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Energieeffizienz im Data Center mit ASHRAE 90.1 und ASHRAE 90.4

ASHRAE 90.4 tritt die Nachfolge der oft kritisierten ASHRAE-Norm 90.1 an. Die neue Richtlinie soll die Energieeffizienz im Data Center verbessern.

Die auch für europäische und deutsche Rechenzentren nicht unwichtige US-amerikanische Organisation American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning (ASHRAE) hat kürzlich die Richtlinie 90.4 als neuen Standard für die Energieeffizienz verabschiedet, der die Anforderungen an alle ASHRAE-konformen Data Center anhebt.

Der ASHRAE-Standard 90.4 ist eine Schwesternorm zum Standard 90.1, aber wie wirkt sich die ASHRAE-Norm 90.4 tatsächlich aus und worin unterscheidet sie sich von 90.1?

Die ASHRAE-Richtlinie 90.1 wird oft dafür kritisiert, dass sie mehr einer Verordnung und weniger einem Performance-Standard gleicht: Sie schreibt Unternehmen also eher vor, was sie zu tun haben, anstatt zu erklären, welche Kriterien sie zu erfüllen haben. Um die Anforderungen an die Energieeffizienz zu erfüllen, schreibt die ASHRAE-Norm 90.1 zum Beispiel in fast jedem Fall einfach vor, einen sogenannten Economiser zur Wärmerückgewinnung zu verwenden. In Rechenzentren sind Economiser aber enorm schwer einzusetzen und zudem nicht besonders verlässlich.

ASHRAE 90.4 folgt auf 90.1

Als Konsequenz daraus sollte das technische Komitee TC 9.9 der ASHRAE einen Vorstoß zur Entwicklung einer Alternative für die Data-Center-Industrie unternehmen. Aus dieser Initiative wurde schließlich die ASHRAE-Norm 90.4, die als Performance-Standard Kriterien zur Energieeffizienz vorgibt, die Rechenzentrumsplaner erfüllen müssen. Zudem bietet sie Berechnungsmöglichkeiten, mit denen sich die Übereinstimmung mit ASHRAE 90.4 nachweisen lässt.

Der ASHRAE-Standard 90.4 erkennt damit die aggressive Weiterentwicklung von IT-Equipment und Prozeduren der Rechenzentrumsbranche an, um die immer weiter steigende Wärmelast sowohl in punkto Verfügbarkeit als auch mit einer möglichst hohen Energieeffizienz zu bewältigen. Während ein Economiser bei vergleichsweise niedrigen Kosten Energieeinsparungen ermöglicht, können andere Ansätze und Designs ähnliche Resultate hervorbringen, wenn ein Economiser nicht einsetzbar oder zu unzuverlässig ist. Manche dieser Alternativen wurden von der ASHRAE-Richtlinie 90.1 explizit ausgeschlossen, obwohl sie sogar zu einer höheren Energieeffizienz führen können.

Einfachere Data-Center-Erweiterung dank ASHRAE 90.4

Ein weiterer Unterschied zur 90.1-Norm liegt in der Anerkennung der immensen Herausforderungen bei einer Erneuerung oder Erweiterung eines Rechenzentrums. Data Center müssen oft auf begrenztem Platz eine kleine Erweiterung realisieren oder Änderungen an Kühlung und Energieversorgung durchführen, um neue Technologien zu unterstützen. Dabei ist es einfach unrealistisch, eine komplette Umgebung auf den neuesten Stand zu bringen, nur um eine kleine, aber wichtige, technische Änderung umzusetzen.

ASHRAE 90.4 befreit Rechenzentrumsbetreiber von diesen kleineren Änderungen. Sie ermöglicht auch den Ausgleich zwischen elektrischen und mechanischen Bestimmungen der Richtlinie bei größeren Projekten. Kurz gesagt kann so eine größere Komponente der Anlage aktualisiert werden, ohne eine andere kleinere auch auf den neuesten Stand bringen zu müssen, wenn auch dadurch bereits das vorgegebene Ziel zur Energieeffizienz erreicht wird.

Als Beispiel nehme man an, man möchte eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) austauschen. Das mechanische System könnte die zusätzliche Last dabei bereits jetzt abfedern, das Kühlsystem würde aber die neuen Anforderungen an die Energieeffizienz nicht einhalten. ASHRAE 90.4 erlaubt in dieser Situation die Verwendung einer hocheffizienten USV, wodurch die gemeinsame Energieeffizienz des neuen elektrischen und des bestehenden mechanischen Systems noch immer die Vorgaben erfüllen würde.

Design-Standard statt PUE-Metrik

ASHRAE 90.4 ist zudem ein Design-Standard, wodurch die Berechnungen auf repräsentativen Komponenten basieren, statt einfach nur auf PUE-Werte (Power Usage Effectiveness) zu verweisen. Ein PUE-Wert setzt tatsächliche Daten aus dem operativen Betrieb voraus und kann daher nicht realistisch vom bloßen Design berechnet werden.

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Die Berechnungen erfolgen auf zwei Arten: auf Basis der mechanischen Last sowie auf Basis des elektronischen Verlustes. Unternehmen müssen daher Effizienzen und Verluste für unterschiedliche Teile des Systems berechnen und anschließend zu einer Zahl zusammenfassen. Diese wiederum muss gleich groß oder kleiner als das veröffentlichte Maximum der entsprechenden Klimazone sein. Hierbei gilt die Annahme, dass die gesamte Anlage noch immer eine ausreichende Energieeffizienz aufweisen wird, wenn die ineffizientesten Komponenten eines jeden Systems innerhalb der Mindestwert liegen.

Standards und Richtlinien sind natürlich niemals perfekt. Gerade die Rechenzentrumsbranche verändert sich so schnell, dass kaum ein öffentliches Dokument mit dieser Geschwindigkeit mithalten kann. ASHRAE 90.4 gewährleistet aber immerhin zwei Dinge: dass sich Rechenzentrumsplaner Gedanken über die Energieeffizienz machen, und dass allzu ineffiziente Designs im Planungsprozess ausscheiden.

Kritiker der neuen ASHRAE-Richtlinie bemängeln dabei zurecht, dass große Teile der Industrie längst über die Minimalwerte der 90.4-Norm hinausgegangen sind. Allen Rechenzentrumsbetreibern gleichermaßen die höchsten Standards aufzuerlegen, wäre aber von vorneherein zum Scheitern verurteilt. Damit bliebe vorerst nur ASHRAE 90.1 ohne Raum für verbindliche Verbesserungen.

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Artikel wurde zuletzt im September 2016 aktualisiert

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