktionsstrategien für die Energieeinsparung - Das intelligente Free-Cooling
Das Intelligente

    Neue
    Konstruktionsstrategien
    für die Energieeinsparung
                                                                                                  R
    Die Konstruktion von Mission-Critical-Anlagen,                                                        Räume, in denen technologisch genutzte Geräte
                                                                                                          und/oder spezielle Abläufe untergebracht sind,
    die in stark computerisierte Abläufe                                                                  bei denen den ganzen Tag über ein optimaler und
                                                                                                          unterbrechungsfreier Betrieb gewährleistet sein
    oder Umgebungen eingebunden sind,                                                             muss, haben häufig sehr viel höhere Ausfallkosten als
                                                                                                  das Gerät selbst. Ein zuverlässiges System zu entwickeln,
    erfordert kompromisslose Zuverlässigkeit                                                      bedeutet sowohl an sich bereits zuverlässige Geräte
                                                                                                  auszuwählen, d.h. Geräte, die so konstruiert und gebaut
    und gleichzeitig müssen, gerade wegen                                                         sind, dass sie statistisch sehr niedrige Störungs- und
                                                                                                  Ausfallraten haben, als auch mit einem oder mehreren
    der jährlichen langen Betriebszeiten,                                                         zusätzlichen Geräten ausreichende Reserven zu bilden.

    unbedingt effiziente Energiesparstrategien                                                    Mit der Logik “n+1” steht immer ein Gerät in Bereitschaft
                                                                                                  zur Verfügung, das bei möglichen Ausfällen hilfsweise

    umgesetzt werden.                                                                             zugeschaltet werden kann.

    Eine der jüngsten ist das intelligente Free-Cooling.                                          Free-Cooling
                                                                                                  Wenn der Anlage ganzjährig betriebene technologische
                                                                                                  Systeme oder industrielle Abläufe untergeordnet sind, und
                        1                         2                           3                   somit auch niedrige Außentemperaturen herrschen, ist es
                                                                                                  energetisch von großem Vorteil, Systeme zu verwenden,
                                                                                                  die darauf ausgelegt sind, diese Bedingungen zu nutzen:
                                                                                                  eine typische Lösung sind die bereits seit langem
                            A                          A                             A            bekannten Kaltwassersätze mit Freikühl-System. Diese
                                                                                                  Geräte verringern nicht nur den Energieverbrauch im
            C                           C                          C
                                                                                                  Vergleich zu herkömmlichen Anlagen, sondern senken auch
                                                                                                  den indirekten CO²-Ausstoß in die Luft, wodurch sie zum
             D                  B        D                 B           D                 B        Umweltschutz und zur Verringerung des Treibhauseffekts
                                                                                                  beitragen. Bei den Freikühl-Einheiten wird das Kaltwasser
                E                           E                          E                          bei ausreichend niedriger Außentemperatur mit Hilfe der
                                                                                                  Außenluft erzeugt, wodurch der Energieverbrauch nur
       A Freikühl-Register                               Lieferumfang von Uniflair                auf die Ventilatoren beschränkt und daher sehr gering ist.
                                                                                                  Die Analyse der Klimaprofile der größten europäischen
       B Freikühl-Pumpe
                                                                                                  Städte ergibt, dass Temperaturen zwischen 0 und 15 °C
       C   Verdampfer                                                                             vorherrschen, wodurch Freikühl-Systeme ausgearbeitet
                                                         Kein Lieferumfang von Uniflair
       D Hauptpumpe (am Gerät)                                                                    werden können, deren Geräteleistungen in diesem Bereich
       E   Rückschlagventil                                                                       optimiert werden. Einige neue Modelle der Freikühl-
                                                                              ABBILDUNG 1         Einheiten können auch betrieben werden, wenn die
                                                                                                  Außentemperatur die Wärmelast nicht komplett, sondern
    ABBILDUNG 1. Darstellung einer Freikühl-Geräteeinheit, deren Pumpen des Primärkreislaufs an   nur teilweise abbaut. Bei diesen Geräten benutzt der
    den Geräten montiert sind.
                                                                                                  Kaltwassersatz die Außenluft, um das Anlagenwasser

