Gestaltung von energieeffizienten Serverräumen - BIT - Bund.de

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Gestaltung von energieeffizienten Serverräumen - BIT - Bund.de

Foto: www.sxc.hu

Gestaltung von

energieeffizienten Serverräumen

Version 1.0 – 1. Februar 2011


Ansprechpartner:

Dr. Reiner Henseler

Gesamtprojektleiter Green IT im Bundesverwaltungsamt

Bundesverwaltungsamt

Referat BIT 5 – IT-Betrieb

E-Mail: Reiner.Henseler@bva.bund.de

Christiane Hopfe

Ansprechpartnerin Kompetenzzentrum Green IT

Bundesverwaltungsamt

Referat BIT 2 – IT-Beratung, Kompetenzzentrum Vorgangsbearbeitung, Prozesse und Organisation

E-Mail: Christiane.Hopfe@bva.bund.de

Weitere Informationen:

Informationen finden Sie auf der Website des Kompetenzzentrums Green IT.

Internet: www.GreenIT.bund.de

Kontakt:

Wir freuen uns auf Ihre Beratungsanfrage!

E-Mail: GreenIT@bva.bund.de

Telefon: 022899 358-3900

Impressum

Herausgeber:

BUNDESVERWALTUNGSAMT

Referat I ÖA

– Presse; Öffentlichkeitsarbeit; Informations- und Wissensmanagement;

Leitungsnahe Koordinationsaufgaben –

50728 Köln

Telefon: 028899 358-3000

Telefax: 028899 358-2890

E-Mail: oeffentlichkeitsarbeit@bva.bund.de

Druck: BUNDESVERWALTUNGSAMT

© Februar 2011


Inhaltsverzeichnis

Management Summary.............................................................................................. 7

1 Einleitung......................................................................................................... 9

1.1 Aufbau und Zweck des Dokumentes ...........................................................................9

1.2 Bewertungsmodelle......................................................................................................9

2 Klassifizierung von Serverräumen .............................................................. 11

2.1 Zweck der Klassifizierung ..........................................................................................11

2.1.1 Klassifizierung nach Größe........................................................................11

2.1.2 Klassifizierung nach Energieverbrauch .....................................................11

2.1.3 Klassifizierung nach Reihenaufbau ...........................................................12

2.1.4 Klassifizierung nach Schutzklassen ..........................................................12

2.2 Klassifizierungsmodell................................................................................................12

2.3 Klassen.......................................................................................................................14

2.3.1 Klasse A.....................................................................................................14

2.3.2 Klasse B.....................................................................................................15

2.3.3 Klasse C.....................................................................................................15

2.3.4 Klasse D.....................................................................................................16

3 Handlungsempfehlungen ............................................................................. 17

3.1 Empfehlungen Gebäude und Infrastruktur.................................................................17

3.1.1 Lage des Raumes......................................................................................17

3.1.2 Größe des Raumes ...................................................................................18

3.1.3 Aufbau des Raumes ..................................................................................19

3.2 Empfehlungen Energieversorgung ............................................................................21

3.2.1 Netzanbindung...........................................................................................21

3.2.2 USV............................................................................................................22

3.2.3 Netzersatzanlage.......................................................................................24

3.2.4 Blindleistungskompensation ......................................................................25

3.3 Empfehlungen Klimatisierung ....................................................................................26

3.3.1 Temperatur ................................................................................................26

3.3.2 Einhausung................................................................................................27

3.3.3 Aufbau der Klimatisierung..........................................................................30

3.3.4 Art der Klima-Rückkühlung........................................................................33

3.3.5 Berechnung der Klimalasten......................................................................36

3.4 Empfehlungen Struktureller Aufbau ...........................................................................37

3.4.1 Trassierung................................................................................................37

3.4.2 Messtechnik...............................................................................................38

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4 Weitere Empfehlungen ................................................................................. 40

4.1 Virtualisierung ............................................................................................................40

4.2 Storage-Technik.........................................................................................................40

4.3 Netzanbindung ...........................................................................................................41

4.4 Sicherheit / Zutrittsschutz...........................................................................................41

4.5 Leckageüberwachung................................................................................................42

4.6 Löschtechnik ..............................................................................................................42

4.7 Hochverfügbarkeit ......................................................................................................43

4.8 IT-Notfallmanagement................................................................................................43

01.02.2011 Seite 4 von 46


Abkürzungsverzeichnis

BA Bundesagentur für Arbeit

BIT Bundesstelle für Informationstechnik (www.bit.bund.de)

BTU British Thermal Unit

CADE Corporate Average Datacenter Efficiency

CC Green IT Kompetenzzentrum Green IT (www.greenit.bund.de)

DCiE Datacenter Infrastructure Efficiency

ILM Information Lifecycle Management

HSM Hierachical Storage Management

NdB Netze des Bundes

NEA Netzersatzanlage

PDU Power Distribution Unit

PUE Power Usage Effectiveness

TK Telekommunikation

USV Unterbrechungsfreie Stromversorgung

01.02.2011 Seite 5 von 46


Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Serverraumkategorie-Maßnahmen-Matrix ........................................ 7

Abbildung 2: Berechnung der Rechenzentrumseffizienz (CADE) ....................... 10

Abbildung 3: Tier-Klassifizierung nach Uptime Institute / BITKOM .................... 13

Abbildung 4: Skalierbare USV-Systeme ................................................................ 22

Abbildung 5: Kaltgang-Einhausung ....................................................................... 28

Abbildung 6: Nachträgliche Einhausung von Rackreihen ................................... 29

Abbildung 7: Warmluftabsaugung ......................................................................... 30

Abbildung 8: Klimatisierung über Rack-Klimageräte ........................................... 32

Abbildung 9: Nutzung von freier Kühlung............................................................. 34

Abbildung 10: Schema indirekte Zweikreis-Kühlung ........................................... 35

Abbildung 11: Vergleich unstrukturierte und strukturierte Verkabelung ........... 37

Abbildung 12: Sicherheit bei der Virtualisierung (BSI)......................................... 40

Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Vergleich Kalt- und Warmgang-Einhausung........................................ 29

Tabelle 2: Umrechnung von Wärmelasten............................................................. 36

01.02.2011 Seite 6 von 46


Management Summary

Ein wesentlicher Anteil des Energieverbrauchs von Serverräumen entfällt

auf die infrastrukturelle Versorgungstechnik. Die Senkung dieses Anteils

und damit die Verbesserung des Wirkungsgrades der Serverräume ist eine

wesentliche Einflussgröße für den (energie-)effizienten Betrieb.

Dieses Dokument basiert auf den im Kompetenzzentrum Green IT des

Bundesverwaltungsamts (BVA) gesammelten Projekterfahrungen und Best

Practices zur infrastrukturellen Gestaltung von Serverräumen. Die

Empfehlungen sind so aufbereitet, dass ihre Eignung für konkrete

Serverraumklassen ersichtlich ist und als Planungshilfe verwendet werden

können.

Die Empfehlungen sind inhaltlich gegliedert und werden in ihrer Relevanz

für Serverraumklassen bewertet. Dies ermöglicht ein schnelles Auffinden

von Empfehlungen für eine konkrete bauliche Situation.

Infrastruktur

Energieversorgung

Klimatisierung

Struktur

Aufbau

des Raumes

Netz-anbindung

USV

Einhausung

Aufbau

Art der Klima-

Rückkühlung

Trassierung

Messtechnik

Abbildung 1: Serverraumkategorie-Maßnahmen-Matrix

Quelle: Cassini Consulting

Maßnahmen Serverraum-

Klassen

A B C D

Lage des Raumes

Größe des Raumes

Doppelboden

Fenster

Beleuchtung

Redundanz der Anbindung

Gleichstrom in der Einspeisung

Dimensionierung und Skalierbarkeit

Einbau im Rack

In einem separaten Raum

Netzersatzanlage

Blindleistungskompensation

Temperatur - Klimatisierung

Kaltgang-Einhausung

Warmgang-Einhausung

Einzelrackabschottung

Raumklimatisierung (ungerichtet)

Raumklimatisierung (gerichtet)

Reihenklimatisierung

Rackklimatisierung über Raumklimageräte

Rackklimatisierung über

Schrankklimageräte

Kompressor-Rückkühler

Freie Kühlung

Nutzung der Gebäudeklimatisierung

Berechnung der Klimalasten

Kabelführung

Leitungstrennung

Umweltdaten

Lastdaten

01.02.2011 Seite 7 von 46


Gerade bei kleinen Serverräumen werden Möglichkeiten zur

Energieeffizienz oft unterschätzt. „Green IT“-Maßnahmen lassen sich aber

auf alle Größen von Serverräumen anwenden und bringen in ihrer

Kombination signifikante Einsparungen. Je früher die Planungsphase, desto

preiswerter lassen sich die Maßnahmen umsetzen

Das Dokument trägt dazu bei, dass „Green IT“-Aspekte bei der

Projektierung baulicher Vorhaben vollständig beleuchtet werden. Es soll als

nicht abschließende Checkliste verstanden werden. Die letztendliche

Entscheidung der Wirtschaftlichkeit und Realisierbarkeit einzelner

Empfehlungen ist individuell zu treffen.

Das Kompetenzzentrum Green IT im Bundesverwaltungsamt dankt für die

gute Unterstützung der Arbeitsgruppe Green IT des Rats der IT-

Beauftragten, insbesondere für Hinweise seitens des IT-Systemhauses der

Bundesagentur für Arbeit.

01.02.2011 Seite 8 von 46

Planungsphase früh

einleiten.


1 Einleitung

Das vorliegende Dokument liefert bauliche Empfehlungen zum Neubau von

Serverräumen aus „Green IT“-Sicht.

1.1 Aufbau und Zweck des Dokumentes

Dieses Dokument soll zur Gestaltung eines vorgegebenen Serverraumes

konkrete Empfehlungen geben. Hierzu wird in Kapitel 2 eine

Klassifizierung definiert.

Kapitel 3 beschreibt konkrete Handlungsempfehlungen für Gebäude und

Infrastruktur, für Energieversorgung, für Klimatisierung und zum

strukturellen Aufbau – jeweils mit Bezug zur getroffenen Klassifizierung des

Serverraumes.

In Kapitel 4 werden weitere Empfehlungen beschrieben, die Teil einer

„Green IT“-Strategie sein sollten, jedoch keinen direkten baulichen Bezug

haben.

