Text Michael Siedenhans ––– Fotografie
Im Alltag von Markus Schwarz dreht sich fast alles nur um eines: sichere Prozesse im Rechenzentrum. „Die Leistungen eines Rechenzentrums müssen 24 Stunden am Tag verfügbar sein. Einen Ausfall der Systeme können wir uns nicht erlauben“, sagt der Leiter Datacenter bei Arvato Systems in Gütersloh. Was die Zukunft betrifft, will er sich nicht festlegen. „Wie sich die Anforderungen an ein Rechenzentrum in den kommenden drei, fünf oder zehn Jahren konkret verändern werden, lässt sich nicht exakt vorhersagen“, bestätigt der IT-Experte. Wie Schwarz geht es vielen RZ-Betreibern und IT-Verantwortlichen. Sie müssen sich auf eine weiterhin rasant voranschreitende Digitalisierung einstellen. Doch wie können sie für eine unbekannte Zukunft sicher planen? Lässt sich ein Rechenzentrum heute schon so konzipieren, dass es eng an der aktuellen Anforderung ausgerichtet und gleichzeitig zukunftsfähig ist?
„Ja“, antwortet Michael Nicolai, Physiker und IT-Vertriebsleiter Deutschland bei Rittal, auf diese Frage. Ein wichtiger Aspekt ist dabei der steigende Bedarf an Strom und Kühlung. So prognostiziert das Zukunftsinstitut Borderstep ein Anwachsen des Stromverbrauchs aller europäischen Rechenzentren von aktuell 80 auf 90 Terawattstunden im Jahr 2025. „Bis zu 40 Prozent seiner gesamten Energie verbraucht ein Rechenzentrum allein für die Kühlung seiner Server und IT-Racks“, erklärt Nicolai. Gefordert sind skalierbare und energieeffiziente Kühllösungen.
IT-WISSEN AUF DEN PUNKT
Die Experten von Rittal kennen diese Herausforderungen, weil sie weltweit im Dialog mit RZ-Betreibern stehen. Und sie antworten darauf jetzt mit einer modularen Lösung, mit der RZ-Betreiber heute schon die Zukunft planen können: die offene IT-Infrastrukturplattform RiMatrix Next Generation. „Mit RiMatrix Next Generation bringen wir unser gesamtes IT-Wissen auf den Punkt. Wir haben unser Portfolio erweitert und machen damit Lösungen möglich, die außerordentlich zukunftssicher und flexibel sind“, betont Michael Nicolai. Die IT-Plattform funktioniert wie ein offenes Baukastensystem, also eine Matrix, mit Einzelbauteilen, die wie ein Legosystem zueinanderpassen und sich nach Bedarf erweitern und skalieren lassen.
Die Grundbausteine sind IT-Racks, die mit weiteren Bauteilen für Klimatisierung, Stromversorgung und -absicherung als auch IT-Monitoring und IT-Security ausgebaut werden können. Somit wird es möglich, verschiedenste IT-Infrastrukturlösungen zu entwickeln – von klein bis groß: seien es Einzel-Racks, IT-Container, Edge Datacenter, Colocation-, Cloud- oder die riesigen Hyperscale Datacenter. Einzigartig ist: Neue Bauteile passen immer zu bereits bestehenden und älteren. Somit können IT-Plattformen in jeder Dimension verändert werden – in Größe, Leistungsfähigkeit, Sicherheit und Ausfallsicherheit. Egal in welche Richtung es gehen soll, der RZ-Betreiber erhält immer die Lösung, die er gerade benötigt – und das weltweit und für seine regionalen Anforderungen. Vor Ort werden die lokalen Vorgaben von Rittal zertifizierten Dienstleistern und Partnern ausgeführt. Das hat einen großen Vorteil: „Dadurch vermeiden wir einen technischen Overkill, denn RZ-Betreiber setzen nur Technik ein, die sinnvoll ist“, erklärt Nicolai.
BEDARFSGERECHTE KÜHLUNG
Doch zurück zur energieeffizienten Kühlung. Michael Nicolai ist Experte für gutes Klima in den Rechenzentren. Der Physiker gilt als der Vater des LCP (Liquid Cooling Package) von Rittal. „Weltweit suchen wir immer nach den besten lokalen Lösungen, um Kühlung bedarfsgerecht zu erzeugen. Das kann in Schweden eine andere sein als in Deutschland. Für ein Hochleistungszentrum eine andere als für ein Rechenzentrum mit geringer oder mittlerer Leistung“, erzählt Nicolai.