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Neue Konstruktionsstrategien für die Energieeinsparung - Das intelligente Free-Cooling
vorzukühlen, wobei die Verdichter weniger arbeiten und
dennoch eine Energieeinsparung erzielt wird.                                      1                            2                        3
Es gibt daher drei Betriebsarten:                                    Standardgerät               Gerät ON                   Gerät ON

• Mechanische Kühlung.
Bei einer Temperatur von über 15°C verhält sich ein
Freikühl-Kaltwassersatz  wie   ein   herkömmlicher
Kaltwassersatz, indem die Wärmelast am Verdampfer
mit den Verdichtern abgebaut wird (Ventilator- und
Verdichterbetrieb);

• Kombinierte Kühlung.
Wenn die Außentemperatur zwischen 5 und 15°C
beträgt, baut die Luft die Wärmelast nicht ganz, sondern
nur teilweise ab. Bei einer Temperatur von unter 15 °C
                                                                                                                                        ABBILDUNG 2
schaltet das Kontrollsystem die Freikühl-Pumpe frei
und das Wasser wird den serienweise am Verdampfer
angeordneten Luft-Wasser-Wärmetauschern zugeführt,
der auf diese Weise eine geringere Wärmelast abbauen           Die Pumpe befindet sich am Gerät                               ABBILDUNG 2.
muss (Ventilatorbetrieb, Freikühl-Pumpenbetrieb und            In diesem Fall kommt die auf Abbildung 1 gezeigte Lösung       Die Darstellung zeigt,
                                                               zur Anwendung. Wenn man nun die im nachfolgenden               wie das Rücklaufwasser der
teilweiser Verdichterbetrieb);
                                                               Beispiel dargestellte Situation analysiert, bei dem das        Anlage allen vorhandenen
• Kühlung mit Free-Cooling.                                    Gerät 1 in Bereitschaft ist, die Geräte 2 und 3 in Betrieb     Freikühl-Registern zugeführt
                                                               und in ein intelligentes Freikühl-System eingebunden sind,     wird, auch dem des Geräts
Bei ausreichend niedriger Außentemperatur bauen die
Luft-Wasser-Wärmetauscher die Wärmelast ohne die               dann schaltet das Kontrollsystem der betriebenen Geräte        1 in Bereitschaft.
Hilfe der Verdichter vollständig ab (lediglich Ventilatorbe-   die Ventilatoren des Geräts in Bereitschaft (1) und die
trieb und Freikühl-Pumpenbetrieb).                             Freikühl-Pumpen (B) der betriebenen Geräte (2 e 3) ein,
                                                               sobald die Außentemperatur das Free-Cooling zulässt. Auf
                                                               diese Weise wird das aus der Anlage kommende Wasser            ABBILDUNG 3.
Das intelligente Freikühl-System
                                                               allen vorhandenen Freikühl-Registern zugeführt. Siehe          Anlagenplan, bei dem die
Aus den obigen Konzepten lässt sich schlussfolgern, dass
                                                               Abbildung 2. Die Druckdifferenz, die entsteht, weil die am     Pumpen nicht am Gerät
bei Anwendungen mit Dauerbetrieb häufig Freikühl-Geräte
                                                               Gerät in Bereitschaft (1) installierte Pumpe ausgeschaltet     installiert sind, sondern vor
mit redundanter Logik installiert werden können, wodurch
                                                               ist, verhindert, dass über den Verdampfer dieses Geräts        oder nach dem Kaltwassersatz
ein Teil der verfügbaren Kälteleistung im Standby-Zustand
                                                               ein Bypass entsteht.                                           eine Hauptpumpe zugeschaltet
verfügbar ist. Die gleiche Überlegung lässt sich bei der
                                                                                                                              wird; in diesem Fall müssen
verfügbaren Freikühl-Leistung anstellen. Das intelligente
Free-Cooling basiert auf der Idee, auch die Luft-Wasser-
                                                               Anlage mit Pumpe für den Primärkreislauf                       die Geräte in Bereitschaft