1.2 Bewertungsmodelle

Zur Bewertung der Energieeffizienz eines Rechenzentrums (hier synonym

zu Serverraum verwendet) werden unterschiedliche Bewertungsmodelle

herangezogen. Diese Modelle können genutzt werden, um die

Auswirkungen der Energieeffizienz-Maßnahmen in Kennzahlen

umzusetzen und zu quantifizieren. Der Vorteil einer von den absoluten

Verbrauchswerten unabhängigen Betrachtung ist die Vergleichbarkeit der

Werte bei späteren Skalierungen.

CADE-Methodik

Die CADE-Methodik (Corporate Average Datacenter Efficiency) wurde

unter anderem im Analysemodell des Bundesverwaltungsamtes (BVA)

verwendet, um die Maßnahmen zur Transformation des

Bestandsrechenzentrums

strukturieren.

zum Musterrechenzentrum Green IT zu

Die Ermittlung der Effizienz eines Rechenzentrums erfolgt anhand der

Bereiche Gebäude und IT-Komponenten, die sich wiederum jeweils in die

Aspekte Auslastung und Energieeffizienz unterteilen. Alle Kennzahlen

werden als Prozentzahlen entsprechend ihres Effizienzgrades ausgedrückt,

01.02.2011 Seite 9 von 46


wobei die einzelnen Bereiche des Methodenbaums, wie nachfolgend

dargestellt, multiplikativ verknüpft sind.

Auslastungsgrad

Durchschnittliche

CPU-Auslastung

Effizienz d. Rechenzentrums

IT-Effizienz Gebäudeeffizienz

Energieeffizienz

Energieeffizienz

Server, Storage etc

Abbildung 2: Berechnung der Rechenzentrumseffizienz (CADE)

Quelle: Analysemodell, Bundesstelle für Informationstechnik

Auslastungsgrad

Genutzte Energie

Energiekapazität

Energieeffizienz

IT-Verbrauch

Gesamtverbrauch

PUE und DCiE

Diese zwei Kennwerte, Power Usage Effectiveness (PUE) und Datacenter

Infrastructure Efficiency (DCiE), wurden vom Green Grid, einem

Zusammenschluss von Hardware-Herstellern, entwickelt.

Der PUE-Wert setzt die insgesamt im Rechenzentrum verbrauchte Energie

ins Verhältnis zu der Energieaufnahme der IT-Hardware. Mit dem PUE-

Wert wird somit die Effizienz des Energieeinsatzes ermittelt. Wenn sich

dieses Verhältnis der Zahl 1 nähert, wird das Rechenzentrum äußerst

effizient betrieben. Energieeffiziente Rechenzentren erreichen gegenwärtig

einen PUE-Wert von unter 1,5. Dies bedeutet, dass weniger als 33 % der

eingesetzten Energie nicht direkt von IT-Geräten verbraucht wird.

Mit dem DCiE-Wert wird dagegen der Wirkungsgrad, der im Datenzentrum

eingesetzten Energie bewertet. Die beiden Werte berechnen sich aus der

gesamten eingesetzten Energie und der Leistung der IT-Geräte, wobei sich

die Power Usage Effectiveness aus dem Quotienten der Gesamtenergie

des Rechenzentrums zum Energieverbrauch der IT-Geräte berechnet. Der

DCiE ist der Kehrwert der PUE, also 1/PUE.

In der Gesamtenergie sind die Energieverbräuche für die Schaltanlagen,

die unterbrechungsfreie Stromversorgung (Batterien usw.), die Kühlungen,

die Klimaanlage sowie für alle IT-Geräte (z. B. Rechner, Speicher,

Netzwerkinfrastruktur,

enthalten.

Telekommunikations- und Peripheriegeräte)

01.02.2011 Seite 10 von 46


2 Klassifizierung von Serverräumen

Die nachfolgenden Empfehlungen beziehen sich jeweils auf Serverraum-

Klassen. Die Grundlagen der Klassifizierung sind Größe,

Energieverbrauch, Aufbau und Schutzklasse des jeweiligen Raumes.

2.1 Zweck der Klassifizierung

Für alle in Kapitel 3 vorgeschlagenen Maßnahmen werden jeweils die

relevanten Serverraum-Klassen angegeben bzw. Unterscheidungen

zwischen den verschiedenen Klassen gemacht.

2.1.1 Klassifizierung nach Größe

Die Serverraum-Größe liefert bei der Klassifizierung eine erste Richtlinie für

die Einteilung, da sie sowohl einen limitierenden Faktor für die Anzahl der

einstellbaren Racks als auch für deren Positionierung bietet.

Des Weiteren ist die thermische Verteilung von Lasten in kleinen Räumen

nicht so relevant wie in großen, verteilten Installationen, weshalb bei diesen

Strukturen größeres Augenmerk auf die ordnungsgemäße Distribution der

Kühlung gelegt werden muss.

2.1.2 Klassifizierung nach Energieverbrauch

Ein entscheidendes Kriterium für die Klassifizierung der Serverräume ist

der Energieverbrauch der in diesem Raum betriebenen IT-Komponenten.

Dabei wird nach aktiven (Server, Storage, etc.) und passiven (TK-

Verteilung, Patch-Panels, etc.) Komponenten unterschieden.

Eine höhere IT-Last resultiert automatisch in einer gesteigerten

Anforderung an die eingesetzte Klimatisierung, da in einem IT-System

mehr als 90% der aufgenommenen Energie als thermische Last anfallen

können. Dies lässt sich aus den in den Datenblättern der eingesetzten

Server angegebenen Werten für die elektrische Anschlussleistung sowie

die spezifische Wärmelast ableiten (Beispiel: el. Leistung max. 800 Watt =

2731 BTU/h, angegeben sind 2500 BTU/h).

Außerdem bedingt eine höhere IT-Last auch eine höhere Anforderung an

USV-Kapazität, was je nach Raumgröße dazu führen kann, dass ein

getrennter Batterieraum notwendig wird.

01.02.2011 Seite 11 von 46


2.1.3 Klassifizierung nach Reihenaufbau

Für die Konzeption der Klimatisierung ist es von entscheidender

Bedeutung, welcher Rack- und Reihenaufbau für einen Serverraum

gewählt wird. Einreihige Aufbauten sind z. B. für eine Einhausung nicht

geeignet bzw. lassen sich nur gegen eine Außenwand einhausen, was

andere Anforderungen an die Luftstromführung mit sich bringt.

Ebenfalls können bei mehrreihigen Aufbauten auch weitere

Klimatisierungskonzepte in Betracht gezogen werden.

2.1.4 Klassifizierung nach Schutzklassen

Ein größerer Serverraum bringt neben den zuvor genannten Punkten auch

aufgrund der höheren Anzahl der dort laufenden Verfahren höhere

Anforderungen an die Sicherheit und die Datennetzanbindung mit sich.

Auch dies fließt in die Bewertung der Effizienzbetrachtung ein. Je höher der

Schutzbedarf eines Serverraumes eingestuft wird, desto eher können

Kompromisse bei der Effizienz der eingesetzten Infrastruktur in Kauf

genommen werden, um Sicherheitskonzepte wie Ausfallüberbrückung und

Redundanz zu ermöglichen.

2.2 Klassifizierungsmodell

Um die Maßnahmen, die in diesem Dokument genannt werden, in Bezug

auf die Anwendbarkeit in verschieden großen Serverräumen zu bewerten,

muss ein Klassifizierungsmodell gefunden werden. Die allgemein

bekannten Standards können nicht 1:1 übernommen werden, da entweder

bestimmte Voraussetzungen an die IT-Last oder die Anbindung der Räume

gestellt werden oder von Größenordnungen ausgegangen wird, die

oberhalb der hier betrachteten Maßstäbe liegen. Aus diesem Grund wurde

ein eigenes 4-Klassen-Modell entwickelt, welches sich auf alle kleineren

Serverräume (bis zu einer Größe von ca. 100 m²) anwenden lässt.

Bei der Erstellung des Modells wurden die Einteilungen aus anderen

Modellen analysiert und bewertet und die jeweils zutreffenden Größen in

ein neues Modell übernommen.

Die Klassifizierung der Räume lehnt sich an den folgenden Modellen an:

01.02.2011 Seite 12 von 46


Referenz: Tier-Klassifizierung

Die sogenannte „Tier-Klassifizierung“, die auch vom BITKOM als einer der

Maßstäbe für die Einordnung von Rechenzentren verwendet wird, wurde

als Grundlage für dieses Modell evaluiert. Es lassen sich hier jedoch nur

wenige Querverweise finden, da die Tier-Klassifizierung für die

Kategorisierung von Rechenzentren entwickelt wurde und daher andere

Dimensionierungen als Basis hat.

Die in diesem Modell verwendeten Kriterien für Redundanzen und

Anforderungen

übernommen.

an die Netzanbindung wurden jedoch sinngemäß

Abbildung 3: Tier-Klassifizierung nach Uptime Institute / BITKOM

Quelle: BITKOM (Grafik: Cassini Consulting)

Größenklassifizierung nach Planungsrichtlinie der BA

Ein weiteres hier berücksichtigtes Modell zur Klassifizierung von

Serverräumen ist die Planungsrichtlinie IT der Bundesagentur für Arbeit

(BA). Die BA geht in ihrer Planungsrichtlinie ebenfalls von einem 4-

Klassen-Modell aus, wobei die Unterteilung anderen Kriterien unterliegt.

Dieses Modell lässt sich ebenfalls nur bedingt für eine allgemeingültige

Empfehlung verwenden, da die Anforderungen an die IT-Ausstattung der

entsprechenden Räume sehr genau bekannt sind und daher auch Werte

wie Wärmelasten und Redundanz-Anforderungen dezidiert vorgegeben

sind.

Die Größenordnungen der Räume, von denen im BA-Referenzmodell

ausgegangen wird, wurden jedoch in das hier verwendete Modell

übernommen, da diese von den Rahmenparametern optimal zur

Anwendung gebracht werden können.

01.02.2011 Seite 13 von 46


2.3 Klassen

Für die weitere Betrachtung in diesem Dokument wird eine Klassifizierung

in vier Stufen vorgenommen. Größere Installationen fallen unter die

Kategorie „Rechenzentrum“ und unterliegen sowohl aufgrund des

Maßstabs als auch in Bezug auf Sicherheits- und

Redundanzanforderungen anderen Betrachtungen. Rechenzentren nach

dieser Definition werden im Rahmen des Dokuments nicht betrachtet.

