Wer eine kleinere IT-Umgebung oder nur einen separat aufgestellten IT-Schrank installieren will, sollte sich zuerst über das passende Kühlkonzept Gedanken machen. Muss wirklich der gesamte Raum klimatisiert sein, oder reicht es aus, gezielt den IT-Schrank zu kühlen? Denn nur mit dem richtigen Klima-Management gelingt es, die Energiekosten zu optimieren und die Ausfallsicherheit zu steigern. Vom Hersteller Rittal kommen die folgenden Tipps zur Klimatisierung von Server-Schränken.

Kleine und mittlere Unternehmen (KMU) setzen heute ebenso wie Großkonzerne auf leistungsfähige IT-Systeme zur Unterstützung ihrer Geschäftsprozesse. Der Unterschied liegt jedoch in der Anzahl der Rechner: Während große Unternehmen ein komplettes Rechenzentrum benötigen, reicht kleineren Betrieben schon ein klimatisierter Raum oder die gezielte Kühlung einzelner Racks.

 

Den Energiebedarf ermitteln

 

Bei der Planung sollte zunächst der Energiebedarf bestimmt werden, der sich durch die Belegung des IT-Schranks ergibt. Ein Blick in die Datenblätter der zu installierenden IT-Komponenten zeigt die Höhe der elektrischen Leistungsaufnahme. Diese Werte ergeben addiert den gesamten Energieverbrauch. Bei kleineren IT-Installationen werden IT-Schränke selten in der vollen Bauhöhe über alle 42 Höheneinheiten mit aktiven Komponenten belegt. Die Erfahrung von Rittal hat gezeigt, dass ein Wert von rund 5 kW pro IT-Schrank ein gängiger Mittelwert für eine kleinere IT-Umgebung ist. Zum Vergleich: Bei voll ausgebauten Highend-Systemen kann bis zu 30 kW elektrische Leistungsaufnahme pro IT-Rack anfallen.

 

Die Rack- oder Raumfrage klären

 

Je nach Einsatzzweck kann es kostengünstiger sein, gezielt einzelne Racks zu kühlen als einen kompletten Raum zu klimatisieren. Insbesondere kleinere Betriebe mit nur wenigen IT-Schränken werden sich eine aufwendige Raumklimatisierung mit Kaltwassersystemen nicht leisten können. Abhilfe schaffen Klimageräte, die direkt am IT-Rack montiert sind. Diese bestehen aus einer Inneneinheit mit integriertem drehzahlgeregelten Kompressor und einem externen Verflüssiger, der im Außenbereich montiert ist.

 

Ein Beispiel dafür ist die Kühllösung LCP DX von Rittal (Liquid Cooling Package Direct Expansion), die sich seitlich am IT-Rack anbringen lässt. Die Besonderheit: Das LCP DX wurde speziell zur Kühlung kleiner IT-Räume entwickelt und führt die Kaltluft mit der richtigen Temperatur direkt dem IT-Equipment zu. Die Wärme wird nicht in den Aufstellraum, sondern am Aufstellort des externen Verflüssigers an die Umgebung abgegeben. Bei besonders engen Platzverhältnissen lassen sich auch Dachklimageräte verwenden, die auf den IT-Schrank montiert sind. Bei Verwendung des LCP DX lassen sich Leistungen von bis zu 12 kW pro IT-Rack kühlen. Alternativ kann die Montage des Gerätes zwischen zwei Racks erfolgen, sodass mit einem Klimagerät zwei IT-Schränke zu kühlen sind.

 

Rahmenbedingungen beachten

 

Um eine Rack-basierende Kühlung zu installieren, sind nur einige wenige Punkte zu beachten. Notwendig ist natürlich eine Stromversorgung am Aufstellort der Außeneinheit. Auch ist darauf zu achten, dass Anwohner nicht durch die Optik oder die Geräuschentwicklung gestört werden. Bei älteren Gebäuden wird immer wieder vergessen zu prüfen, ob Denkmalschutz besteht.

 

Das richtige Kühlmittel wählen

 

Grundsätzlich können Anwender in der IT-Klimatechnik zwischen Wasser und Kältemittel als Kühlmedium wählen, wobei als Kältemittel in der Regel R-410A zum Einsatz kommt. In kleineren IT-Umgebungen ist der Aufwand für eine Wasserkühlung meist zu hoch, da hier die gesamte Infrastruktur für die Wasserzufuhr zu installieren ist. Der Einsatz von Kältemitteln ist in der Regel preiswerter zu realisieren, da etwa Durchbrüche für dünnere Kupferleitungen günstiger herzustellen sind.

