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Technische Aspekte der Lärmreduzierung in Rechenzentren
Rechenzentren verursachen durch ihre Generatoren, Kühlsysteme und den Stromverbrauch erhebliche Lärmbelästigung, die Mitarbeiter, Anwohner und die Umwelt beeinträchtigt.
Rechenzentren sind unverzichtbare Drehkreuze der digitalen Welt, die alles von Cloud-Storage bis hin zu Online-Diensten bereitstellen. Ihr Betrieb hat jedoch oft einen Preis: Lärmbelästigung.
Da diese Einrichtungen erweitert werden, um den Anforderungen einer zunehmend datengesteuerten Gesellschaft gerecht zu werden, stören die Geräusche ihrer Geräte und Kühlsysteme zunehmend die umliegenden Gemeinden. Vom gleichzeitigen Betrieb mehrerer Dieselgeneratoren bis zum ständigen Brummen der Kühlsysteme kann der Lärm eines Rechenzentrums hohe Dezibelwerte erreichen, was zu Bedenken hinsichtlich der Gesundheit der umliegenden Bevölkerung führt.
Erfahren Sie mehr über die Ursachen der Lärmbelästigung durch Rechenzentren, ihre potenziellen Auswirkungen auf Mitarbeiter, Anwohner und die Umwelt sowie Methoden zu ihrer Reduzierung.
Wie verursachen Rechenzentren Lärmbelästigung?
Generatoren, Kühlsysteme und der Stromverbrauch aus dem Stromnetz verursachen Lärmbelästigung in Rechenzentren. Auch der Bau von Rechenzentren trägt dazu bei, da er aufgrund der Größe der Anlage und ihrer spezifischen Bauweise Jahre dauern.
Um die Lärmpegel einzuordnen: Laut der American Speech-Language-Hearing Association liegen sichere Schallpegel bei 70 A-bewerteten Dezibel (dBA) oder darunter. Eine Lärmbelästigung von 85 dBA und mehr ist schädlich für das Gehör. Der Arbeitsring Lärm der DEGA (ALD) erklärt, dass der Lärmexpositionspegel in einer Achtstundenschicht 80 Dezibel nicht überschreiten darf.
Generatoren
Dieselgeneratoren sind die gängigste Notstromversorgung für Rechenzentren. Die Anzahl der Generatoren, die ein Rechenzentrum benötigt, hängt von seiner Größe ab. Kleine Rechenzentren mit einer Fläche von weniger als etwa 465 Quadratmetern verwenden in der Regel zwei bis fünf Generatoren, während Hyperscale-Rechenzentren Dutzende benötigen können.
Generatoren laufen, wenn das Rechenzentrum den Strom aus der Hauptenergiequelle, wahrscheinlich dem Stromnetz, verliert. Um sicherzustellen, dass die Generatoren ordnungsgemäß funktionieren, sollten Administratoren sie jedoch mindestens einmal im Monat testen.
Die Geräuschemission hängt von der Größe der Generatoren ab. Kleine Generatoren laufen mit etwa 85 dBA, während größere Generatoren eher bei 100 dBA liegen. Diese Werte gelten zwar nur für einen Generator, aber in Rechenzentren werden in der Regel mehrere Generatoren gleichzeitig betrieben, wodurch der Dezibelpegel steigt.
Kühlsysteme
HVAC-Systeme sind notwendig, um die Temperatur, Luftfeuchtigkeit und Luftzirkulation in einem Rechenzentrum zu regeln. Der größte Teil des Systems befindet sich innerhalb der Anlage, während HVAC-Ventilatoren außerhalb installiert sind. Mit dem Anstieg der Nachfrage nach KI und Datenspeicher verbrauchen Server täglich mehr Energie. Bei hoher Auslastung der Server steigen die Temperaturen schneller an, sodass HVAC-Systeme kontinuierlich mit erhöhter Leistung arbeiten, um die Server und Gänge zu kühlen.
Gerry McGovern, Experte für die Auswirkungen digitaler Technologien auf die Umwelt und Autor des Artikels Data centers are noisy as hell (Rechenzentren sind verdammt laut), gab an, dass HVAC-Ventilatoren in Rechenzentren Geräusche zwischen 55 und 85 dBA erzeugen. Diese Geräusche tragen zu dem lauten Brummen und Summen bei, das Menschen üblicherweise mit Rechenzentren verbinden.
Energieverbrauch und Stromnetz
Trotz der Bemühungen, Rechenzentren auf nachhaltige Energiequellen umzustellen, bleibt das Stromnetz die wichtigste Energiequelle. Der konstant hohe Stromverbrauch verursacht ein niederfrequentes Brummen, ähnlich wie bei HVAC-Ventilatoren.
Auswirkungen der Lärmbelästigung
Die Lärmbelästigung durch Rechenzentren beeinträchtigt das Personal, die umliegenden Gemeinden und die Tierwelt.
