Etwas Theorie

Die moderne Zentralisierung von Servern und weiteren aktiven Komponenten
erfordert auch Änderungen in der Art und Weise der Kühlung und des Schutzes
dieser Anlagen. Eine Lösung sind Datenzentren.

Was ist ein Datenzentrum?

Die modernen Datenzentren unterscheiden sich deutlich von den früheren Versionen dieser Installationsart für Server und weitere Technologien. Die ursprünglichen Datenzentren sind an den Hauptinternet-verbindungen seit den 90er Jahren des letzten Jahrhunderts entstanden. Große Datensäle wurden vor allem als perfekt gesicherte Räume für die Überwachung, Speicherung und ausreichend dimensionierte Kommunikationsverbindungen, vor allem optische, errichtet. Teile dieser Räume wurden dann an Nutzer für ihre Technik und Internetanwendungen vermietet. Diese Zentren verfügten fast ausnahmslos über einen Doppelboden mit hoher Tragkraft, unter dem sämtliche Leitungen verliefen. Die Kühlung war meist zentral, d. h. der Raum als Ganzes wurde gekühlt, ohne Berücksichtigung der Verteilung der Wärmebelastung und ohne die Möglichkeit, die Kühlung der einzelnen Verteiler oder eines Teils des Datensaals effektiv zu regulieren.
Mit der Entwicklung der Telekommunikation, durch die neuen Protokolle und die größere Kapazität der Übertragungsleitungen wurden Hochgeschwindigkeitsanschlüsse einfach zugänglich, ohne dass eine Anlage direkt am Hauptanschluss installiert werden musste.
Parallel dazu gab es eine Revolution an einer weiteren Front, bei der Rechenleistung und den Speicherkapazitäten. Die Prozessorleistungen stiegen raketenartig an, es tauchten Mehrkernprozessoren und neue Operationssysteme auf. Die Kapazität von Festplatten und anderen Speichermedien wurden vervielfacht.
Die Operationssysteme der Server nutzten die verfügbaren Mittel zur Verteilung auf mehrere gleichlaufende Anwendungen, und von hier aus war es nur ein kleiner Schritt zur Aufteilung eines physischen Rechners für mehrere gleichzeitig laufende Operationssysteme, zur Virtualisierung.
Dank dessen betreiben heute die meisten Firmen ihre Anwendungen entweder auf eigenen anwenderspezifischen Servern oder nutzen die Dienste der immer populärer werdenden Virtualisierung und des sog. Cloud-Hostings. Die beiden genannten Verfahren erfordern eine große Dichte an installierter Rechnerleistung. Da es sich meist um kritische Anwendungen für den Betrieb von Firmen und Institutionen handelt, werden gegen Ausfall gesicherte Anschlüsse, ein physischer Schutz und nicht zuletzt auch eine kontrollierte Kühlung benötigt. Alle diese Ansprüche deckt das Konzept der Datenzentren ab.
Im Laufe der Zeit wurden Standards für die Projektierung und den Bau von Datenzentren entwickelt. Die Verteiler werden in Gruppen angeordnet, meist in zwei Reihen, die 1200 mm voneinander entfernt sind (zwei Bodenplatten des Standarddoppelbodens). Der Gang zwischen den Verteilern wird eingehaust, und am Ende befinden sich Schiebetüren. Bei sehr großen Datenzentren finden wir auch innerhalb dieser Einheiten Trenntüren, die sie in kleinere Bereiche unterteilen.
Das Hauptprodukt unserer Firma für Datenzentren ist der RDA-Schrank mit einer Tragkraft von 1800 kg in der für Datenzentren angepassten Form. Er wird durch weitere Konstruktionsteile ergänzt, wie Dachplatten verschiedener Typen, Schiebetüren, einschließlich selbstschließender, usw.
Gleichzeitig bieten wir auch das komplette Sortiment an Doppelböden für Installationen, wo ihr Einsatz möglich ist. Kritisch ist vor allem die Tragkraft der Böden in den Räumen für zukünftige Datenzentren. Falls kein Doppelboden installiert werden kann (zu geringe lichte Raumhöhe, unzureichende zulässige Punktbelastung des Bodens u. ä.), bieten wir eine Alternative in Form von Kühleinheiten mit oberer Medienzufuhr und Kondensatableitung zwischen den Verteilern. Diese progressive Lösung bietet zudem eine hohe installierte Kühlleistung bei geringem Grundriss.
Durch den Zusammenschluss von mehreren Verteilern zu einem Datenzentrum wird u. a. auch eine Optimierung der Kühlung erforderlich. Ein ungesteuerter Luftstrom ist teuer und uneffektiv.
Durch den Einsatz der RDA-Verteiler und der Komponenten für Datenzentren kann man ganz einfach und effektiv ein komplettes Datenzentrum zusammenstellen. Die am häufigsten verwendeten Kühlmethoden sind:

