Modulare Anlagen und DCIM-Software
Intelligente Kühlsysteme
Cloud Computing und Virtualisierungstechnik stellen neue Anforderungen an das Design und die Konzeption von RZs. Höhere Leistungsdichten zugunsten einer maximalen Ausnutzung des Equipments führen zu neuen Hotspots, eng bestückte Racks zu einer schwachen Luftzirkulation. Hinzu kommen eine dichtere Verkabelung und die Vermischung von Zu- und Abluft. Ebenso bleibt die Dimensionierung des Klimasystems ein Thema für Rechenzentrumsplaner: Kühlanlagen setzten sie nach wie vor größer an als eigentlich nötig. Einen Ausweg bieten modulare Kühlsysteme in Kombination mit intelligenter Planungssoftware.
In Sachen Klimatechnik herrscht Nachholbedarf in den Unternehmen: Anlagen sind aus Sorge um Störungen und Ausfälle häufig größer dimensioniert als nötig. Entsprechend kommen in der Regel Kühlsysteme zum Einsatz, die oft nur mit halber Kraft arbeiten. Faktoren, die schlussendlich auch dazu führen, dass weder IT-Systeme noch Kühlaggregate mit der bestmöglichen Effizienz arbeiten und Kosten steigen - und dies, obwohl Hard- und Softwarelösungen für effiziente Kühlstrategien längst ihre Marktreife erreicht haben.
Modulare Kühlsysteme ermöglichen hohe Flexibilität
Modular aufgebaute Kühlsysteme bieten dabei unbestrittene Vorteile. Sie ermöglichen einen schrittweisen Ausbau des Rechenzentrums und erlauben so eine sehr hohe Flexibilität hinsichtlich der Kühlung des gesamten Datencenters oder aber einzelner Rechenzentrumsbereiche. Neue Methoden im Umfeld von Kühlung und Klimatisierung bestehen in der Regel aus Lösungen, die als Einzelgerät zum Einsatz kommen können und im Verbund als Gruppe für erhöhte Redundanz und Ausfallsicherheit sorgen.
Solche modernen Klimaanlagen sind dabei durch ein intelligentes Kommunikations-System mit der gesamten Kühlung verbunden. Dadurch kann sich zum Beispiel die Wassertemperatur nach den thermischen Anforderungen des IT-Equipments richten. Ein entsprechendes System kommt etwa von Schneider Electric und trägt die Bezeichnung Optimized Management Interface (OMI). Dabei handelt es sich um eine Schnittstelle, die die hauseigenen Kaltwasser-Kühlaggregate miteinander verbindet, um eine optimale Energienutzung unter sämtlichen thermischen Lastbedingungen zu erreichen.
Konkret fungiert OMI als physische Verbindung zwischen Kaltwassersätzen und den In-Row- beziehungsweise Uniflair-Systemen. Die Lösung unterstützt Aquaflair Chiller, Uniflair-Raumklima-Umluftsysteme, In-Row-Reihenklima-Umluftsyste-me sowie Gebäude-Management-Systeme und umfasst eine Regelungssoftware sowie eine Benutzeroberfläche, eine optimierte Kaltwassertemperaturregelung, einen Notbetrieb und ein Alarmcodesignal.
Die Funktionsweise: Eine permanente Kommunikation zwischen den außen installierten Kaltwassersätzen und Klimasystemen im RZ stellt sicher, dass aktuelle Informationen über die momentane Kühllast jederzeit und überall vorliegen. So lässt sich unter anderem der Kaltwasser-Sollwert zwischen dem Nominal- und Maximalwert am Kaltwassersatz variieren. Unter Notfallbedingungen unterbricht das System die Verbindung zur Schnittstelle. OMI kann entsprechend der am Standort vorhandenen Konfiguration entweder als Installation am Kaltwassersatz (onboard), im Innenbereich an der Wand oder integriert in die elektrische Verteilung arbeiten.
Das System lässt sich in drei Betriebsstufen verwenden: Ein Sommermodus stützt sich auf den Kaltwasser-Sollwert als Faktor für den Energieverbrauch und im mechanischen Kühlbetrieb von Freikühl-Geräten. Wenn möglich, sorgt die Lösung so für einen Betrieb mit möglichst hohen Kaltwassertemperaturen. Damit lässt sich die Energieeffizienz merklich erhöhen. Bei der freien Kühlung erfolgt die Kühlung des Kaltwassers abhängig von der Außentemperatur ganz oder teilweise durch die Außenluft. Bei mittlerer oder niedriger Last im Datacenter ist so ein Betrieb mit höheren Kaltwassertemperaturen und einem möglichst hohen Anteil der freien Kühlung gewährleistet.
Der Notfallbetrieb schließlich ermöglicht es, dass Kühlsysteme im Standardmodus weiterarbeiten, wenn ein Fehler im Kommunikationssystem auftritt. Ziel dieses intelligenten Kühlsystems ist es also, maximale Energie im Teillastbereich zu sparen, indem Kaltwasser-Ventile, Luftgeschwindigkeiten und Wassertemperatur an die jeweiligen Erfordernisse im Rechenzentrum angepasst sind.
Software für DCIM
Viele Firmen haben erfahrungsgemäß allerdings bereits bei der Planung Schwierigkeiten damit, die Kühlung im RZ richtig einzuschätzen. Das Problem: der Trend zu immer höheren Temperaturen im Rechenzentrum. Er entlastet auf der einen Seite zwar das Kühlsystem, kann jedoch in ungünstigen Fällen auch das Risiko von Ausfällen steigern. Um an dieser Stelle sicher zu gehen und kostspielige Downtime zu vermeiden, kommt es darauf an, die gesamte Rechenzentrumsinfrastruktur mit Blick auf die Redundanz sinnvoll auszulegen.
