Abwärme Serveranlage

[studi123]

Hallo,
wir sind 4 Studenten die in einer Projektarbeit Möglichkeiten zur Abwärmenutzung von einer Serveranlage erörtern sollen. Wir haben nur das Problem das die Anlage rein Luftgekühlt ist und unsere Abluft nur ca. 30 °C hat. Jetzt wäre die Frage ob es prinzipiell funktioniert und sinnvoll ist mit einer Wärmepumpe auf höhere Temperaturen zu kommen z.B. für die Einspeisung in ein Fernwärmenetz. Anbei hab ich eine kleine Skizze wie die Kühlung funktioniert.
Leistung eines Serverblocks: 1,2 MW
Luftumsatz: ca. 12.000  - 20.000 m³/h 

 

[Flo_Schneider]

Hallo studi123,

grundsätzlich würde dies sicher funktionieren. Berücksichtigt werden muss dabei der dauerhafte Betrieb der Anlage. 

Viele Grüße
Flo

[Guennie]

Hallo, was es hier auch noch zu beachten gibt: auf welche Temperatur das Wasser gebracht werden soll: Wärmepumpen haben da - je nach verwendetem Kältemittel ihre bestimmten Grenzen. Bisher waren das ca. 55 Grad, und bei den neuen Propangas Wärmepumpen ca. 70 Grad.

Des Weiteren muss klar sein, dass - je weiter man die Wärmepumpen an diesen Grenzen betreibt, je schlechter ist deren Wirkungsgrad - je schlechter wird die JAZ, und somit letztendlich der Return of Invest.

Wenn man sicherstellen kann, das die Wärme, von der WP ständig 24/7 im Dauerbetrieb vollständig abgenommen werden kann, würde man das Ganze eventuell sogar ohne dem Bypass, quasi im Umwälzbetrieb, ohne Frischluft von außen betreiben können. Brächte möglicher Weise erhöhung des Wirkungsgrades, da man sich die Energie für die Vorwärmung der Frischluft von außen sparen würde…..

lg

Guennie

[Guennie]

das Grundprinzip ist übrigens seit sehr langer Zeit bereits in Serverräumen stand der Technik - nämlich Klimaanlagen.

Bei der Verwendung einer Wärmepumpe, währe das vom Prinzip her letztendlich dann nix anderes, da diese letztendlich vom Prinzip her eine umgedrehte Klimaanlage ist……bei den Klimaanlagen wird die Wärme vom Serverraum in das Medium Außenluft  abgegeben, und mit der Wärmepumpe eben dann in das Medium Wasser……

lg

Guennie

[levithomas]

Hallo zusammen,

ich stehe vor einer ähnlichen Problemstellung wie @studi123 sie beschrieben haben.

Wäre es möglich, die Active-Cooling-Funktion einer Viessmann-Wärmepumpe zur Kühlung eines Serverraums zu benutzen und mit der Wärmepumpe Wärme für Warmwasser und Heizung zu erzeugen? Für Heizung und Warmwasser wären ja nicht zwingend so hohe Temperaturen erforderlich wie bei Einspeisung in ein Fernwärmenetz.

Auf folgender Seite steht ja, dass Active-Cooling auch in Verbindung mit einer Luft-Wasser-Wärmepumpe realisieren lässt und Gebläsekonvektoren sich als Kühlflächen eignen:

https://www.viessmann.de/de/wissen/technik-und-systeme/natural-und-active-cooling.html

Viele Grüße

Thomas

[Flo_Schneider]

Hallo Thomas, 

sicher würde sich die AC-Funktion dafür eignen. Das aber nur über Kältekreisumkehr. Dementsprechend könntest du nicht nebenbei den Warmwasserspeicher aufladen. 

Viele Grüße
Flo

[Guennie]

Hallo,

ich stell mir das gleich vom Prinzip her "ganz einfach" vor: Einfach das "Außenteil" der Wärmepumpe in den zu kühlenden Innenraum stellen, und das Innenteil dorthin stellen, wo zb. der Wasseranschluss für die Wärmeabgabe vorhanden ist.......das Problem ist hier nur eines: was machst, wenn der Warmwasserpuffer von der Wärmepumpe vollgeladen ist........der Raum muss ja weiterhin gekühlt werden, und das bedeutet im Umkehrschluss, wohin dann im Sommer mit der vorhandenen Wärme wenn der WW-Puffer voll ist........hierzu brauchst eine Idee.....

lg

Guennie

[levithomas]

@Guennie, wenn der WW-Puffer voll ist, muss wieder die normale Klimaanlage des Serverraums ran.
@Flo_Schneider, wohin gibt denn eine Luft-Wasser-Wärmepumpe die Wärme bei Kältekreisumkehr ab, wenn nicht an den Warmwasserspeicher oder an das Heizsystem?

