Kühlstrategien für kleine IT-Räume - APC Media
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<strong>Kühlstrategien</strong> <strong>für</strong> <strong>kleine</strong> <strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong><br />
White Paper 68<br />
Version 1<br />
Von Neil Rasmussen und Brian Standley<br />
><br />
Zusammenfassung<br />
In <strong>kleine</strong>n <strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong>n, die zu diesem Zweck ursprünglich<br />
nicht konzipiert waren, ist ein Kühlsystem selten<br />
vorgesehen. Es wird meistens erst dann implementiert,<br />
wenn Störungen auftreten oder überhitzte Geräte<br />
ausfallen. Bisher gibt es kein bewährtes Standardverfahren<br />
<strong>für</strong> die Auslegung geeigneter Kühlsysteme mit<br />
berechenbarem Verhalten <strong>für</strong> solche <strong>Räume</strong>. Eine<br />
entsprechende Spezifizierung sollte Kompatibilität mit<br />
den erwarteten Lasten gewährleisten, eindeutige<br />
Vorgaben <strong>für</strong> die Konfiguration und Installation der<br />
Kühllösungen enthalten, Überdimensionierung vermeiden,<br />
Energieeffizienzanforderungen berücksichtigen<br />
und ausreichende Flexibilität <strong>für</strong> die Anwendung<br />
auf <strong>Räume</strong> unterschiedlicher Art bieten. In diesem<br />
Dokument beschreiben wir die theoretischen Grundlagen<br />
und praktische Anwendung einer verbesserten<br />
Methode zur Spezifizierung effektiver Kühlsysteme <strong>für</strong><br />
<strong>kleine</strong> <strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong>.<br />
by Schneider Electric White Paper sind ab sofort Bestandteil der Schneider<br />
Electric White Paper-Bibliothek, welche vom Schneider Electric Data Center Science<br />
Center veröffentlicht wird.<br />
DCSC@Schneider-Electric.com<br />
Inhalt<br />
Klicken Sie auf den gewünschten Abschnitt, um<br />
direkt zu diesem zu gelangen<br />
Einleitung 2<br />
Geeignete Betriebstempera-<br />
turen <strong>für</strong> <strong>kleine</strong> <strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong><br />
Die Grundprinzipien der<br />
Wärmeabfuhr<br />
Die fünf Methoden zur Kühlung<br />
von <strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong>n<br />
Besonderheiten der Kühlung<br />
von <strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong>n mit eigenen<br />
USV-Systemen<br />
Merkmale effektiver<br />
Belüftungssysteme<br />
2<br />
3<br />
6<br />
14<br />
14<br />
Fazit 17<br />
Ressourcen 18
Einleitung<br />
Geeignete<br />
Betriebstemperaturen<br />
<strong>für</strong> <strong>kleine</strong><br />
<strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong><br />
Tabelle 1<br />
Betriebstemperaturgrenzen nach<br />
ASHRAE TC 9.9<br />
Estimating a Data Center’s Electrical Carbon Footprint<br />
Die Planung von Datacentern und großen <strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong>n schließt grundsätzlich ein Kühlsystem<br />
mit ein. <strong>IT</strong>-Systeme sind jedoch häufig dezentral in Technikräumen, Büros und Zweigstellen<br />
und anderen <strong>kleine</strong>n, <strong>für</strong> diesen Zweck nicht vorgesehenen und eingerichteten <strong>Räume</strong>n<br />
untergebracht. Die stetig zunehmende Leistungsdichte und Dezentralisierung von <strong>IT</strong>-<br />
Systemen wie VoIP-Router, Switches oder Server führt leicht zur Überhitzung oder<br />
Verkürzung der Lebensdauer wegen unzureichender Kühlung.<br />
Häufig wird das Problem schlicht ignoriert – die Geräte werden installiert und später auftretende<br />
Störungen durch Überhitzung und/oder Systemausfälle jeweils beseitigt. Diese Praxis<br />
wird von einer zunehmenden Zahl der Anwender als unbefriedigend empfunden. Sie fordern<br />
einen proaktiveren Ansatz, um auch <strong>für</strong> dezentrale <strong>IT</strong>-Installationen Verfügbarkeit gewährleisten<br />
zu können. In diesem Dokument erklären wir die Grundprinzipien der Kühlung in <strong>kleine</strong>n,<br />