 

Frische Luft tut gut

 

Ist der Einsatz von Split-Klimasystemen nicht möglich, realisieren Betreiber die Kühlung oft mit Kühleinheiten direkt am IT-Rack. Dabei wird die aufgenommene Wärmeenergie des Racks allerdings direkt an den IT-Raum abgegeben. Beim Einsatz dieser Technik ist für eine gute Durchlüftung mit Frischluft zu sorgen. Dies kann beispielsweise über zwei Kernbohrungen durch die Mauer erfolgen, ähnlich wie bei einer Abzugshaube für die Küche. Eine Öffnung dient für die Luftzufuhr, die andere für die Entlüftung. Die Leistung der dort eingesetzten Ventilatoren sollte mit der Kühlleistung des Klimageräts harmonieren.

 

Plan B: Raumklimatisierung

 

Benötigt ein Unternehmen mehr IT und Netzwerktechnik als sich in einem IT-Schrank unterbringen lässt, ist die Raumklimatisierung die passende Lösung. Prinzipiell geht es darum, den gesamten Technikraum zu kühlen. Darin können beispielsweise IT- und Netzwerkschränke oder auch die Telefonanlage, Drucker oder Kopierer stehen.

 

Bei dieser Variante ist beim Kauf des IT-Racks darauf zu achten, dass die Gehäusefront- und -rückseite ausreichend perforiert sind und somit die Luftzirkulation gewährleistet ist. In der Praxis werden Türen mit einer Perforation von etwa 80 Prozent angeboten, während einige Anbieter (etwa Rittal mit dem TS IT-Rack) Werte von 85 Prozent erreichen. Je höher die Luftdurchlässigkeit ist, desto effizienter erfolgt die Kühlung der IT-Systeme. Mit diesem Prinzip kommt eine Front-to-Back-Luftführung zustande: Von vorne wird die kalte Luft zugeführt und durch die Lüfter der IT-Komponenten an der Rückseite wieder ausgeblasen.

 

Kalt- und Warmluft sauber trennen

 

Um eine möglichst effiziente Kühlung zu erreichen, ist darauf zu achten, dass sich kalte und warme Luft nicht vermischen. Das luftseitige Delta T sollte möglichst groß ausfallen, damit die Klimageräte mit bestmöglicher Effizienz arbeiten. Daher ist der IT-Schrank geschottet und in einen Kalt- und Warmbereich unterteilt. Manche Anbieter versprechen eine vollständige Schottung der Kalt-/Warmebene zu 100 Prozent. Die hierbei anfallenden Mehrkosten rentieren sich in der Praxis nicht. Das von Rack-Herstellern mitgelieferte Zubehör wie Blindleisten, magnetisch beschichtete Dichtstreifen, Luftleitbleche und Bürstenleisten ermöglicht eine ausreichende Abdichtung.

 

Klima-Split-System eignet sich nicht

 

Eine auf den ersten Blick verlockende Idee für kleine IT-Umgebungen wäre es, ein herkömmliches Klima-Split-System für die Raumkühlung zu verwenden. Dieses besteht normalerweise aus einer Decken- oder Wandkassette und der dazugehörigen Außeneinheit. Jedoch sind diese Klimaanlagen speziell zur Humanklimatisierung konzipiert. Der Fokus liegt dabei auf kleinen Luftmengen und niedrigen Luftgeschwindigkeiten um zum Beispiel Zugerscheinung zu vermeiden. Weiterhin sind die Geräte oft nicht auf einen 24-Stunden-Dauerbetrieb ausgelegt, da eine Kühlung nur für die Sommermonate vorgesehen ist. Darüber hinaus benötigt die IT-Kühlung eine besondere Luftführung, bei der die Kaltluft direkt vor das Rack geblasen wird. Herkömmliche Klimaanlagen streuen die Luft jedoch großflächig.

 

Außerdem ist der Luftvolumenstrom dieser Anlagen zu gering. Kleinere Installationen erreichen in der Praxis ein luftseitiges Delta T von etwa 10K. Dabei sind dann pro kW Wärmeleistung etwa 300 m³/h Luftvolumenstrom zur Verfügung zu stellen. Bei 5 kW Wärmeleistung wäre also eine Kapazität von 1.500 m³/h notwendig. Geräte wie das LCP DX liefern einen Luftvolumenstrom von 4.800 m³/h. Die Luftmengen der meisten Raumklimageräte wären schon bei einem nur mittelmäßig bestückten IT-Rack nicht leistungsfähig genug. In vielen Fällen ist auch das komplette Monitoring und Alarm-Management vernachlässigt, sodass eine Funktionsüberwachung nicht erfolgt. Bei der heutigen Energiedichte im IT-Rack würde ein Ausfall der Kühltechnik innerhalb kurzer Zeit zum Kollaps der Server und damit zum Stillstand vieler Geschäftsprozesse führen.

 

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Grundsätzlich können Anwender in der IT-Klimatechnik zwischen Wasser und Kältemittel als Kühlmedium wählen, wobei als Kältemittel in der Regel R-410A zum Einsatz kommt.