Kühlung von Datenzentren

	Warm-/Kaltgang Die Anordnung in Warm-/Kaltgängen stellt eine Standardlösung für Datenzentren dar. Die Verteiler stehen mit der Vorderseite zueiander, wobei die kalte Luft aus den perforierten Bodenplatten im erhöhten Doppelboden kommt. Der Standard ANSI/TIA/EIA-942-A empfiehlt 1,2 m breite Kaltgänge. Das entspricht der Größe von zwei Bodenplatten des Doppelbodens. Durch die perforierten Bodenplatten vor der Frontseite jedes Schrankes wird die kalte Luft zugeführt und mittels Technik in jeden Verteiler gesaugt. Die Kaltluft gelangt durch die perforierten Türen mit einem Luftdurchlass von 80 % zu den aktiven Komponenten. In diesem Fall wird der Doppelboden für die Kaltluftzufuhr genutzt. Es ist demzufolge erforderlich, dass alle anderen Öffnungen im Boden, wie z. Bsp. Kabeldurchführungen, verblendet sind. Der Grund ist die Beibehaltung des statischen Drucks im Doppelboden und die Minimierung des Kühlluftverlustes.
	Geschlossener Kaltgang Eine Lösung vom Typ offener Warm-/Kaltgang birgt die mögliche Gefahr einer unzureichenden Warmluftrezirkulation in sich und damit auch die Gefahr der Bildung von Hot-Spots. Eine Lösung für dieses Problem stellt der geschlossene Kaltgang dar. Dies ist ein geschlossenes erweiterbares modulares System, das die von der Klimaeinheit kommende Kaltluft physisch vorm Warmluftausstoß trennt. Es wird eigentlich ein separater Raum mit Kaltluft geschaffen. Dies schließt ein Vermischen von Warm- und Kaltluft aus. Die Kaltluft wird mittels der perforierten Bodenplatten aus dem Doppelboden in den geschlossenen Gang geleitet oder lokal mit Hilfe von Seitenklimaeinheiten, die direkt in den Reihen zwischen den Verteilern installiert werden. Die Standardbreite eines geschlossenen Kaltgangs beträgt 1,2 m (zwei Bodenplatten) bzw. 1,8 m (drei Bodenplatten). Der Gang wird darüber hinaus mit Zweiflügel-Schiebeglastüren bestückt. Der Einsatz dieser Lösung ist zu einem weiteren Standard geworden und wird vor allem wegen seiner Effektivität der Kühlleistung und dem geringen Energiebedarfs des Datenzentrums empfohlen.
	Geschlossene modulare Lösung Die geschlossene modulare Lösung ermöglicht eine maximale Energieeffizienz und gleichzeitig eine Skalierung für den langfristigen Betrieb eines Datenzentrums. Diese Lösung kann genau auf Maß je nach den Bedürfnissen des Kunden projektiert und produziert werden. So können in einem Raum Zonen mit nicht nur unterschiedlichen Betriebstemperaturen, sondern auch unterschiedlicher Dichte der Wärmebelastung entstehen. Die geschlossene modulare Lösung ist charakteristisch für einen Schutzgrad von IP54 der Verteiler. Dies gewährleistet auch den Schutz der installierten Komponenten für Staub und Feuchtigkeit. Die Seitenklimaeinheiten werden so mit den Verteilern kombiniert, dass ein geschlossenes Modul mit einer Kaltzone im Vorderteil und einer Warmzone im hinteren Teil des Schrankes entsteht. Diese Lösung ermöglicht es, eine beliebige Anzahl an Schränken und Klimaeinheiten in einem Modul zu kombinieren. Unsere Spezialisten erstellen Ihnen gern ein Projektangebot, wo die notwendige räumliche Kapazität für die Technologien und eine dementsprechende Kühlleistung, einschließlich der notwendigen Redundanz, gewährleistet werden.