Mitarbeiter von Rechenzentren
Laut C&C Technology Group kann der Lärmpegel in einem Rechenzentrum bis zu 96 dBA erreichen. Eine halbstündige Belastung mit diesem Pegel kann das Gehör geschädigen. Der Lärmpegel ist in einem Rechenzentrum höher, da der geschlossene Raum das Brummen und Summen der Serverlüfter, Klimaanlagen und anderer laufender Geräte und Hardware verstärkt. Mitarbeiter, die über längere Zeit hohen Geräuschpegeln ausgesetzt sind, können unter Hörschäden, verminderter Produktivität und erhöhtem Stress leiden.
Gemeinschaft und Umwelt
Menschen, die in der Nähe von Rechenzentren leben, äußern gesundheitliche Bedenken aufgrund der Lärmbelästigung. Wie die Mitarbeiter von Rechenzentren leiden auch einige Anwohner unter Kopfschmerzen, Stress und Schlafstörungen aufgrund des ständigen Brummens oder Sumens aus den Rechenzentren. Schlafmangel und Stress können zu Angstzuständen, kognitiven Beeinträchtigungen und Herz-Kreislauf-Risiken führen. In extremeren Fällen kann Lärmbelästigung Tinnitus und Hörverlust verursachen.
Lärmbelästigung beeinträchtigt auch die Tierwelt. Ähnlich wie Bootsmotoren und Sonargeräte das Leben im Meer beeinflussen, stört ein hoher Geräuschpegel an Land die Kommunikation der Tiere und zwingt sie, neue Wanderungsmuster zu suchen.
Wie kann man Lärmbelästigung bekämpfen?
Facility-Manager können die Lärmbelästigung durch Rechenzentren minimieren, indem sie auf Erdgasgeneratoren als Notstromversorgung umsteigen, Kühlsysteme aufrüsten, die Anordnung der Serverracks optimieren, um den Luftstrom zu verbessern, und dickere Materialien zur Isolierung der Serverräume verwenden. Lokale Behörden beginnen ebenfalls, Gesetze zu erlassen, die den Abstand zwischen Rechenzentren und Wohngebieten regeln.
Erdgasgeneratoren
Erdgasgeneratoren sind mit Sicht auf die Energieqelle und die Lärmbelastung eine nachhaltigere Option für die Notstromversorgung. Ihr Geräuschpegel liegt zwischen unter 50 und 100 dBA. Dieselgeneratoren verursachen in der Regel CO2-Emissionen und einen Geräuschpegel von fast 100 dBA.
Flüssigkeitskühlung
In Rechenzentren werden häufig Hochgeschwindigkeitsventilatoren eingesetzt, um die Luft durch die Servergänge zu zirkulieren und, wenn die Umgebung kühler ist, Außenluft in das Rechenzentrum zu blasen. Flüssigkeitskühlung kommt mit wenigen bis gar keinen Ventilatoren aus. Flüssigkeitskühlsysteme, die Ventilatoren benötigen, laufen aufgrund der besseren Wärmeübertragung von Wasser in der Regel mit einer geringeren Drehzahl.
Flüssigkeitskühlung ist auch eine nachhaltigere Methode zur Kühlung von Rechenzentren. Wasser leitet Wärme effizienter, verbraucht weniger Energie und reduziert den Einsatz von Lüftern, wodurch der Geräuschpegel sinkt.
Optimierung des Luftstroms
Lüfter verursachen den größten Teil der Geräusche, die in Rechenzentren entstehen. Durch eine ordnungsgemäße Optimierung des Luftstroms und eine Kanalisierung der Luftströme sollten Lüfter mit einer geringeren Drehzahl laufen. Administratoren können Lüfter auch durch effizientere und leisere Modelle ersetzen.
Dickeres Material zur Isolierung von Server-Racks
Installieren Sie Akustikschaum oder schalldämpfende Matten an den Wänden, um den Lärm im Serverraum des Rechenzentrums zu reduzieren. Dieses Material absorbiert Vibrationen von Servern und verhindert so Echos und Schallausbreitung. Achten Sie darauf, dass der Schaum und die Matten feuerfest sind und keine Lüftungsöffnungen blockieren, um eine Überhitzung zu vermeiden.
Gesetze und Beschränkungen für Standorte von Rechenzentren
In Deutschland greifen unterschiedliche Regelungen, sind jedoch nicht spezifisch auf Rechenzentren ausgelegt. Das Bundes-Immissionsschutzgesetz (BimSchG) schreibt Betreibern vor, dass sie schädliche Umwelteinwirkungen zu vermeiden oder zu beschränken haben. Die Verwaltungsvorschrift Technische Anleitung zum Schutz gegen Lärm (TA Lärm) legt fest, wo die Lärmgrenze liegt, je nach Standort. In einem Wohngebiet darf ein Rechenzentrum so nicht die 55 dBA und nachts die 40 dBA überschreiten.
Bei der Planung von Rechenzentren können Bauämter oder Kommunen im Rahmen des Bauantragsverfahrens individuelle Regelungen zusätzlich festlegen. Das können beispielsweise eine Beschränkungen der Betriebszeiten oder Schallschutzwände sein. Handelt es sich um ein großes Rechenzentrum, wird möglicherweise eine Umweltverträglichkeitsprüfung (UVP) angefordert. Im Bezug auf die einzelnen Lärmquellen innerhalb werden möglicherweise Auflagen vorgeschrieben, beispielsweise ein Verbot für Generatorübungen bei Nacht.