separaten <strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong>n und stellen ein Verfahren <strong>für</strong> die effiziente Auslegung und Konfiguration<br />
von unterstützenden Kühlsystemen vor.<br />
Für die korrekte Spezifizierung der geeigneten Kühlung <strong>für</strong> einen Technikraum muss<br />
zunächst der Betriebstemperaturbereich der dort installierten Systeme ermittelt werden.<br />
<strong>IT</strong>-Gerätehersteller geben üblicherweise die maximal zulässige Temperatur <strong>für</strong> den Betrieb<br />
ihrer Systeme an. Für die in Technikräumen eingesetzten aktiven <strong>IT</strong>-Systeme beträgt diese<br />
Temperatur meistens 40°C. Das ist die maximale Temperatur, <strong>für</strong> die der Hersteller den<br />
ordnungsgemäßen Betrieb und die Zuverlässigkeit der <strong>IT</strong>-Systeme <strong>für</strong> die Dauer der geltenden<br />
Garantiezeit gewährleistet. Obwohl die <strong>für</strong> das System angegebene maximale<br />
Betriebstemperatur vom Hersteller als zulässig betrachtet wird, ist dabei jedoch zu bedenken,<br />
dass ein Dauerbetrieb bei dieser Temperatur das Niveau der Verfügbarkeit oder Langlebigkeit<br />
im Vergleich zu dem Betrieb bei niedrigeren Temperaturen herabsetzen kann. Aus<br />
diesem Grund geben einige Hersteller von <strong>IT</strong>-Systemen neben den maximal zulässigen<br />
Betriebstemperaturen auch empfohlene Betriebstemperaturen an. Die von den <strong>IT</strong>-<br />
Geräteherstellern empfohlenen Betriebstemperaturen liegen meistens im Bereich von 21°C<br />
bis 24°C.<br />
Weiterhin hat der US-amerikanische Verband <strong>für</strong> Heizungs, Kälte- und Klimatechnik ASHRAE<br />
(American Society of Heating, Refrigeration, and Air Conditioning Engineers) im Standard TC<br />
9.9 Richtwerte <strong>für</strong> empfohlene und zulässige Betriebstemperaturen von <strong>IT</strong>-Systemen<br />
veröffentlicht, um Anwender bei der Gewährleistung der Zuverlässigkeit und Leistungsfähigkeit<br />
ihrer Systeme zu unterstützen. Diese Werte sind in Tabelle 1 aufgeführt.<br />
Betriebstemperaturen Temperaturbereich<br />
Empfohlen 20 – 25°C<br />
Zulässig 15 – 32°C<br />
Zielsetzung sollte also immer sein, die Temperaturen nicht über 25°C ansteigen zu lassen.<br />
Wo dies nicht möglich ist, kann die Einhaltung von Temperaturen unterhalb der maximal<br />
zulässigen Temperatur von 32°C eine sinnvolle Lösung <strong>für</strong> weniger kritische <strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong> sein.<br />
Temperaturen oberhalb von 32°C sollten aber in jedem Fall vermieden werden, um das<br />
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 68 Vers. 1 2
Die<br />
Grundprinzipie<br />
n der<br />
Wärmeabfuhr<br />
Estimating a Data Center’s Electrical Carbon Footprint<br />
Risiko von Systemausfällen zu reduzieren. Außerdem wird eine Temperatur von 32°C von<br />
Organisationen <strong>für</strong> den Arbeitsschutz wie der OSHA (Occupational Safety and Health<br />
Administration) und der Normenorganisation ISO (International Organization for Standardization)<br />
als Obergrenze <strong>für</strong> leichtere Arbeiten angesehen. Eine ausführliche Diskussion von<br />
Gesundheits- und Sicherheitsanforderungen am Arbeitsplatz finden Sie in White Paper 123:<br />
„Impact of High Density Hot Aisles on <strong>IT</strong> Personnel Work Conditions.“<br />
Technikräume, in denen ein USV-System installiert ist, sind jedoch kritischer zu beurteilen.<br />
Erhöhte Temperaturen haben weitaus stärkere Auswirkungen auf die Lebensdauer der USV-<br />
Batterien als auf andere <strong>IT</strong>-Systeme. Der Anwender muss damit rechnen, dass eine USV-<br />
Batterie bei einer Temperatur von 40°C lediglich eine Lebensdauer von 1,5 Jahren oder<br />
weniger erreicht – anstelle von durchschnittlich 3 bis 5 Jahren bei normalen Betriebsbedingungen.<br />
Eine Betriebstemperatur unterhalb von 25°C sollte hier also unbedingt eingehalten<br />