Die in der Klassifizierung genannten Zahlenwerte sind als Richtwerte zu

verstehen. Es ist durchaus möglich, dass ein zu betrachtender Serverraum

von seinen tatsächlichen Zahlen in keine der Klassen eindeutig

einzuordnen ist. Hier muss dann eine Einzelfallentscheidung getroffen und

die Referenzklasse gewählt werden, die nach Einschätzung der

Sachverständigen am besten geeignet erscheint.

2.3.1 Klasse A

Die Serverraum-Klasse A umfasst Kleinst-Serverräume mit einer

maximalen Bestückung von drei Racks. Solche Räume werden vielmals in

Nebengebäuden genutzt, um z. B. Unterverteilungen vorzunehmen bzw.

Zugänge zu externen Netzen zu schaffen. Aktive IT ist maximal in einem

Rack vorhanden.

Kriterium Richtwert

Raumgröße < 14 m²

Anzahl Racks < 3

davon aktiv 1

Anordnung der Racks Beliebig

Doppelboden Beliebig

Redundanz Nein

IT-Last < 5 kVA

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2.3.2 Klasse B

In der Serverraumklasse B befinden sich kleine Serverräume, die

typischerweise die IT für 50 bis 100 Arbeitsplätze bereitstellen. Diese

Räume umfassen regelmäßig alle zusätzlich notwendigen

Technikinstallationen wie USV und Netzverteiler.

Kriterium Richtwert

Raumgröße 14 - 18 m²

Anzahl Racks 4 - 8

davon aktiv < 4

Anordnung der Racks Einreihig

Doppelboden Beliebig

Redundanz Nein

IT-Last 5 - 15 kVA

2.3.3 Klasse C

Die Klasse C beschreibt Serverräume mittlerer Größe, welche bereits die

interne IT für bis zu 500 Arbeitsplätze bereitstellen bzw. Shared Services

und / oder Hosting Anwendungen beinhalten.

Kriterium Richtwert

Raumgröße 18 - 30 m²

Anzahl Racks 9 - 15

davon aktiv < 10

Anordnung der Racks Ein- oder Mehrreihig

Doppelboden Ja

Redundanz Möglich

IT-Last 15 - 50 kVA

01.02.2011 Seite 15 von 46


2.3.4 Klasse D

Größere Serverräume, welche die interne IT für mehr als 500 Arbeitsplätze

bereitstellen bzw. umfangreiche Anwendungen auch für externe

Anbindungen hosten, finden sich in der Klasse D wieder. Hier werden

höhere Anforderungen an Redundanz und Ausfallsicherheit gestellt. In

dieser Klasse ist das Vorhandensein von zusätzlichen Versorgungsräumen

z. B. für die Stromversorgung anzunehmen.

Kriterium Richtwert

Raumgröße 30 - 100 m²

Anzahl Racks 15 - 30

davon aktiv < 20

Anordnung der Racks Mehrreihig

Doppelboden Ja

Redundanz Vorhanden

IT-Last 50 - 100 kVA

01.02.2011 Seite 16 von 46


3 Handlungsempfehlungen

Die nachfolgenden Empfehlungen sind nach ihrer Relevanz für Raumgröße

sowie ihrer Auswirkung wie folgt gekennzeichnet:

Raumgröße:

Bezeichnet die in Kapitel 2.3 genannten Serverraum-Klassen und bietet

einen Anhaltspunkt, für welche Klassen die genannten Maßnahmen von

Relevanz sind (A: Kleinst-Serverräume, B: kleine Serverräume, C: mittlere

Serverräume, D: größere Serverräume).

Auswirkung:

Das mit der beschriebenen Maßnahme verbundene Energiespar-Potential

(gering, mittel, hoch).

Die jeweils relevanten Werte sind farblich hinterlegt.

3.1 Empfehlungen Gebäude und Infrastruktur

3.1.1 Lage des Raumes

Raumgröße Auswirkung

A B C D g m h

Als Raum sollte wenn möglich ein fensterloser Raum bzw. ein Raum mit

möglichst geringer Sonneneinstrahlungsfläche gewählt werden. Sollten

doch Fenster vorhanden sein, so müssen die Fenster, die nicht auf der

sonnenabgewandten Nordseite liegen und somit einer direkten Sonneneinstrahlung

ausgesetzt sind, mit außenliegenden Vorkehrungen

verblendet und möglichst gedämmt werden. Wenn aus bautechnischer

Sicht durchführbar, so ist die beste Lösung ein nachträgliches Verschließen

der Fensteröffnungen (von außen verblinden / verspiegeln und von innen

Dämmen und z. B. mit Rigips verkleiden).

Wird die Nutzung von direkter freier Kühlung in Betracht gezogen, so sollte

mindestens eine Wand des Serverraumes eine Außenwand sein, um eine

direkte Luftzuführung gewährleisten zu können.

Wenn möglich, sollte die Lage so gewählt werden, dass auch benachbarte

Räume klimatisiert sind, um ein Temperaturgefälle über die Wände zu

minimieren. Insofern sollte der Serverraum nicht neben einem Raum mit

erhöhter Temperatur eingerichtet werden (z. B. Heizungsraum). Die Wände

01.02.2011 Seite 17 von 46

Sonneneinstrahlungsfläche

vermeiden.

Benachbarte

Räume ähnlich

klimatisieren.


sollten einen möglichst niedrigen Wärmedurchgangskoeffizienten

aufweisen und ggf. gesondert gedämmt werden.

Es ist weiterhin zu berücksichtigen, wie weit die Klima- und sonstige

Gebäudetechnik von diesem Raum entfernt liegt. Optimal sind kurze Wege

zwischen Kälteerzeugung und Klimageräten im IT-Raum. Sollten jedoch

auch andere, nicht IT-Verbraucher, an der gleichen Anlage angeschlossen

sein, so ist abzuwägen, welche Wegeverluste höher zu bewerten sind.

Zum Schutz vor Wasserschäden sollte der Raum nicht der tiefste Punkt im

Gebäude sein. Andernfalls müssen geeignete Maßnahmen getroffen

werden, um das Eindringen von Wasser von außen zu verhindern. Des

Weiteren sollte über dem Raum kein Nassbereich (WC, Küche, etc.)

eingerichtet werden.

3.1.2 Größe des Raumes

Raumgröße Auswirkung

A B C D g m h

Die Größe des Serverraumes spielt eine große Rolle bei der Bestückung

und der Bereitstellung von weiteren Rüst- und Technikflächen. Außerdem

kann es ab einer bestimmte Füllung des Serverraumes sinnvoll sein, einen

dezidierten Versorgungsraum bereitzustellen, in dem sich z. B. die USV

befinden kann.

Als Faustformel für die benötigte Fläche von IT-Equipment bei Verwendung

von Standard-42HE-Racks sollte gelten:

• Die Raumtiefe sollte 4m nicht unterschreiten

• Pro Rack wird ca. 2,4 m² Platzbedarf angerechnet:

o 0,7m² Stellfläche (70 x 100 cm)

o 0,7m² (70 x 100 cm) hinter dem Rack im Schwenkbereich

der Türen

o 1 m² (70 x 150 cm) vor dem Rack im Schwenkbereich der

Türen und zum Ein- und Ausbau von Geräten

• Es sollten zusätzlich ca. 20% der Raumgröße als Rüst- und

Arbeitsfläche bereitgehalten werden

01.02.2011 Seite 18 von 46

Raumgröße im

Vorfeld sinnvoll

wählen.


3.1.3 Aufbau des Raumes

Doppelboden

Raumgröße Auswirkung

A B C D g m h

Bei der Planung eines Serverraumes ist zu prüfen, ob die Notwendigkeit

eines Doppelbodens besteht. Hier sind die Installationskosten (z. B. bei

Umwidmung eines Büroraumes) den energetischen und organisatorischen

Vorteilen gegenüber zu stellen.

Bei der Planung des Doppelbodens sollte zudem beachtet werden, ob der

Boden zur Klimatisierung und / oder zur Kabelführung genutzt werden soll.

Dies hat Einfluss auf die lichte Höhe (mind. 16 cm), die zur Verfügung

stehen muss. Als Regel sollte hier gelten, dass die Trassenführung von

Kabeln und Rohren im Boden nicht mehr als 30 % des zur Verfügung

stehenden Raumes nutzen sollte. Außerdem muss bei der Installation

eines Doppelbodens auf die notwendige Tragfähigkeit geachtet werden.

Ein voll bestücktes Serverrack kann auf einer Stellfläche von ca. 1 m²

mitunter eine Last von 1t erzeugen. Dies muss in der Planungsphase

berücksichtigt werden.

Soll der Doppelboden zur Klimatisierung genutzt werden, so ist bereits in

einer frühen Planungsphase festzulegen, wie die Serverracks positioniert

werden sollen. Dies ermöglicht die genaue Verteilung der Luftführung, die

so gestaltet werden sollte, dass nicht kühllastige Teile des Bodens durch

luftleitende Maßnahmen (Abschottung) vom Transport der Kühlluft

ausgenommen werden.

Fenster

Raumgröße Auswirkung

A B C D g m h

Bei der Wahl des Serverraumes müssen neben der geografischen Lage im

Gebäude auch die Anzahl und die Größe der Fenster beachtet werden. Der

Wärmeeintrag in den Serverraum ist selbst durch mehrfach

wärmeverglaste Fenster hoch genug, um einen signifikanten Einfluss auf

die notwendige Klimaleistung zu bewirken. Maßgeblich für die Höhe des

thermischen Eintrags ist der Wärmedurchgangskoeffizient der verwendeten

01.02.2011 Seite 19 von 46

Der Einsatz von

Doppelböden kann

sinnvoll sein.

Die Verglasung der

Räume ist von

entscheidender

Bedeutung.


Fenster. Herkömmliche Isolierverglasung hat hier einen Wert von

2,8 - 3 W/m²K, spezielle Wärmeschutzverglasung erreicht Werte knapp

über 1,3 W/m²K. Demgegenüber steht der Wert einer isolierten

Porenbeton- oder Hohlziegelwand mit 0,2 - 0,3 W/m²K.

Daraus lässt sich in erster Instanz folgern, dass ein fensterloser Raum

- möglichst noch zur Nordseite des Gebäudes gelegen - die Anforderungen

optimal erfüllt. Allerdings bietet das Vorhandensein von Fenstern den

Vorteil, im Falle des Ausfalls der Klimatisierung eine „Notfall-Belüftung“

über die Fensterflächen zu ermöglichen. Dies ist beim

Klimatisierungskonzept zu bedenken.