Wärmetauscher des/der Standby-Gerät(s)/e zu nutzen,            außerhalb der Geräte                                           nachgerüstet werden.

sofern die Außentemperatur dies zulässt. Wenn alle             Falls die zur Anlagenerstellung verwendeten Geräte             In diesen Fällen wird an der
Luft-Wasser-Wärmetauscher aneinander angeschlossen             keine eigenen Pumpen haben, sondern vor oder nach dem          Saugleitung des Anlagenwassers
                                                               Kaltwassersatz eine Hauptpumpe eingebaut wird, müssen          ein motorisiertes Ventil und
werden, kann das zu kühlende Wasser allen vorhandenen
                                                               die Geräte mit Vorrichtungen ausgerüstet werden, die das       an der Druckleitung ein
Freikühl-Registern zugeführt werden. Da bei den von
                                                               Gerät in Bereitschaft isolieren. Aus diesem Grund wird         Rückschlagventil eingebaut.
Uniflair hergestellten Freikühl-Kaltwassersätzen das
Wasser den Freikühl- Wärmetauschern über eine Pumpe
und nicht mit einem 3-Wege-Ventil zugeführt wird, können
auch die Wärmetauscher des Standby-Geräts genutzt
werden, wodurch die vorhandene Freikühl-Leistung und
folglich auch deren Anwendung verbessert wird, was
hinsichtlich der Energieeffizienz deutliche Vorteile mit
sich bringt.

Die Hydraulik-Kreisläufe
für die Freikühl-Einheiten
Bei der Herstellung der Hydraulikanschlüsse zwischen
den Luft-Wasser-Wärmetauschern muss zwischen zwei
Fällen unterschieden werden:
• Die Pumpe des Primärkreislaufs ist am Gerät montiert;
• Die Primärpumpe befindet sich außerhalb der Geräte
  (saugseitig oder druckseitig).
Je nachdem fällt die Anlagenlösung unterschiedlich aus.                                                                                 ABBILDUNG 3

                                                                                                                                                               2
üblicherweise an der Saugleitung des Anlagenwassers
                                                                                                         ein motorisiertes Ventil und an der Druckleitung ein
                          1                           2                            3                     Rückschlagventil eingebaut, wie auf der Abbildung 3 zu
                                                                                                         sehen ist. Beim Betrieb wird das Gerät in Bereitschaft
                                                                                                         vom motorisierten Ventil an der Saugleitung und vom
                                                                                                         Rückschlagventil an der Druckleitung isoliert.
                                                                                                         Auf der Abbildung 4 ist der Fall dargestellt, bei dem
      a                                                                                                  die Geräte 1 und 3 betrieben sind und das Gerät 2 in
                                                                                                         Bereitschaft ist. Wenn man ein intelligentes Freikühl-
                                                                                                         System für diesen Anlagentyp in Betracht zieht, müssen
                                                                                                         die Geräte innen mit einem zusätzlichen motorisierten
                                                    OFF                                                  Ventil ausgerüstet werden, um zu verhindern, dass
                                                                                                         durch den Verdampfer des Geräts in Bereitschaft
                                                                                                         möglicherweise ein Bypass entsteht.

