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Kühlung im Datenraum

Der Stromhunger der Datenbunker ist gross. Gerade deshalb spielt die Energieeffizienz in Rechenzentren eine wichtige Rolle. Für einen wesentlichen Teil des Energieverbrauchs ist die Kühlung verantwortlich. Sie sorgt dafür, dass das IT-Equipment bei idealer Temperatur arbeiten kann. Wir zeigen auf, wie die Kühlung im Datenraum verbessert wird und gleichzeitig Energie gespart werden kann.

Projekt 2016 – Fünf Prozent Energie im Datacenter einsparen
Bereits seit vier Jahren arbeiten wir nach der ISO-Norm 50001. Diese Norm verpflichtet die zertifizierten Unternehmen, Energiemangementsysteme aufzubauen und aus den gewonnenen Erkenntnissen Massnahmen zur Reduktion des Verbrauchs abzuleiten. In unserem Optimierungsprojekt aus dem Jahr 2016 haben wir uns zum Ziel gesetzt, bei der Kühlung im Datenraum fünf Prozent Energieeinsparung (gemessen am Gesamtenergieverbrauch des Rechenzentrums) zu erreichen. Mit drei Massnahmen ist es uns gelungen, das Projekt erfolgreich abzuschliessen.

Messen um zu verbessern
Die Temperatur und die Luftfeuchtigkeit in unseren Kaltgängen werden konstant durch zwei geeichte Fühler am wärmsten Punkt im Kaltgang überwacht. Die gewonnen Daten stellten einen reichen Fundus für eine genaue Analyse der Temperaturentwicklung dar. Pro Kaltgang werden 11‘200 Messwerte pro Monat gespeichert und ausgewertet. Ergänzt wurden diese Daten durch die Leistungswerte der Umluftkühlgeräte. Die zusammengeführten Daten waren die Voraussetzung, um mögliche Handlungsfelder zu erkennen.

Wir kamen zum Schluss, dass:

1. Die Temperaturen im Kaltgang selbst bei hoher Last zu niedrig angesetzt waren.

2. Die Temperaturen im Raum ausserhalb des Kaltgangs sehr unterschiedlich verteilt waren. Es hatten sich vereinzelt Wärme-Nester, sogenannte Hot-Spots, gebildet.

3. Die Ventilatoren der Umluftkühlgeräte unterschiedlich stark beansprucht waren, da sie im Raum teils hohe Lasten bewältigen mussten. 


Schritt 1: Höhere Temperaturen im Kaltgang
Lange Zeit wurden Raumtemperaturen von 18 – 20 Grad Celsius für den sicheren Betrieb von IT-Equipment gefordert, meist von den Hardware-Herstellern. Diese Referenzwerte sind jedoch überholt. Das Bundesamt für Energie (BFE) empfiehlt beispielsweise, Server bei 26 Grad Celsius arbeiten zu lassen. Die Temperaturerhöhung hat keinen Einfluss auf die Lebensdauer des Equipments, das bestätigen auch mehrere unabhängige Studien.

Als Datacenter-Betreiber verpflichten wir uns gegenüber unseren Kunden, gewisse Parameter im Kaltgang einzuhalten. Dabei müssen wir auch sicherstellen, dass ältere Hardware einwandfrei betrieben werden kann. Unsere Werte richten sich also nach den höchsten Anforderungen.

Vereinbarte Werte im Green-Kaltgang:

18 – 26 °C Temperatur
40 – 60 % relative Luftfeuchtigkeit

Nachdem die Temperatur in unseren Kaltgängen bei durchschnittlich 18 bis 20 Grad Grad Celsius lag, erhöhten wir innerhalb eines Jahres die Temperatur schrittweise um 4 Grad Celsius. Dadurch nahm die Temperaturspreizung zwischen dem ungekühlten Raum und dem Kaltgang zu, eine Konsequenz, die durchaus gewollt ist. Denn ist die Kühlung optimal ausgerichtet, so beträgt die Spreizung 6 bis 8 Grad Celsius. Diesen Wert erreichen wir nun.

Schritt 2: Umluftkühlgeräte vernetzen
Weiteres Optimierungspotential boten uns die Umluftkühlgeräte. In einem Datacenter-Raum von 600 m2 Fläche setzen wir vierzehn Umluftkühlgeräte ein. An jedem Punkt im Raum herrscht ein etwas anderes Raumklima und auch der Kühlbedarf in den Kaltgängen ist unterschiedlich. Die Umluftkühlgeräte sind dadurch mehr oder weniger stark gefordert. Das führte bisher dazu, dass einzelne Umluftkühlgeräte sehr stark ausgelastet waren und überproportional viel Energie verschlangen.

Es war daher naheliegend, die Umluftkühlgeräte zu vernetzen. Nun nimmt jeweils ein Gerät im Raum zusätzlich eine Master-Funktion wahr. Die Erfahrungen sind positiv: Die Kühlung kann punktuell besser gesteuert werden, der Energieverbrauch hat sich reduziert und die Auslastung ist besser verteilt.

Schritt 3: Verbesserte Kundeninstallationen
Unser Deployment-Team unterstützt nicht nur beim Rackaufbau oder der Verkabelung, es ist auch geschult darin, Kundeninstallationen in puncto Energieeffizienz zu optimieren. Diese Zusammenarbeit bewährt sich. Schnell geht bei der Hardware-Einrichtung eine Blende am Rack vergessen oder Hardware wird ungünstig platziert - beides häufige Ursachen für einen erhöhten Kühlbedarf im Kaltgang.

Erkenntnisse
Nach einem Jahr können wir Einsparungen zwischen viereinhalb und fünf Prozent vorweisen. Dazu haben Temperaturerhöhungen im Kaltgang, die Vernetzung der Umluftkühlgeräte und eine ideale Einrichtung der Kaltgänge geführt. Damit sehen wir unsere Aufgabe aber nicht als abgeschlossen an. Für Rechenzentrumsbetreiber ist die Optimierung der Kühlung eine konstante Aufgabe. Dank den bisherigen Erfahrungen und der verbesserten Kühlsteuerung fällt uns diese Aufgabe nun leichter.