Keine Vorteile hingegen bieten Fenster, wenn bereits die Möglichkeit der

direkten freien Kühlung über eine Kernbohrung in der Außenwand genutzt

wird. Hier werden evtl. vorhandene Fensterflächen idealerweise von außen

verspiegelt und auf der Raumseite gedämmt und verkleidet. Dies reduziert

den Wärmedurchgang maximal.

Beleuchtung

Raumgröße Auswirkung

A B C D g m h

Ein nicht zu vernachlässigender Faktor bei der Energieeffizienz ist - vor

allem bei größeren Serverräumen - die Beleuchtung des Raumes. Hier

bietet sich aufgrund der Tatsache, dass ein Serverraum in der Regel nicht

regelmäßig betreten wird, die Nutzung von automatischen

Bewegungsmeldern an. Diese sollten über eine nicht zu lang gewählte

Abschaltautomatik verfügen. Die Sicherheit der Mitarbeiter muss dabei

jedoch jederzeit gewährleistet sein.

Ist dies aufgrund der Größe des Raumes möglich, sollte die Beleuchtung

kaskadierend geschaltet werden. Hier bietet sich eine räumliche Trennung

durch die Serverracks und die eventuell vorhandene Einhausung an.

01.02.2011 Seite 20 von 46

Der Einfluss der

Beleuchtung auf die

Energienutzung

darf nicht

vernachlässigt

werden.


3.2 Empfehlungen Energieversorgung

Je nach Größe der Serverräume sind weitere Vorgaben an die

Energieversorgung zu beachten, sowohl was Anforderungen an die

Verfügbarkeit und Redundanz der Versorgung als auch die Strukturierung

angeht. Im Folgenden sollen die wichtigsten Punkte kurz betrachtet

werden.

3.2.1 Netzanbindung

Redundanz der Anbindung

Raumgröße Auswirkung

A B C D g m h

Weniger für die Energieeffizienz als für die Ausfallsicherheit ist die Struktur

der Anbindung an die Energieversorgung der Netzanbieter von Bedeutung.

In den Serverraumklassen C und D kann eine redundante Versorgung

aufgrund der eingestellten IT-Systeme notwendig werden. In diesem Fall

muss darauf geachtet werden, dass die Zuleitungen physisch getrennt und

auch auf Seiten des Energieversorgers unabhängig voneinander sind

(separate Umspannwerke). Eine redundante Versorgung ist hauptsächlich

für größere Rechenzentren wichtig. Diese Trennung muss

notwendigerweise sowohl innerhalb des Gebäudes (getrennte

Unterverteilungen) als auch außerhalb des Gebäudes (getrennte

Gebäudeeinspeisungen, wenn möglich auch andere Verteilerringe des

Energieversorgers) erfolgen.

Nutzung von Gleichstrom in der Einspeisung

Raumgröße Auswirkung

A B C D g m h

Sofern von Seiten des Energieversorgers möglich, sollte geprüft werden,

ob eine Einspeisung von Gleichstrom bis zur USV erfolgen kann. Dies hat

den Vorteil von verringerten Leitungsverlusten, welche bei Wechselstrom

deutlich höher ausfallen als bei Gleichstrom. Allerdings werden die

anfallenden Wandlungsverluste damit zum Energieversorger hin

verschoben.

Beim Anschluss der USV an Gleichstrom entfällt zudem die Nutzung eines

verlustbehafteten Gleichrichters für die Ladung der Batterien, was einen

01.02.2011 Seite 21 von 46

Die richtige

Anbindung an die

Energieversorger

beachten.

Die Nutzung von

Gleichstrom bis zur

USV in Erwägung

ziehen.


weiteren energetischen Vorteil bringt. Die Weiterführung des Stroms zu den

Endgeräten erfolgt in diesem Falle weiterhin mit Wechselstrom.

Die energetisch günstigste Lösung wäre darüber hinaus die zusätzliche

Versorgung der Server - selbst mit Gleichstrom. Dies würde in der USV

auch den verbleibenden Wechselrichter, der ebenfalls verlustbehaftet ist,

unnötig machen.

Aktuell kann die Weiterführung von Gleichstrom aus der USV zu den IT-

Endgeräten jedoch nicht empfohlen werden, da die Verfügbarkeit

entsprechender Hardware noch nicht flächendeckend gegeben ist. Für eine

langfristige, strategische Entwicklung sollte dieser Punkt jedoch erneut

geprüft werden.

3.2.2 USV

Dimensionierung und Skalierbarkeit der USV

Raumgröße Auswirkung

A B C D g m h

Die Dimensionierung der USV muss an die tatsächlich abgerufenen

Leistungswerte angepasst werden. Je aktiv verwendeter USV ist eine

Auslastung von 70 – 80% anzustreben. Um auf spätere Skalierungen

vorbereitet zu sein, empfiehlt sich die Verwendung von USV-Systemen mit

dynamischen Betriebsmodi, die sich je nach benötigter Leistung um weitere

Teilkomponenten (Batterie-Sets) erweitern lassen. Hier wird neben dem

notwendigen Grundsystem nur die Anzahl an Batterien zugeschaltet, die für

die anfallende Last unbedingt benötigt wird.

Abbildung 4: Skalierbare USV-Systeme

Quelle: Rittal GmbH & Co. KG

01.02.2011 Seite 22 von 46

USV realistisch

dimensionieren und

modular aufbauen.


Zur Umrüstung von bestehenden USV-Systemen empfiehlt es sich, falls

eine höhere Sicherheit erreicht werden soll, zwei oder mehr USV-Systeme

in Reihe zu schalten bzw. diese (n+1) redundant auszulegen. Durch die

höhere Auslastung wird ein besserer Wirkungsgrad erreicht, was wiederum

einen Effizienzgewinn bedingt. Es sollten grundsätzlich nur online

USV-Anlagen mit Doppelwandlertechnologie gemäß VSI-SS-111 nach

IEC/EN 62040-3 zum Einsatz gelangen.

Zur sicheren Überbrückung von kurzzeitigen Netzausfällen und

gegebenenfalls gesichertem Shutdown der Systeme muss eine

Überbrückungszeit vorgesehen werden. Diese setzt sich zusammen aus

einer Zeit t1 für die Anwender (um nach Warnung offene Änderungen zu

speichern), einer Zeit t2 für das Herunterfahren der Server und einer Zeit t3

als Sicherheitsreserve. Sofern keine Netzersatzanlage vorhanden ist und

die Server für ein automatisches Herunterfahren konfiguriert wurden, liegt

die Summe aus t1 + t2 + t3 in der Größenordnung von 15 Minuten. Im Falle

von hochverfügbaren Systemen greifen andere Betrachtungen, welche im

Rahmen dieses Dokuments jedoch unbeachtet bleiben.

Bei jeder USV-Konstellation muss jedoch berücksichtigt werden, dass die

Klimatisierung der USV-Batterie sichergestellt ist. Vielmals wird bei einem

Klimatisierungskonzept die USV-Klimatisierung nicht beachtet. Dies führt

zwar im Fehlerfall nicht zu einem Versagen der Stromversorgung, kann

dann jedoch aufgrund der steigenden Temperatur der USV zu einer

drastischen Reduzierung der Stützzeit führen (Vgl. unten).

USV-Einbau im Rack

Raumgröße Auswirkung

A B C D g m h

Kleinere einphasige USV-Systeme sind so ausgelegt, dass sie in 19“-

Racks eingebaut werden können. Hierbei ist dann entweder der

Batteriepack direkt in die USV integriert oder besteht aus zusätzlichen 19“-

Modulen. USV-Anlagen dieser Bauart sind typischerweise in Größen bis

ca. 8 kVA erhältlich.

Diese Einbauweise bietet sich beispielsweise für Konfigurationen an, in

denen nicht alle Komponenten einer IT in einem Serverraum an die USV

01.02.2011 Seite 23 von 46

Die notwendige

Überbrückungszeit

muss genau

ermittelt werden.

Die thermische Last

im Rack muss

beachtet werden.


angeschlossen werden müssen bzw. wenn die IT-Last so gering ist, dass

die USV-Leistung zur Übernahme aller Lasten ausreicht.

Bei einem solchen Einbau ist die zusätzliche thermische Last im Rack zu

beachten, welche ebenfalls gekühlt werden muss. Eine redundante

Stromversorgung der Geräte kann nur über eine weitere einphasige USV

erfolgen.

USV in einem separaten Raum

Raumgröße Auswirkung

A B C D g m h

Je nach verwendetem Klimatisierungskonzept (Serverraumtemperatur)

kann es sich anbieten, die USV-Anlage in einen anderen Raum

auszulagern. Dies bietet vor allem die Möglichkeit, diesen Bereich auf einer

für die Batterien günstigeren Temperatur zu halten. Moderne Gel-Batterien,

wie sie vielmals bei USV-Anlagen zum Einsatz kommen, haben eine

optimale Lebensdauer bei einer Temperatur von 18 - 20 °C. Bereits bei 25

°C Umgebungstemperatur kann die Lebensdauer um 30%, bei 30 °C sogar

um bis zu 75% sinken.

Bei der Ausbildung eines USV-Raumes ist allerdings auch der Anschluss

an die Löschmittelversorgung (siehe auch Kap. 4) zu beachten. Eine

parallele Nutzung des Raumes, auch als Löschtechnik-Raum, kommt in der

Regel aus baurechtlicher Sicht nicht in Betracht.

3.2.3 Netzersatzanlage

Raumgröße Auswirkung

A B C D g m h

Die Notwendigkeit einer Netzersatzanlage sollte vor Installation gegen die

Nutzung einer zweiten, unabhängigen Netzanbindung durch den

Energieversorger abgewogen werden.

Wichtigstes Kriterium bei der Entscheidung ist die benötigte

Überbrückungszeit. USV-Anlagen können normalerweise in einer

sinnvollen Skalierung nicht mehr als rund 30 Minuten abdecken (vgl. auch

vorheriger Abschnitt zur Skalierung). Andernfalls werden sie in einer

unrentablen Auslastung betrieben. Bis zum wirksamen Anlaufen einer NEA

01.02.2011 Seite 24 von 46

Die Auslagerung

der USV in einen

separaten Raum

prüfen.

Den Einsatz einer

Netzersatzanlage

gegen eine weitere

Netzanbindung

abwägen.


können bei üblichen zwei bis drei Startversuchen rund 5 Minuten vergehen.

Diese Last muss von den USV-Anlagen abgedeckt werden können.

