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Standortvorteil Island: Hybride Freikühlung im Rechenzentrum von Verne Global

Direkte und indirekte Freikühlung versprechen eine effiziente Kühlleistung. Die hybride Freikühlung vereint das Beste aus beiden Welten.

Die Energieeffizienz wird unter Rechenzentrumsbetreibern immer mehr zum treibenden Thema, und das nicht nur durch ein immer größer werdendes Umweltbewusstsein, sondern zum Beispiel auch durch den harten Faktor Strompreis.

So rechnet der Bitkom zum Beispiel in seinem 2015 erschienenen Leitfaden „Energieeffizienz in Rechenzentren“ (PDF-Download) für ein deutsches Rechenzentrum mit 1.000 Quadratmeter Rechenzentrumsfläche vor, dass auf die IT-Landschaft (Server, Storage, Netzwerk) tatsächlich nur 59 Prozent des gesamten Stromverbrauchs entfallen.

Alleine die Klimatisierung ist für weitere 22 Prozent des Gesamtenergieverbrauchs verantwortlich. Kein Wunder also, dass gerade für diesen großen Anteil kontinuierlich nach Wegen gesucht wird, den Energieverbrauch und damit auch die Kosten zu senken.

Energieverbrauch durch direkte Freikühlung senken

Eine der kostengünstigsten Möglichkeiten zur Data-Center-Kühlung besteht in der direkten Freikühlung, bei der die Umgebungsluft eines Rechenzentrums über Filteranlagen direkt zur Kühlung verwendet wird, ohne diese vorab selbst zu kühlen. Bei ausreichendem Temperaturunterschied zwischen Außenluft und IT-Raum kann ein Rechenzentrum auf diese Weise mit sehr geringen operativen Kosten für die Kühlung betrieben werden.

Das Problem dabei: Vor allem im Sommer reicht die Außentemperatur Europas oft nicht aus, um Rechenzentren per direkter Freikühlung zu kühlen. Ein zusätzliches Problem, so Jorge Balcells, Director Technical Services bei Verne Global, sei aber meist auch die hohe Luftfeuchtigkeit, die neben der Temperatur eine wichtige Rolle bei der direkten Freikühlung spielt. Ein möglicher Ausweg besteht dann darin, das Data Center dort zu bauen, wo die klimatischen Bedingungen günstiger sind – zum Beispiel in Island.

Verne Global ist diesen Schritt gegangen und hat eine ehemalige NATO-Basis in Island zum Rechenzentrum ausgebaut. Durch die bereits vorhandenen Sicherheitsmechanismen bietet das Data Center einen zentralen Zutrittspunkt und anschließend insgesamt neun Sicherheitskontrollen mit mehreren Personenschleusen.

Die IT-Räume verfügen über antistatische Bodenflächen mit Doppelboden und Brandschutz durch eine Inertgas-Löschanlage. Das vollständig redundant gebaute Data Center versorgt Kundenequipment von einem Rack bis hin zu mehrere Megawatt großen Lösungen per dreiphasigen 230 und 400 Volt-Anschlüssen. Bei der Stromversorgung verspricht Verne Global zu 100 Prozent erneuerbare Energien aus isländischer Wasserkraft und Geothermie mit eigener Umspannstation und Traforedundanz.

Seine hohe Energieeffizienz zieht das Rechenzentrum laut Jorge Balcells aber vor allem aus der vergleichsweise hohen Temperatur im Data Center sowie aus der hybriden Freikühlung. Das gesamte Rechenzentrum von Verne wurde im Einklang mit den ASHRAE-TC-9.9-Richtlinien gebaut, was den Betrieb der IT-Infrastruktur bei konstanten 27 Grad Celsius ermöglicht.

Abbildung 1: Blick in das Rechenzentrum von Verne auf die Rack-Rückseite mit warmer Abluft.

Die höhere Raumtemperatur hat dann eine geringere benötigte Kühlleistung und damit einen geringeren Energieaufwand zur Folge. An sich, erklärt Jorge Balcells, seien mit aktueller Hardware auch Temperaturen von bis zu 40 Grad Celsius möglich, was letztlich nur die große Diskrepanz zwischen dem aufzeigt, was technisch machbar ist, und dem, was Rechenzentrumsbetreiber tatsächlich umsetzen.

Hybride Freikühlung sorgt für effiziente Kühlleistung

Neben der hohen Betriebstemperatur trägt schließlich auch die hybride Freikühlung des Verne-Rechenzentrums zur Energieeffizienz bei. Bei durchschnittlich 0 bis 5 Grad Celsius am Rechenzentrumsstandort ist dort prinzipiell das gesamte Jahr über die direkte Freikühlung möglich, so Jorge Balcells weiter. Bis zu 20 kW pro Rack seien mit der direkten Freikühlung machbar, bei Ausnahmefällen mit einer Außentemperatur ab 10 Grad Celsius und für High-Density-Workloads mit mehr als 20 kW pro Rack kommt schließlich die indirekte Freikühlung mit Glykol-Trockenkühlern zum Einsatz, bei der die Außenluft über Wärmetauscher zunächst mit einem Wasser-Glykol-Gemisch interagiert und so den IT-Raum nur indirekt kühlt.

Hybrid wird diese Art der direkten und indirekten Freikühlung deshalb genannt, weil die Kühlanlagen für beide Arten der Rechenzentrumskühlung ausgelegt sind und automatisch die jeweils effizienteste Kühlmethode gewählt wird. Hierzu kommt eine eigens entwickelte DCIM-Lösung (Data Center Infrastructure Management) zum Einsatz, mit der der Kühlmodus gesteuert wird. Kein DCIM-System von der Stange, so Jorge Balcells, kann ohne umfassende Anpassungen in der eigenen Rechenzentrumsumgebung eingesetzt werden. Bei Verne Global habe man sich deshalb entschieden, von Anfang an ein eigenes DCIM-Tool zu entwickeln.

Der Mehraufwand hierfür zahlte sich allerdings durch die größe Flexibilität aus. So konnte für die Steuerung der hybriden Freikühlung zum Beispiel schon von Beginn die Möglichkeit zur Integration von PLC-Controllern (Programmable Logic Controller) geplant und optimiert werden. Für das automatische Umschalten von der direkten zur indirekten Freikühlung spielen die PLC-Controller eine wesentliche Rolle, da sie als programmierbare Anlagensteuerung vereinfacht ausgedrückt über Sensoren eine Rückmeldung über die Außentemperatur erhalten und bei entsprechenden Grenzwerten automatisch die jeweils effizienteste Kühlmethode wählen.

Der Bau eines neuen Rechenzentrums in Island oder in anderen nordischen und damit klimatisch günstigen Ländern ist natürlich nur für wenige Rechenzentrumsbetreiber eine mögliche Option. Manchmal muss es aber ja auch kein eigenes Data Center sein: Durch Colocation und Cloud-Hosting stehen immerhin auch deutschen Unternehmen die Vorteile hybrider Freikühlung zur Verfügung.

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Artikel wurde zuletzt im Juni 2016 aktualisiert

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