Unter diesem Vorzeichen kann ein Rechenzentrum durchaus auch mit geringfügig erhöhten Kühltemperaturen zu weit niedrigeren Kosten arbeiten, ohne dass dabei die Ausfallsicherheit gefährdet ist. Dazu gehört auch, dass für die Kühlung nicht nur ein allgemeines Raumklimasystem zum Einsatz kommt, sondern eine Lösung, die speziell für den Einsatz im Datacenter optimiert wurde. Empfehlenswert ist in diesem Zusammenhang der Einsatz einer speziellen Software zur Simulation von möglichen Auswirkungen - gegebenenfalls kombiniert mit einem Modul, das diese Planung auch für Kühlgeräte von Drittherstellern übernehmen kann. DCIM-Lösungen erleichtern eine Planung des Strom- und Kühlsystems erheblich.
Software-Suites wie Struxureware Datacenter Operation und Cooling Optimize unterstützen einen Betreiber bereits im Vorfeld, nämlich schon bei der Planung eines Rechenzentrums oder Teilen davon. Verantwortliche sind damit in der Lage, Raumeigenschaften wie Doppelboden, hohe Decken und einzelne Maße einzutragen und den Raum so realistisch wie möglich zu definieren. Selbst Schränke und Säulen lassen sich in das System einpflegen, bevor das IT-Equipment anschließend den Voraussetzungen entsprechend platziert werden kann. Wattverbräuche und Luftströme sowie das Gewicht sind in die Berechnungen mit einbezogen.
DCIM-Lösungen weisen Verantwortliche darauf hin, dass beispielsweise die Bodenlast überschritten ist und schlagen eine Neuanordnung von Elementen vor. Ähnliches gilt für die Luftzufuhr über einen Doppelboden. Auch in diesem Punkt kann das Programm auf Basis von Doppelbodenhöhe und Einblasgeschwindigkeit der Klimageräte die Geschwindigkeit der Luftströme berechnen, mit der die kalte Luft ankommt.
Auch Umstrukturierungen lassen sich mithilfe von DCIM-Werkzeugen meistern. So ist es beispielsweise möglich, die Auswirkungen von Änderungen anhand der ermittelten Daten bereits im Vorfeld in der IT-Infrastruktur zu ermitteln und zu simulieren. Dazu benötigt die DCIM-Software Daten und im Idealfall virtuelle Modelle der vorhandenen IT-Komponenten. Planer sind damit in der Lage, am Bildschirm zu evaluieren, welche Auswirkungen Änderungen haben und ob an einem bestimmten Standort genügend Kühlleistung zur Verfügung steht.
Identifizierung von Hotspots
Eine weitere entscheidende Stärke von DCIM-Lösungen ist die Identifizierung von Hotspots. Typische Symptome einer schlechten Planung im Datacenter sind Hotspots an Stellen, wo es eigentlich kühl sein müsste. In diesem Fall helfen grafische Darstellungen aller vorhandenen Komponenten sowie die Visualisierung von Schwachstellen bei Kapazitäts- und Kühlszenarien.
Aber auch die richtige Auslastung der Server ist maßgeblich für die Effizienz eines Rechenzentrums. Server-Kapazitäten sind auf Spitzenlast ausgelegt. Der PUE-Wert (Power Usage Effectiveness) ist bei einem voll ausgelasteten Rechenzentrum wesentlich niedriger und damit besser als bei einem RZ, das nur 50 Prozent seiner möglichen Leistung bringt. Heutige Systeme sind in der Lage, den aktuellen Energieverbrauch ständig abzubilden. Eine Liste gibt Aufschluss über Server, die ein Upgrade oder eine Lastenverteilung benötigen oder abzuschalten sind. Indem die Software über nicht ausgelastete Server informiert, verbessert sie den Return on Investment (ROI). Das Tracking von unterbelasteten Servern spart Kosten, weil der Betreiber nicht benötigte Geräte abschalten kann.
Effizientes Fehler-Management
Eine große Hilfe sind moderne DCIM-Software-Tools auch beim Fehler-Management. Fällt in einer traditionellen Umgebung beispielsweise ein Lüfter aus, geht eine Alarmmeldung nach draußen, die das Personal informiert. In der Zwischenzeit ist das Risiko eines Rechnerausfalls ausgesprochen hoch. Bei einer Softwarelösung dagegen fahren nach Lüfterproblemen noch intakte Komponenten automatisch ihre Drehzahl hoch, um den Ausfall zu kompensieren. Gleichzeitig identifiziert das System gefährdete virtuelle Server und beginnt einen automatischen Migrationsprozess auf andere, nicht von Kühlproblemen betroffene Host-Geräte. Das Ausfallrisiko ist in diesem Fall ausgesprochen niedrig. Dafür bietet die Software idealerweise eine Schnittstelle zur Kommunikation mit der Virtualisierungssoftware. Stellt das System eine Zustandsänderung fest, erfolgt ein Alarm, und es führt eine Analyse der Auswirkungen durch.
Fazit
Die Kombination aus intelligenten, modularen Kühlsystemen und DCIM-Software schafft eine stabile Grundlage für jede Art von Neukonzeption oder Umstrukturierung im RZ. Basis dafür ist eine anschauliche Übersicht über alle IT- und Kühlkomponenten innerhalb des Rechenzentrums. Umfassende Dashboards informieren über alle Parameter: den Energieverbrauch sowie aktuelle und historische PUE-Werte. Damit erhalten IT-Manager und CIOs einen Überblick sowohl über die Effizienz als auch über die Kosten.
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