Energieverbrauch im RZ: Wie Profis das Data Center kühlen Detail - Computerwelt

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26.01.2011 Ariane Rüdiger*

Energieverbrauch im RZ: Wie Profis das Data Center kühlen

Die Klimatisierung frisst in konventionell gestalteten Rechenzentren etwa die Hälfte der erforderlichen Energie. Lesen Sie, wie RZ-Manager mit neuen Kühlkonzepten Energie sparen.

Wer beim Bremischen Rechenzentrumsanbieter b.r.m. die Server sucht, sieht in dem 360 Quadratmeter großen und sieben Meter hohen Loft nur einen großen orangenen Quader mitten in der Fabriketage stehen. Er enthält die gesamte Rechenpower des Unternehmens - sechs Racks mit Servern und Storage - und ist gleichzeitig die Heizung. Während andere ihr Data Center noch immer auf erkältungsfördernden 17 Grad Celsius halten, herrschen in dem Quader mit den Rigips-Wänden eher tropische 35 Grad Celsius. Kühlung braucht der Rechnerraum deshalb unter 27 Grad Außentemperatur nicht.

Bis zu Außentemperaturen von minus sieben Grad Celsius heizt das Rechenzentrum, von dem die Warmluft oben mit einer schallgedämmten Lüftungsanlage abgesaugt wird, den gesamten Loft, wenn es kälter wird, helfen Heizkörper, die beim Einzug belassen wurden. Wird es draußen zu heiß, kühlt eine Split-Klimaanlage die Rechner. Das war aber bisher kaum nötig, betont Harald Rossol, Geschäftsführer von b.r.m. Bei Split-Klimageräten arbeiten mindestens ein Außen- und ein Innengerät zusammen. Dazwischen zirkuliert ein Kältemittel.

Ausfälle? Fehlanzeige. "Wir achten sehr genau darauf, wie wir die Luft durch die Geräte führen. Deshalb ist es zwar sehr warm, aber es gibt keine Hotspots", erklärt Rossol. Dafür wird an jedem Server die Temperatur gemessen. Einen Doppelboden hat die Anlage nicht, das wäre bei den baulichen Voraussetzungen schwierig geworden. Lohn der Innovation: 65 Prozent weniger Stromverbrauch. Um den Rest teilweise selbst zu erzeugen, will b.r.m. demnächst auf dem Dach Solarzellen installieren. Ihr beträchtliches Klima-Know-how vermarkten er und fünf Kollegen mittlerweile über das neu gegründete Beratungshaus erecon.

RZ DER HEINRICH-BÖLL-STIFTUNG KÜHLT CO2-FREI Bei der Heinrich-Böll-Stiftung in Berlin machte man anlässlich des Neubaus der Zentrale in Berlin ebenfalls gleich Nägel mit Köpfen. "Wir kühlen ohne Strom und daher CO2-frei", sagt RZ-Leiter Bert Bloß stolz. Auch hier dient das Rechenzentrum als Heizaggregat. Kombiniert mit einem gut gedämmten Niedrigstenergiebaukonzept und einer Fußboden-Niedertemperaturheizung reicht der Output des wassergekühlten Rechenzentrums für die Erwärmung des Heizkreislaufs aus. Das Data Center wird mit 25 bis 27 Grad Temperatur betrieben, das Kühlwasser läuft mit 23 Grad ins Rechenzentrum und verlässt es mit 30 Grad. Verdunstungskühler kühlen Rechner und Büroräume im Sommer, fallen diese Kühler aus, wandert die Abwärme direkt per Konvektion in die Räume und kann daher kaum Schaden anrichten. "Deshalb ist unser System sogar sicherer als eine Kompressionskühlung", betont Bloß, der derzeit ständig neue Besuchergruppen durch RZ und Haus führen muss. Damit die Wasserkühlung an den Rechnern kennen Schaden anrichtet, wird das Wasser in Rohren und Schläuchen im untersten Bereich der Schränke geführt. Mit einem solchen System lässt sich auch die Wärme dezentraler Wärmequellen, etwa von Wiring Centers oder VoIP-Anlagen abführen. "Derzeit wird unser Konzept in Berlin an anderer Stelle dreimal so groß kopiert", freut sich Bloß - in einem Konferenzzentrum mit Hotel.

