Intelligente Gebäudeautomation
Gebäudesicherheit für RZs
Der deutsche Hersteller Siemens hat mehrere Produktfamilien im Portfolio, die die physische Sicherheit eines Rechen-zentrums garantieren sollen. Für den optimalen RZ-Betrieb sind zudem Lösungen für das Energie-Management gefragt.
Smartphones, Tablets, digitales Fernsehen - Exabytes an Daten, die Monat für Monat durchs Internet laufen: Die Informationstechnik entwickelt sich schneller denn je. Etwa alle 18 Monate verdoppelt sich die gespeicherte Datenmenge. Im selben Maß steigen die Anforderungen an die dafür notwendige Infrastruktur. Eine Schlüsselrolle in der vernetzten Datenwelt spielen Rechenzentren. In ihnen verbinden sich die Welt der IT und die der Gebäude. Um die Verfügbarkeit eines Rechenzentrums sicher zu stellen, sind intelligente gebäudetechnische Infrastrukturen notwendig.
Mit den sich ständig ändernden Anforderungen der IT-Welt gehen auch hohe Herausforderungen an die Infrastruktur einher. Allein der Datenverkehr mit mobilen Endgeräten wächst jährlich um mehr als 50 Prozent. Zum Stand Oktober 2013 gab es eine Million Apple- und 500.000 Google-Apps. Längst ist das Exabyte - eine Ziffer mit 18 Nullen - zur gängigen Dateneinheit geworden. Für Verantwortliche eines Rechenzentrums heißt das: Server haben einen Lebenszyklus von drei bis fünf Jahren und entsprechen danach nicht mehr den aktuellen Anforderungen. Innerhalb von wenigen Jahren ist also ständig neu zu investieren.
Infrastrukturen im Zeichen der Verdichtung
Die Gebäudeinfrastrukturen eines Rechenzentrums wie Server-Räume oder die Kälte- und Stromversorgung lassen sich jedoch häufig nicht im selben Tempo erneuern. Ihr Lebenszyklus ist typischerweise wesentlich länger als die der IT-Komponenten. Um bei höherer Rechenleistung den gleichen Platz zu nutzen, kommen beispielsweise kompakte Blade-Server zum Einsatz. Allerdings haben diese einen hohen Energiebedarf, sodass der Stromkonsum pro Quadratmeter steigt - und mit ihm das Risiko für eine Überhitzung.
Spagat zwischen IT- und Infrastrukturwelt
Ebenso wie die immer leistungsfähigeren und schlankeren Server muss auch die Gebäudeinfrastruktur skalierbar sein. Dabei kommt dem Infrastruktur-Management eine zentrale Bedeutung zu. Nutzt ein Unternehmen sein Rechenzentrum ausschließlich selbst, ist das Management der IT und der Gebäudeinfrastruktur genau definiert. Im Idealfall ist die Server-Struktur einheitlich, der Energieverbrauch gleichmäßig und gut planbar und der physische Zutritt ist auf eine feste Mitarbeitergruppe begrenzt. Ähnliches gilt für die Rechenzentren großer Internet-Provider, weil Prozesse und Technik häufig stark standardisiert sind.
Anders ist es bei Anbietern von so genannten Hosted-Managed-Services oder bei Colocators. Sie stellen anderen Unternehmen Rechnerkapazitäten und deren Betrieb zur Verfügung - oder auch nur die Räumlichkeiten zum Aufstellen eigener Server. Daher kann der Bedarf an Platz und Energie auftragsabhängig stark schwanken. Außerdem ist bei den Colocators der Kreis der Personen, die das Rechenzentrum betreten dürfen, in der Regel größer und komplexer zu verwalten. Ein Kunde muss rund um die Uhr Zutritt zu den eigenen, aber keinesfalls zu fremden Servern haben.
