Heiß oder kalt? Das ist die Frage

Was ist eine Einhausung?

| Autor / Redakteur: Otto Geißler / Ulrike Ostler

Für hochverfügbare Daten spielt eine energieeffiziente Einhausung bzw. Kühlungslösung im Serverraum oder Rechenzentrum eine entscheidende Rolle.
Für hochverfügbare Daten spielt eine energieeffiziente Einhausung bzw. Kühlungslösung im Serverraum oder Rechenzentrum eine entscheidende Rolle. (Bild: © djama - stock.adob.com)

Die Wahl einer geeigneten Warmgang- oder Kaltgang-Einhausung kann die Berechenbarkeit beziehungsweise Effizienz von Kühlsystemen in Server-Räumen oder Rechenzentren wesentlich optimieren.

Ein stetig ansteigender Energieverbrauch bei gleichzeitig hohen Energiekosten zwingt die Rechenzentren zu Optimierungen vor allem im Bereich der Kühlstrategien. Trotzdem sind herkömmliche Kühlverfahren vielerorts auch heute noch anzutreffen. Bei einer herkömmlichen Kühlung wird der gesamte Raum gekühlt und es entsteht eine ineffiziente Vermischung von Warm- und Kaltluft. Das bedeutet, es wurde nicht über eine konsequente Anordnung der Rack-Reihen in Form von Warm- oder Kaltgängen verfügt.

Herkömmliche Verfahren hatten bei vernachlässigbaren Energiekosten, geringen Rack-Dichten und überdimensionierter Hardware durchaus über viele Jahre ihre Existenzberechtigung. Heute gelten sie nicht nur als ineffizient und ausgesprochen teuer, sondern auch noch als unwirtschaftlich hinsichtlich einer ungünstigen CO2-Bilanz. Neuere Konzepte helfen diese Schwächen zu beseitigen oder zu reduzieren: eine reihenbasierte Kühlung sowie die Trennung von Warm- und Kaltluftströmen.

Die reihenbasierte Kühlung sieht eine Platzierung der Kühlsysteme in unmittelbarer Nähe der Lasten vor. Das heißt, sie wird gleich direkt in die Server-Reihen integriert. Das hat den Vorteil, dass die Kaltluft keine unnötig langen Wege zurücklegen oder Hindernisse, etwa durch Kabelbäume, in einem Doppelboden überwinden muss.

Kaltgang-Einhausung

Eine Kaltgang-Einhausung (Cold Aisle Containment) optimiert in einem Rechenzentrum das Kühlsystem im Sinne einer Green-IT, indem eine Trennung der Warmluft- von den Kaltluftbereichen durchgeführt wird. Eine solche Aufteilung entsteht durch die Einhausung der Racks mit Aluminiumprofilen, festen Decken- und Wandplatten, die an dem Kaltgang entlang positioniert sind. In manchen Rechenzentren oder Server-Räumen werden über dem Kaltgang Kunststoffvorhänge aufgezogen.

Vielfach sind heute bereits die Rack-Reihen nach dem Prinzip der Trennung von Kalt- und Warmgängen aufgestellt. Das bedeutet, die Vorderseiten der Racks stehen sich in einer Gasse (Warm- oder Kaltgang) direkt gegenüber. Die Kaltluft wird in Kühlanlagen wie zum Beispiel den „Computer Room Air-Conditioning-Units“ (CRAC-units) erzeugt und gewöhnlich durch einen Doppelboden unterhalb der Server-Räume (Kaltgang) zu den Luft-Austritten an den unteren Rack-Fronten geleitet.

Die gekühlte Luft wird in der Regel mit einer Eingangstemperatur von unter 18 Grad erzeugt. Durch Kabelbündel, Rohrleitungen oder andere Hindernisse wie sonstige Wärmequellen im Doppelboden kann sich die Luft wieder auf 20 Grad bis 22 Grad erwärmen, bis sie auf die Luftaustritte an den Racks in den dortigen Kaltgang einströmt. In diesem Bereich ist die Hardware mit rund 22 Grad hinreichend gekühlt. Wobei die aufsteigende Kühlluft von der Hardware angesaugt und als Warmluft an der Rack-Rückseite in den Warmgang abseitigen eingespeist wird.

Die maßgeblichen Empfehlungen für Rechenzentren kommen vom ASHRAE Technical Committee, derzeit Version 9.9. Hier finden sich auch aktuelle Hinweise auf das Temperaturniveau, das in Server-Raümen vorherrschen sollte und welche Grade Server sowie Switches aushalten. Seit Jahren bewegen diese sich nach oben.

Warmgang-Einhausung

Bei einer Warmgang-Einhausung verhält es sich genau umgekehrt. Die Systeme umschließen einen Warmgang, in den die warme Abluft von dem IT-Equipment abgeleitet wird. Die IT-Geräte werden also von außen nach innen mit gekühlter Luft durchströmt. Wobei sich folglich die Abwärme zwischen den beiden Rack-Reihen sammelt und einen Warmgang (Hot Aisle) bildet. Warmgang-Einhausungen sorgen daher für eine optimale Luftverteilung durch vollständige Trennung der Zu- und Abluftwege.

Eine Warmgang-Einhausung schottet den Warmgang durch Türen und Dachelemente zum restlichen Raum ab und kann somit die Warmluft im Inneren des so genannten Data Cube versammeln. Reihenkühlungselemente, die in die Schrankreihen integriert sind, entziehen dem Warmgang die erwärmte Luft, kühlen sie über einen geschlossenen Wasserkreislauf auf Raumtemperatur ab und leiten sie wieder nach außen in die Umgebung.

Bewertung

Eine Kaltgang-Einhausung ist bereits im Vergleich zu den herkömmlichen Kühlverfahren eine verbesserte Lösung. Als die beste Lösung kommt derzeit eine Warmgang-Einhausung infrage. Denn das Warmgangsystem punktet durch seine höhere Effizienz, da die Temperatur im Warmgang auf einem höheren Niveau gehalten werden kann.

Dies ist der Tatsache geschuldet, dass die Effizienz mit höheren Rücklufttemperaturen zunimmt. Was übrigens praktisch für alle Kühlsysteme gilt.

Bei einer Kaltgang-Einhausung entstehen zwar ebenfalls hohe Rücklufttemperaturen, doch würde kaum ein Betreiber eines Rechenzentrums den kompletten Raum auf etwa 38 Grad aufheizen, um eine ähnliche Effizienz wie bei einem Einsatz einer Warmgang-Einhausung zu erzielen.

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