Klimatisierung effektiv unterstützen
Maßgeschneiderte RZ?Konzepte
Die Betreiber von Rechenzentren suchen nach energieeffizienten Klimatisierungslösungen, um die Ausfallsicherheit zu erhöhen und ihre Betriebskosten zu senken. Die Erforschung von Strömung zum Beispiel im Kaltgang und die energieeffiziente Erzeugung von Kaltluft tragen langfristig dazu bei, die Kosten im RZ-Umfeld zu senken. Mit intelligenten, praxisnahen Ansätzen in der Peripherie und einem flexiblen System ist dies schon heute realisierbar.Das Marktforschungsinstitut Gartner hat 2009 errechnet, dass zwischen 35 und 50 Prozent der gesamten Energiekosten eines Rechenzentrums für das Absaugen der Warm- und das Zuführen von Kaltluft nötig sind. Wie auch die Analysten von IDC ging Gartner davon aus, dass diese Kosten ohne eine optimierte Thermik und ohne einen effizienteren Energieeinsatz in Zukunft leicht die 50-Prozent-Marke übersteigen können.
Jedes von Servern beanspruchte Kilowatt (kW) an elektrischer Leistung treibt das Thermometer im Rechenzentrum als abgegebene Wärme nach oben. Wer den Hitzekollaps vermeiden will, muss zwangsläufig kühlen. Einer Studie der Technologie Stiftung Berlin, die zur TU Berlin gehört, zufolge gab es im Jahr 2007 in Deutschland etwa 19.000 Server-Räume mit drei bis zehn Servern und etwa 10.000 Rechenzentren mit mehr als zehn Servern. Dies sind zwar sehr viel weniger als die häufig kolportierten 50.000 Datacenter hierzulande, ihr Energiehunger ist dennoch enorm.
In Anbetracht der steigenden Rechenleistung der Hardware wird der Stromverbrauch weiter zunehmen: Allein zwischen 1998 und 2008 hat sich der Energiebedarf für den Betrieb und die Kühlung von Rechenzentren laut Technologie Stiftung auf 8 TW/h knapp verfünffacht.
Trennung von Kalt- und Warmluft
Über Jahrzehnte war es in Server-Räumen ausreichend, eine Kälteleistung von ein bis drei Kilowatt pro 19-Zoll-Schrank zuzuführen. Heute ist die Hardware weitaus leistungsfähiger. So ist es keine Seltenheit, dass die Server in einem Rack mit 45 Höheneinheiten 30 bis 40 Kilowatt aufnehmen und über 30 Kilowatt als Wärme wieder abgeben. Um das zu kompensieren, müssen die Verantwortlichen ausgefeilte Klimatisierungskonzepte heranziehen.
In vielen Rechenzentren ist es immer noch gängige Praxis, den gesamten Raum auf 22 Grad bei 50 Prozent Luftfeuchtigkeit herunterzukühlen. Dagegen empfiehlt der Branchenverband Bitkom eine Abschottung der IT-Komponenten und Racks. Um die Leistungsfähigkeit der vorhandenen Klimatisierung über den Doppelboden zu verbessern, sind die Server-Schränke dabei dann in Reihen und nach dem Front-zu-Front-Prinzip aufgestellt. Auf der anderen Seite der Racks stehen sich die Wärme entwickelnden Rückseiten der Server gegenüber. Die so entstandenen Kalt- und Warmgänge lassen sich durch Einhausungssysteme weiter abschotten.
Steigerung der Energieeffizienz
Hinsichtlich der Energieeffizienz ist die Trennung der an der Vorderseite der Server zugeführten Kaltluft von der Geräteabluft der traditionellen Standardkühlung des gesamten Raums über den Doppelboden klar überlegen. Am konsequentesten ist die Trennung dann vollzogen, wenn alle Gänge rundum eingehaust sind: Im Kaltgang wird die gekühlte Luft aus dem Doppelboden zugeführt, im Warmgang die Abluft der Geräte durch die Decke dieser Konstruktion wieder abgesaugt.
Ausufernde Betriebskosten, die sich nicht zuletzt auch auf den stetig steigenden Strompreisen gründen, sowie neue regulatorische Vorgaben fördern die Bereitschaft der Rechenzentrumsbetreiber, in Maßnahmen zur Steigerung der Energieeffizienz zu investieren. Diese Maßnahmen haben nicht nur einen Spareffekt, sondern sie erhöhen auch die Betriebssicherheit ihrer Rechen-zentren erheblich.
