Freie Kühlung bezeichnet die Kühlung eines Rechenzentrums mit der kühlen Umgebungsluft, ohne dafür eine Kältemaschine zu betreiben. Ist es draußen kalt genug, wird die Wärme einfach an die Außenluft abgegeben. Der stromintensive Verdichter im Kaltwassersatz bleibt abgeschaltet, und der Energiebedarf der Kühlung sinkt deutlich.
Direkte und indirekte freie Kühlung
- Direkt: Gefilterte Außenluft wird direkt in den Weißbereich und in die Server geleitet. Das ist der einfachste Weg, hat aber die höchste Abhängigkeit von der Außenluftqualität.
- Indirekt: Ein Wärmetauscher trennt Außenluft und Serverluft. Die Luft vermischt sich nicht, Verunreinigungen und Feuchte erreichen die IT nicht — der häufigere Aufbau in Rechenzentren.
Ergänzend gibt es die adiabate Kühlung: Verdunstet Wasser, sinkt die Lufttemperatur zusätzlich, sodass sich die freie Kühlung auch an wärmeren Tagen einsetzen lässt. Auch der getrennte Aufbau von Kaltgang und Warmgang hilft, weil höhere Zulufttemperaturen genügen.
Voraussetzungen und Grenzen
- Klima: In kühlen Regionen und in den Übergangs- und Wintermonaten ist die freie Kühlung besonders wirksam, im Sommer greift man auf die Kältemaschine zurück.
- Luftqualität: Bei direkter Kühlung muss die Außenluft gefiltert werden, sonst gelangen Staub und Schadgase in die Server.
- Feuchte: Zu trockene oder zu feuchte Außenluft muss konditioniert werden, was wiederum Energie kostet.
- Wasser: Die adiabate Kühlung verbraucht Wasser und benötigt eine Wasseraufbereitung.
Warum sich freie Kühlung lohnt
Die Kühlung ist neben der IT selbst der größte Stromverbraucher im Rechenzentrum. Fällt der Verdichter weg, sinkt die Kennzahl, die den Gesamtstrom ins Verhältnis zum IT-Strom setzt, spürbar — häufig wird eine Verbesserung in der Größenordnung von bis zu 80 Prozent der Kühlenergie beschrieben. Weil die Außentemperatur jahreszeitlich schwankt, wird die freie Kühlung mit einem Kaltwassersatz kombiniert, der bei Bedarf zuschaltet. Für den Betreiber lohnt sich die Investition vor allem in Regionen mit kühlem Klima und bei langen Laufzeiten.
Einordnung
Die freie Kühlung ist ein Verfahren der Wärmeabfuhr, kein eigener Kälteprozess. Sie steht neben dem Kaltwassersatz und der Komponentenkühlung; die Aufstellung der Racks beschreibt Kaltgang und Warmgang. Den Zustand überwacht das Monitoring.