Je heterogener die IT-Landschaft eines Rechenzentrums, desto wichtiger ist ein gutes Zusammenspiel des Asset- und eines übergeordneten Infrastruktur-Managements. Um dieses an die steigenden Anforderungen anzupassen und Optimierungsmöglichkeiten auszuschöpfen, braucht es Expertise in beiden Bereichen: bei der Gebäudeinfrastruktur, -technik und -automatisierung sowie ein umfassendes Wissen rund um die Prozesse in und das Management von Rechenzentren.
Fabriken des 21. Jahrhunderts
Der sichere und effiziente Betrieb von Rechenzentren weist viele Analogien zum Betrieb klassischer Industrieprozesse auf. Rechenzentren können deshalb mit gutem Grund als die "Fabriken des 21. Jahrhunderts" gelten. Es geht darum, industrietypische Prozesse und Workflows zu verstehen und sie mit durchgängigen, integrierten Lösungen zu unterstützen und zu automatisieren. "Integriert" heißt in diesem Zusammenhang, dass alle Einzelgewerke nahtlos und technisch transparent ineinandergreifen. Hersteller wie beispielsweise Siemens bieten spezifisch für Rechenzentren lösungsorientierten Ansätze, die nicht einzelne Komponenten betrachten, sondern ein Paket aus verschiedenen Komponenten. "Integriert" heißt weiterhin, dass sich bei der Umsetzung solcher Lösungen vielfältige Kompetenzbereiche ergänzen müssen. Daher hat Siemens seine Kernkompetenzen rund um Gebäudetechnik und Energieeffizienz durch die Kooperation mit ausgewählten Partnern aus dem Infrastruktur- wie auch dem IT-Bereich erweitert und bindet bei Bedarf deren Drittprodukte in sein eigenes Lösungsport-folio ein.
Die in einem Rechenzentrum eingesetzten Systeme und Anlagen müssen höchsten Ansprüchen an die Verfügbarkeit genügen, vergleichbar mit der hohen Priorität, die der Ausfallsicherheit in der industriellen Produktion zukommt. Rechenzentren müssen täglich rund um die Uhr und unterbrechungsfrei funktionieren - Business Continuity lautet dabei Stichwort. Dies mit gutem Grund: Fällt die Datenverarbeitung aus, kommt es in allen Branchen zum Geschäftsstillstand. Eine Bank ist beispielsweise ohne funktionierendes Rechenzentrum nach 48 Stunden nicht mehr zahlungsfähig.
Integrierte Gesamtlösungen erlauben die professionelle Steuerung und das transparente Management der komplexen Abläufe und Prozesse der Rechenzentrumsinfrastruktur. Was das in der alltäglichen Praxis bringt, verdeutlicht folgendes Beispiel: Weist etwa das Energie-Monitoring auf einen punktuell erhöhten Stromverbrauch hin, kann dies ein Frühindikator für eine Störung sein, die einen Brand zur Folge haben könnte. Ist dies erkannt, können Gegenmaßnahmen frühzeitig eingeleitet werden, noch bevor ein größerer Schaden entstehen kann.
Eingreifen, bevor Schaden entsteht
Um das Facility- und das IT-Management zu verknüpfen und Daten und Informationen aus verschiedenen Systemen zusammenzuführen, kann eine Datacenter-Infrastructure-Management-Software zum Einsatz kommen. Neben Asset-Management-Funktionalität und 3D-Modellierung des Rechenzentrums bietet die entsprechende Software von Siemens auch Simulationen an. Mit ihnen lässt sich zeigen, wie sich Änderungen an der IT-Landschaft auf die Gebäudetechnik auswirken würden. Will der Betreiber zum Beispiel zusätzliche Server-Hardware aufstellen, ermittelt die Software die Auswirkungen auf den Energieverbrauch oder berechnet, wie die Kühlleistung anzupassen ist.
