EPS Klimatisierungskonzept für das Rechenzentrum
Warum moderne RZ-Kühlung mehr als eine Klimaanlage ist
Eine Serverraum- oder Rechenzentrumskühlung muss nicht nur Wärme abführen.
Sie muss die thermischen Bedingungen für die IT stabil halten, Hotspots vermeiden, Energie effizient einsetzen und die geforderte Verfügbarkeit auch bei Ausfällen, Services bzw. Wartungen und zukünftigen Erweiterungen gewährleisten.
- IT-Wärmelast und Rack-Leistungsdichte
- Luftführung und Vermeidung von Bypass-/Rezirkulationsluft
- Temperatur- und Feuchtebedingungen
- Redundanz und Wartbarkeit
- Energie- und Wasserverbrauch
- Kältemittel und gesetzliche Anforderungen
- Monitoring, Regelung und Optimierungen
- Erweitbarkeit und zukünftige IT-Lasten
Kriterien für die Auswahl Ihrer passenden IT-Klimatisierung:
- Maximale Wärmelast des Rechenzentrums bzw. Serverraums
- Packungsdichte pro Schrank (maximale Wärmelast pro Rack)
- Anzahl der Serverracks und Server (bedarfsgerechte Leistungsermittlung)
- Temperaturen, Temperatur-Delta und Luftfeuchtigkeit im Rechenzentrum
- Auswahl der zu verwendenden Kältemittel
- Skalierbarkeit, Modularität, Redundanzen
- Monitoring und Steuerung
- Verfügbarkeitsanspruch, Redundanzanforderungen
- Umfeldbedingungen und -risiken, Bauliche Gegebenheiten
- welche Komponenten (Klimatechnik bzw. Kältetechnik) der Kälteerzeugung sind bereits am Standort im Einsatz
- Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen: Investitionskosten vs. Betriebskosten
- Berücksichtigung möglicher Förderungen
IT-Klimatisierungslösungen für Ihren Serverraum
- Klimatisierung über dem Doppelboden: Hier wird kalte Luft durch den Doppelboden geleitet und gezielt an die Serverrackreihen abgegeben. Die warme Abluft wird über die Rückseite der Serverracks abgesaugt und zurück zur Klimaanlage geführt.
- Heterogene und Homogene Anordnung der Serverschränke mit Kalt-/Warmgängen: Kalte und warme Luftströme werden physisch getrennt, wodurch die Effizienz der Kühlung erheblich steigt.
- Gezielte Serverkühlung mit RCS-Serverracks (RCS Regulated Cooling Solution): durch die gezielte Steuerung der Kaltluft wird der Server punktgenau gekühlt.
- Klimatisierung über Kaltwände
- Klimatisierung mit In-Row Rack-Cooler (Luftkühlung): Split-Klimaanlagen oder Präzisionsklimageräte sind flexibel und kostengünstiger
- Klimatisierung mit In-Rack Geräten (Luftkühlung)
- Freie Kühlung (Free Cooling), direkt oder indirekt: dieses Kühlverfahren nutzt die Umgebungsbedingungen (wie kühle Außenluft oder kaltes Wasser aus natürlichen Quellen) zur Kühlung von Rechenzentren
- Wasserkühlung: wird oftmals für High-Performance-Computing (HPC)-Systeme genutzt, da sie eine hohe Wärmeaufnahme ermöglicht. Die Abwärme wird über Wasserkreisläufe abgeführt und kann sogar z.B. für Gebäudeheizung weitergenutzt werden.
- Luft-/Luft-Wärmetauscher
- Hybride Kühlung: Die hybride Kühlung kombiniert Luft- und Wasserkühlung. Wasser wird aufgrund seiner hohen Wärmekapazität zur direkten Wärmeabfuhr genutzt, während Luftkühlung für zusätzliche Wärmeableitung sorgt.
Klimatisierung und Klimaanlage im Rechenzentrum
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Natürliche Kältemittel im Rechenzentrum - F-Gas-freie Zukunft
Bei der Kältemittel-Auswahl im Serverraum kommen natürliche und kosteneffiziente Mittel immer häufiger zum Einsatz. Herkömmliche Kältemittel, die in vielen Klimaanlagen nach wie vor eingesetzt werden, sind oft Fluorkohlenwasserstoffe (F-Gase). Diese Stoffe haben einen hohen Global Warming Potential (GWP) und tragen z.B. bei Leckagen erheblich zur Erderwärmung bei.
Die F-Gas-Verordnung der europäischen Union möchte diese Emissionen stark reduzieren und den Einsatz nachhaltiger Alternativen noch weiter fördern.
Natürliche Kältemittel weisen sehr geringes bzw. kein Treibhauspotential auf. Daher sind sie von der F-Gas-Verordnung nicht betroffen.
Natürliche Kältemittel wie Propan (R290), CO₂ (R744) und Ammoniak (R717) gewinnen deshalb zunehmend auch im Rechenzentrum an Bedeutung. Sie sind umweltfreundlich und oft effizienter als synthetische Alternativen.
Beispiele für den Einsatz im Serverraum:
- Propan: Besonders geeignet für kleine bis mittelgroße Systeme.
- CO₂: Kommt in Systemen mit hohen Druckanforderungen zum Einsatz.
- Ammoniak: Wird für große industrielle Kälteanlagen verwendet.
Kälteverbraucher im Serverraum
Die 4 Hauptkälteverbraucher und ihre Anforderungen
- SERVER
- sie sind die zentralen Komponenten eines jeden Rechenzentrums und stellen damit die größten Kälteverbraucher dar. Sie erzeugen eine große Menge an Wärme. Besonders High Performance Computing „HPC“ – Hochleistungs-Server, können pro Serverrack eine Abwärme von bis zu 30kW oder sogar mehr erzeugen.
- Speichersysteme
- Systeme wie SANs (Storage Area Networks) oder NAS (Network Attached Storage) verwalten große Datenmengen und ihre Abwärme ist zwar meist geringer als bei Server, kann jedoch in modernen Hochleistungs-Speichersystemen signifikant sein. Sie brauchen vor allem präzise Kühlung.
- Netzwerkgeräte
- Switches, Firewalls oder Router sind wesentlich für die Datenkommunikation im RZ. Ihre Abwärme entsteht meist durch Prozessoren oder Netzteile. Auch ihre Wärmelast kann erheblich sein.
- Sonstige IT-Geräte im Rechenzentrum
- weitere Komponenten im Serverraum sind z.B. USV-Anlagen, Monitoring-Systeme, IoT-Geräte etc. USV-Anlagen erzeugen vor allem durch ihre Batterien und Wechselrichter eine hohe Abwärme.
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„Die RZ-Verfügbarkeit der neuen Serverrauminfrastruktur muss laut aktuellen Normen sichergestellt sein. Sowohl die gesamte Stromversorgung, als auch die Klimatisierung sind als Mehrpfad-Versorgung mit 2N Redundanz aufgebaut. Durch modulare USV-Anlagen je Pfad wurde eine 2(N+1) hergestellt, damit auch bei Wartungsarbeiten die geforderte Verfügbarkeit sichergestellt ist“, erklärt Stefan Austaller, IT-Bereichsleiter bei STIWA.