Bei Installation einer NEA ist hierfür ein separater Raum vorzusehen, der

nach Möglichkeit nicht in unmittelbarer Umgebung zu dem Serverraum

liegen sollte. Grund dafür sind zum einen Brandschutzbetrachtungen und

zum anderen die entstehende thermische Last, die nicht nur im Betrieb

auftritt, da eine NEA mittels Kühlsystem-Vorwärmung ständig auf

Betriebstemperatur gehalten werden muss. Auch dieser Verbrauch ist dem

Energieprofil des Serverraumes zuzurechnen.

Die Installation einer NEA ist in der Regel nur für Hochverfügbarkeits-

Serverräume sinnvoll. Weiterhin ist zu beachten, dass in einem solchen

Fall auch spezielle Bevorratungsräume für den Treibstoff der Anlage (bei

HV-Lösungen ausreichend für 72 Stunden Betrieb) bereitgestellt werden

und diese auch mit Versorgungsfahrzeugen erreicht werden müssen. Der

Verbrauch für die regelmäßigen Testläufe der NEA muss bei Bemessung

des Tanks berücksichtigt werden.

3.2.4 Blindleistungskompensation

Raumgröße Auswirkung

A B C D g m h

Bei großem Energieverbrauch in Serverräumen, die nicht mit Gleichstrom

versorgt werden, ist auch die Installation einer Anlage zur

Blindleistungskompensation in Betracht zu ziehen.

Die in einem Wechselstromnetz auftretenden Blindströme können von

Verbrauchern nicht genutzt werden, müssen aber bei der Skalierung eines

Leitungsnetzes beachtet werden, da sonst Überlasten auftreten können.

Bei Großverbrauchern wird zudem oftmals durch die Energieversorger ein

Blindstromzähler installiert, welcher die im Leitungsnetz auftretenden

Blindleistungsverluste misst. Diese werden dem Endverbraucher dann in

Rechnung gestellt. Diese Kosten können durch eine Kompensation der

Blindleistung verringert oder sogar unterdrückt werden.

01.02.2011 Seite 25 von 46

Blindströme nicht

unterschätzen.


3.3 Empfehlungen Klimatisierung

Ein wichtiger Ansatzpunkt zur Optimierung des Energieverbrauchs ist die

Klimatisierung des Serverraumes. Das Kühlkonzept muss sowohl an die

infrastrukturellen Gegebenheiten der Liegenschaft als auch an die

anfallende thermische Last angepasst werden, um energieeffizient arbeiten

zu können. Zudem kommen je nach verwendeter Kühlungsmethode auch

weitere Potentiale zum Tragen, die nachfolgend aufgezeigt werden sollen.

3.3.1 Temperatur

Raumgröße Auswirkung

A B C D g m h

Die Temperatur des Serverraumes ist ein entscheidender Faktor in Bezug

auf die Energieeffizienz. Grundlegend lässt sich festhalten, dass bei den

normalerweise vorherrschenden Temperaturen von 20 °C eine um 1 °C

höhere Temperatur im Raum den Energieverbrauch der Klimatisierung um

ca. 3 - 4 % senkt. Dies würde bei einer Steigerung der Temperatur von

durchschnittlich 20 °C auf 26 °C bereits in einer Reduktion der

Klimatisierungskosten von etwa 20 % resultieren.

Eine Raumtemperatur von 26 °C ist ein Wert, der in wissenschaftlichen

Dokumentationen (Schweizer Bundesamt für Energie und TU Berlin) als

Optimum zwischen den konkurrierenden Anforderungen nach

Betriebssicherheit und Energieeffizienz genannt wird. Durch Laborversuche

und Best-Practice-Studien testen Hersteller und Betreiber von

Rechenzentren höhere Temperaturen.

Darüber hinaus zeigt sich, dass Server der neueren Generationen auch bei

Temperaturen im Bereich von 28 - 32 °C sicher betrieben werden können.

Dies gilt insbesondere für Blade-Systeme, die aufgrund ihrer Architektur

besonders robust sind. Verbindliche oder abschließende Aussagen zur

Betriebssicherheit und Energiebilanz sind zum jetzigen Stand von Seiten

der Hersteller noch nicht erhältlich. Dieser Sachverhalt sollte weiter

beobachtet werden.

Da ein Serverraum regelmäßig als „bedienerloser Raum“ gefahren wird, ist

die Temperatur auch aus arbeitstechnischer Sicht unkritisch. Für geplante

Wartungsfenster, in denen umfangreichere Arbeiten im Raum notwendig

01.02.2011 Seite 26 von 46

1 °C Temperaturunterschied

hat bis

zu 4% Auswirkung

auf den Energieverbrauch.

Auch bei 28 - 32 °C

können Server

sicher betrieben

werden.


werden, ist es möglich, die Temperatur temporär auf ca. 20 - 22 °C zu

senken.

3.3.2 Einhausung

Die effektivste Nutzung von Klimakälte ist möglich, wenn die kalten und

warmen Zonen in einem Serverraum möglichst gut voneinander getrennt

sind. Das aus der herkömmlichen Raumklimatisierung bekannte Konzept,

die Kälte dorthin zu bringen, wo die Wärme ist, um eine möglichst

gleichmäßige Temperaturverteilung zu erreichen, trifft nicht für IT-Räume

zu. Hier ist es gewünscht, dass die Kalt- und Warmseiten der Serverracks

eine deutliche Temperaturdifferenz aufweisen. Am besten lässt sich dies

durch Einhausung der Serverracks erreichen.

Bei allen Einhausungsmaßnahmen ist zu beachten, dass die Rackbelegung

ordnungsgemäß vorgenommen wurde und dass keine Blindöffnungen in

den Racks vorhanden sind. Damit werden thermische Kurzschlüsse

innerhalb der Racks verhindert. Die Kühlluft muss gezielt durch die

Servergehäuse geführt werden, um einen optimalen Kühleffekt zu

erreichen.

Neben festen Einhausungen (beispielsweise durch Stellwände aus

Plexiglas) kann auch die flexible Variante mit Streifenvorhängen aus

Weich-PVC zum Einsatz kommen. Diese lassen sich individuell an die

räumlichen Gegebenheiten anpassen und bieten eine günstige Alternative

zu festinstallierten Raumtrennern. Außerdem lassen sich

Streifenvorhängen bei Erweiterungen der Racks leichter anpassen.

Kaltgang-Einhausung

Raumgröße Auswirkung

A B C D g m h

Die Kaltgang-Einhausung schottet die Vorderseite der Racks vom übrigen

Raum ab. Diese Methode ist nur bei der Kühlluft-Führung über den

Doppelboden wirklich effektiv möglich. Hierzu werden bei einem

mehrreihigen Rackaufbau die Rack-Vorderseiten einander zugewandt und

oben und an den Seiten der Racks eine Einhausung angebracht.

Anschließend wird die Kühlluft über Öffnungen im Doppelboden in die

Einhausung eingeblasen. Die Vorderseiten der Racks sollten dazu

01.02.2011 Seite 27 von 46

Die Trennung von

kalten und warmen

Zonen sollte

angestrebt werden.

Der Kühlluftstrom

darf nicht unterbrochen

werden.


möglichst keine Türen bzw. nur gut durchlässige Gittertüren besitzen, um

den Kühlluftstrom möglichst nicht zu behindern.

Die Warmluft wird bei diesem Konzept in den Raum ausgeblasen, wo sie

erneut von den Wärmetauschern der Klimaanlage herunter gekühlt wird.

Eine gezielte Wärmeabsaugung ist nicht zwingend notwendig. Dieses

Konzept ist auch bei der Verwendung von direkter freier Kühlung möglich.

Abbildung 5: Kaltgang-Einhausung

Quelle: BITKOM

Warmgang-Einhausung

Raumgröße Auswirkung

A B C D g m h

Eine Warmgang-Einhausung stellt konzeptionell das Komplement der

Kaltgang-Einhausung dar. Hierbei wird (über Doppelboden- oder

Raumklimatisierung) der Serverraum auf die Zuluft-Temperatur herunter

gekühlt. Die auf der Rückseite der Serverracks entstehende Warmluft wird

gezielt abgesaugt und den Klimakühlern zugeführt.

01.02.2011 Seite 28 von 46


Abbildung 6: Nachträgliche Einhausung von Rackreihen

Quelle: Schroff GmbH

Eine weitere Möglichkeit bietet sich bei der Nutzung von direkter freier

Kühlung. Hier kann die abgesaugte Warmluft über die bereits vorhandenen

Frischluftkanäle direkt ins Freie geleitet werden.

Kaltgang-Einhausung Warmgang-Einhausung

Nur mit Doppelboden-Belüftung

sinnvoll möglich

Absaugung der Abluft

nicht zwingend notwendig

Tabelle 1: Vergleich Kalt- und Warmgang-Einhausung

Einzelrack-Abschottung

Raumgröße Auswirkung

A B C D g m h

Art der Zuluft egal

Abluftabsaugung bzw. -

leitung zwingend notwendig

Eine noch gezieltere Form der Einhausung stellt die Einzelrack-

Abschottung dar. Hier wird auf der Rückseite der Racks eine Absaugeinheit

montiert, die mit einem hohen Volumenstrom die Kühlluft durch die Racks

saugt und die entstehende Warmluft über dafür vorgesehene Kanäle

entweder den Klimageräten zuführt oder ins Freie abbläst. Dieser

Volumenstrom begünstigt die Kühlung bei höheren Zulufttemperaturen,

01.02.2011 Seite 29 von 46

Die Einzelrack-

Abschottung ist ein

effektiver Ansatz

besonders für

kleinere Serverräume.


weshalb eine Nutzung dieser Methode vor allem in kleineren Räumen eine

gute Grundlage zur Erhöhung der Serverraumtemperatur darstellt.

Diese Abschottung bietet eine hohe Effektivität bei der Klimatisierung,

verbraucht jedoch durch die zusätzlichen Lüfter in der Absaugung mehr

Energie. Hier sind Vor- und Nachteile genau gegeneinander abzuwägen.

Eine Einzelrack-Abschottung kann auch zusätzlich zu einem anderen

Klimatisierungskonzept eingesetzt werden, um gezielt Racks mit einer sehr

hohen Energiedichte zusätzlich zu kühlen.

Abbildung 7: Warmluftabsaugung

Quelle: BITKOM

3.3.3 Aufbau der Klimatisierung

Neben den verschiedenen Klimatisierungsmethoden ist zu untersuchen,

wie die Klimaleistung in den Raum gebracht werden soll. Hierzu bieten sich

vor allem die folgenden Methoden an.

