Richtlinien und Empfehlungen rund um die Klimatisierung eines Rechenzentrums

15.02.2012

Im folgenden Beitrag behandelt der Sicherheits-Berater die wichtigsten Richtlinien und Empfehlungen rund um die Klimatisierung eines Rechenzentrums. Zwar stellen einige Richtlinien älteren Datums nicht mehr zwingend den Stand der Technik dar, liefern jedoch noch immer einen guten Überblick über das doch komplexe Thema Klimatisierung. Beim Lesen von White Papers und Empfehlungen kann festgestellt werden, dass es gegenseitige Verweise gibt. Zudem sind diese Empfehlungen keine rechtsverbindlichen Gesetze, sondern Handlungsempfehlungen, um einen gesicherten und dennoch Ressourcen schonenden Betrieb der informationstechnischen Systeme zu gewährleisten.

Grundlage fast aller Empfehlungen ist das White Paper "2011 Thermal Guidelines for Data Processing Environments – Expanded Data Center Classes and Usage Guidance" der "American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers" (ASHRAE). In diesem Dokument sind in erster Linie klimatechnische Randbedingungen für klassifizierte IT-Systeme aufgeführt. Die hier definierten Temperatur- und Luftfeuchtebereiche sind die von den großen Herstellern freigegebenen Betriebsbedingungen für Server, Speichersysteme, Bandlaufwerke etc.

Weitere deutschsprachige Empfehlungen finden sich auf den Seiten von BITKOM (Bundesverband Informationswirtschaft, Telekommunikation und neue Medien e.V.), und BSI (Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik):

BITKOM verweist in seinen Leitfäden "Energieeffizienz im Rechenzentrum Band 2" und "Betriebssichere Rechenzentren Version 2" zum einen auf die durch die ASHRAE definierten Temperaturbereiche, stellt aber auch Optimierungsmöglichkeiten vor wie beispielsweise

  • Warmgang-Kaltgang-Anordnung mit Einhausung
  • Racktiefen
  • Reduzierung von Hindernissen im Doppelboden, Dichtigkeit und Höhe desselben
  • Vordrücke, Temperaturdifferenzen
  • dynamische Leistungsregelung
  • direkte freie Kühlung oder indirekte freie Kühlung in Verbindung mit höherer Raumtemperatur und geringer relativer Luftfeuchte.

Das BSI gibt in seinen Maßnahmenkatalogen zum IT-Grundschutz allgemeine Hinweise zur Planung, zum Betrieb und zur Wartung. Im Hochverfügbarkeitskompendium wird ebenfalls auf bereits oben genannte Optimierungsmöglichkeiten eingegangen. Neben dem Thema Energieeinsparung werden zudem die Themen Redundanz, Steuerung und Überwachung (unter Verzicht auf Fernwartungseinrichtungen), Blitz- und Überspannungsschutz sowie physischer Intrusions- und Sabotageschutz aufgegriffen. Das HV-Kompendium verweist zur Findung von Grenzwerten der Raumluft für Technikräume auf die VDI-Richtlinie 2054. Diese Grenzwerte entsprechen in etwa dem Betriebs­bereich, der auch von ASHRAE als ideal bewertet wird.

Die Vereinigung von IT-Unternehmen und IT-Anwendern, The Green Grid, macht ähnliche Vorschläge, die schon bei der Planung eines Rechenzentrums berücksichtigt werden müssen:

  • Air Management Strategy
  • Kälteerzeuger nah an das IT-Equipment bringen (kurze Wege für Luft/
    Wasser)
  • mit größerer Temperaturdifferenz operieren
  • Einsparungstechniken einsetzen (economizer)
  • direkte oder indirekte freie Kühlung einsetzen
  • Einsparpotenziale in der gesamten Prozesskette finden und umsetzen
  • dynamische Regelung, Skalierbarkeit
  • höhere Zulufttemperaturen

The Green Grid hat zur Messung, Berechnung und Bewertung der Energieeffizienz die Werte Power Usage Effectiveness (PUE) und Datacenter Infrastructure Efficiency (DCiE) entwickelt.

Abseits der überwiegend auf Energieeffizienz abzielenden Themen stellt die DIN EN 13779 – "Lüftung von Nichtwohngebäuden" aus 2007 andere Fragen und gibt auch schon Berechnungs- und Planungsmodelle vor:

  • Außenklimadaten
    • Außentemperatur, Feuchte, Sonnenstrahlung und Windgeschwindigkeit
  • Anforderungen in den Räumen
    • thermische Bedingungen und Feuchtebedingungen
    • Luftqualität für Personen
    • Verwendung von Luftfiltern
    • Schalldruckpegel
    • Beleuchtung angepasst an Anforderungen (Energieeinsparpotenzial)
  • Raumnutzung
    • Personenbelegung, vorhandene, zukünftige Wärmelasten
  • Anlagenanforderungen
    • Lage der Außenluftansaugung und Fortluftöffnungen
    • Auslegung und Nutzung für einen energieeffizienten Betrieb
    • Druckbedingungen innerhalb der Anlage und des Gebäudes (Luftdichtheit)
    • spezifische Ventilatorleistungen
    • Luftvolumenströme
    • Festlegung von Luftarten und deren Klassifizierung
  • bauliche Gesichtspunkte (Schachtquerschnitte, Raumbedarf von Kälte- und Wasserverteilzentralen etc.)
  • Messkonzept und entsprechend erforderliche Messgeräte zur Über­wachung des Energieverbrauchs installieren
  • Reinigung, Instandhaltung und Wartung
  • Schutz- und Sicherheitseinrichtungen inklusive Notabschaltung
  • hygienische und technische Gesichtspunkte bzgl. Installation und Instandhaltung
  • wirtschaftliche Gesichtspunkte

Weitere Ausführungen zu Planung und Betrieb eines Rechenzentrums finden sich unter anderem auf den Internetseiten des Uptime Institutes, das die Tier-Level entwickelt hat, dem europäischen "Code of Conduct on Data Centers" und natürlich nachfolgend in diesem Sicherheits-Berater.




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