DIE FREIE RAUMKÜHLUNG
Weit verbreitet ist die herkömmliche Raumkühlung, die mit einer Präzisionsklimaanlage und einem Luftumwälzsystem arbeitet. Die Kühlung übernimmt eine CRAC-Einheit (Computer Room Air Conditioning), die wie eine Klimaanlage funktioniert. Die Kaltluft wird in das Rechenzentrum eingeblasen und über einen Doppelboden an die Racks geführt. Die Kühlung mit CRAC-Systemen ist für Rechenzentren mit geringer oder mittlerer Leistung pro IT-Rack geeignet. In großen Rechenzentren von Hyperscalern werden sogenannte Air Handling Units (AHU) beziehungsweise Precision Air Handling Units (PAHU) eingesetzt. Sie haben eine hohe Kühlleistung, ohne Fläche im Rechenzentrum zu benötigen, weil sie die Wärme direkt nach draußen abführen. Ist die Außenluft am Standort sogar kühler als die IT-Abluft, kann ohne aktive Kälteanlage gekühlt werden (Prinzip der indirekten freien Kühlung). Ist das nicht der Fall, kommen externe Luft-Wasser-Wärmetauscher (Outdoor-Chiller) zum Einsatz, mit denen das Warmwasser aus dem Rechenzentrum auf bis zu 20 Grad und weniger abgekühlt wird. „Dieses traditionelle Verfahren hat Rittal optimiert, um Datencenter mit einer Leistung bis in den Megawatt- Bereich zu klimatisieren“, sagt Nicolai. Im Idealfall wird bei dieser Kühlmethode nur noch Energie für die Lüfter des Freikühlers und eventuell für die Kaltwasserpumpen benötigt. „Die Effizienz dieser Lösung hängt stark von den klimatischen Bedingungen vor Ort ab: Ein Rechenzentrum im kalten Skandinavien kann so natürlich deutlich wirtschaftlicher arbeiten als eines im warmen Südeuropa“, erzählt der Physiker.
DIE INDIREKTE RAUMKÜHLUNG
Eine andere Lösung kommt im 1-Megawatt- Rechenzentrum der Deutschen Welle zum Einsatz: eine indirekte freie Raumkühlung. Das System erzeugt nur nach Bedarf Kälte. Es kommt also zu keiner Überversorgung und spart somit bis zu 60 Prozent an Energie ein. Dieses Modul kann Rittal in seinem Portfolio anbieten, seitdem man mit Stulz kooperiert (mehr dazu in den News auf Seite 6). Das Hamburger Unternehmen ist auf die Klimatisierung von Rechenzentren spezialisiert. Dadurch stehen in der neuen IT-Infrastrukturplattform leistungsfähige Kühlkomponenten wie Freikühlanlagen, Seitenkühler oder Indoor-Chiller zur Verfügung. „Durch die Kooperation komplettieren wir unser Portfolio im Bereich der RZ-Kühlung um das Standardprodukt Umluftklimagerät in allen Ausführungsvarianten und erhalten Zugriff auf die Dienstleistung Verrohrung in größeren Projekten“, sagt Nicolai.
DIE RACKBASIERTE KÜHLUNG
Generell wird damit gerechnet, dass das Datenvolumen und damit die Leistungsdichte in den Rechenzentren steigt. Das ist in Hochleistungsrechenzentren schon heute der Fall. Hier sind die Server auf kleinstem Raum konzentriert. So entsteht ein Verbrauch von bis zu 30 Kilowatt Energie auf einer Fläche von einem Quadratmeter. Die entstehende Abwärme kann durch klassische Doppelbodenkonstruktion nicht mehr schnell abgeführt werden. Deswegen kommt die sogenannte rackbasierte Kühlung ins Spiel beziehungsweise die LCPFamilie (Liquid Cooling Package) von Rittal. „Sie ist wirtschaftlich und technisch die sinnvollste Lösung. Für höchste Leistungsanforderungen führt an dieser rackbasierten Lösungen kein Weg vorbei“, sagt Nicolai über seine Entwicklung und erklärt das Prinzip: „Die heiße Luft im Raum wird nicht in den normalen Luftkreislauf eingebracht, sondern direkt an der Rückseite der Server vom LCP angesaugt, über den Wärmetauscher gekühlt und an der Vorderseite wieder eingeblasen. Die LCPs reagieren blitzschnell. Das ist ideal für ein Hochleistungsrechenzentrum.“
EFFIZIENTE CHIPKÜHLUNG
Da Luft allerdings ein schlechter Wärmeleiter ist, wird zukünftig die direkte CPUKühlung eine wichtige Rolle spielen. Sie erfolgt klassisch per Wasserkühlung. Eine Alternative dazu ist das neue Direct Chip Cooling mit modernen Kältemitteln. Mithilfe dieser IT-Kühlung lassen sich höchste Effizienzwerte erzielen. Ein Beispiel dafür ist das neue wasserlose Zwei-Phasen- Flüssigkeitskühlsystem von Rittal und ZutaCore. „Die Lösung nimmt durch den Wechsel des Aggregatzustands mehr und schneller die Wärmeenergie der Chips auf. Sie kühlt besonders leistungsfähig, und zwar genau dort, wo Hitze- und Leistungshotspots auftreten.
Damit lassen sich effizient und ausfallsicher Hochleistungsrechenzentren betreiben und IT-Ausfälle auf ein Minimum reduzieren“, erläutert Nicolai und fasst zusammen: „Mit RiMatrix Next Generation bieten wir in unserem Portfolio jetzt Cooling-Lösungen für Einzelracks über Reihen- und Raumklimatisierung bis zum Liquid Cooling Package oder dem Direct Chip Cooling für anspruchsvolle Hochleistungsrechenzentren. Beim Einsatz von Rittal Kühlgeräten für die direkte Rack-Klimatisierung können bis zu 75 Prozent an Energie und CO2 eingespart werden.“
Die energieeffizienten und kostensparenden Kühlkonzepte im Baukastensystem von RiMatrix Next Generation machen es also jedem RZ-Betreiber möglich, heute schon für morgen zu investieren, auch wenn sich die Zukunft nicht exakt vorhersagen lässt. Denn unabhängig vom Datenvolumen und der Leistungsdichte – nur ein gut gekühltes Rechenzentrum kann sicher und störungsfrei arbeiten.
