Life is on
Rechenzentrumskühlung von Schneider Electric
Im digitalen Zeitalter nimmt die Zahl und Größe der Rechenzentren immer stärker zu – sie sind das Rückgrat der gesamten IT und damit von großen Teilen der Weltwirtschaft. Energieeffizienz ist in Rechenzentren schon lange ein ganz wichtiger Erfolgsfaktor und in diesem Zusammenhang kommt der Rechenzentrumskühlung eine große Bedeutung zu. Die Firma Schneider Electric ist in diesem Segment einer der weltweit führenden Anbieter. Die KKA-Redaktion hatte die Gelegenheit, das Werk des Herstellers in Conselve, Italien, zu besuchen.
Heutzutage ist nahezu jeder ständig mobil erreichbar und in sozialen Netzwerken unterwegs. Über Smartphone und PC sind wir zigmal am Tag im Internet unterwegs. Das Angebot im Internet wächst rasant. Prozesstechnik und IT wachsen immer mehr zusammen. Mit dem sogenannten „Internet der Dinge“ nimmt die Zahl der über das Web erreichbaren Gegenstände und Maschinen dramatisch zu – Experten rechnen hier mit rund 50 Milliarden Geräten, die im Laufe der nächsten fünf Jahre ans Netz gehen. Parallel dazu wächst zwangsläufig auch der Bedarf an Datenspeichern. Ihre Zahl nimmt permanent zu und der jährliche IP-Verkehr der Rechenzentren soll bis Ende 2018 weltweit 8,6 Zettabyte (ZB) erreichen – das sind 1 Trillion Gigabytes.
„Life is on“ lautet daher folgerichtig der neue Slogan der Firma Schneider Electric. Als weltweit tätiger Spezialist in den Bereichen Energie-Management und Automation mit Niederlassungen in mehr als 100 Ländern bietet Schneider Electric integrierte Lösungen für Energie und Infrastruktur, industrielle Prozesse, Maschinen- und Industrieausrüstung, Gebäudeautomatisierung, Rechenzentren und Datennetze sowie Wohngebäude. Mit 170.000 Mitarbeitern weltweit hat Schneider Electric im Jahr 2014 einen Umsatz von 25 Mrd. Euro erzielt. Erklärtes Ziel ist es, Menschen, Organisationen und Unternehmen dabei zu unterstützen, mehr aus ihrer Energie zu machen: „Make the most of your energy“.
Rechenzentrumskühlung hat große Bedeutung
Rechenzentren haben heute bereits einen Anteil von ca. 2 % am weltweiten Energieverbrauch, Studien prognostizieren einen mittelfristigen Anteil von 10 %. Die Anforderung für den IT-Markt, den Energieverbrauch in Rechenzentren zu minimieren, nimmt daher drastisch zu. Und hier spielt die Rechenzentrumskühlung eine besondere Rolle. Kühlaggregate sind im Schnitt für rund ein Drittel des gesamten Strombedarfs eines Rechenzentrums verantwortlich und damit einer der Hauptkostenfaktoren. Dies führt dazu, dass vermehrt große Serverparks in Skandinavien und nördlichen Ländern gebaut werden, weil man dort mit freier Kühlung die meiste Zeit im Jahr klar kommt. Aber da nicht alle Server in Nordeuropa gebaut werden können, benötigt man energieeffiziente Kühllösungen für alle Breitengrade, die gleichzeitig so verlässlich sind, dass der IT-Super-Gau – der Ausfall eines Rechenzentrums – unter allen Umständen vermieden wird.
Markttrends für Data Center
Schneider Electric hat hierfür die unterschiedlichsten Produktlösungen im Programm. Diese werden für den europäischen Markt im italienischen Werk in Conselve bei Padua gefertigt. Dort betreibt Schneider Electric auch ein großes Forschungszentrum, in dem die bestehenden Kühllösungen optimiert und neue entwickelt werden. Dabei gilt es, die Produktlösungen an den sich stetig verändernden Markt anzupassen. Als wichtigste Marktrends beschreiben die Verantwortlichen des Unternehmens gegenüber der KKA-Redaktion folgende Entwicklungen:
Der Verzicht auf bzw. die Reduzierung von mechanischer Kühlung durch den erhöhten Einsatz von freier Kühlung
Die wachsende Größe von einzelnen Rechenzentren – immer mehr Rechenkapazität wird in einem Data Center konzentriert. Dies erfordert eine stärkere projektbezogene Planung der Rechenzentren, da diese nicht „von der Stange“ zu haben sind.
Verstärkt werden energieeffiziente technische Lösungen für Regionen mit höheren Außentemperaturen benötigt.
Rechenzentren werden für die Zukunft gebaut und oftmals kontinuierlich erweitert. Die Kältetechnik muss sich wachsenden Anforderungen anpassen können – modulare Lösungen sind im Kommen.
Die Flexibilität bei sich verändernden Anforderungen muss auch für die Regeltechnik gelten.
Viele gute, neue Kühlkonzepte lassen sich nur in Neubauten einsetzen. In Bestandsbauten wäre eine Umrüstung mit hohem Aufwand und Kosten verbunden. Trotzdem gilt es auch für diese Fälle Optimierungsideen zu entwickeln.
In Zeiten von Cyberattacken muss auch die Managementebene der Kühllösung absolut sicher gegen Hacker sein.