                                                                                                         Vergleichsanalyse
                                                                                                         Um zu prüfen, ob ein intelligentes Freikühl-System
                                R                          R                               R             wirtschaftliche Vorteile mit sich bringt, wurden
                                                                                                         verschiedene Lösungen miteinander verglichen, wobei
      b                                                                                                  Geräte von Uniflair des Typs BRAF1306A verwendet
                        A-OFF                      A-ON                         A-ON                     wurden, wovon ein Modell auf der Abbildung 5 zu sehen
                                    C                           C                              C         ist. Diese Geräte haben die folgenden Eigenschaften:
                        E-OFF                       E-ON                          E-ON                   • Kälteleistung: ca. 300 kW
                                                                                                         • Teillaststufen: 6 (die Geräte sind mit 6 Scroll-Verdichtern
                                                                                                           ausgerüstet)
                                                                                                         • Ventilatoranzahl: 6.
       A   Motorisiertes Ventil                                Lieferumfang von Uniflair                 Es wurde, wie folgt, einer der häufigsten Anlagentypen
       B   Freikühl-Register                                                                             mit 3 Geräten ausgewählt, eines davon in Bereitschaft:
       C   Freikühl-Pumpe                                                                                • 2 Geräte im Einzelbetrieb
       D   Verdampfer                                          Kein Lieferumfang von Uniflair            • 2 + 1 Geräte in der Betriebsart intelligentes Free-
       E   Motorisiertes Ventil                                                                            Cooling. Es wurde festgestellt und wird im Folgenden
       F   Hauptpumpe                                                                                      bewiesen, dass mit einem intelligenten Freikühl-System
                                                                                  ABBILDUNG 4
                                                                                                           im Vergleich zu einer Lösung, bei der die Geräte nicht
                                                                                                           aneinander angeschlossen sind, sehr viel mehr Wärme
    ABBILDUNG 4. Beispiel des auf der vorhergehenden Abbildung dargestellten Kreislaufs, wobei im          ausgetauscht wird. Dieser erhöhte Wärmetausch
    Fall (a) die Geräte 1 und 3 betrieben sind und das Gerät 2 in Bereitschaft ist und im Fall (b) die     bedingt im Vergleich zu einem herkömmlichen Freikühl-
    Geräte innen mit einem zusätzlichen motorisierten Ventil ausgerüstet sind, um zu verhindern, dass      System, je nach Klimaprofil des Ortes, eine zusätzliche
    durch die Verdampfung am Gerät in Bereitschaft möglicherweise ein Bypass entsteht.                     jährliche Energieeinsparung von 3% bis 7%. Im Vergleich
                                                                                                           zu einer herkömmlichen Installation hingegen kann
    ABBILDUNG 5. Beispiel eines Gerätetyps mit intelligentem Free-Cooling, wie er in diesem Abschnitt      die Einsparung bis zu 50% betragen. Eine detaillierte
    beschrieben wird.                                                                                      Analyse der obigen Installation sieht die Prüfung der
                                                                                                           folgenden Punkte vor:
                                                                                                         • Druckverluste
                                                                                                         • Wasserdurchfluss
                                                                                                         • Wärmetauschkapazität
                                                                                                         • Energieeffizienz.
                                                                                                         Diese Punkte werden im Folgenden analysiert.

                                                                                                         Druckverluste
                                                                                                         Beim Vergleich der beiden Situationen muss zuerst der
                                                                                                         unterschiedliche Wasserdurchfluss in beiden Fällen
                                                                                                         analysiert werden. Siehe Abbildung 6.
                                                                                                         Da die Freikühl-Register aneinander angeschlossen
                                                                                                         sind, ist die Durchflussfläche des Wassers bei jeder
                                                                                                         Pumpe 1,5 Mal größer als bei einzelnen Geräten und die
                                                                                                         Druckverluste an jeder Pumpe halbieren sich.
                                                                                                         Bei der Lösung mit aneinander angeschlossenen Geräten
                                                                                                         müssen jedoch auch die Druckverluste durch die
                                                                                                         Anschlusskanäle berücksichtigt werden.

