Die Grundsatzfrage lautet – was macht eigentlich ein Rechenzentrum? Die Antwort ist simpel – ein Rechenzentrum macht vor allem Wärme. Wärme hat in Technik-Bereichen die Eigenschaft, dass man sie nicht gebrauchen kann, sondern dass sie nur hinderlich ist.
Da es hier um erhebliche Wärmemengen von mehreren 100kW geht (ein Einfamilienhaus kommt in der Regel mit einer Heizung aus, die 10 – 20kW Wärmeabgabe hat), reichen kleinkalibrige Kälte-Erzeugungslösungen nicht aus.
Die hinderliche Wärme entsteht zum großen Teil in den zentralen Serverräumen des CMS und muss von dort abgeführt werden. Grundsätzlich funktioniert Kälteerzeugung so, dass im räumlich definierten Umfang Wärme erzeugt wird, so dass auf der „Vorderseite“ dieser Wärmepumpe dann Kälte entsteht. Es gibt mindestens zwei gebräuchliche technische Varianten, die auch im Erwin Schrödinger-Zentrum zum Einsatz kommen.
Die meist röhrenförmig realisierte Absorptionskältemaschine („Absorber“) ist verblüffend einfach aufgebaut. Im Inneren der Röhre befindet sich ein flüssiges Kältemittel, welches durch Erwärmen zum Verdampfen gebracht wird. Durch dieses Verdampfen wird der Umgebung Wärme entzogen und somit die Kälte erzeugt. Dieser Kältemitteldampf wird dann wieder unter Zuhilfenahme von Salzen verflüssigt und das Spiel kann von vorn beginnen. Der reale technische Prozess ist natürlich noch komplizierter, hat aber seinen Charme durch relativ wenig bewegte Teile und geringen (bis überhaupt keinen) Einsatz von elektrischer Zusatzenergie. So beruhen die meisten Camping-Kühlschränke auf dem Absorber-Prinzip, wobei die benötigte Wärme zum Verdampfen, dort meistens durch das Verbrennen von Propangas, erzeugt wird.
Bei der Verdichter/Kompressor-Kältemaschine wird ein gasförmiges Medium (Luft, Kältemittel o. a.) komprimiert und über mehrere Zwischenstufen (im allgemeinen Verdampfer und Verflüssiger) zur Wärmeabgabe (also Kälteerzeugung) gebracht. Dieser Prozess ist zyklisch, muss aber durch externe (Elektro-)Energie in Gang gebracht und gehalten werden. Der gemeine Haushaltskühlschrank funktioniert nach diesem Prinzip.
Jetzt muss nur noch die erzeugte Kälte auf ein Transportmedium (fast normales Wasser im geschlossenen Kühlkreislauf) übertragen und das dann kalte Wasser dazu gebracht werden, Wärme von den Wärmequellen aufzunehmen. Dieses erwärmte Wasser wird durch die Kältemaschine wieder gekühlt und kann dann wieder in den Kühl-Kreislauf gehen.
Das Erwin Schrödinger-Zentrum auf dem Campus Adlershof wurde 2002 mit einer Absorptionskältemaschine (mit 550kW Kälteleistung) in Betrieb genommen. Die eigentlich fehlende Redundanz sollte durch die erhöhte theoretische Zuverlässigkeit dieser Maschine (Spitzname: Dampfmaschine) ausgeglichen werden. Obwohl die eigentliche Kälteerzeugung ziemlich problemlos lief, zeigte sich in der Folgezeit, dass diverse notwendige Nebenaggregate doch eine gewisse Ausfallhäufigkeit hatten. Gut, dass die meisten Ausfälle in die kalte Jahreszeit fielen und dass die Architekten auf den Einbau von Fenstern bestanden hatten, die man zur Not öffnen konnte. Es zeichnete sich aber schnell ab, dass eine neue und zuverlässigere Kälteversorgung realisiert werden muss. Dazu wurden mehrere Varianten diskutiert und einige sogar bis kurz vor den Baubeginn gebracht.
In diesem Jahr wurde dann endlich nach einigen Bauarbeiten eine zentrale Kälteversorgung im Campus durch eine externe Firma aufgebaut und von dieser betrieben, welche aus zwei teilredundanten 800kW-Verdichtern und leistungsstarken Pumpen besteht. Diese versorgt neben dem Erwin Schrödinger-Zentrum auch noch das Physik-Gebäude und die Experimentierhalle MHP am Standort Adlershof mit Kälte. Die Absorptionskältemaschine bleibt als Backup erhalten. Da nun auch die gesamte Stromversorgung durch ein Netzersatzaggregat wesentlich an Zuverlässigkeit gewonnen hat, hat sich das Risiko eines ungeplanten und überraschenden Kälteausfalls deutlich verringert.
zwei 800 kW-Verdichter
Ansprechpartner:
Karsten Roth | karsten.roth@cms.hu-berlin.de