Um steigenden Kosten entgegen zu wirken, ist eine ständige Weiterentwicklung und Optimierung unabdingbar. Die Dtm Group beispielsweise beschäftigt sich seit rund zehn Jahren mit der Planung und dem Aufbau von maßgeschneiderten Rechenzentren und bietet in diesem Bereich eine ganze Reihe von Eigenentwicklungen und Optimierungsansätze an. Ein großes Augenmerk legt Dtm nach eigenen Angaben dabei auf die Energieeffizienz der Lösungen.
Ein Novum ist die so genannte Strömungsoptimierung im Kaltgang. Sie hat den Ansatz, die Effizienz im Kaltgang weiter zu erhöhen. Durch eine Computersimulation vorab lässt sich ein angepasster Aufbau des Kaltgangs nach Kundenbedarf errichten, der es im Anschluss erlaubt, die Einblastemperatur zu erhöhen, da homogenere Temperaturen und Strömungen im Kaltgang herrschen. Dies bringt langfristig erhebliche Einsparpotenziale bei der Kühlung der IT-Komponenten mit sich.
Modulare IT-Schränke
Basis zur Optimierung ist ein modulares, erweiterbares Verteilersystem für IT-Netzwerke, das sich an neue Gegebenheiten anpassen lässt. Erweiterungen in die Tiefe für aktive Komponenten sind Basis für eine langfristig Peripherielösung im RZ, da die viel zitierten Adds, Moves und Changes eher die Regel als die Ausnahme sind. Platzeffizienz im Sinne von weniger Standfläche und ein optimiertes Kabel-Management tragen zu einer Erhöhung der Packungsdichte bei und sind Vorrausetzungen für ein erfolgreiches RZ-Konzept.
Eine Möglichkeit zur Umsetzung dieser Vorgaben ist das System STV40n/45n der Dtm Group. Das System basiert auf einem 19-Zoll-Standverteiler, der mit 40 oder 45 Höheneinheiten erhältlich ist. Mit einer Vielzahl von Komponenten lässt es sich zu einem maßgeschneiderten System aufbauen, das alle Bereiche abdecken kann. So ist es möglich, von einem Basis-Rack ausgehend einen Server-Schrank, eine Kalt-/Warmgang oder Sidecooler-Lösung aufzubauen. Nachträgliche Veränderungen im Betrieb sind ebenfalls realisierbar.
Ein Alleinstellungsmerkmal der neuen Standverteiler ist sein patentiertes Kabel-Management-System. Es ermöglicht auch beim Aneinanderreihen von mehreren STV-Gehäusen eine geordnete Kabelführung über weite Distanzen. Die Kabel lassen sich unter anderem frontseitig in integrierten Rinnen von Schrank zu Schrank führen. Eine Kabelrinne über dem Kaltgang ist überflüssig. Viele kritische Austrittspunkte sind vermeidbar, sodass die aktive IT-Architektur effektiver arbeiten kann. Optional lassen sich die Kabel auch auf einer Kabelrinne im Warmgang führen, also auf der Rückseite der Dtm-Standverteiler. Beide Optionen haben den Vorteil, dass die Kabel nicht im Doppelboden liegen, wo sie zu Verwirbelungen der Kaltluft führen und die Kühlung unnötig belasten.
Ein Beispiel für eine gesteigerte Energieeffizienz findet sich im RZ der MTU Friedrichshafen. Die MTU administriert dort an zwei Rechenzentrumsstandorten für die weltweiten Niederlassungen der gesamten Tognum-Gruppe einen Großteil der Daten aus File?, Exchange?, SQL- und SAP-R3-Servern sowie aus verschiedenen CAD-Anwendungen. Für die IT gelten entsprechend hohe Anforderungen an die Ausfallsicherheit und Hochverfügbarkeit. Damit hat auch die Klimatisierung höchste Priorität. In diesem Umfeld wurde das System STV45n und bereits vorhandene Racks anderer Hersteller aktiver Komponenten in das selbsttragende Kaltgangsystem eingebracht. Auf Anhieb erzielte das Konzept einen PUE-Wert (Power Utilization Effectiveness) von 1,56.
Waren in Friedrichshafen eine Kühlung über den Doppeloden und Kaltgänge vorgegeben, realisierte Dtm bei der TU München eine Sidecooler-Löung auf Basis des gleichen Systems.
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