Raumklimatisierung (ungerichtet)

Raumgröße Auswirkung

A B C D g m h

Eine ungerichtete Raumklimatisierung erfolgt durch die Verwendung von

Wärmetauschern, die den gesamten Raum unabhängig von ihrer

Positionierung auf einen bestimmten Soll-Wert kühlen. Hierbei erfolgt keine

gezielte Luftleitung zu den Verbrauchern. Diese Klimatisierung bietet sich

aufgrund der Kombination aus günstiger Installation und suboptimaler

Effizienz aus „Green IT“-Sicht nur für Kleinst-Serverräume an.

01.02.2011 Seite 30 von 46

Die ungerichtete

Raumklimatisierung

nur für Kleinst-

Serverräume in

Betracht ziehen.


Oftmals erfolgt in dieser Größenordnung die Kühlung durch herkömmliche

Komfort-Klimageräte ohne spezielle Mess- und Regeltechnik. Der

Wirkungsgrad dieser Geräte ist auch in der Regel nicht mit denen von

speziellen IT-Klimageräten vergleichbar.

Der Einsatz dieser Kühlmethode sollte nur bei Räumen der Kategorie A

und fehlender Anbindung an andere Klimasysteme erfolgen.

Raumklimatisierung (gerichtet)

Raumgröße Auswirkung

A B C D g m h

Eine Verbesserung der zuvor genannten Methode ist die gerichtete

Raumklimatisierung. Hier wird mit den Wärmetauschern immer noch der

gesamte IT-Raum gekühlt, allerdings wird die Kühlluft durch luftleitende

Maßnahmen näher an die thermischen Lasten gebracht. Dies kann z. B.

durch eine Einhausung geschehen, bei der der Wärmetauscher mit in die

Einhausung eingebunden wird.

Zur optimalen Ausnutzung der Kühlung sollte nach der Installation einer

solchen Anlage eine Luftstrom-Messung erfolgen und anhand der

Ergebnisse die Luftführung optimiert werden.

Reihenklimatisierung

Raumgröße Auswirkung

A B C D g m h

Bei einer Reihenklimatisierung wird über eine Doppelboden-Kühlung oder

über seitlich angebrachte Reihen-Wärmetauscher die Kühlluft in eine quer

verbundene Rack-Reihe geleitet. Die Rack-Vorderseiten sind hierbei durch

luftdichte Türen verschlossen, was den Luftstrom gezielt durch die

Verbraucher auf die Rückseite leitet.

Diese Klimatisierung ist aus energetischer Sicht nur sinnvoll, wenn die

Rack-Reihe aus rein aktiven Racks besteht, in denen die thermischen

Lasten gleichmäßig verteilt sind. Eine verstärkte Kühlung von Hot-Spots ist

bei dieser Methode nicht möglich.

Bei ungleicher Verteilung der thermischen Lasten oder bei kombinierten

Aktiv-Passiv-Reihen sollte diese Methode aus Effizienzgründen nicht

verwendet werden.

01.02.2011 Seite 31 von 46

Die gerichtete

Raumklimatisierung

der ungerichteten

vorziehen.

Eine Reihenklimatisierung

nur bei

Racks mit gleichen

thermischen Lasten

anwenden.


Rackklimatisierung über Raumklimageräte

Raumgröße Auswirkung

A B C D g m h

Eine effektivere Nutzung der Kühlluft als bei einer Reihen-basierten

Kühlung ist bei einer Nutzung von Raumklimageräten auf Rack-Ebene

möglich. Diese Methode entspricht quasi einer Einhausung eines jeden

Racks. Hierzu ist es unbedingt erforderlich, dass eine Belüftung über den

Doppelboden unter Nutzung von luftleitenden Maßnahmen erfolgt.

Die Racks sind bei dieser Methode quer zueinander abgeschottet. Die

Luftzufuhr erfolgt über den Doppelboden und über regelbare Luftauslässe

auf der Rack-Vorderseite.

Rein passiv bestückte Racks können hier gezielt von der Klimatisierung

ausgenommen werden. Für besonders thermisch intensive Racks bietet

sich die Kombination aus einer Rack-Kühlung und einer Warmluft-

Absaugung an.

Rackklimatisierung über Schrankklimageräte

Raumgröße Auswirkung

A B C D g m h

Die am besten anpassbare Kühlmethode ist eine Rack-basierte Kühlung

über spezielle Schrankklimageräte, die zwischen den Racks montiert

werden. Hierbei gibt es Ausführungen, die nur ein Rack mit Kühlluft

versorgen können, oder solche Geräte, die zwei Racks (links und rechts)

zu kühlen vermögen. Eine Beispielinstallation findet sich nachfolgend.

Abbildung 8: Klimatisierung über Rack-Klimageräte

Quelle: Cassini Consulting

01.02.2011 Seite 32 von 46

Der Einsatz von

Raumklimageräten

benötigt gleichzeitig

luftleitende

Maßnahmen.

Schrankklimageräte

sind teuer, aber

effektiv.


Für besonders energieintensive Racks oder für Komponenten, die

redundant gekühlt werden müssen, ist diese Installationsmethode

empfehlenswert.

Diese Kühlung wird immer als Umluftkühlung ausgeführt, weshalb die

Nutzung einer direkten freien Kühlung bei dieser Methode nicht in Frage

kommt.

Bei großen Serverräumen ist diese Kühlung aufgrund des durch die hohe

Anzahl an notwendigen Geräten ungünstigen Kosten-Nutzen-Verhältnisses

nur für die zusätzliche Kühlung einiger Komponenten sinnvoll, jedoch nicht

als Gesamtlösung.

3.3.4 Art der Klima-Rückkühlung

Neben den Methoden, die Kälteleistung im Serverraum optimal zu

verteilen, ist auch die Erzeugung der Kälte ein wichtiger Faktor bei der

Energieeffizienz. Daher wird im Folgenden auf die gängigen Methoden zur

Kälteerzeugung eingegangen.

Kompressor-Rückkühler

Raumgröße Auswirkung

A B C D g m h

Die Kompressor-Klimatisierung ist derzeit noch die am weitesten

verbreitete Methode zur Kälteerzeugung. Sie basiert auf dem „Kühlschrank-

Prinzip“ und erzeugt Kälte durch Verdampfung eines Kältemittels, welches

zuvor mittels Hochdruck verflüssigt wurde.

Da diese Methode jedoch energetisch zu den ungünstigen Lösungen zählt,

muss bei der Verwendung einer Kompressor-Klimatisierung ein

besonderes Augenmerk auf die angepasste Skalierung der Kühlanlage

gelegt werden.

Bei Kleinst-Räumen ist diese Kälteerzeugung oft die einzig sinnvoll

nutzbare Methode, wenn Komfort-Klimageräte zum Einsatz kommen.

Eine Möglichkeit, das Energieprofil einer Kompressor-Klimaanlage zu

verbessern, ist die Nutzung von Wärmerückgewinnung zur Heizung von

übrigen Räumen. Hierzu kann ein zweiter Wärmekreislauf aufgebaut

werden, der über die Abwärme des Klimakompressors gespeist wird.

01.02.2011 Seite 33 von 46

Die Kompressor-

Klimatisierung kann

auch zur Wärmerückgewinnung

genutzt werden.


Freie Kühlung

Raumgröße Auswirkung

A B C D g m h

Die freie Kühlung setzt auf die Nutzung der Umgebungsluft als Kühlmittel.

Diese Art der Kältenutzung ist energetisch sehr effizient, da bei den in

Deutschland vorherrschenden Jahrestemperaturen im Mittel 30 - 40 %

Energieeinsparung im Vergleich zu einer reinen Kompressorkühlung

erreicht werden kann. Wie aus der nachfolgenden Grafik (Quelle:

freikuehlung.info - Umweltdaten für Frankfurt a.M.) deutlich wird, muss erst

ab einer Außentemperatur von ca. 16 °C eine Zusatzkühlung mittels eines

Verdichters mitgenutzt werden.

Abbildung 9: Nutzung von freier Kühlung

Quelle: air2000 GmbH / freikuehlung.info

Direkte freie Kühlung

Bei der direkten freien Kühlung wird die Außenluft nach Aufbereitung

(Reinigung, Be- bzw. Entfeuchtung) direkt zur Kühlung der IT genutzt. Dies

kann mit mehreren der bereits zuvor genannten Methoden geschehen. Es

wird allgemein angenommen, dass für 7.000 Stunden pro Jahr die direkte

freie Kühlung als Kühlmethode zum Halten der notwendigen Serverraum-

Temperatur ausreichend ist (Klimadaten für Frankfurt a.M., angenommene

Übergangstemperatur 16 °C, vgl. Fachinstitut Gebäude-Klima e.V).

01.02.2011 Seite 34 von 46

Die Umgebungsluft,

wenn möglich, zur

effektiven Kühlung

nutzen.

Direkte freie

Kühlung benötigt

luftaufbereitende

Maßnahmen.


Allerdings ist der erhöhte Aufwand für Luftaufbereitung und Luftleitung zu

berücksichtigen.

Systembedingt muss jedoch eine weitere Klimatisierungstechnik in vollem

Umfang verfügbar sein, damit auch bei Hitzeperioden eine Klimatisierung

gewährleistet ist.

Indirekte freie Kühlung

Bei der indirekten freien Kühlung wird die Außenluft nicht direkt in die zu

kühlenden Räume eingeleitet, sondern zur Kühlung des Kältemittels

genutzt, welches anschließend die Kaltwassersätze in den Serverräumen

versorgt. Diese Methode hat den Vorteil, dass diese sich leicht mit einer

weiteren Klimatisierungsmethode wie z. B. einer Kompressorkühlung

verknüpfen lässt, um bei Außentemperaturen über 16 °C und natürlich in

Hitzeperioden eine ausreichende Klimaleistung zur Verfügung zu stellen.

Abbildung 10: Schema indirekte Zweikreis-Kühlung

Quelle: air2000 GmbH / freikuehlung.info

Nutzung von Gebäudeklimatisierung

Raumgröße Auswirkung

A B C D g m h

Vor allem bei der nachträglichen Planung eines Serverraumes ist oftmals

bereits eine Gebäudeklimatisierung vorhanden, welche mit relativ geringem

Aufwand auch für die Kühlung der IT genutzt werden kann. Hierbei sind

jedoch mehrere Punkte zu beachten.

01.02.2011 Seite 35 von 46

Die indirekte freie

Kühlung kann mit

weiteren Methoden

kombiniert werden.

