RZ-Verfügbarkeit und Umweltschutz

Sicher und sparsam

11. März 2010, 14:36 Uhr | Frank J. Zachmann ist Director Sales und Marketing bei Equinix.

Weltweit fast 50 Rechenzentren betreibt Equinix, viele davon mit allerhöchsten Verfügbarkeitsansprüchen. Vor allem ein ausgeklügeltes Kühlungssystem kann dazu beitragen, dass dies kein Widerspruch zum Umweltschutzgedanken sein muss.

Unternehmen können über Outsourcing ihre IT-Systeme und -Infrastruktur bei einem professionellen
IT-Dienstleister betreiben. Darüber hinaus lassen sich ergänzende Dienstleistungen bis hin zum
vollständigen Management der Anwendungen in Anspruch nehmen. IT-Systeme in sicherer und
performanter Umgebung extern in einem professionellen Rechenzentrum zu betreiben, trägt zu hoher
Sicherheit und höchster Verfügbarkeit bei. Dies erfordert es, multiple IP-Anbindungen und
zuverlässige Versorgungseinheiten in den Rechenzentren vorzuhalten. Die Klimatisierung der Server
gehört zu diesen wichtigen Komponenten, die allerdings viel Strom verbraucht. Durch eine optimierte
Kalt- und Warmgangstruktur innerhalb der Colokationsflächen ist der Energieverbrauch im Interesse
der Umweltverantwortung jedoch reduzierbar.

Die drei technischen Hauptkriterien, die Rechenzentrumsbetreiber, -dienstleister und Kunden
nachhaltig fordern, sind hochverfügbare Services, eine leistungsfähige und skalierbare
Infrastruktur und maximale Sicherheit für Daten und Anwendungen. Die dahinterstehende Infrastruktur
und Softwarekomponenten müssen konstant und ausnahmslos eine besonders hohe Zuverlässigkeit
aufweisen. Diese Zuverlässigkeit ist ein Qualitätsmerkmal, das bei professionellen
Rechenzentrumsbetreibern vorausgesetzt wird.

Dies schließt auch die Flexibilisierung von Bandbreiten und bei Bedarf Lastenverteilung zwischen
Servern und Standorten für die Sicherung der Verfügbarkeit ein, damit der Zugriff auf die Daten
jederzeit auch bei Schwankungen der Zugriffszahlen und der gesendeten Datenvolumen möglich ist. Ein
professionelles Monitoring des Netzwerks und der gesamten IT-Infrastruktur ist zur Sicherung der
unterbrechungsfreien Verfügbarkeit unabdingbar.

Verantwortung für Verfügbarkeit mit entsprechenden Garantien zu übernehmen, ist nur mit
redundanter Infrastruktur möglich. Solche professionell betriebenen Rechenzentren sind mit allen
notwendigen Versorgungseinheiten mehrfach redundant ausgestattet. Damit erhält der Kunde
beispielsweise im Rahmen individueller Service Level Agreements für die unterbrechungsfreie
Stromversorgung sowie für eine adäquate Klimatisierung garantierte Verfügbarkeiten.

Verantwortungsbewusstsein für die Umwelt

Ein großes Verantwortungsbewusstsein ist seitens der Rechenzentrumsbetreiber gefragt, da sie
naturgemäß mit dem hohen Stromverbrauch für diese Redundanz zu den großen Energieverbrauchern
gehören. Den operativen Betrieb eines Rechenzentrums mit möglichst hoher Energieeffizienz zu
betreiben, erfordert umfassende Maßnahmen. Dazu gehören zum Beispiel der Austausch von veralteten
Geräten, die unnötig viel Strom verbrauchen, und die ökonomisch sinnvolle Gestaltung des
Innenraums, damit die Klimatisierung energieeffizient stattfindet. Viele Betreiber vergleichsweise
kleiner Rechenzentren nutzen dagegen Gebäude, die in ihrer Grundkonzeption baulich und
versorgungstechnisch nicht auf den Rechenzentrumsbetrieb ausgelegt sind. Der Energiebedarf wird in
der Regel nie erfasst oder nicht durch regulative Maßnahmen reduziert. Die Voraussetzungen für eine
Reduktion des Stromverbrauchs fehlen. Durch das Outsourcing ihrer IT-Systeme zu professionellen
Rechenzentrumsbetreibern können Unternehmen folglich einen Schritt zu mehr Sicherheit, höherer
Verfügbarkeit und nicht zuletzt auch einen Beitrag für die Umwelt mit weniger Energieverbrauch
leisten.

Energieeffiziente Innenraumgestaltung

Die Innenraumgestaltung hat entscheidenden Einfluss auf den Stromverbrauch. Neben dem Design mit
der Anordnung der Server und den Geräten der Klimaanlage sind die optimale Verteilung der
Versorgungseinheiten und die Verkabelung wichtig. Der Standort wirkt sich auf den Stromverbrauch
aus, da die Entfernung bei der Verteilung des Stroms innerhalb des Rechenzentrums eine Rolle für
den Stromverbrauch spielt. Bei der Planung eines Rechenzentrums ist es sinnvoll, einen Standort in
der Nähe einer primären Ener-giequelle zur Minimierung der Kosten für das Verteilsystem vorzusehen.
Bei hohen Decken wird die kalte Luft oberhalb der Server-Schränke verteilt. In diesem Fall ist kein
Doppelboden erforderlich, selbst bei hoher Dichte der Infrastrukturkonfiguration. Der effizienteste
Kühleffekt ist gegeben, wenn der natürlich Fluss der Luftzirkulation greift, denn warme Luft steigt
nach oben und kalte Luft senkt sich ab. Kühlgeräte sollten in den Rechenzentren in den Gängen mit
guter Luftverteilung stehen, um eine Verteilung der warmen Luft zu reduzieren.