[Guennie]

Ganz grob umrissen :

Bei einer LWP ist es so, dass im Heizbetrieb am Außenteil im Verdampfer die Luft-Ansaugtemperatur höher als die Luft-Ausblastemperatur ist. Die Temperaturdifferenz wird dann über den Verflüssiger zb. bei Monoblock-Geräten als Wärmeenergie an das Innenteil übergeben. (Hier ist das kommende Wasser kälter als das Abgehende) - die Wärmepumpe liefert die Energie somit von außen nach innen - sie heizt……

Wie das im Detail funktioniert, gibts genügend Skizzen im WWW…..

Bei der Kältekreis umkehr, wird über entsprechende Ventile dieser Kältekreislauf “umgedreht”, mit dem Ergebnis, daß der Wärmetauscher, der vorher als Verflüssiger gearbeitet hat, jetzt als Verdampfer arbeitet, und der Verdampfer-Wärmetauscher, wird zum Verflüssiger……somit ist im das kommende Wasser wärmer als das Abgehende, und die Luft-Ansaugtemperatur kälter als die Luft-Ausblastemperatur.

Hier liefert die Wärmepumpe die Energie von innen nach außen……sie kühlt…..

Die Wärmepumpe wird somit bildlich gesprochen bei der Kältekreis umkehr im “Retourgang” betrieben……wie es mit dem Wirkungsgrad im Kühlbetrieb aussieht, kann ich nicht sagen, da hat Flo sicher die passenden Werte zur Verfügung.

Jetzt war da mein Ansatz der, das ein Serverraum ziemlich sicher nie eine Heizung benötigt, warum also nicht gleich das Außenteil innen aufstellen, und die WP ständig im “Vorwärzbetrieb” zu betreiben.

lg

Guennie

[Guennie]

hab ich vorher zu schnell….den senden Button gedrückt…=:-(……..…im Umkerhbetrieb, wird das Wasser gekühlt und die Luft erwärmt……

[levithomas]

Hey @Guennie,

Danke für Deine Antwort.

Ist es denn möglich / zulässig, dass Außenteil innen aufzustellen?

[Guennie]

Hallo,

Wenn Du genügend Wärmeenergie im Raum zur Verfügung hast......warum nicht ? Ist ja dann nix anderes wie eine Klimaanlage, die auf der Verflüssiger Seite anstelle eines Luftwärmetauscher einen Wasserwärmetauscher hat......

Das einzige, was Du wirklich aufpassen musst, ist die richtige Wärmepumpentype dafür zu verwenden. Die neue Viessmann-Serie (glaube die heißt 252-A oder so) kannst zb. nicht verwenden, da diese als Kältemittel eine Propangasfüllung hat......( hier hättest das Thema Explosionsschutz )

Bei der 200-A Serie ist nicht brennbares Kältemittel drinnen, somit völlig ungefährlich......Kondenswasseranschluss/Ablauf müsstest Dir überlegen, ist aber bei einer Klimaanlage im Serverraum ja auch notwendig......  

[levithomas]

Ja, "im Prinzip" müsste das funktionieren.

Aber ich bin nicht sicher, ob es zulässig ist oder nicht noch andere technische Restriktionen gibt, die dagegen sprechen, die Außeneinheit Innen aufzustellen. In der Montageanleitung steht bspw. auf Seite 12:

Standort mit guter Luftzirkulation wählen, sodass die abgekühlte Luft abströmen und die warme Luft nachströmen kann.
■ Nicht in Raumecken, Nischen oder zwischen Mauern installieren. Dies kann zu einem Luftkurzschluss zwi-
schen ausgeblasener und angesaugter Luft führen.
! Achtung
Ein Luftkurzschluss im Heizbetrieb führt zur Wiederansaugung der abgekühlten ausgeblasenen Luft. Dies kann zu reduzierter Effizienz der Wärmepumpe und zu Abtauproblemen führen.
Luftkurzschluss vermeiden

[Guennie]

Hallo,

….die Dinge, wie Luftzirkulation, Ansaugbereich, Luftkurzschluss……sind bei der Montage einer Klimaanlage genauso zu berücksichtigen…..Das Gerät würde ich zb. auch möglichst weit oben im Raum anbringen, da sich dort auch die wärmste Luft befindet…….die Ausgeblasenen Kaltluft sinkt ohnehin zu boden…….Aber wenn Luftströmungstechnisch nix dagegen spricht, und genügend Wärmeenergie im Raum vorhanden ist, bin ich mir ziemlich sicher das es funktioniert…….ansonnsten würden alle Wärmepumpen-Puffer kombinationen, die es für eine Innenraumaufstellung gibt, ja auch nicht funktionieren…….=;-)

Lg

Guennie