3
Erfahrungsgemäß können diese Druckverluste mit 20%
der globalen Druckverluste kalkuliert werden, woraus
                                                               TABELLE 1
sich ergibt:                                                       Energieeinsparung in kWh und wirtschaftliche Einsparung in % beim Betrieb,
                                                                   auf jährlicher Basis, zwischen einer Anlage mit intelligentem Free-Cooling
                                                                   und einer Anlage mit normalem Free-Cooling
PC (2+1)   ~
           =   PC 2 + 20% (PC )                                                                                  Energieeinsparung           Wirtschaftliche Einsparung
                             2
                2                                                                                                      [kWh]                             [%]
                                                                   Frankfurt                                           34560                             5%
Die Verringerung der Druckverluste bedingt einen höheren
Wasserdurchfluss, weshalb nun in beiden Fällen die                 Rom                                                    31587                         3%
Wassermengen miteinander verglichen werden müssen.                 Mailand                                                29132                         4%
                                                                   Manchester                                             46008                         6%
Wasserdurchfluss                                                   Paris                                                  36954                         4%
Angenommen, dass der Wasserdurchfluss unter
                                                                   Amsterdam                                              42558                         7%
Nennbedingungen 70 m³/h beträgt, kann unter
Berücksichtigung der geringeren Druckverluste (von 24 m            Stockholm                                              28167                         5%
WS auf 16,8 m WS) anhand der Leistungskurve der Pumpe              Madrid                                                 36743                         4%
die neue Widerstandskurve ermittelt werden und daraus              Berlin                                                 31525                         4%
der Wasserdurchfluss bei aneinander angeschlossenen                London                                                 46018                         6%
Geräten, der ca. 80-81 m³/h beträgt. Der Wasserdurchfluss          Kopenhagen                                             38077                         6%
beträgt daher für jede Freikühl-Registereinheit:

(81 x 2)/3 = 54 m³/h.

Der Wasserdurchfluss verringert sich daher bei jeder
Freikühl-Registereinheit von 70 m³/h auf 54 m³/h, d.h. eine
Verringerung von ca. 23%.                                     Wassertemperatur von15°C (ΔT= 5°C mit Sollwert von                             ABBILDUNG 6.
                                                              10°C) errechnet sich die saugseitige Temperatur der                            Vergleich zwischen den beiden
Wärmetauschkapazität                                          Freikühl-Pumpe proportional:                                                   Anwendungssituationen,
Nun muss analysiert werden, wie sich die                                                                                                     bei dem der unterschiedliche
Wärmetauschkapazität der Freikühl-Register infolge                                                                                           Wasserdurchfluss in beiden
der Änderung des Wasserdurchflusses verändert. Über           Tin = 10°C • 11 l/h + 15°C • 70 l/h = 14,3°C                                   Fällen untersucht wird.
Analyseverfahren, die hier zur Abkürzung nicht näher                          81 l/h
                                                                                                                                             Da die Durchflussfläche des
beschrieben werden, kann man belegen, wie unter                                                                                              Wassers durch den Anschluss
Berücksichtung des Wasserdurchflusses in beiden               Daher beträgt das Verhältnis zwischen der effektiv                             der Freikühl-Register
Fällen:                                                       getauschten Wärme in den beiden Fällen:                                        untereinander im Vergleich
1) bei einzelnen Geräten: Wasserdurchfluss = 70.000 l/h                                                                                      zu Anwendung von einzelnen
2) bei angeschlossenen Geräten: Wasserdurchfluss =            Q (2+1) (K (2+1) • S (2+1) ) (ΔT (acqua/aria) ) (2+1) =1,43•0,93 = 1,33        Geräten bei jeder Pumpe 1,5 Mal
                                                                     =                    •
   70.000 l/h - 23% = 53.900 l/h festgestellt werden kann,     Q (2)    (K 2 • S 2 )        (ΔT (acqua/aria) ) 2                             grösser ist, halbiert sich der
   dass die Wärmetauschkapazität, wenn die Freikühl-                                                                                         Druckverlust an jeder Pumpe.
   Wärmetauscher aneinander angeschlossen sind,               Q (2+1) = 1,33 • Q 2
   theoretisch bis zu 40% höher sein kann.
Die in den Freikühl-Registern ausgetauschte Wärme             Das heißt, es kann bis zu 33% mehr Wärme getauscht
ergibt sich aus der Gleichung:                                werden, wenn die Freikühl-Wärmetauscher aneinander
                                                              angeschlossen werden.
Q = K • S • ΔTWasser/Luft