Kaltgang- und Warmgangprinzip

Die Effizienz des Betriebs dieser Kühlungsgeräte selbst erhöht sich, wenn kalte und warme Gänge
zwischen den Racks separiert sind. Das Kaltgang-/Warmgangkonzept verhindert, dass die Luft, die von
der Klimaanlage verbraucht wird, sich kumulativ weiter erwärmt. Wäre dies der Fall, ist die
Kühlleistung, um die erwärmte Luft wieder auf die richtige kühle Temperatur zu bringen, unnötig
hoch. Die Server saugen in der Regel Luft an der Vorderseite ein und führen die erwärmte Luft auf
der Rückseite wieder ab. Bei einer Kalt-/Warmgangkonzeption stehen die Kühlungsgeräte für die
Verteilung der Umluft parallel zu den Server-Schrankreihen. Dies verhindert eine Durchmischung der
warmen Abluft mit der kalten Zuluft durch die räumliche Trennung. Im Idealfall sind die Kaltgänge
vollständig mit kalter Luft gefüllt, während die warme Luft nach oben über die Server-Schränke
hinweg strömt und zu den Klimageräten zurückgeführt wird.

Altanlagen drücken mit einem hohen Überdruck kalte Luft in den Doppelboden hinein. Ohne
Einhausung kommt die kalte Luft aus dem Dopelboden heraus, geht nicht über die Racks zu den
Servern, sondern verteilt sich undefiniert. Das führt zu erhöhtem Energiebedarf, da mehr Last
erforderlich ist, weshalb als eine weitere Entwicklungsstufe das Einhausen der Racks auf dem Plan
stand.

Einhausung zur Optimierung der Luftzirkulation

Eine vollständige Einhausung ist das Ziel für die maximale Effizienz, da Leerräume innerhalb der
Racks gefüllt oder isoliert sind. Der Stromverbrauch lässt sich durch eine
Kaltgang-/Warmgang-Einhausung abhängig vom Bedarf bei den Server-Reihen und Flächen weiter
reduzieren, denn kalte Luft kann sich ohne eine derartige funktionale Separierung der Gänge mit
warmer Luft mischen, sodass die Temperatur steigt und die Klimaanlage mehr Strom verbraucht.
Kaltgänge müssen nach oben und an den Stirnseiten durch Türen abgedichtet sein. Eine Trennung von
Kalt- und Warmzonen gilt auch für den Innenbereich der Racks, das heißt in leeren Höheneinheiten
und seitlich neben dem 19-Zoll-Bereich. Im Warmgang muss der Boden abgedichtet sein. Dies betrifft
auch die Schrankböden. Eine solche Konfiguration lässt eine Temperaturreduzierung zwischen einer
Doppelbodenoberkante und dem oberen Bereich des Racks von zirka 4 auf zirka 1 Kelvin zu. Dies
sichert eine optimierte Kaltluftversorgung der Server über die gesamte Rack-Höhe. Es ist Wert
darauf zu legen, eine optimale Einhausung in den Racks vorzunehmen, wo immer es machbar ist, damit
keine Luftkurzschlüsse und die Durchmischung von Zu- und Abluft auftreten. Des Weiteren ist ein
gesteuertes Luft-Management wichtig, was ein Monitoring der Luftströme und Temperaturen für dieses
Regulativ notwendig macht. Dabei sind die individuelle Server-Bestückung pro Rack und der Grad der
Einhausung zu bedenken: Server-Schränke ab 3 kVA sollten stets in einer solchen Aufstellung
angeordnet sein, der Lohn ist ein Energieeinsparungspotenzial von bis zu 30 Prozent.

Equinix betreut nach eigenen Angaben Kunden, die einen Strombedarf von bis zu 33 kVA pro Rack
haben. Erfahrungsgemäß müssen die genutzten Blade-Server ihren Dienst in einem separaten Bereich
des Rechenzentrums mit getrennter Kälteinfrastruktur (Verrohrung) verrichten, um Strom zu sparen.
Dort arbeitet energiesparend neben der konsequenten Einhausung eine spezielle Wasserkühlung. Diese
Technik sitzt als geschlossenes System zwischen den Server-Schrankreihen und ermöglicht eine
Kühlung direkt an den Schränken, ohne den gesamten Raum mit kühlen zu müssen.

Maßnahmen für den laufenden Betrieb

Die im Rechenzentrum erzeugte Wärme wird mithilfe der Klimageräte an die Umwelt abgegeben. Eine
Einflussnahme erfolgt durch gezielte Zu- und Abführung von Luft. Eine Energieoptimierung lässt sich
insbesondere durch das Nachrüsten von Reglern erreichen. Eine kontinuierliche Leistungsregelung ist
für den energieeffizienten und energieoptimierten Rechenzentrumsbetrieb Pflichtprogramm. So ist
beispielsweise ein Pumpenkreislauf in den Rechenzentren der International Business Exchange (IBX)
immer auf das Maximum der Anlage ausgelegt und über einen Motor zu regeln, um die Leistung
bedarfsabhängig zu reduzieren. Um die Energieeffizienz nachhaltig zu steigern, ist die
Verlustleistung jeder einzelnen elektrischen Komponente in den Rechenzentren kontinuierlich
angepasst.


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