Heizenergie sparen mit kühlen Rechnern

Der Rechner als Heizung

Assmann wurde mit der Generalplanung des Gebäudes betraut, nachdem die Planungsgesellschaft im Rahmen eines Wettbewerbs die besonderen Möglichkeiten der energieeffizienten Nutzung der Gebäudestruktur vorgestellt hatte, das die BBL Mecklenburg-Vorpommern als Bauherrin schließlich überzeugte. Ausgelegt wurde die Gebäudetechnik des Null-Heizenergie-Hauses vom Assmann Beraten+Planen mit der CAD-Haustechnik-Lösung von pit-cup.

Das Gebäude bezieht seine gesamte Heizenergie aus der Wärmerückgewinnung, das heißt der Abwärme der Rechnerräume, die dafür mit einer Umluftkühlung ausgestattet wurden. Die ca. 45 °C warme Abluft der Rechner wird genutzt, um das gesamte Gebäude, das zum größten Teil aus Büro-, Seminar- und Arbeitsräumen für das Informatikinstitut besteht, über thermoaktive Decken zu beheizen bzw. zu kühlen. Die Betonkernaktivierung besteht aus einer mitten in die Betondecke eingelegte Rohrschlange, durch die im Winter warmes und im Sommer kaltes Wasser geleitet werden kann.

Architektonisch zeichnet sich das viergeschossige Gebäude dadurch aus, dass es sich in Form einer eckigen Spirale um einen mit Glas gedeckten Innenhof mit einem klimageschützten Atrium windet, das zugleich als Klimapuffer und Kommunikationszone dient. Dieses Atrium war im Raumprogramm ursprünglich nicht vorgesehen und konnte nur deshalb realisiert werden, weil es für den Bauherrn keine Zusatzkosten bedeutete. Uwe Günther erklärt das Geheimnis: „Die Abwärme der Rechneranlage reicht in Verbindung mit der Luftrückführung aus, um das Atrium auf etwa 16 °C zu erwärmen. Dadurch konnten wir im Innenhof auf eine stärkere Wärmedämmung der Außenwände verzichten und mit den Kosteneinsparungen das Glasdach und die ansprechende Fassade finanzieren.“

Uwe Günther versichert, dass das Rostocker Rechenzentrum für die Anforderungen des nächsten Jahrzehnts ausgelegt ist. In den doppelten Boden unter den Computer-Racks sind Leitungen verlegt, um auch die neue Generation wassergekühlter Rechner anschließen zu können. Die sind nur noch so hoch wie „eine Pizzaschachtel“ und können dank Wasserkühlung so kompakt gestapelt werden, dass sie viermal soviel Wärme pro Quadratmeter produzieren wie ihre luftgekühlten Vorgänger. Dem Rechenzentrum wird die Heizenergie also so bald nicht ausgehen.

Innovative Wege sind die Planer auch beim (vorbeugenden) Brandschutz gegangen: Sie haben in die Belüftung der Rechnerräume ein Anlage eingebaut, die den Sauerstoffgehalt der Luft durch Zuführung von Stickstoff reduziert und dadurch die Brandgefahr senkt. „Für Menschen ohne Atembeschwerden ist der Aufenthalt in den Räumen so unbedenklich wie eine Klettertour auf 2000 oder 3000 m Höhe“, erklärt Uwe Günther. Wichtig ist hier das Prinzip der aktiven Brandvermeidung: das System reagiert nicht erst auf ei­nen entstandenen Brand, sondern verhindert ihn – ein Plus an Si­cher­heit für das Rechen­zentrum, das die etwas höheren Be­triebs­kos­ten rechtfertigen.