Optimierter Energiebedarf
Rechenzentren gehören zu den größten Stromverbrauchern überhaupt. Laut Studien sind sie für rund zwei Prozent des weltweiten Energiekonsums verantwortlich. Die Energiekosten machen den Großteil der Betriebskosten eines Rechenzentrums aus, und allein bis zu 40 Prozent davon gehen auf das Konto der Kühlleistung. Mit einem energieeffizienten Betrieb von Servern und der Gebäudeinfrastruktur kann ein Betreiber die Energiekosten signifikant senken. Als Kenngröße für Energieeffizienz ist oft der so genannte PUE-Wert (Power Usage Effectiveness) gefragt. Sparsame Rechenzentren liegen heutzutage bei einem PUE-Wert von 1,2 bis 1,3. Das Gebäudeautomationssystem Desigo automatisiert nicht nur bedarfsgerecht die Heizungs-, Lüftungs- und Klimaregelung, sondern kann auch verschiedene Kühlsysteme und -konzepte integrieren und somit einen energieeffizienten Betrieb unterstützen.
Unterbrechungsfreie Stromversorgung
Stromversorgungsunternehmen können keine unterbrechungsfreie Stromversorgung garantieren. Rechenzentrumsbetreiber müssen sich also selbst gegen Ausfälle absichern. Dazu ist die Stromverteilung redundant ausgelegt und mit USV-Anlagen und Generatoren ergänzt. Neben der Sicherstellung der hohen Verfügbarkeit des Rechenzentrums sollen auch die Mitarbeiter im Arbeitsalltag geschützt und Brandgefahren minimiert werden. Dabei bieten Stromschienen Flexibilität für den Betrieb und eine Senkung des Brandrisikos.
Im laufenden Betrieb ist es erforderlich, das Stromversorgungssystem ständig zu überwachen, um den Verbrauch oder die Versorgungsqualität - die so genannte Power Quality - zu kontrollieren. Diese Werte werden an verschiedenen Orten im Stromnetz gemessen und zum Teil für spätere Analysen aufgezeichnet. Weichen Messwerte von vorgegebenen Sollparametern ab, erfolgt ein Alarm.
Brände im Keim ersticken
Tatsächlich sind Brände die häufigste Ursache für Betriebsunterbrechungen in Rechenzentren. Sie entstehen zum Beispiel aus Schwelbränden in der Verkabelung. Auf dem Markt gibt es dafür spezifische Brandschutzlösungen. Das Ziel dabei ist es immer, einen entstehenden Brand möglichst früh zu erkennen und wirkungsvoll zu bekämpfen. So genannte Ansaugrauchmelder (Aspirating Smoke Detectors, ASD), die in den Rechnerräumen installiert sind, nehmen über ein Ansaugrohrnetz permanent Luftproben und untersuchen sie auf Rauchpartikel. Erkennt der Melder einen Brand, löst dies automatisch Gaslöschsysteme aus, die den Raum innerhalb kürzester Zeit mit den Löschgasen Stickstoff oder Argon fluten und - anders als bei Wasser oder Schaum - rückstandslos löschen.
Löst bei einem Brand in einem Rechenzentrum eine automatische Gaslöschanlage aus, können Festplatten allerdings Schaden nehmen. Diese reichen vom automatischen Herunterfahren bis zum Datenverlust. Eine Studie von Siemens ergab, dass die Schäden durch den hohen Geräuschpegel entstehen, die konventionelle Löschanlagen erzeugen.
Für die sichere und leise Löschung hat der Hersteller deshalb in den letzten Jahren die so genannte Silent Extinguishing Technology entwickelt. Die Hauptkomponenten dieser Technik sind eine spezielle Löschdüse und die Ventiltechnik, die ein gleichmäßiges Einbringen des Löschgases ermöglicht. Vollautomatisch und mithilfe der Löschgase Stickstoff oder Argon lassen sich damit Brände in Rechenzentren schnell und rückstandslos löschen. Die Sinorix Silent Nozzle reduziert bei einer Löschung den Lärmpegel um bis zu 20 Dezibel. Im Zusammenspiel mit den anderen Komponenten und Einstellungen einer Gaslöschanlage mit der Silent Extinguishing Technology verringert sich der Geräuschpegel auf unter 100 Dezibel.
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