Sie hängt daher nicht nur von der Wärmetauschkapazität
K•S, sondern auch von der Temperaturdifferenz
zwischen dem in den Wärmetauscher eintretenden
Wasser und der Raumluft ab. Da das System anhand des
Wasserdurchflusses bei Nennbedingungen bemessen
ist, würde bei steigendem Wasserdurchfluss ein Bypass                            Einzelne Geräte           Aneinander angeschlossene Geräte
entstehen. Wie bereits erwähnt wurde, beträgt der
Nenndurchfluss, anhand dessen die Anlage bemessen ist,
70.000 l/h; falls dieser Wert ansteigt, würde ein gewisser
Prozentsatz dieses Durchflusses erneut in Umlauf
gebracht werden, wie auf Abbildung 7 zu sehen ist.
Bei einer angenommenen Außentemperatur von                                             PC2                                         PC(2+1)
5°C (Beginn des kompletten Free-Cooling) und einer                                                                                                       ABBILDUNG 6

                                                                                                                                                                               4
TABELLE 2                                                                                           Energieeffizienz
                                                                                                         Wenn man nun in beiden Fällen die Stromaufnahme
       Vergleiche zwischen dem Energieverbrauch von Standard-Kaltwassersätzen,                           beim Freikühl-Betrieb miteinander vergleicht, muss
       Freikühl-Einheiten und Einheiten mit intelligentem Free-Cooling
                                                                                                         die Analyse zunächst in zwei Betriebsarten unterteilt
                                   Jährliche Energieaufnahme [MWh]                                       werden: komplettes oder kombiniertes Free-Cooling.
                           Standard-              Freikühl-          Kaltwassersatz mit                  Hierzu muss ein Bezugswert für die von der Anlage
                         Kaltwassersatz        Kaltwassersatz    intelligentem Free-Cooling              benötigte Kälteleistung vorgegeben werden; dieser Wert
        Frankfurt             1107                   747                      712                        kann ohne weiteres mit dem Wert der Kälteleistung der
        Rom                   1245                  1056                     1025                        beiden Geräte gleichgesetzt werden, bei:
        Mailand                1144                     815                      786                     • Außentemperatur: 5°C
        Manchester             1116                     789                      743                     • Wassereintrittstemperatur: 15°C und folglich aufgrund
        Paris                  1178                     910                      873                     der Geräteeigenschaften, gleich 2 x 284 = 568 kW.
                                                                                                         Wenn daher 568 kW als Bezugswert genommen wird, kann
        Amsterdam              1062                     651                      609
                                                                                                         errechnet werden, bei welchen Außentemperaturen diese
        Stockholm              1001                     541                      513
                                                                                                         Leistung von den Geräten nur mit den Freikühl-Registern
        Madrid                 1204                     938                      902                     erbracht werden kann, bzw. ob es erforderlich ist, auch
        Berlin                 1088                     707                      676                     einen Teil der Leistung des Kältekreislaufs zu nutzen.
        London                 1103                     154                      708                     Aus diesem Vergleich ergibt sich, dass die Kälteleistung
       Kopenhagen              1061                     638                      599                     beim Betrieb von zwei einzelnen Geräten vollständig von
                                                                                                         den Freikühl-Registern erbracht wird, natürlich nur bei
       Bezugswerte:
       • Zu erbringende Kälteleistung;
                                                                                                         Taußen ≤ 5°C.
       • Wasseraustrittstemperatur bei einer Außentemperatur von weniger als 15°C;                       Bei drei aneinander angeschlossenen Geräten hingegen
       • Wasseraustrittstemperatur bei einer Außentemperatur von mehr als 15°C.                          wird die Kälteleistung bereits bei Taußen ≤ 7°C vollständig
                                                                                                         von den Freikühl-Registern erbracht.
                                                                                                         Wie bereits erwähnt, ist die vom System erbrachte
     TABELLE 3                                                                                           Kälteleistung bei Geräten, die mit dem System Intelligent
       Vergleiche zwischen dem Energieverbrauch eines Standard-Kaltwassersatzes                          Free-Cooling angeschlossen sind, um 33% höher.
       und eines Kaltwassersatzes mit intelligentem Free-Cooling
