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Intelligentes Management von Rechenzentren

In vier Schritten zu mehr Energie-Effizienz im Datacenter

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2. Warm- und Kalt-Luftströme kontrollieren & intelligent nutzen

Die empfohlene Raumtemperatur innerhalb eines Rechenzentrums liegt zwischen 22 und 25 Grad. Jedes Kilowatt elektrische Leistung, das die Geräte aufnehmen, wird als Wärme wieder freigesetzt. Damit die Betriebstemperatur im Datacenter konstant bleibt, muss diese Wärme wieder aus den einzelnen Geräten beziehungsweise dem gesamten Rechenzentrum geführt werden.

Verwirbelungen sorgen für unerwünschte Effekte.
Verwirbelungen sorgen für unerwünschte Effekte.
(Bild: Assmann Electronics GmbH)

Viele Lösungen zur Klimatisierung eines Rechenzentrums führen zwar zum gewünschten Kühlungseffekt innerhalb der einzelnen Server-Schränke, führen die dabei entstehenden Luftströme aber unkontrolliert aus den Racks ab und schwächen insgesamt gesehen den Kühlungseffekt dabei wieder deutlich ab, denn: Treffen kalte und warme Luft aufeinander, entstehen oberhalb der Server-Schränke Verwirbelungen der Luft.

Diese führen aufgrund hoher Strömungsgeschwindigkeiten zu unerwünschten Effekten wie etwa ein höheres Betriebsgeräusch im Server-Raum oder eine Rezirkulation von Warmluft. Wird zum Beispiel durch Verwirbelung warme Abluft wieder in den bereits gekühlten Gang zwischen den Racks gezogen, verringert dies die gesamte Kühlungsleistung.

Einhausungen - Kalt- oder Warmgang?

Das Ziel ist es also, die vorhandenen Luftströme intelligent zu nutzen und durch gezielte Einhausungen und abschirmende Umbauungen der betreffenden Komponenten die Verwirbelungen zu vermeiden und somit Energie zu sparen. Dafür gibt es zwei Konzepte: die Kaltgang-Einhausung und die Warmgang-Einhausung. Grundlage beider Konzepte ist die strikte Trennung von warmer und kalter Luft.

Bei der Kaltgang-Einhausung sind die Server-Schränke mit einander zugewandten Vorderseiten gegenüberliegend aufgestellt. Der Gang zwischen den Schränken wird mit Komponenten wie etwa modularen Einhausungssysteme oder speziellen Türen abgedichtet. Je dichter die Einhausung ist, desto effizienter erfolgt die Klimatisierung. Nicht belegte Höheneinheiten (HE) im Server-Schrank sollten ebenfalls mit Dichtungsblechen oder Blindblenden verschlossen werden.

Ergänzendes zum Thema
Portfolio von Assmann Electronic für Energie-effiziente Rechenzentren
  • Metering Steckdosenleisten mit Aluminiumprofil, 7-fach, mit integrierten Mess-/Auswertungsmöglichkeiten für TCP/IP-Netzwerke
  • Seitenkühler für Kaltwasser- oder Kältemittelbetrieb (optional mit Stromerzeugung): Seitenkühler, offenes System, CW, 30 mm x 2000 mm x 1000 mm
  • Kalt- oder Warm-Gang-Einhausung: Schiebtüren, Gangdächer, aus Stahlblech und ESG/VSG-Glas, zur Abdichtung der Gänge, zur Befestigung am Rack
  • Lighting Energy Controller: Energieregler, der die Eingangsspannung verringert und somit die Netzspannung der Beleuchtungsanlage optimiert, ermöglicht Energieeinsparungen bis zu 30 Prozent,
  • •ktive Doppelbodenplatten mit Kaltwasser betrieben, für spezielle Anwendungen im Rechenzentrum, besonders für Rechenzentrums-Umbau und Erweiterung geeignet, 600 x 600 mm, 350 mm Plattenstärke (ohne Belag), Oberseite mit beliebigem Belag bestückbar, mit EC-Ventilator, Kühlmedium: Wasser oder Glykol-Gemisch.

Die Kühl-Luft strömt bei diesem Konzept vom Server-Raum durch eine Doppelbodenplatte von unten in den Kaltgang und von dort über die Vorderseite oder – bei Server-Racks mit hoher Packungsdichte – über spezielle Seitenkühler seitlich durch den Server-Schrank –oder aktiven Doppelbodenplatten mit Wasserkühlung direkt vor die Server-Racks. Auf der Rückseite des Racks wird die angewärmte Luft dann wieder heraus- und zurück in den Serverraum geführt, dort vom Klimagerät abermals abgekühlt, und der Kreislauf beginnt erneut.

Kaltgang ist etwas für Große

Der Gang ist also kalt, der Raum ist warm. Diese Methode eignet sich insbesondere für große Datacenter, da bei dieser Methode gezielt nur die kleinen Kaltgänge gekühlt werden müssen und nicht der gesamte Raum. Die strikte Trennung von kalter und warmer Luft ermöglicht es, im Rechenzentrum mit deutlich höheren Temperaturen zu arbeiten. Da keine Gefahr besteht, dass sich die Kaltluft mit der warmen Luft vermischt, genügt es, wenn die Klima-Einheit auf niedriger Stufe arbeitet.

Illustration eines Server-Kaltgangs im Strato- Rechenzentrum, Berlin
Illustration eines Server-Kaltgangs im Strato- Rechenzentrum, Berlin
(Bild: Strato)

Durch die Weiterentwicklung der Seitenkühler mit einer Stromerzeugung (ORC) können bis zu 30 Kilowatt elektrischen Strom erzeugt werden, wodurch sich die Betriebskosten des Kühlsystems signifikant reduzieren lassen. Weiterhin kann so auch eine teilweise Unabhängigkeit vom Energiemarkt angestrebt werden.

Ergänzendes zum Thema
Das Fazit des Autors

Die Betriebskosten eines Rechenzentrums machen einen Großteil der Gesamtkosten des Datacenter aus. Mithilfe moderner Messtechnik und intelligenter Beleuchtungs- und Kühlsysteme lässt sich der Energiebedarf eines Rechenzentrums reduzieren und damit erhebliche Kosteneinsparungen erzielen.

So hilft eine Optimierung der Energie-Effizienz im Rechenzentrum beispielsweise dabei, infrastrukturbedingte Grenzen beim Stromverbrauch nicht zu erreichen und teure Neu-Investitionen zu vermeiden. Und nicht zuletzt stellen eine Reduktion des Energiebedarfs im Rechenzentrum und die damit verbundenen positiven Auswirkungen auf die Umwelt per se eine sinnvolle Investition in die Zukunft dar.

Bei der Warmgang-Einhausung wird im Gegensatz zu einzelnen Kühlgängen der gesamte Server-Raum gekühlt. Die warme Abluft der Server-Schränke strömt dann über abgeschottete Gänge an der Rückseite der Racks kontrolliert zurück zur Klimaeinheit. Diese Methode empfiehlt sich allerdings nur für kleine Räume.

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