Siemens Data Center Tech Summit thematisiert .... Wasser als Löschmittel in Rechenzentren

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Siemens AG

VON ZUR MÜHLEN'SCHE GmbH

Data Center Group – Büro Köln

EPS Rechenzentrum Infrastruktur GmbH

Wasser gilt als Risiko im Serverraum. Doch auf dem „Siemens Data Center Tech Summit“, der am 25. März in Frankfurt am Main stattgefunden hat, rückt das Nass als Hochdruckwassernebel in den Fokus des Brandschutzes für KI-Racks mit extremen Leistungsdichten.

Wasser ist nicht nur das älteste Kühlmittel in der Rechenzentrumsgeschichte, sondern nach Einschätzung von Maik Stolpe, Global Account Manager bei Siemens im Bereich Datacenter, auch das wirkungsvollste Löschmittel für hochdichte IT-Infrastrukturen. Den Auftakt seines Vortrags bildet ein chemischer Exkurs: Korrekt wäre eigentlich die Bezeichnung „Oxidan“; denn „Wasser“ bezeichnet streng genommen nur den flüssigen Aggregatzustand. Als einziger Stoff kommt Oxidan unter natürlichen Bedingungen auf der Erde in allen drei Aggregatzuständen vor.

Kühlstrategien und Nachhaltigkeit im Rechenzentrum

Der Wasserverbrauch im Rechenzentrum hängt vom Standort ab

Der Grund für die außergewöhnlichen Eigenschaften des Wassermoleküls liegt in seiner Struktur: Das Sauerstoffatom bildet mit zwei Wasserstoffatomen kovalente Bindungen und behält dabei vier freie Elektronenpaare.

Das Wassermolekül ist damit ein natürlicher Dipol: Plus- und Minuspole ziehen sich gegenseitig an und bilden so genannte Wasserstoffbrückenbindungen. Diese Bindungen erklären die rund 40 bekannten Anomalien des Stoffes, darunter die Dichteanomalie bei 4 Grad Celcius, die Druckanomalie beim Schlittschuhlaufen sowie die im Vergleich zu ähnlichen Molekülen wie Schwefelwasserstoff extrem hohen Siede- und Gefrierpunkte.

Für die Kühltechnik ist entscheidend, dass die Wärmeleitfähigkeit von Wasser rund 25-mal höher ist als die von Luft, die Wärmekapazität pro Volumen sogar rund 3.500-mal. Bereits 1964 nutzte die NASA eines der ersten IBM-Großrechnersysteme und kühlte es mit Wasser. Was damals für Mainframes galt, kehrt heute mit KI-Infrastrukturen zurück: GPUs werden wieder direkt mit Wasser auf dem Chip gekühlt, weil Luft die anfallenden Wärmemengen nicht mehr abführen kann.

Die Löschtechnik der Zukunft

Stolpe schlägt den Bogen von der Kühlung zum Brandschutz: Dieselben physikalischen Eigenschaften, die Wasser zum idealen Kühlmedium machen, qualifizieren es auch als Löschmittel. Durch Druck von rund 60 bar an der Düse entstehen Mikrotröpfchen, die Wärme direkt am Entstehungsort aufnehmen.

Beim Übergang von flüssig zu gasförmig dehnt sich das Volumen auf das bis zu 1.700-fache aus. Dem Feuer wird so schlagartig Energie entzogen. Die polare Ladungsstruktur der Moleküle bindet zusätzlich Rauchpartikel und unterstützt damit die Rauchgasunterdrückung.

Relevant wird das angesichts der absehbaren Leistungsentwicklung: Prognosen gehen davon aus, dass einzelne Racks bis 2030 Leistungsdichten von bis zu 2 Megawatt (MW) erreichen könnten. Zum Vergleich: Bei heutigen Rechenzentren, die derzeit etwa über eine IT-Kapazität von insgesamt 250 MW verfügen, ist eine Brandlastbetrachtung wie bislang aus dem Tunnelbrandschutz bekannt notwendig.

Ein wesentlicher Vorteil gegenüber Gaslöschanlagen: Hochdruckwassernebel erfordert keine vorherige Evakuierung, das System kann bei laufendem Betrieb direkt fluten. Auslöseschwellen liegen deutlich niedriger als bei klassischen Sprinklern; zertifizierte Systeme arbeiten mit RTI-Werten ab 68 Grad Celcius. Auch die Querlüftung, die in Rechenzentren konstruktionsbedingt dauerhaft aktiv ist, ist Bestandteil einer FM-Zulassungsprüfung (FM = Factory Mutual Approvals) und wird bei der Auslegung berücksichtigt.

Auch Brandschutz kann nachhaltig

Sprühnebel im Rechenzentrum

Oliver Callies von Siemens A/S stellt dazu das passende Produktportfolio vor, das Siemens 2024 durch die Übernahme der Danfoss Fire Safety aufgebaut hat. Das System umfasst Düsentechnik, die je nach Bereich und Anforderung variiert, sowie ein zertifiziertes Grundgerüst mit FM-Zulassung für den Rechenzentrumseinsatz.

Firian: Vom Engineering bis zur Inbetriebnahme

Ronny Schettler vertritt Firian, Siemens-Distributor für Hochdruckwassernebel-Löschanlagen. Er stellt das Unternehmen vor: Das Unternehmen entstand 2024 aus dem Zusammenschluss von Multimoon, ABBS und TBS und ist inzwischen Teil einer Gruppe mit rund 1.150 Mitarbeitern und Hauptsitz in Kirchheim bei München. Firian begleitet Projekte von der Konzeptionierung über Engineering, Beschaffung und Montage bis zur Abnahme durch Sachverständige. Mit einem Team von rund 60 Personen im Bereich Hochdruckwassernebel versteht sich Firian als Dienstleister für Planer, Generalunternehmer und Betreiber.

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