Durchgängige Haustechnik-Planung

Nicht nur die Klima- und Kältetechnik des künftigen Rechenzentrums, sondern die komplette Gebäudeausrüstung einschließlich der Elektroinstallation wurde durchgängig mit der Haustechniklösung „pit-CAD“ ausgelegt, die den Planungsprozess über alle Gewerke hinweg unterstützt. Die einheitliche Darstellung und die Integration aller Gewerke in einer einheitlichen Struktur hat den großen Vorteil, dass man den Platzbedarf für die Gebäudetechnik schon zu einem frühen Zeitpunkt relativ genau abschätzen konnte, wie Günther erläutert: „Das ist wichtig für die Kollisionsbetrachtung an Stellen, wo viele Gewerke zusammentreffen, aber auch um frühzeitig zu wissen, ob man beispielsweise die Decke für die Haustechnik einen halben oder einen Meter abhängen muss.“ Frühzeitig heißt noch in der Vorplanung, bevor die Bauhöhe der Geschosse endgültig festgelegt ist, so dass man sie optimal auslegen kann. Im konkreten Fall von Rostock konnte die vorgesehene Deckenhöhe in den Geschossen um 20 cm reduziert werden, was eine erhebliche Einsparung bei den Baukosten bedeutet. Der Architekt nutzte diese Ersparnis, um die ansprechende Fassade des Gebäudes zu gestalten.

Die Haustechnik-Lösung von pit-cup erlaubt eine durchgängige Planung von der Vorplanung bis zur Übergabe der Bestandsdokumentation an den Bauherren, wobei Assmann in Rostock nicht alle Leistungen selbst erbrachte. Die Werks- und Montageplanung für die Klima- und Kältetechnik übernahm beispielsweise die LKT Luft- und Kältetechnik GmbH, die ebenfalls mit „pit-CAD“ arbeitet, so dass man nicht nur die Pläne und 3D-Modelle, sondern auch die in der „pit“-Datenbank hinterlegten Informationen weiter verwenden konnte.

In Ermangelung entsprech­en­der Standards bleiben beim Austausch haustechnischer Planungsdaten zwischen verschiedenen Systemen normalerweise viele Informationen auf der Strecke, wie Uwe Günther beklagt: „Insofern ist es von Vorteil, dass auch die Bau- und Liegenschaftsbetriebe in Nordrhein-Westfalen, für die wir viel arbeiten, ebenfalls die pit-cup-Lösung einsetzen und unsere Daten eins zu eins übernehmen können.“

Schema-Planung, 2D-Zeichnungserstellung und 3D-Modellierung sind in „pit-CAD“ nahtlos verzahnt, was eine ein­fache Fortschreibung der Planungsergebnisse von der Entwurfs- bis zur Montageplanung ermöglicht und den Änderungsprozess vereinfacht. Wobei die Planer bei Assmann eine gesunde Mischung aus 2D und 3D bevorzugen: „Wir modellieren nur die Bereiche in 3D, in denen es für die Kollisionsplanung erforderlich ist. Dann führen wir alle Gewerke in einer Art Crashplan zusammen, um zu sehen, an welchen Stellen es eng wird und wo wir beispielsweise einen Schacht größer auslegen müssen“, sagt Uwe Günther.

Leistungsfähige Berechnungsfunktionen

Zu den Stärken der pit-cup-Lösung gehören die Berechnungsfunktionen bzw. die Integrationen zu externen Berechnungsprogrammen. So kann man auf der Basis der im Raumprogramm definierten Raumtypen schon eine erste Heizlastbedarfsrechnung anstellen, um dann ausgehend von den Detailplänen die tatsächlich benötigten Heizenergie mit Hilfe der Software von Solar-Computer zu berechnen. Die Integration zwischen beiden Programmen erlaubt den bidirektionalen Datenaustausch, d.h. die Berechnungsergebnisse können wieder in „pit-CAD“ übernommen und für die Auslegung der Radiatoren genutzt werden. Bestimmte Bereiche des Rechenzentrums Rostock, z. B. die Treppenaufgänge, lassen sich ja nicht über die Betonkernaktivierung beheizen. Eine der haustechnischen Besonderheiten des künftigen Rechenzentrums ist die Licht- und Gebäudesteuerung. Die Beleuchtung wurde mit dem integrierten Elektro-Modul ausgelegt, das über eine Schnittstelle zur Software „DIALux“ verfügt, so dass man die tatsächlich benötigt Lichtmenge unter Berücksichtigung der in der CAD-Zeichnung platzierten Leuchten berechnen und ihre Platzierung gegebenenfalls optimieren kann. Die Planer nutzten außerdem das in das Elektro-Modul integrierte Berechnungsprogramm „pit-ALPI“, um die Verteilerstrukturen und Endstromkreise normgerecht zu dimensionieren. „Wir haben das Gebäude nicht nur fristgerecht fertig gestellt, sondern werden auch etwas unter den Kostendecke von rund 21 Mio. € bleiben“, schließt Uwe Günther.