Für große Rechenzentren konnten die Techniker in den vergangenen Jahren erstaunliche Energiesparpotenziale bei der Klimatisierung aufdecken. Mit geeigneten Komponenten kann auch der Server-Raum des Kleinunternehmers von diesen Konzepten profitieren.

Moderne Server werden immer energieeffizienter und kompakter, erbringen also immer mehr Rechenleistung auf immer kleinerem Raum. Dies bedeutet jedoch auch: Die Abwärme, die beim Betrieb der Geräte entsteht, konzentriert sich tendenziell an Hotspots, die die Geräte schädigen können. In großen Rechenzentren, wo nicht selten Hunderte oder Tausende von Servern in einem einzigen Raum Tag und Nacht laufen, kann auch die gesamte Raumluft so warm werden, dass sie die Geräte ins Schwitzen bringt. Die Klimatisierung dieser Räume verbraucht eines Großteils der Energie, und damit verursacht diese enorme Kosten – bei RZs von mehreren hundert Quadratmetern bedeutet dies eine beträchtliche Summe im Jahr, und die Energiepreise steigen weiter. Um dem zu begegnen, hat sich in neueren Rechenzentren die Trennung von Kalt- und Warmgängen mit Kaltgangeinhausung als Königsweg etabliert.

 

Das Prinzip von Kalt- und Warmgang

Dieser Ansatz folgt zwei Grundgedanken. Der erste lautet: Um einen Server zu kühlen, muss man die warme Luft von ihm weg und kalte Luft (aus einer Klimaanlage) an ihn heranführen. Der warme und der kalte Luftstrom sollten sich nach Möglichkeit nicht begegnen, da sie sich dann vermischen. Heraus kommt dann lauwarme Luft, die weniger effektiv kühlen kann. Ein großer Teil der Energie, die in das Klimagerät floss, verpufft somit ohne Wirkung. Daher stellt man die Server-Schränke in parallelen Reihen so auf, dass sich alle Geräte Front zu Front gegenüberstehen. Da die Abwärme hinten aus den Rechnern strömt, kann man sie dort (im so genannten Warmgang) mit Ventilatoren absaugen. Zwischen zwei Server-Fronten entsteht hingegen ein Kaltgang, in den man möglichst gezielt die kühle Luft aus der Klimaanlage einbläst. Der zweite Grundgedanke lautet: Ein kleines Volumen lässt sich mit weniger Energie herunterkühlen als ein großes. Im Rechenzentrum muss das Ziel also sein, das Luftvolumen zu minimieren, das direkt an die Server strömen kann, und es vom Warmgang hermetisch abzutrennen. Möglich ist dies durch eine Kaltgangeinhausung, also Dach- und Türelemente, die auf die Server-Schränke oder an die beiden Enden eines Kaltgangs montiert werden. Die Tatsache, dass die Schränke in großen Rechenzentren meist dieselbe Höhe haben, kommt diesem Ansatz entgegen.

 

Umsetzung des Konzepts in kleinen Räumen

Auch kleine Unternehmen, die nur wenige IT-Komponenten betreiben, stehen vor der Notwendigkeit, in diesem Bereich Energie einzusparen. Dies gilt besonders für mittelständische Fertigungsbetriebe, denen in ihrem energieintensiven Kerngeschäft keine großen Einsparungen möglich sind. Die Ausgangssituation ist dort prinzipiell dieselbe wie in einem großen Rechenzentrum. Zwar arbeiten deutlich weniger Rechner, aber da in der Regel auch nur ein kleiner Server-Raum zur Verfügung steht, erwärmt er sich im Verhältnis womöglich sogar schneller. In der gewachsenen IT-Infrastruktur, die man in vielen kleineren Unternehmen antrifft, erscheint es jedoch schwierig, mit Kaltgangeinhausungen zu arbeiten. Dort dominieren oft nicht gleich hohe Racks das Bild, sondern Schränke unterschiedlicher Höhe und Breite, an denen sich die sukzessive Erweiterung der IT-Ausstattung im Lauf der Jahre ablesen lässt. Mit Standard-Dachelementen, die in aller Regel auch nicht mit Schränken aller Hersteller kompatibel sind, kommt man dort nicht weit. Mit der so genannten Skyline-Einhausung bietet Schäfer IT-Systems eine Lösung speziell für solche kleinen Server-Räume an. Als Hersteller, der Netzwerkschranklösungen ebenso anbietet hat wie Klimatisierungslösungen für Großrechenzentren, versucht Schäfer nach eigenem Bekunden damit, die Effizienzvorteile moderner Kaltgangeinhausungen auch in kleinen Unternehmen realisierbar zu machen. Um die unregelmäßige „Wolkenkratzer-Skyline“ der unterschiedlich hohen Schränke überdachen zu können, müssen die Lücken zwischen ihnen geschlossen sein. Der Hersteller setzt dazu mit modularen Sandwichplatten aus Stahlfeinblech und mit Füllmaterial auf eine Kombination, die sich mit der Stichsäge direkt vor Ort in beliebige Formen bringen lässt. Durch Schrauben oder (wenn Bohren nicht möglich ist) durch Kleben oder mittels U-Profilen und Winkelblechen kann der Monteur diese Platten auf allen Seiten des Schrankverbunds auf dieselbe Höhe bringen, anschließend überdachen. Der Kaltgang lässt sich bei Bedarf auch mit Türen versehen. Mit den flexibel gestaltbaren Blechen kann der Betreiber auch Wände und Decken des Server-Raums in die Einhausung einbeziehen. Eine Modellrechnung gibt einen Eindruck von der Reduzierung des zu kühlenden Volumens, die dadurch erzielbar ist. So hat ein zwölf Quadratmeter großer Server-Raum mit 2,50 Meter Raumhöhe ein Volumen von 30 Kubikmetern. In dem Raum stehen drei Server-Schränke mit einer Breite von je 80 Zentimetern. Der höchste Schrank ist zwei Meter hoch. Ihre Front ist 1,20 Meter von der nächsten Wand entfernt. Mit der Skyline-Einhausung lassen sich diese Schränke überdachen, wobei die Wand gegenüber den Servern mit in die Kaltgangeinhausung einbezogen ist. Das Volumen des Kaltgangs beträgt dann nur noch knapp sechs Kubikmeter statt der ursprünglichen 30. Bisweilen bereiten jedoch auch die aktiven Geräte selbst einige Probleme, die sich mit einer cleveren Luftführung ändern lassen: Buchstäblich quer zum Prinzip der Kalt-/Warmgangtrennung steht die Tatsache, dass Switches – die als aktive Komponenten ja auch Strom aufnehmen und damit Wärme erzeugen – ihre Abluft nach oben oder seitlich abgeben. Mit dem ebenfalls modular aufgebauten System Airtube Switch vom selben Hersteller ist es möglich, an eine Vielzahl gängiger Switches einen Schacht zur Umlenkung der Luftströme anzuschrauben, der die Zu- und Abführung der Kalt- und Warmluft aus den Gängen ermöglicht.

Die Draufsicht zeigt die Bewegung kalter (blaue Pfeile) und warmer Luftströme (rote Pfeile) bei Einsatz einer Kaltgangeinhausung im Rechenzentrum. Links befindet sich das Klimagerät, aus dem kühle Luft in den Kaltgang strömt, beispielsweise durch einen Doppelboden.

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