Die Nutzung der

vorhandenen

Gebäudeklimatisierung

prüfen.


Die vorhandene Klimatisierung muss genügend Reserven bieten, um die

durch einen Serverraum entstehenden Kühllasten aufzufangen. Daher

müssen die benötigte Kälteleistung und die bereits genutzte Kapazität der

bestehenden Klimaanlage genau bekannt sein.

Sehr wichtig ist die Prüfung, ob eine vorhandene Klimatisierung des

Gebäudes auch in den Wintermonaten genutzt werden soll. Vielmals sind

Gebäudeklimaanlagen im Winter außer Betrieb. Sollte eine entsprechend

dimensionierte Anlage normalerweise im Winter außer Betrieb gesetzt

werden können, wenn keine IT-Last vorhanden wäre, so ist es fast immer

günstiger, eine dezidierte IT-Klimatisierung zu etablieren. Die

Gebäudeklimatisierung würde in einem solchen Fall außerhalb jeglicher

Auslastungs- und Effizienzparameter laufen, weshalb sich die zusätzliche

Installation einer IT-Klimaanlage schon nach kurzer Zeit amortisiert.

3.3.5 Berechnung der Klimalasten

Raumgröße Auswirkung

A B C D g m h

Zur genauen Betrachtung der notwendigen Klimaleistung ist es wichtig, den

auftretenden Wärmeeintrag durch die IT-Last und andere Faktoren genau

zu bestimmen.

Zur Bestimmung der Wärmelast ist es zum Beispiel möglich, die in den

Datenblättern der Hersteller angegebenen Werte zu verwenden. Viele

Unternehmen publizieren in den technischen Daten ihrer Hardware den

Wärmeeintrag in der Einheit BTU (British Thermal Unit). Zur Umrechnung

in andere, gängige Werte kann die nachfolgende Tabelle benutzt werden.

Wert in Umrechnungsfaktor Ergebnis in

BTU pro Stunde 0,293 Watt

Watt 3,41 BTU pro Stunde

Tonnen 3.530 Watt

Watt 0,000283 Tonnen

Tabelle 2: Umrechnung von Wärmelasten

Weiterhin kann als Richtwert die Wärmelastberechnung nach VDI 2078

verwendet werden. Diese Norm berücksichtigt jedoch nur wenige

Rahmenparameter, weshalb die hier ermittelten Werte nur als Anhaltspunkt

dienen sollten.

01.02.2011 Seite 36 von 46

Die Angaben der

Hersteller können

bei der Berechnung

unterstützen.


3.4 Empfehlungen Struktureller Aufbau

3.4.1 Trassierung

Kabelführung in den Racks

Raumgröße Auswirkung

A B C D g m h

Zur effektiven Nutzung der Klimakälte ist es notwendig, dass der Luftstrom

ungehindert die Server in den Racks passieren kann. Dies kann vor allem

durch eine unstrukturierte Verkabelung verhindert werden. Werden die

Daten- und Stromkabel ohne Führung an den Servern hängen gelassen,

bilden sich schnell sogenannte „Kabelvorhänge“, welche den Luftstrom

blockieren und die Bildung von Hot-Spots begünstigen können.

Sinnvoll ist eine strukturierte Verkabelung, bei der die Datenleitungen zur

einen und die Stromleitungen zur anderen Seite eines Racks geführt

werden. Dies trägt außerdem zur Übersichtlichkeit der Verkabelung bei.

Abbildung 11: Vergleich unstrukturierte und strukturierte Verkabelung

Quelle: Cassini Consulting

Trennung von Signal- / Daten- / Stromleitungen und Wasser (Klima)

Raumgröße Auswirkung

A B C D g m h

Bereits in der Planungsphase sollte evaluiert werden, wie die Kabelführung

zu den Racks hin erfolgen sollte. Die Kabelführung z. B. von

Datenleitungen unter der Decke, die Verwendung von Stromschienen im

Doppelboden oder ebenfalls unter der Decke sind weitere Möglichkeiten

zur Leitungsführung – insbesondere bei Raumgrößen D und größer. Hier

wird allgemein auch aus Übersichtlichkeitsgründen empfohlen, Signal-,

Daten- und Stromleitungen voneinander zu trennen. Auch die Zuführung

01.02.2011 Seite 37 von 46

Eine unstrukturierte

Verkabelung

behindert oftmals

den Luftstrom.

Unterschiedliche

Leitungsarten

voneinander

trennen.


des Kaltwassers (vgl. 4.5 Leckageüberwachung), bei der Verwendung von

Schrankklimageräten, muss beachtet werden.

Erfolgt die Führung der Leitungen in einem Doppelboden, der auch zur

Klimatisierung genutzt werden soll, so ist darauf zu achten, dass nicht mehr

als 30 % der lichten Höhe des Bodens durch Kabel belegt werden. Auch

die vorzuhaltenden Kabelreserven sind hierbei zu berücksichtigen.

Idealerweise erfolgt die Führung der Leitungen in speziell dafür

vorgesehenen Kabeltrassen. Die Austrassierung sollte so nah am

Endverbraucher erfolgen wie möglich.

3.4.2 Messtechnik

Erfassung von Umweltdaten

Raumgröße Auswirkung

A B C D g m h

Zur Regelung und Verbrauchssteuerung von Klima- und Netztechnik ist es

unerlässlich, Messwerte zu erheben (möglichst an mehreren aktiven

Punkten). Hieraus sollte eine Regelung der Klimatisierung abgeleitet

werden können und zwar über den Mittelwert der erfassten Messwerte.

Nach Möglichkeit sollte eine getrennte und automatisierte Erfassung von

Verbrauchswerten vorgesehen werden. Dazu sind die einzelnen

Stromkreise der Kühltechnik und der IT-Technik mit Impulszählern

auszustatten. Die Server-Racks sind mit Messfühlern für Temperatur und

Luftfeuchtigkeit auszustatten. Hierdurch sollen Hot Spots und Fehler im

thermischen Abgleich identifiziert werden.

Als Voraussetzung müssen valide Messdaten generiert werden: Die

generierten Messwerte werden dann an eine Auswertungseinheit

übertragen. Mit einer solchen „Smartbox“ lassen sich die

Energieverbräuche und Messwerte bestimmter Systeme zeitgesteuert und

automatisch ermitteln. Hierunter ist zu verstehen, dass je nach Art der

Zwischenschaltung und Programmierung, Verbrauchsdaten bis auf

einzelne Geräte oder bis auf einzelne Cluster (z. B. alle Server in einem

Rack) genau ermittelt und an ein zentrales System gesendet werden. Die

Auswertung der Daten erfolgt an einem PC.

01.02.2011 Seite 38 von 46

Messwerte erheben,

um gezielte

Regelungen

definieren zu können.


Erfassung von Lastdaten

Raumgröße Auswirkung

A B C D g m h

Neben der Erfassung und Verarbeitung der Umweltdaten ist es auch

sinnvoll, gleichzeitig die Lastdaten der IT-Systeme zu erheben. Dies ist

besonders relevant, wenn Virtualisierungstechniken zum Einsatz kommen

sollen.

Die Messwerte, welche entweder direkt von der Serverhardware oder auch

von speziellen Software-Tools erhoben werden können, sollten mit den

Umweltdaten verknüpft werden, um eine qualitative und quantitative

Bewertung der IT zu ermöglichen.

Im Rahmen eines solchen Messkonzepts ist es möglich, bereits frühzeitig

Tendenzen zur Lastentwicklung und somit auch zur Wärmeabgabe von

Systemen zu erkennen. Dies ermöglicht eine rechtzeitige Ansteuerung der

Klimatisierung. Des Weiteren werden auch Nutzungsprofile von bestimmten

Systemen gebildet, was unter anderem dabei helfen könnte, Test- und

Entwicklungssysteme bedarfsgesteuert herunterzufahren.

01.02.2011 Seite 39 von 46

Umwelt- und

Lastdaten

miteinander

verknüpfen.


4 Weitere Empfehlungen

Dieses Kapitel beinhaltet weitere Empfehlungen, die sich entweder nicht

direkt auf die Energieeffizienz eines Serverraumes auswirken oder je nach

verwendeter Infrastruktur nicht bewerten lassen.

Dennoch sollten die hier angesprochenen Punkte in die genauere Planung

bei Neubauten von Serverräumen mit aufgenommen werden.

4.1 Virtualisierung

Die Virtualisierung von Systemen und Speicher darf mittlerweile als

gängige Praxis betrachtet werden. Auch aus „Green IT“-Sicht ist die

effektivere Ausnutzung von Ressourcen durch Virtualisierung

wünschenswert.

Allerdings bringt ein steigender Grad an Virtualisierung auch neue

Gefahren mit sich. So lässt sich ein virtuelles Abbild eines Systems

eventuell leichter manipulieren oder entwenden als ein kompletter

physikalischer Server. Aus diesem Grund sind beim Aufbau von virtuellen

Umgebungen besondere Vorkehrungen zu treffen. Die Beschreibung

möglicher Sicherheitsmaßnahmen ist nicht Bestandteil dieses Dokuments.

Hierzu empfiehlt sich die Beachtung der Richtlinien, die das Bundesamt für

Sicherheit in der Informationstechnik (BSI) mit dem Grundschutz-Baustein

„Virtualisierung“ herausgegeben hat.

Abbildung 12: Sicherheit bei der Virtualisierung (BSI)

Quelle: Bindesamt für Sicherheit in der Informationstechnik

4.2 Storage-Technik

Bei der Verwendung von Netzwerkspeicher-Lösungen sollten mehrere

Punkte zur Energieeffizienz beachtet werden. Zurzeit kommen

hauptsächlich noch Festplatten im 3,5“-Formfaktor für Netzwerkspeicher

zum Einsatz. Hier sollte geprüft werden, ob es aus energetischer Sicht

sinnvoller ist, auf Festplatten im 2,5“-Formfaktor umzustellen. Diese sind

01.02.2011 Seite 40 von 46

Virtualisierungen

birgen neben

Chancen auch

Gefahren in sich.

Moderne Storage-

Speicher einsetzen.


von den Leistungsdaten mittlerweile mit den größeren Exemplaren

vergleichbar, haben allerdings aufgrund der geringeren Größe und somit

kleineren mechanischen Teilen auch einen geringeren Energieverbrauch.

