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Rechenzentrumslayouts: Doppelboden versus Deckenverkabelung

Ob Kabel im Rechenzentrum unter dem Boden oder an der Decke entlanggeführt werden sollten, hängt von vielen Faktoren ab. In diesem Artikel erfahren Sie, worauf Sie achten müssen.

Bei der Planung neuer Räumlichkeiten für ein Rechenzentrum gibt es grob gesagt zwei Optionen: entweder, man lässt für vergleichsweise hohe Kosten einen Doppelboden einziehen, unter dem die Kabel verlaufen, oder aber man scheut diese Ausgaben und befestigt die Kabel entlang der Decke des Raums. Daneben gibt es auch noch eine Kombination aus beiden Systemen.

Mit oder ohne Doppelboden gibt es zahlreiche Möglichkeiten für die Gestaltung von Rechenzentren. Sowohl Kosteneffizienz als auch Zukunftsfähigkeit spielen bei der Entscheidung für oder wider ein Layout eine zentrale Rolle und müssen oft gegeneinander abgewogen werden.

Die Geschichte des Doppelbodens in Rechenzentren

Die ersten Doppelböden kamen in den 1960er Jahren bei der Unterbringung von Mainframes zum Einsatz. Daten- und Steuerleitungen (Bus- und Tag-Kabel) mit einem Durchmesser von 2,5 cm oder mehr verbanden weit auseinanderliegende Boxen.

Die Längen waren standardisiert. Wenn Admins zwölf Meter Kabel benötigten, mussten sie ein 15 m langes Kabel verwenden und die zusätzlichen drei Meter unter dem Boden mit den schweren Stromkabeln lagern. Die Hardware änderte sich mit jedem Upgrade, so dass die Flexibilität des Doppelbodens entscheidend war. Die meisten Rechenzentren kamen mit einer Höhe von 15-20 cm Höhe zurecht.

In den 1970er Jahren begannen Rechenzentrumsbetreiber, im Doppelboden Kühlungssysteme zu installieren. Bei der Neuordnung der Kabel wurden Probleme mit der alten Verkabelung korrigiert und die Luft strömte durch Löcher im Doppelboden.

Großrechner wurden immer leistungsfähiger, während die Transistortechnologie gleich blieb. IBM führte 1963 mit ihren Maschinen der Serie 367 die Wasserkühlung ein. Auch hier verliefen die Rohre im Unterboden.

Die Einführung des CMOS-Transistors (Complementary Metal-Oxide-Semiconductor) verringerte die Leistungsaufnahme drastisch. Unternehmen verwendeten jedoch weiterhin hauptsächlich einen Lüfter für die Kühlung, obwohl die Strom- und Wärmelast weit über das hinaus anstieg, was Jahrzehnte zuvor bereits als Anlass zum Umstieg auf Wasserkühlung gehandelt wurde.

Die Kühlung von Rechenzentren ist ohnehin eine Herausforderung: viel Luft muss durch wenig Raum im Plenum gepumpt werden und nicht alle Servergeräte haben dieselben Kühlungsbedürfnisse. In vielen Unternehmen blockierten Berge von teilweise schon nicht mehr genutzten Kabeln im Unterboden die Luftströme. Um die Luftvolumina anzupassen, setzten IT-Teams auf 45-60 cm hohe Doppelböden, aber die Probleme blieben bestehen.

Wechsel zur Overhead-Kabelführung

Eine Lösung, die auf der Hand liegt, ist das Verlegen der Kabel an die Decke. Dieser Aufbau macht die Verkabelung außerdem sichtbarer und leichter zu organisieren.

Stromkabel in Rechenzentren sind sperrig und werden in festen Längen geliefert. Stromschienen sind zwar teuer, aber ordentlicher und bieten mehr Flexibilität bei der Verwaltung. Admins können Stromabgriffe überall dort einsetzen, wo sie es benötigen, und diese Abgriffe sind in Sekundenschnelle für jede Spannung, Phase, Unterbrecherleistung oder Steckerkonfiguration anpassbar. Es ist entscheidend, den richtigen Schienentyp und die richtige Größe zu wählen, um langfristig Zuverlässigkeit und Flexibilität für die Energieinfrastruktur zu erreichen.