                                                                                                         Bei Außentemperaturen von weniger als 5°C bei
        Energieeinsparung
                                                                                                         einzelnen Geräten und von weniger als 7°C bei aneinander
                                                                  Kaltwassersatz mit                     angeschlossenen Geräten, bauen die Freikühl-Register
                        Standard-Kaltwassersatz     Vs
                                                              intelligentem Free-Cooling                 die (angenommen konstante) Wärmelast vollständig ab
                                 [MWh]                                     [%]                           und die Wassertemperatur wird über die Modulation der
        Frankfurt                  394                                    36 %                           Ventilatordrehzahl kontrolliert. Um die Stromaufnahme
        Rom                        220                                    18 %                           der beiden Lösungen zu vergleichen, muss daher
        Mailand                       357                               31 %                             berücksichtigt werden:
        Manchester                    373                               33 %                             • die Drehzahl der Ventilatoren und somit ihre Aufnahme;
        Paris                         304                               26 %                             • die Stromaufnahme der Freikühl-Pumpen, unter
        Amsterdam                     452                               43 %                                Berücksichtung des unterschiedlichen Durchflusses
                                                                                                            und somit der unterschiedlichen Stromaufnahme der
        Stockholm                     487                               49 %
                                                                                                            beiden Lösungen.
        Madrid                        301                               25 %
        Berlin                        411                               38 %                             Das Diagramm auf Abbildung 8 zeigt, dass die
        London                        394                               36 %                             Stromaufnahme bei Geräten, die mit der Logik intelligent
       Kopenhagen                     462                               44 %                             Free-Cooling angeschlossen sind, bei Außentemperaturen
                                                                                                         von über 0°C geringer ist als bei einzelnen Geräten.
       Bezugswerte wie in Tabelle 2                                                                      Dies ist auf zwei Faktoren zurückzuführen:
                                                                                                         1) die Möglichkeit, die Kälteleistung der Verdichter nicht
    ABBILDUNG 7                                                                                             zu nutzen (von 7 bis 5°C)
                                                                                                         2) die Möglichkeit, unter 5°C die Drehzahl der Ventilatoren
                                                                                                            im Vergleich zu den einzelnen Geräten zu verringern.
                                                                                                         Unter 0°C kann man feststellen, dass die Stromaufnahme
                                                                                                         bei beiden Lösungen sehr ähnlich ist; dies ist dadurch
                                                                                                         bedingt, dass die Drehzahl der Ventilatoren, und somit
                                            70000 l/h                          81000 l/h                 deren Stromaufnahme, sehr gering ist, da der Wärmetausch
                                                                                                         vorwiegend durch natürliche Konvektion erfolgt, und dass
                                                                                                         bei der Gesamtstromaufnahme die zusätzliche Aufnahme
                                                                                                         der Freikühl-Pumpen aufgrund des höheren Durchflusses
    ABBILDUNG 7. Erneuter Umlauf eines gewissen Teils des nominalen Wasserdurchflusses im                bei aneinander angeschlossenen Geräten mehr ins
    Vergleich zum Anlagenwert bei Anstieg des effektiven Durchflusses, wie im hier beschriebenen Fall.   Gewicht fällt (0,5 kW mehr). Bei Außentemperaturen von

5
mehr als 5°C bei einzelnen Geräten und von mehr als 7
°C bei angeschlossenen Geräten bauen die Freikühl-                                                                         50,0
Register die (angenommen konstante) Wärmelast
nicht vollständig ab, wodurch es erforderlich ist, einen                                                                   45,0
Teil der Kälteleistung der Verdichter zu nutzen. Auch
in diesem Fall können die Verdichter durch die höhere                                                                      40,0