	Fußbodenkühlung Diese Methode erhöht die Nutzung der Kaltluft mittels ihrer Zufuhr aus dem Doppelboden zu den installierten Komponenten. Der Verteiler wird an der Öffnung im Doppelboden aufgestellt. Der am Verteilerboden installierte Deflektor leitet die Kaltluft in dessen Vorderteil. Die Kaltluft wird in diesem Fall im Vorderteil des Schrankes durch die festen Türen ohne Perforation, wobei es sich um eine Glas- oder Vollblechtür handeln, kann, weitergeleitet. Die Warmluft wird entweder durch eine perforierte Tür mit 80 % Luftdurchlass bzw. durch das Schrankdach abgeleitet. Durch den Einbau eines Reglers für die Kaltluftzufuhr im Schrankboden kann die Luftmenge reguliert werden, ggf. kann sie völlig gestoppt werden, falls der Schrank nicht mit Komponenten bestückt ist. Der Vorzug dieser Kühlungsart ist die große Flexibilität bei der Raumplanung. Hier ist keine Aufteilung der Schränke in Warm- und Kaltgänge erforderlich, wenn die Warm- und Kaltluft im Schrank getrennt wird. Hierfür müssen die Verteiler mit einem Trennrahmen für die konsequente Trennung von Kalt- und Warmluft ausgestattet werden.
	Abzug in die Zwischendecke Ein möglicher Nachteil des Kaltganges und der Fußbodenkühlung mit Ableitung in den Saal ist, dass die warme Abluft in die Umgebung der Schränke geleitet wird. Dies stellt keine Komplikationen dar, sofern dies bereits bei der Projektierung des Datenzentrums berücksichtigt wurde. In bestimmten Fällen an Orten mit hoher Wärmebelastung aufgrund der Konzentration der installierten Komponenten kann die völlige Trennung der Warmluftableitung eine Lösung sein. Eine Lösung hierfür ist die Kühlung durch Zufuhr aus dem Saal bzw. dem Doppelboden und Rückleitung in die Zwischendecke. Dabei strömt die Warmluft nicht durch den Saal, sondern sie wird in die Zwischendecke oder Doppeldecke abgeleitet. Ein Deflektor im hinteren oberen Schrankteil hilft bei der Optimierung des Warmluftstromes in den Kaminaufsatz. Durch den großen Querschnitt des Aufsatzes kann eine große Luftmenge bei relativ geringer Geschwindigkeit durchgeleitet werden. Die Kaltluftzufuhr erfolgt also durch die Fronttür bzw. den Schrankboden, die Warmluft wird mit Hilfe des Kaminaufsatzes in die Zwischendecke/Doppeldecke über den Anlagen abgeleitet. Die Klimaeinheiten saugen anschließend die Warmluft aus der Zwischendecke, kühlen sie und blasen sie in den Doppelboden zurück. Damit entsteht ein geschlossener Kreislauf. Diese Lösung ermöglicht eine hohe Kühlungseffektivität einer großen Warmluftmenge. Manche Studien geben an, dass man damit bis zu 30 kW Leistung an einem Schrank kühlen kann.

Unsere Spezialisten sind Ihnen gern bei der Wahl der optimalen Lösung für Ihre Bedürfnisse behilflich. Durch die Auswahl des richtigen Schranktyps und Zubehörs können Sie beträchtliche Mittel für den Betrieb Ihrer Technologien einsparen.