Die größte Herausforderung bei Überkopfinfrastrukturen ist die Koordination von Design und Installation. Um ein Design zu entwickeln und umzusetzen, das Konflikte zwischen Schienen für eine duale Stromversorgung, Kabeltrassen, Glasfaserkanälen und Beleuchtung vermeidet, ist eine detaillierte Planung und Aufsicht nötig; 3D-Modelle sind obligatorisch.

Kühlung ohne Doppelboden

Wer den Doppelboden aufgeben möchte, muss jedoch das Kühlsystem umstellen. Das ist eine Herausforderung und kann auf verschiedene Weisen erfolgen:

  • Kalte Luft wird durch Rohre entlang der Decke in Kaltgänge geleitet und Kanäle im Deckenplenum führen die warme Luft aus den Heißgängen ab;
  • Reihenbasierte Kühleinheiten;
  • Punktkühlung;
  • Wärmetauscher und
  • Flüssigkühlung von Schränken oder der Hardware selbst.

Die Luftkanäle müssen groß sein – 1,2 Meter breit und zwei Meter hoch in jedem Gang – um das für durchschnittliche Wärmelasten erforderliche Luftvolumen und die für eine gleichmäßige Verteilung erforderliche niedrige Strömungsgeschwindigkeit zu gewährleisten. Kühlanlagen auf Flüssigkeitsbasis erfordern isolierte Rohrleitungen für Kältemittel oder Wasser, die einen Durchmesser von 10-20 cm haben können.

Doppelböden sind vergleichsweise teuer, aber auch die Konstruktion und Installation von Luftkanälen ist kostspielig. Je nach Aufbau, kann die Overhead-Konstruktion am Ende genauso viel kosten wie Doppelböden.

Administratoren sollten sich darüber im Klaren sein, dass außerdem die meisten Kühlungsanlagen nichts an der Luftfeuchtigkeit ändern, die sie somit zusätzlich überwachen und regulieren müssen.

Hybride Ansätze

Hybridkonstruktionen verwenden für die meisten Rohrleitungen einen Doppelboden, während Strom und Kabel an der Decke verlaufen; Die Beibehaltung der Doppelböden bietet zudem den Vorteil, dass die Stellfläche eben ist und bereits ein Raster für die Ausrichtung der Racks aufweist.

Doppelböden sind vergleichsweise teuer, aber auch die Konstruktion und Installation von Luftkanälen ist kostspielig. Rohre an der Decke erfordern spezielle Halterungen, und obwohl Lecks eher selten auftreten, sollten auch Auffangwannen und eine Leckage-Überwachung eingebaut werden. Je nach Aufbau, kann die Overhead-Konstruktion am Ende genauso viel kosten wie Doppelböden.

Stromlinienförmige Überkopfinstallation

Neue Produkte, sogenannte Frame-Systeme, erleichtern den Einbau von Deckenkonstruktionen in Rechenzentren erheblich. Deckenraster und Rahmensysteme, die speziell für Rechenzentren entwickelt wurden, machen es überflüssig, die Decke zu durchlöchern, Änderungen vorzunehmen, die den Brandschutz gefährden und sich mit all den Überraschungen herumzuschlagen, die man unter einer Deckenverkleidung finden kann. Das verringert auch die Gefahr, dass durch die Aufhängung Partikel freigesetzt werden, die Filter verstopfen und die Effizienz der Kühlung beeinträchtigen.

Einige dieser Deckentragesysteme können Stromkabel, Netzwerkkabel und Kühlleitungen halten und auch noch im laufenden Betrieb umgestellt, aufgestockt und neu zusammengesetzt werden. Diese Systeme helfen Administratoren, die Infrastruktur, einschließlich der Beleuchtung, dort anzubringen, wo es ergonomisch ist, und Hardware leicht hinzuzufügen, zu entfernen oder umzusiedeln.

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