Der Betrieb von IT-Komponenten stellt einen vor so manche Herausforderung. So muss als erstes ein geeigneter Einbauort gefunden werden, denn zentrale Komponenten der IT müssen räumlich zusammengefasst und gegenüber ­ihrer Nachbarschaft abgesichert werden. Eine leistungsfähige und ausfall­sichere Stromversorgung muss in diesen Raum geführt werden. Auf geeigneten und redundanten Wegen wollen die IT-Komponenten mit den Anwendern bzw. der Außenwelt vernetzt werden. So weit, so gut.

Sobald die Komponenten eingeschaltet werden um ihren Betrieb aufzunehmen, stellt man sehr schnell fest, was es bedeutet, wenn der Hersteller der Core-Switche in seinem Datenblatt eine Wärmeabgabe von 6 kW angibt. Es wird nicht nur laut, sondern auch warm. Die beiden Core-Switche eines Netzes reichen bereits aus, ein kleines Einfamilienhaus zu beheizen. Ein mittelprächtig bestücktes Blade-Server-System schafft es, eine Wärmeabgabe von 13.187 BTU/hr zu produzieren. Die Angabe von BTU/hr ist im anglo-amerikanischen Bereich gebräuchlich und heißt british thermal unit per hour. Sie lässt sich mit dem Faktor 0,293 in kW und somit wieder auf das europäische Festland bringen. Nun gesellen sich knapp 4 kW je Bladesystem zu den 12 kW der aktiven Netzkomponenten. Gehen wir von 10 Bladesystemen aus, erhitzen nun insgesamt 52 kW einen Raum von 40 m², in dem sich all diese System locker unterbringen lassen. Nun kommt noch dazu, dass die Hersteller der Geräte Temperaturbereiche vorschreiben, in denen die Geräte zum einen gelagert und zum anderen betrieben werden müssen. Um bei dem Beispiel des Core-Switches zu bleiben, schreibt der Hersteller eine Lagertemperatur von – 40 bis 75°C und eine Betriebstemperatur von 0 bis 40°C jeweils als Umgebungstemperatur vor. Diese Angaben werden oft in Grad Fahrenheit kommuniziert, der Sicherheits-Berater hat die erforderliche Übersetzung hier bereits durchgeführt. Spätestens jetzt wird klar, dass es nur wenige Minuten nach dem Einschalten der beispielhaft aufgezählten Geräte die Temperatur in einem geschlossenen Raum bereits die vorgeschriebene maximale Lagertemperatur überschreitet, von der maximalen Betriebstemperatur ganz zu schweigen.

Nicht nur um die Raumtemperatur in den o.a. Betriebsgrenzen, sondern auch um die IT-Komponenten unter gleichbleibenden Umgebungsbedingungen zu halten, muss daher ein Serverraum gekühlt werden. Bloß wie? Bei dem Einsatz von Bladesystemen wird oft nach wassergekühlten Racks geschrien während der Bandsicherungs-Roboter einsam in einem Raum steht, der überhaupt nicht klimatisiert wird. An dieser Stelle findet oft viel zu früh bereits eine Entscheidung für eine Technologie statt, obwohl wichtige Grundsätze noch gar nicht bedacht wurden. Diese Grundsätze finden sich in den Klima-Paradigmen der von zur Mühlen’sche GmbH, Bonn wieder.

Bei den VZM-Klima-Paradigmen handelt es sich um eine Auflistung von Überlegungen, nach denen projektspezifisch die jeweils passende Klimatisierungslösung erarbeitet wird. Sie lauten im Einzelnen:

1. Trennung grober und feiner Technik

Im Serverraum selbst dürfen nur die IT-Komponenten aufgebaut sein, keine USV, keine Batterien, keine Klimaanlagen. Das Sicherheitsrisiko durch den Betrieb von technischen Anlagen der Infrastruktur (grobe Technik) in unmittelbarer Nähe der IT wäre einfach zu groß. Umluftkühlgeräte müssen in einer Klimaspange organisatorisch getrennt von den IT-Komponenten installiert sein, um die Personenströme zu entmischen. Nur für den Fall, dass eine Wartung an der Peripherie der Infrastruktur durchgeführt wird (z.B. bei der Wartung der Rauchmelder einer Brandmeldeanlage), muss ein Wartungstechniker in den IT-Raum. Falls es sich um Fremdpersonal handelt, muss er aus Sicherheitsgründen begleitet werden, aber nur falls er in den IT-Raum muss. So führt die Trennung der groben und feinen Technik in einzelne Funktionsbereiche auch zur Ökonomisierung bei den Personalkosten. 

