Jeden Tag werden bei Mercedes-Benz am Standort Düsseldorf in der Rather Straße rund 700 Mercedes-Transporter und Kombis gefertigt. Logisch, dass es da ganz schön heiß hergeht nicht nur an den Montagebändern, sondern vor allem auch im Gehirn des Werkes: Die gesamte Steuerung der Fertigungsroboter, aber auch die automatisierte Logistik laufen über die Server der werkseigenen Rechenzentren. Damit bei einem plötzlichen Systemausfall in den Technikräumen die Bänder der Fertigungshalle nicht stehen bleiben, sind alle erforderlichen Hardwarekomponenten doppelt vorhanden.
Handlungsbedarf und der Schnitt 2011
Zehn Jahre war eine alte Kälteanlage bereits im Einsatz, als es zu Anfang des neuen Jahrzehnts selbst bei kleineren Reparaturen schon zu Engpässen kam Ersatzteile waren teils nicht mehr lieferbar oder nur noch eingeschränkt verfügbar. Ein grundsätzliches Problem der alten Anlage war wohl, dass sie generell etwas störanfällig war, da jeder Klimaschrank damals einen eigenen Verdichter hatte, erklärt Christoph Lech, Projektleiter und Mitarbeiter im Bereich Facility Management bei Mercedes-Benz in Düsseldorf. Die Anlage selbst war komplex, da die Kälteerzeugung somit direkt in den Präzisions-Klimaschränken stattfand, eine Fremdfirma war für die Wartung zuständig. Es gab bis dato lediglich eine Temperaturüberwachung, die einige verfügbare Daten lieferte.
Hier bestand Handlungsbedarf, und so erfolgte der Schnitt im Jahre 2011 nach relativ kurzer Suche und einer konkret formulierten Ausschreibung entschied sich die Fachabteilung im Werk für Klimaschränke aus der GEA Ultra-Denco-Baureihe. Ausschlaggebend war das überzeugende Preis-Leistungs-Verhältnis sowie die umfassendeHaftung samt langer Gewährleistung. Die Planung der künftigen Serverkühlung wurde von der Bonner Ingenieurgesellschaft Thieme + Partner durchgeführt, unterstützt durch das MB-Team von Christoph Lech. Grundvoraussetzung für den Nutzfahrzeughersteller war eine umfassende Ausfallsicherheit umfangreiche Redundanzmaßnahmen sollten dies gewährleisten. Nach Abschluss der Planungsphase erfolgte im Herbst 2011 die Bestellung von sechs Klimaschränken Ultra-Denco 100C und 100CH.
Einbau ohne Ausfallzeiten
Im Frühjahr 2013 wurden zunächst alle umfangreichen vorbereitenden Arbeiten am Kaltwassernetz, zu denen auch die Dachinstallation von zwei neuen Kaltwassererzeugern gehörte, von einer ortsansässigen Firma durchgeführt. Dort oben sollten künftig zur Rückkühlung bzw. für den Einsatz einer freien Kühlung in den Übergangs- und Wintermonaten außerdem sechs Güntner-Kühler Dienst schieben. Schließlich wurden der 100 m2 große Serverraum mit den Serverschränken für Automatisierung und der kompletten Robotersteuerung sowie auch die Zentrale der unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV-Raum, circa 30 m2) bestückt. Da diesaber im laufenden Betrieb zu geschehen hatte und Kälte daher immer verfügbar sein musste, war eine exakte Planung nötig. Als zusätzliche Vorsichtsmaßnahme fand der Umbau in den Wintermonaten statt, da während dieser Zeit nahezu keine äußeren Lasten zu erwarten waren.
Betriebsweise der neuen Anlage
Die derzeitigen Vor-/Rücklauftemperaturen des Wasser-Glykol-Kreislaufs betragen8/14 °C, die Kälteleistung pro Schrank liegt bei diesen Temperaturen und Parametern (Luftvolumenstrom 15 000 m³/h, Abluft 25 °C, Luftfeuchte 45 Prozent) etwa bei 36 kW. Doch hier gibt es noch Optimierungspotenzial, um beide Temperaturen zur weiteren Energieersparnis langsam an die obere Grenze zu schrauben.