Weiterhin sollte, vor allem bei Neuaufbau eines Netzwerkspeichers, die

Etablierung eines Hierarchical Storage Management Systems (HSM) in

Betracht gezogen werden. Diese Technologie ermöglicht eine geordnete

Verteilung und Archivierung der Daten auf einem Netzwerkspeicher, so

dass selten benötigte Daten zusammengefasst und auf langsameren

Speichermedien ausgelagert werden können. Dies erhöht in der

Gesamtheit die Energieeffizienz.

Zusätzlich zu einem HSM sollten auch Systeme zur Deduplizierung von

Daten eingesetzt werden. Dies ermöglicht eine noch effektivere

Ausnutzung des zur Verfügung stehenden Speichers. Hier ist genau die

technische Entwicklung zu beobachten, da zusätzlich zu den aktuell

verfügbaren Systemen – welche auf Dateiebene deduplizieren – bald auch

Dedup-Systeme verfügbar werden, die auf Bit-Ebene arbeiten. Diese

Systeme werden höhere Leistungen bei geringerem Ausfallrisiko bringen.

4.3 Netzanbindung

Neben der eventuell redundant ausgeführten Anbindung an die

Stromversorgung ist auch bei der Datenanbindung die Ausfallsicherheit zu

beachten. Hier gelten zunächst die gleichen Vorgaben wie bei der

Stromversorgung. Je nach Verfügbarkeitsanforderung der Systeme sollte

untersucht werden, ob zum Versorger eine dezidierte Anbindung (z. B.

„Dark Fiber“) notwendig ist. Auch diese Trassierung hat in einem solchen

Fall physisch getrennt zu erfolgen. Sollte der Serverraum eine Anbindung

an die Netze des Bundes (NdB) erfordern, so sind vorrangig die

entsprechenden Richtlinien dazu zu beachten.

4.4 Sicherheit / Zutrittsschutz

Für einen Serverraum gelten gesteigerte Anforderungen an den

Zutrittsschutz und die Sicherheit. So sollte ein Serverraum von der

Gebäudeaußenseite nicht eindeutig als solcher zu erkennen sein, was

unter Umständen Konflikte mit der Notwendigkeit des Sonnenschutzes mit

sich bringt (Verspiegelung). Hier sind Nutzen und Risiken genau

gegeneinander abzuwägen. Im Zweifelsfall sollte von der Positionierung

eines Serverraumes an einer exponierten Stelle abgesehen werden.

01.02.2011 Seite 41 von 46

Neue Systeme zur

Deduplizierung sind

bald verfügbar.

Die Platzierung des

Serverraums gründlich

prüfen.


Gleiches gilt auch für die Kennzeichnung des Raumes innerhalb des

Gebäudes. Ein Raum, der sich äußerlich nicht von anderen unterscheidet,

weckt keine „Begehrlichkeiten“. Sinnvoll ist es, den Zutritt zu einem

Serverraum nur über einen Vorraum zu ermöglichen, welcher eventuell

gesondert überwacht werden kann. Hier ist auch eine gleichzeitige Nutzung

dieses Raumes als Rüst- und Arbeitsfläche möglich.

Auch der Zugang zu dem Raum vom Gebäudeinneren muss streng

überwacht werden. Die Anbindung an eine zentrale Zutrittskontrollanlage

des Gebäudes hat zwar den Vorteil einer leichteren Kontrolle der

Zugangsberechtigungen, führt aber oftmals aufgrund der einfachen

Administration zur zu schnellen Vergabe von Zutrittsrechten. Hier ist ein

genaues Sicherheits- und Zutrittskonzept empfehlenswert, in dem genau

festgelegt wird, wer Zutritt zu den Räumen haben darf und wann diese

Rechte wieder entzogen werden.

4.5 Leckageüberwachung

Die Klimatisierung von Serverräumen erfolgt in vielen Fällen über Split-

Klimageräte, wobei die Nutzkälte durch Wasser / Wasser-Glykol oder

andere Flüssigkühlmittel transportiert wird. Da durch den Transport dieses

Kühlmittels bis zu den Wärmetauschern auch im Serverraum eine

Leitungsführung notwendig werden kann, müssen besondere

Vorkehrungen zur Leckagesicherheit getroffen werden.

Ein Austritt von Kühlmittel muss mit geeigneten Methoden (Feuchtigkeitssensoren,

Drucküberwachung der Kühlmittel-Leitungen) frühestmöglich

erkannt werden. Gegebenenfalls ist dafür Sorge zu tragen, dass die

betreffenden Kühlmittelleitungen sofort drucklos gesetzt werden, um eine

weitere Ausbreitung der Leckage zu verhindern. Da dadurch auch die

Klimatisierung unter Umständen vollständig ausfällt, ist dies in das

Notfallkonzept zu integrieren. Falls keine Klimaredundanz vorhanden ist,

kann eine Leckage der Klimaleitungen auch zum gezielten Abschalten der

Server führen.

4.6 Löschtechnik

Neben den Sicherheitskriterien, die den Zutrittsschutz betreffen, gilt auch

dem Brandschutz eines Serverraumes besondere Aufmerksamkeit. Neben

den ohnehin zu beachtenden Anforderungen des baulichen und

vorbeugenden Brandschutzes, die je nach Objekt unterschiedlich ausfallen

01.02.2011 Seite 42 von 46

Sicherheits- und

Zutrittskonzepte

sind zwingend

notwendig.

Sensoren müssen

Feuchtigkeits- und

Druckveränderungen

frühzeitig erkennen.


können, gibt es einige weitere Punkte, an denen Berührungsstellen mit den

in diesem Dokument erwähnten Empfehlungen auftreten.

Zu einer Brandschutz- und Löschanlage gehört die Installation einer

Rauchabsaugung, die sowohl auftretende Brandgase ableitet, als auch

nach dem Auslösen einer Löschanlage dazu verwendet wird, das Löschgas

nach Beendigung der Löschung aus dem Serverraum abzusaugen. Hier ist

genau zu prüfen, ob eine eventuelle Vorstreckung der

Rauchgasabzugsanlage auch als Wärmeabsaugung für die Klimatisierung

genutzt werden kann. Dies würde eine synergetische Nutzung der

Installation ermöglichen, was sowohl Hardwarekosten spart, als auch im

Betrieb energetisch sinnvoller ist.

Zu beachten ist weiterhin die Brandabschnittstrennung zwischen USV-,

Klima- und Serverraum. Aus Gründen der Ausfallsicherheit bzw. einer

„Continuity of Business“-Strategie ist es sinnvoll, diese Räume in

getrennten Brandabschnitten unterzubringen. Eine solche Separierung

sorgt dafür, dass bei einem Brandfall nicht die gesamte Infrastruktur

verloren geht, die zum Betrieb der IT notwendig ist.

4.7 Hochverfügbarkeit

Sollten in dem Serverraum Verfahren betrieben werden, die hochverfügbar

sein müssen, so sind bereits in der Planungsphase weitere Punkte zu

beachteten. Einige dieser Maßnahmen wurden bereits in den

entsprechenden Unterpunkten des Kapitels 3 genannt (siehe USV / NEA).

Da dieses Dokument allgemeine Richtlinien für den energieeffizienten

Aufbau eines Serverraumes bereitstellt, können nicht alle notwendigen

Fokusfelder beleuchtet werden. Es wird daher dringend empfohlen, unter

Zuhilfenahme von speziellen Dokumentationen die Anforderungen an einen

hochverfügbaren Serverraum zu prüfen und mit den hier genannten

Punkten abzugleichen.

4.8 IT-Notfallmanagement

Die in diesem Dokument betrachteten Punkte haben teilweise

Auswirkungen auf die Notfallsicherheit eines Serverraumes. Daher wird

empfohlen, die Maßnahmen zur Energieeffizienz auch bei der Erstellung

eines IT-Notfallkonzepts mit zu berücksichtigen.

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Der Brandschutz

ist von zentraler

Bedeutung.

Hochverfügbare

Systeme haben

besondere

Anforderungen.


Es ist ratsam, bereits in einer frühen Phase der Planung entsprechende

Richtlinien zum IT-Notfallmanagement (z. B. nach BSI Standard 100-4) zu

beachten und in den Notfall-Handbüchern Verweise auf die Auswirkungen

zur Energieeffizienz mit aufzunehmen.

01.02.2011 Seite 44 von 46


Literaturverzeichnis

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http://www.dntp.com/news/pdfs/Data%20Center%20Tier_Classification.pdf.

2. McKinsey. Revolutionizing Data Center Efficiency. mckinsey.com. [Online] Juli 2008.

http://www.mckinsey.com/clientservice/bto/pointofview/pdf/Revolutionizing_Data_Center_Efficie

ncy.pdf.

3. Fachinstitut Gebäude-Klima e.V. Freie Kühlung. fgk.de. [Online] 2007.

http://www.downloads.fgk.de/131_8_ISH2007_Grauting.pdf.

4. Bundesagentur für Arbeit. Planungsrichtlinie der BA - Infrastruktur der Informations- und

Kommunikationstechnik. 2002.

5. Bundesverwaltungsamt. Analysemodell. BIT. [Online] 2010.

http://www.bit.bund.de/cln_170/nn_1721838/BIT/DE/Beratung/Green__IT/Werkzeuge/Analysem

odell/node__analysemodell.html.

6. mh Software. Kühllastberechnung nach VDI 2078. [http://www.mhsoftware.de/index.php?m=Prd&sm=KT&ssm=KL]

7. Biercamp, Joachim. Technische Umsetzung und Berücksichtigung von Energieeffizienz

sowie Nachhaltigkeit in der Planung des neuen DKRZ Gebäudes. DKRZ. [Online]

http://www.dkrz.de/dkrz/news/OekologischesBauen_de_DE.html.

8. Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik. IT-Grundschutz. BSI. [Online]

https://www.bsi.bund.de/DE/Themen/ITGrundschutz/Aktuelles/aktuelles_node.html.

01.02.2011 Seite 45 von 46


Ansprechpartner

Herr Dr. Reiner Henseler

Projektleiter Green IT im BVA

Telefon: 022899-358-3900

E-Mail: Reiner.Henseler@bva.bund.de

Frau Christiane Hopfe

Ansprechpartnerin Kompetenzzentrum Green IT

Telefon: 022899-358-3900

E-Mail: Christiane.Hopfe@bva.bund.de

Herr Michael Seipel

Autor

Telefon: 0151-11443841

E-Mail: Michael.Seipel@cassini.de

Herr Dennis Mohn

Autor

Telefon: 0151-11443864

E-Mail: Dennis.Mohn@cassini.de

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