Projektierung von Datenzentren

Diese kritische Phase bei der Errichtung eines Datenzentrums hat keine eindeutige Lösung. Es hängt von der Anordnung der Schränke, der Verteilung der Wärmebelastung und ihrer Größe, von der Wahl des Wärmeschemas (Warm-/Kaltgang, Kühlluftverteilung in Zonen) und vielen weiteren Aspekten ab. Bei der Wahl der günstigsten Anordnung muss der Typ des Kühlsystems (Unter-Bodenkühlung, Kühlungen zwischen den Schränken…) in Betracht gezogen werden und unter Berücksichtigung des verwendeten Kühlmediums auch der äußere Teil des Systems gewählt werden. Bei der Wahl des Kühlmittels sind die äußeren klimatischen Bedingungen, der Abstand des Datenzentrums zu den äußeren Einheiten und auch Überstände dazwischen in Betracht zu ziehen. Dann kann man entweder eine Wasserkühlung mit entsprechendem Frostschutzmit-
telzusatz oder ein System wählen, das mit Kühlflüssiggas arbeitet. Hinsichtlich der Betriebssicherheit und der notwendigen Reserve für Servicearbeiten muss das ganze System sowohl im Innern, also im Datenzentrum, als auch bei den äußeren Kühlungsquellen richtig projektiert und ausreichend dimensioniert werden. Darüber hinaus müssen die Anforderungen an die Kontrolle der Luftfeuchtigkeit berücksichtigt werden. Eine Luftfeuchtigkeit unter 30 % birgt das Risiko, dass die installierten Komponenten durch statischen Strom beschädigt werden, dem gegenüber kann eine zu hohe Luftfeuchtigkeit zu Kondensation führen. In unserem Sortiment haben wir Kühlsysteme führender Firmen, die schon viele Jahre auf diesem Spezialgebiet für die Kühlung von Datenzentren und Telekommunikationstechnologien tätig sind. Dank der engen Zusammenarbeit und Unterstützung ihrer Entwicklungsteams können wir Ihnen bewährte und garantierte Lösungen bieten. Die Projektierung eines funktionierenden, zuverlässigen und investitions- und betriebs- seitig ökonomischen Kühlsystems für ein Datenzentrum ist keine einfache Angelegenheit. Unsere Spezialisten, die ihnen optimale Lösungen hinsichtlich der Anschaffungs- und Betriebskosten anbieten können, stehen Ihnen jederzeit gern zur Verfügung.

Steckdosenleisten

Die in Datenzentren installierten Technologien haben oftmals einen beträchtlichen Stromverbrauch. Neben dem Bedarf der Stromzufuhr bringt dies auch die Frage der Verbrauchsmessung und einer Fernüberwachung der Anlagen mit sich. Deshalb finden Sie in unserem Sortiment auch Steckdosenleisten, die nicht nur, dass sie Ihnen das Ein- bzw. Ausschalten der einzelnen Komponenten ermöglichen, Ihnen zudem auch Informationen über die Temperatur und Feuchtigkeit in den Schränken liefern. Sie können die richtige Funktionsweise der Kondensatableitung aus der Kühleinheit, ein Öffnen der Schranktür und weitere von Ihnen definierte Zustände kontrollieren. Sämtliche Veränderungen können dann mit Hilfe einer integrierten Software über ein Rechnernetz gemeldet und somit das Datenzentrum überwacht werden, ohne dass Bedienpersonal physisch vor Ort sein muss. Es gibt eine ganze Reihe von Steckdosenleisten mit Management, ob hinsichtlich der Abmessungen, wo wir von den Standard-19“-Leisten bis hin zu großen vertikalen Steckdosenleisten, die für die Schrankecken bestimmt sind, etwas anbieten, oder hinsichtlich der unterschiedlichen Anschlussleistungen (16 A-64 A, Einphasen-/Dreiphasen-). Darüber hinaus kann aus vielen Produktreihen je nach benötigter Funktionsweise der Steckdosenleiste ausgewählt werden (nur Messung der Leiste insgesamt oder der einzelnen Steckdosen, Steuerung der Leiste insgesamt oder bis auf Ebene der einzelnen Anschlüsse, ausreichende Monitoringfunktion für Temperatur/Feuchtigkeit/Türkontakt/Überflutungssensor und weitere Möglichkeiten).

Bei der Wahl der günstigsten Lösung beraten wir Sie gern.