GÜNSTIG TROTZ LÄNGERER AMORTISATIONSZEIT Der IT-Betrieb der WWK-Versicherungen a.G. in München stand vor fünf Jahren vor der Aufgabe, ein Spiegel-Rechenzentrum zu implementieren, allerdings gab es ein Platzproblem. Eine Senkung der Stromkosten gehörte zu dieser Aufgabe. "Unser Ziel bis 2013 ist, dass die Stromkosten für die Klimatisierung nur noch zehn Prozent der RZ-Betriebskosten ausmachen", sagt Josef Feichtmair, Leiter Betriebstechnik der WWK-Versicherung in München. Das Primär-Rechenzentrum mit insgesamt 120 HP-ProLiant-Servern, davon einer Superdome Itanium, sowie rund 75 TByte Speicher ist 280 Quadratmeter groß und wird durch konventionellen CRAC (Computer Room Air Conditioner) klimatisiert. 33 Prozent des Energieverbrauchs fließen dort in die Kühlung.

Im gespiegelten Rechenzentrum sollten neue Technologien eingesetzt werden. Deshalb entschloss sich die WWK für wassergekühlte Racks. Trotz höherer Investitionen für Server-Schränke und deren Infrastruktur konnten Platzbedarf und Energieverbrauch deutlich reduziert werden. Feichtmair rechnet mit einer Amortisationszeit von sieben Jahren. Außerdem sind in diesem Rechenzentrum jetzt wieder genügend Platzreserven vorhanden.

Die Zukunft liegt darin, nicht mehr den Raum, sondern nur noch den Server-Einbauschrank zu kühlen. "Heute ist praktisch der Schrank das Rechenzentrum", sagt er. Zudem nutzt die WWK bereits heute 75 Prozent der Rechenzentrenabwärme für die Gebäudeheizung. In Zukunft ist eine 100 prozentige Nutzung der Abwärme geplant.

MEHR PLATZ IM RZ DANK WASSERKÜHLUNG Ein ähnliches Konzept, basierend auf Technologie von Rittal, nutzt Leitz, ein Stuttgarter Hersteller von Werkzeugmaschinen für die Holzbearbeitung. Das Unternehmen mit 3500 Mitarbeitern entschloss sich aus Kapazitätsgründen für die Einrichtung eines neuen, zweiten Data Center. "Da sollte es auf jeden Fall neue Technik sein", berichtet Roland Berndt, der als Administrator für die Implementierung des Kühlsystems zuständig war. Also entschied man sich wie üblich für die Server-Virtualisierung und - weniger üblich - für Liquid Cooling Packets von Rittal. Diese Packages stehen jeweils zwischen zwei Serverschränken, die sie auf der Vorderseite mit 25 Grad warmer Luft versorgen. Die Abluft, die auf der Rückseite aus dem Server-Rack abgesaugt wird, hat 42 Grad Celsius. Die Abwärme will Leitz später über eine Adsorptionskühlung nutzen. Der Energieverbrauch hat sich gegenüber dem ersten Rechenzentrum um 80 Prozent verringert. Alle kritischen Systeme - etwa 50 bis 60 Server und 10 TByte Speicher, wurden mittlerweile in das neue RZ migriert. Um das alte Rechenzentrum ebenfalls entsprechend umzurüsten, ist momentan kein Geld da. Doch geplant ist das auf jeden Fall. Über die Investitionskosten möchte Berndt nicht reden.

"Der Wasserkühlung im Rack oder in einem Teil des Rechenzentrums gehört die Zukunft", meint Christian Zilch, Vorstand des Beratungsunternehmens Experton Group. Die Zeit des hemmungslosen Hochtaktens von Prozessoren mit entsprechender Hitzeerzeugung sei zwar vorbei, dafür schreite die Miniaturisierung und damit die Verdichtung im Rack weiter voran. Es bleibe also die Notwendigkeit, Wärme abzuführen. Für neue Kühlkonzepte mit Wasserkühlung oder Wärmetauschern sieht er einige Hindernisse: "Maßnahmen lassen sich nur über Amortisierung verkaufen", weiß er. "Wärmetauscher und Anschlüsse kosten aber einiges, zudem steht die Wärme aus dem Rechenzentrum eher im Sommer zur Verfügung statt im Winter." Dagegen freilich können altbekannte, aber selten praktisch genutzte Technologien wie die Adsorptionskühlung helfen, bei der Wärme in Kälte umgewandelt wird. Doch hier stehen Industrie und Anwender noch ganz am Anfang.

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