                                                                                                  Leistungsaufnahme [kW]
Kälteleistung mit intelligentem Free-Cooling weniger
eingesetzt werden, wie auf Abbildung 9 dargestellt ist.                                                                    35,0
Die unterschiedliche Stromaufnahme drückt sich in einer
bemerkenswerten Energieeinsparung aus, vor allem wenn                                                                      30,0
man bedenkt, dass ein Gerät mit Freikühl-Einrichtung
bereits an sich eine deutliche Energieeinsparung mit sich                                                                  25,0
bringt. Anhand dieser Daten kann die Energieeinsparung
errechnet werden, die in diversen europäischen Städten                                                                     20,0
abhängig von den entsprechenden Klimaprofilen erreicht
werden kann, wie in Tabelle 1 zu sehen ist. Zum Vergleich                                                                  15,0
des Systems mit einer Anlage mit herkömmlichen
Kaltwassersätzen ist der jährliche Energieverbrauch in                                                                     10,0
den Tabellen 2 und 3 zusammengefasst.                                                                                             -10 -9     -8    -7    -6    -5   -4    -3    -2   -1   0       1       2        3       4       5    6    7

Schlussfolgerungen                                                                                                                         Einzelnes Gerät               Angeschlossene Geräte                    Außentemperatur [°C]
Die europäischen Klimaprofile sind zeitlich alle auf zwei
Temperaturbereiche konzentriert: einer ca. 8 - 12°C und                                    ABBILDUNG 8
ein weiterer ca. 18 - 22°C. Geräte oder Lösungen müs-
sen daher, um das ganze Jahr über effizient zu arbei-                                     ABBILDUNG 8. Bei Geräten, die mit der Logik intelligentes Free-Cooling angeschlossen sind, ist
ten, besonders in diesen Temperaturbereichen hohe                                         die Stromaufnahme aus den hier angegebenen Gründen bei Aussentemperaturen von mehr als 0°C
Leistungsmerkmale aufweisen; deshalb ist es für Frei-                                     geringer als bei einzelnen Geräten.

kühl-Einheiten generell wichtig, die Energieeinsparung
im kombinierten Betrieb zu optimieren, und nicht bei
Temperaturen unter 0/-5°C, bei denen zwar eine bemer-
kenswerte Energieeinsparung, jedoch
auch eine geringe Nutzungsmöglich-
keit gegeben ist. Im Sinne dieser Logik               120,0
können intelligente Freikühl-Instal-
                                                                               110,0
lationen zu einer Lösung werden, mit
der die Gesamtstromaufnahme noch                                               100,0
weiter gesenkt werden kann.
                                                                               90,0

                                                                               80,0
                                                      Leistungsaufnahme [kW]

                                                                               70,0

                                                                               60,0

                                                                               50,0

                                                                               40,0
ABBILDUNG 9.
Bei Aussentemperaturen von mehr als                                            30,0
5°C bei einzelnen Geräten und von
mehr als 7 °C bei aneinander                                                   25,0
angeschlossenen Geräten bauen
                                                                               20,0
die Freikühl-Register die Wärmelast
nicht vollständig ab, wodurch es                                               10,0
erforderlich ist, einen Teil der
Kälteleistung der Verdichter zu nutzen.                                         0,0
Auch in diesem Fall können die Verdichter                                             -10 -9    -8                    -7    -6     -5   -4    -3    -2    -1    0    1      2    3    4       5       6       7        8       9   10   11   12
durch die höhere Kälteleistung mit
intelligentem Free-Cooling weniger                                                             Einzelnes Gerät                               Angeschlossene Geräte                                                 Außentemperatur [°C]
eingesetzt werden, wodurch der
Energieverbrauch gesenkt wird.                  ABBILDUNG 9

Uniflair betreibt eine Unternehmenspolitik, die auf kontinuierliche technologische Innovation ausgerichtet ist, und behält sich daher vor, die hier
                                                                                                                                                                                                                                                  6
angegebenen Eigenschaften ohne Vorankündigung zu ändern. Alle Rechte sind vorbehalten. Die auch teilweise Vervielfältigung ist verboten.
05REF210X1A - 02/08

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