Um das übermäßige Takten der beiden Kaltwassererzeuger zu verringern, so erklärt der technische Leiter, sei auch ein sanfteres Öffnen und Schließen der Ventile angestrebt aber auch, um die Temperaturschwankungen im Kaltwasserkreislauf weitgehend zu egalisieren. Da die neue Anlage in die Gebäudeleittechnik eingebunden ist, können Störungen am PC sofort erkannt und rasch behoben werden. Dazu ist es nun möglich, bei Bedarf etliche Parameter entsprechend zu ändern: Neben der Raum-, der Ansaug- oder Ausblastemperaturen sowie der aktuellen Temperatur im Doppelboden kann auch die Stellung der Kaltwasserventile in den Ultra-Denco-Schränken selbst überwacht werden. Außerdem können über die Ventile der Pumpenbetrieb wie auch Parameter des Kaltwassererzeugers inklusive der aktuellen Vorlauftemperatur modifiziert und angepasst werden.
Nichts wird dem Zufall überlassen
Drei Klimaschränke hätten genügt, doch um sicherzugehen, wurde ein zusätzlicher Schrank von vornherein komplett als Re-dundanzgerät aufgestellt. Dennoch laufen nun alle vier Klimaschränke, von denen im Serverraum zwei mit und zwei ohne Entfeuchtung ausgerüstet sind, parallel im Teillastbetrieb. Dies hat sich tatsächlich als sparsamer erwiesen, als z. B. zwei Geräte auf Dauer bei Volllast arbeiten zu lassen. Auch im USV-Raum wurde mit genügend großer Überschussleistung geplant, sodass hier bei Ausfall eines Klimaschrankes der zweite (Luftvolumenstrom hier: 9000 m³/h, Ablufttemperatur 27 °C, Leistung pro Gerät circa 30 kW) dauerhaft den Part des anderen mitübernehmen kann. Im danebenliegenden Wartungsraum finden sich weitere Redundanzeinrichtungen: Bei Pumpenausfall wurde dort durch eine entsprechende Bypass-Verrohrung dafür gesorgt, dass die nebenstehende Pumpe problemlos die Zusatzleistung zur Förderung des Wasser-Glykol-Stroms erbringen kann.
Künftige Ideen und Möglichkeiten
Lech und sein Team haben in naher Zukunft noch etwas Feintuning vor etwa, um einen konstanten Druck im isolierten Doppelboden aufrechtzuhalten. Die Ventilatoren sollen künftig nicht proportional zur Kühlung hoch- oder heruntergefahren werden. Diese Modifikation soll im Parallelbetrieb aller Ultra-Denco-Schränke bewirken, dass die Drehzahl der Ventilatoren dann nur bei etwa 30 Prozent liegt. Selbst bei Komplettausfall eines Schrankes erhöht sich die Drehzahl der drei verbliebenen Ventilatoren nur auf 40 Prozent der Maximaldrehzahl.
Inzwischen hat die Anlage ihre Zuverlässigkeit unter Beweis gestellt und die Feuerprobe an Tagen um die 35 °C bestanden. Als vorerst letzte Maßnahme gegen einen möglichen Ausfall wird derzeit erwogen, zur Verhinderung von Warm- und Kaltluftvermischung eine zusätzliche Kaltgang-Einhausung einzubauen. Damit könnte Mercedes-Benz zusätzlich sparen: Gemäß Empfehlungen der ASHRAE (American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers) kann die Temperatur im Kaltgang bei einer Kaltgang-Einhausung sogar auf Werte über 22 °C erhöht werden. -
GEA Ultra-Denco-Klimaschränke
Die Präzisionsklimageräte der GEA Ultra-Denco-Serie sorgen für exakte Temperaturen und Luftfeuchtigkeiten bei der Klimatisierung von Rechenzentren. Die Baureihe umfasst drei Größen mit einer maximalen Kälteleistung von 50 bis 150 kW. Ihre Vorteile kennzeichnen sich durch Optimierung von Geräteaufbau und Komponenten. Die Anordnung des Ventilators im Doppelboden verringert Luftumlenkverluste und spart gegenüber einem üblichen Kaltwassersystem mehr als die Hälfte an Aufnahmeleistung. Da der Ventilator bei dieser Anordnung nur über das Gerät saugt, ist das Gehäuse drucklos und daher extrem luftdicht. Größere Filterflächen und damit reduzierte Druckverluste führen zu längeren Wartungsintervallen. Der 6-Rohrreihen-Wärmeübertrager ist für geringe Druckverluste optimiert damit sind höhere Leistungen erreichbar oder auch der Betrieb mit energieeffizienteren Medientemperaturen bei gleichbleibender Leistung.