Auch Rechenzentren müssen den umwelt- und energiepolitischen Anforderungen, Gesetzen und Verordnungen genügen.
Platz ist teuer – der Raum in Rechenzentren soll für die Server genutzt werden und nicht für die Kältetechnik. Kühllösungen müssen daher immer kompakter gebaut werden.
Anbieter müssen vielfältige Lösungen im Portfolio haben, um je nach Gebäudetyp entsprechend reagieren zu können.
Wassergekühlte Lösungen (z.B. im Gehäuse oder der Tür des Racks) sind aus Sicht von Schneider Electric nur für Anwendungen mit extrem hoher Kühllast geeignet (High Density).
Die neuen ASHRAE-Richtlinien für Rechenzentren erlauben den Betrieb von Rechenzentren mit höheren Raumtemperaturen, da auch die Hersteller von IT-Produkten ihre Hausaufgaben gemacht und Serverlösungen entwickelt haben, die bei höheren Raumtemperaturen sicher funktionieren. Dies erhöht die Zeiten, in denen mit freier Kühlung gearbeitet werden kann.
Ganzheitliches Denken erforderlich
Bei der Vielfalt der Anforderungen wundert es nicht, dass Hersteller wie Schneider Electric eine ebengroße Vielfalt an technischen Lösungen entwickeln müssen, bzw. entwickelt haben. Und genauso wichtig ist es dann, den Kunden richtig zu beraten, welche technische Option für seinen konkreten Anwendungsfall die richtige Wahl ist. Schneider Electric pflegt daher intensiv den Kontakt zu seinen geschulten Partnerbetrieben, um mit diesen gemeinsam die passenden kundenspezifischen Angebote zu erarbeiten. Und hier kommen auch Kälte-/Klimafachbetriebe ins Spiel. Nicht alle Partner sind in der Lage, alle Bereiche bei einem Rechenzentrumsprojekt inhaltlich abzudecken – manche sind im Bereich IT spezialisiert, andere im Bereich Software und wiederum andere eben im Bereich Klimatechnik. Fehlendes Know-how wird dann im Zusammenspiel mit anderen Partnern ergänzt. Damit die Partnerbetriebe immer auf dem Laufenden bleiben, organisiert SchneiderElectric für sie regelmäßig intensive Schulungen, damit diese ganzheitlich denken und agieren. Ein Beispiel, warum es wichtig ist, systemübergreifend zu handeln: Mögliche höhere Zulufttemperaturen sind verständlicherweise energetisch günstiger, was die Kälteerzeugung betrifft. Diesen Vorteil erkauft man sich aber evtl. durch höhere Laufzeiten der kleinen Lüfter im Rack, was unter Umständen zu einem höheren Gesamtenergieverbrauch führt. Nur durch ganzheitliches Planen ist also ein möglichst niedriger Energieverbrauch zu erzielen.
Neuheiten im Produktprogramm
Neben der Planung muss natürlich auch die eingesetzte Kühltechnik auf dem neuesten Stand sein. Und hier hat Schneider Electric in jüngster Zeit eine ganze Reihe an Neuheiten auf den Markt gebracht. Zwei neue Geräte aus dem Produktportfolio des Herstellers sollen dies verdeutlichen:
Die „Aquaflair BCEF“- und „BREF“-Serie sind intelligente Kühlsysteme für die Bereiche 300 bis 1200 kW beziehungsweise 400 bis 1200 kW. Die Freikühlsysteme lassen sich komplett über einen Mikroprozessor regeln und verfügen über einen selbsttragenden Rahmen aus verzinktem Stahl. Die „Aquaflair“-Chiller setzen auf adiabatische Kühlung für eine erhöhte Energieeffizienz. Durch die Verwendung spezieller Düsen wird bei gleichbleibender Wassermenge die Oberfläche der Wassertröpfchen um 115 % vergrößert. Das senkt die Betriebskosten erheblich und maximiert die Kühlleistung und den adiabaten Effekt der Chiller. Durch die V-förmige Anordnung der Kühllamellen ist das Design kompakt gehalten. Zudem sind die Düsen komplett in das System integriert, wodurch volle Zugänglichkeit bei Wartungsarbeiten gewährleistet ist.
Durch die „Uniflair LE HDCV“-Reihe wird die Doppelbodenklimatisierung auch Betreibern von Serverräumen mit drei bis acht Rackreihen zugänglich. Für eine wesentlich höhere Energieeffizienz sitzen die Lüfter mit schaufelförmigen Ventilatorblättern am unteren Ende des Gerätes. Durch ein geändertes Layout, bezogen auf das Vorgängermodell, verfügen die neuesten Kühllösungen über größere Wärmetauscher und größere Filter für geringere Druckverluste, wodurch die Geräte effizienter betrieben werden können. Für den Doppelbodenbetrieb ist nun auch kein separater Rahmen mehr nötig. Die Geräte verfügen über einen integrierten Rahmen in der Lüftereinheit, der bei Bedarf um Stützfüße erweitert werden kann. Somit werden Material und auch Kosten eingespart. Außerdem entspricht die gesamte Produktpalette den aktuellsten ASHRAE-Richtlinien und ermöglicht höhere Betriebstemperaturen für ein Maximum an Systemeffizienz.