2. Klimatisierung mit Umluft

Grundsätzlich soll mit Umluftkühlung gearbeitet werden. Wassergekühlte Serverschränke arbeiten im Inneren auch nur mit Umluftkühlung und durch einfache konstruktive und technische Maßnahmen lassen sich auch mit raumbezogener Umluftkühlung hohe Leistungen von bis zu 20 kW je Rack beherrschen. Außerdem verstößt der Einsatz von wassergekühlten Serverschränken gegen Paradigma 1. Der Einsatz von direkt wassergekühlten IT-Komponenten (z.B. Großrechner, Multiprozessorsysteme) muss allerdings optional immer möglich sein.

3. Einhaltung von Grenzwerten für Temperatur und Feuchte

Grenzwerte für Temperatur und Feuchte aus den relevanten Normen und Empfehlungen müssen eingehalten werden (siehe nachfolgende Beiträge). Dabei muss man sich stets vor Augen halten, dass es sich bei den Richtlinien wie ASHREA um die maximalen Temperatur- und Feuchtebereiche handelt, innerhalb derer die Geräte zu betreiben sind. Die Auslegungswerte für die Klimaplanung müssen also innerhalb dieses Bereiches liegen.

4. Installation von Strom- und Datentrassen oberhalb der Racks

Der Doppelboden dient zur gleichmäßigen Luftverteilung. Er muss hoch genug sein (min. 80 cm) und frei von störenden Einbauten bleiben.

5. Regelung der Umluftmenge

Zulufttemperatur = konstant
Der Umluftkühler gibt immer dieselbe Lufttemperatur ab. Die Empfehlung für die Inbetriebnahme lautet 22°C. Dieser Wert kann in der Betriebsphase schrittweise auf 23 und 24°C erhöht werden, um eventuell weitere Energieeinsparungen zu erzielen.

Zuluftvolumenstrom = variabel
Die Festlegung bezieht sich auf die Warm-Kaltgangaufstellung inklusive Einhausung, wo entsprechend der Wärmelasten nicht die Zulufttemperatur angepasst wird, sondern der erforderliche Volumenstrom. Das erfolgt über eine Druckdifferenzregelung zwischen Doppelboden/Kaltgang und Warmgang/Raum.

Doppelboden und Kaltgang werden dabei als zusammengehörig betrachtet. Fordert der Server wegen Mehrarbeit und dadurch höherer Betriebstemperatur mehr Kaltluft an, indem sein Lüfter die Drehzahl erhöht, entsteht im Kaltgang/Doppelbodenbereich Unterdruck und im Warmgang Überdruck. Die Druckdifferenzüberwachung erkennt das und regelt reaktionsschnell die Drehzahl des Lüfters im Umluftkühlgerät höher. Das gleiche geschieht, wenn die Rechnersysteme weniger belastet werden. Dann fordern sie weniger Kaltluft an, der Kaltgang bekommt Über-, der Warmgang Unterdruck. Automatisch wird durch Herunter¬regeln der UKG-Lüfter wieder ein Druckausgleich geschaffen.

6. Frischluftversorgung im Serverraum

Ein Serverraum ist kein dauerhafter Arbeitsplatz im Sinne der Norm, daher ist sein Anspruch auf Frischluftversorgung auch wesentlich geringer. Ein 1-facher Luftwechsel pro Stunde mittels vorkonfektionierter Luft ist völlig ausreichend. 

7. Redundanzen

Grundsätzlich gilt eine n+1-Redundanz bei den Umluftkühlgeräten sowie den Kälteerzeugern und Rückkühlern. Pumpen müssen als Doppelpumpen ausgeführt werden, d.h. mit separaten Absperrvorrichtungen je Pumpe. Die n+1-redundanten Umluftkühlgeräte eines Raumes sollen auf 2 Kältekreise aufgeteilt werden, um bei einer Havarie eines Kreises nicht sofort die gesamte Kälteleistung zu verlieren.

8. Strikte Trennung zwischen Zu- und Abluft

Unter Zuhilfenahme aller konstruktiven Möglichkeiten (Einhausungen, Blindplatten, Kabelbürsten etc.) ist eine Vermischung von Zu- und Abluft unbedingt zu vermeiden. Je dichter die Trennung von Kalt- und Warmgang ist, desto präziser und effizienter funktioniert das System. 

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