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Strombedarf im Rechenzentrum

Die Ermittlung des Energiebedarfs ist eine der ersten Aufgaben, die ein Unternehmen durchführen muss, wenn es sich entscheidet, Anlagen in ein Rechenzentrum zu verlegen. Der Strombedarf der Geräte macht in der Regel einen beträchtlichen Teil der Colocation-Kosten aus, und der Einsatz von leistungsstarken Servern in Schränken mit hoher Dichte ist teurer als eine vergleichbare Anzahl von weniger beeindruckenden Einheiten. Unabhängig von der Art der verwendeten Server benötigen diese auch Stromverteilungseinheiten (PDUs), die in der Lage sind, die Stromstärke zu bewältigen, die sie im Betrieb ziehen.

Das elektrische System eines Rechenzentrums sollte ein gewisses Maß an Redundanz aufweisen, das unterbrechungsfreie Stromversorgungssysteme (USV) und einen Notstromgenerator umfasst, der genügend Megawatt Leistung bereitstellen kann, um den Betrieb der Einrichtung aufrechtzuerhalten, falls die Hauptstromversorgung für eine gewisse Zeit unterbrochen wird. Sollte der Strom jemals ausfallen, halten die USV-Systeme alle Computergeräte so lange in Betrieb, bis der Generator in Betrieb genommen werden kann. In vielen Fällen umfasst die Stromversorgungsinfrastruktur des Rechenzentrums mehr als eine Stromzufuhr, die in die Einrichtung führt, was zusätzliche Redundanz bietet.

Colocation-Einrichtungen haben auch klar definierte Stromspezifikationen, die angeben, wie viel Strom sie an jeden Schrank liefern können. Für High-Density-Implementierungen müssen Colocation-Kunden eine Rechenzentrumsinfrastruktur finden, die in der Lage ist, zwischen 10 und 20 kW Strom pro Schrank bereitzustellen. Während ein Unternehmen mit einem viel geringeren Strombedarf sich anfangs vielleicht nicht um diese Grenzen kümmert, sollte es immer im Hinterkopf behalten, dass sein Strombedarf im Laufe der Zeit steigen könnte, wenn es wächst. Die Skalierung des Betriebs innerhalb einer Rechenzentrumsumgebung mit einem entsprechenden Stromversorgungskonzept ist oft besser als die problematische Migration in eine völlig andere Einrichtung.

Wie werden Rechenzentren gekühlt?

Traditionelle Kühltechniken für Rechenzentren verwenden eine Kombination aus Doppelböden und Computerraum-Klimageräten (CRAC) oder Computerraum-Lüftungsgeräten (CRAH). Die CRAC/CRAH-Einheiten setzten den Raum unterhalb des Doppelbodens unter Druck und drückten kalte Luft durch die perforierten Fliesen in die Servereinlässe. Sobald die kalte Luft über die Serverkomponenten strömt und als heiße Abluft austritt, wird diese Luft zur Kühlung in die CRAC/CRAH-Einheiten zurückgeführt. In den meisten Rechenzentren wird die Rücklauftemperatur der CRAC/CRAH-Einheit als Hauptsteuerungspunkt für die gesamte Datenbodenumgebung festgelegt.

Das Problem bei diesem Einsatz ist, dass er ineffizient ist und eine fein abgestimmte Steuerung fehlt. Die kalte Luft wurde einfach in den Serverraum geleitet. Während dies für kleine Installationen mit geringer Dichte und niedrigem Energiebedarf gut genug war, funktionierte es für größere Datenräume mit höherer Dichte weniger gut. Aus diesem Grund haben die meisten Einrichtungen Strategien zur Eingrenzung von Warm- und Kaltgängen eingeführt, um die kühle Luft, die für die Ansaugung des Servers bestimmt ist, von der heißen Luft, die durch die Abluftöffnungen ausgestoßen wird, physisch zu trennen. Die Verhinderung der Vermischung dieser Luft führt zu gleichmäßigeren Temperaturen und maximiert die Effizienz, indem sichergestellt wird, dass die kalte Luft kalt bleibt und die warme Luft zu den Lüftungsanlagen geleitet wird, ohne die Temperatur der Umgebung zu erhöhen.

Moderne Rechenzentren nutzen eine Vielzahl innovativer Technologien zur Kühlung von Rechenzentren, um ideale und effiziente Betriebsbedingungen zu gewährleisten. Diese Lösungen reichen von einfachen Lüftern bis hin zu sehr viel komplexeren Wärmeübertragungstechnologien. Einige von ihnen nutzen sogar externe Quellen für kalte Luft oder Wasser, um eine wesentlich energieeffizientere Kühlung des Rechenzentrums zu ermöglichen.

Was ist der Unterschied zwischen CRAC- und CRAH-Geräten?

Eine Computer-Raumklimagerät (CRAC) unterscheidet sich nicht allzu sehr von einem herkömmlichen Klimagerät, das einen Kompressor verwendet, um Kältemittel kalt zu halten. Sie arbeiten, indem sie Luft über ein Kühlregister blasen, das mit Kältemittel gefüllt ist. Sie sind relativ ineffizient, laufen im Allgemeinen auf einem konstanten Niveau und ermöglichen keine präzise Steuerung der Kühlung.

Computer-Raumklimageräte (CRAHs) hingegen verwenden eine Kaltwasseranlage, die das Kühlregister mit kaltem Wasser versorgt. Die Luft wird gekühlt, wenn sie über dieses Register strömt. Das Grundprinzip ist ähnlich wie bei einem CRAC-Gerät, der große Unterschied ist jedoch das Fehlen eines Kompressors, was bedeutet, dass das CRAH insgesamt viel weniger Energie verbraucht.

Was ist die ideale Temperatur für ein Rechenzentrum?

Laut der American Society of Heating, Refrigerating, and Air Conditioning Engineers (ASHRAE) sollte die durchschnittliche Temperatur für Servereinlässe (d.h. die Luft, die in den Server gesaugt wird, um die inneren Komponenten zu kühlen) zwischen 18 und 27 Grad Celsius (oder 64,4 bis 80,6 Grad Fahrenheit) mit einer relativen Luftfeuchtigkeit zwischen 20 und 80 Prozent liegen. Dies ist jedoch eine recht große Bandbreite, und das Uptime Institute empfiehlt eine Obergrenze von 25 Grad Celsius.