werden. Alternativ kann die unterbrechungsfreie Stromversorgung von Technikräumen durch<br />
ein zentrales USV-System sichergestellt werden, das außerhalb des Technikraums in einer<br />
ausreichend klimatisierten Umgebung platziert wird.<br />
Für die Analyse von Kühlproblemen sollte die Kühlung eher als Wärmeabfuhr statt als<br />
Kühlluftzufuhr verstanden werden. Wärme, die aus einem Raum, in denen <strong>IT</strong>-Systeme<br />
betrieben werden, nicht abgeführt wird, sammelt sich an und führt zu einem Temperaturanstieg.<br />
Jedes von den <strong>IT</strong>-Systemen aufgenommene Kilowatt Energie entspricht einem Kilowatt<br />
Wärmeabgabe, das aus dem Raum abgeführt werden muss.<br />
Wärme kann man sich als Größe vorstellen, die stets „abwärts” fließt, also von einem Körper<br />
oder Medium höherer Temperatur zu einem Körper oder Medium niedrigerer Temperatur.<br />
Wenn man Wärme abführen möchte, muss man den Abfluss zu einem kühleren Ort ermöglichen.<br />
In vielen realen Umgebungen ist es jedoch nicht möglich, diese physikalische Gesetzmäßigkeit<br />
zu nutzen.<br />
Wärme kann einen <strong>kleine</strong>n, abgeschlossenen Raum wie einen Büro- oder Technikraum auf<br />
fünf verschiedenen Wegen verlassen:<br />
Wärmediffusion: die Wärme wird über die Wände des Raums abgeleitet<br />
Passive Belüftung: die Wärme fließt ohne Lüfterunterstützung durch Öffnung oder Gitter zu<br />
kühlerer Luft hin ab<br />
Lüfterunterstützte Belüftung: die Wärme wird durch Öffnungen oder Gitter mit integrierten<br />
Lüftern zu kühlerer Luft hin abgeführt<br />
Komfortklimaanlagen: die Wärme wird mit einer vorhandenen Gebäudeklimaanlage abgeführt<br />
Präzisionsklimaanlagen: die Wärme wird mit einer speziellen <strong>IT</strong>-Klimaanlage abgeführt<br />
Die fünf oben aufgeführten Methoden unterscheiden sich in Hinsicht auf ihre Effektivität,<br />
Einschränkungen und Kosten. Der Anwender sollte wissen, welche Methode <strong>für</strong> eine<br />
gegebene Installation bereits angewendet wird oder angewendet werden soll, welche<br />
Methode unter den gegebenen Umständen unter Berücksichtigung aller Einschränkungen<br />
und Präferenzen am besten geeignet ist und wie man bei der Spezifizierung der gewählten<br />
Kühllösung vorgeht.<br />
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 68 Vers. 1 3
Abbildung 1<br />
Die Anwendbarkeit von<br />
Kühlmethoden auf Basis<br />
der Leistungsaufnahme<br />
und der Solltemperatur<br />
im Raum<br />
Target Temperature (ºF)<br />
Estimating a Data Center’s Electrical Carbon Footprint<br />
Abbildung 1 kann als allgemeine Richtlinie <strong>für</strong> die Anwendung von <strong>Kühlstrategien</strong> auf Basis<br />
der Leistungsaufnahme und der Solltemperatur im Raum betrachtet werden, sofern keine<br />
außergewöhnlichen Umstände vorliegen. Sie zeigt die Leistungsbereiche, in denen die<br />
verschiedenen Verfahren der Wärmeabfuhr anwendbar sind. Die Grenzwerte sollten nicht als<br />
Absolutwerte betrachtet werden, weil die Anwendungsbereiche der Methoden überlappen<br />
und <strong>für</strong> das endgültige Kühlkonzept alle Variablen mit einem Einfluss auf die Wärmeabfuhr<br />
betrachtet werden müssen. Wir weisen darauf hin, dass in dieser Übersicht nicht auf die<br />
Kühlung mit Komfortklimaanlagen eingegangen wird, weil dieses Verfahren mit zu großen<br />
Schwankungen und Unsicherheiten verbunden ist. Auf dieses Problem werden wir später<br />
noch ausführlicher eingehen.<br />
120<br />
110<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
60<br />
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000<br />
Example:<br />
1500 W maintained at 77°F (25°C)<br />
falls within the “fan-assist” range<br />
CONDUCTION<br />
PASSIVE VENTILATION<br />
FAN-ASSIST VENTILATION<br />
77ºF 25ºC<br />
<strong>IT</strong> Equipment Load (Watts)<br />
DEDICATED COOLING<br />
Um die Auswahl der geeignetsten Methode unter Berücksichtigung einer Reihe von Variablen<br />
zu erleichtern, stellen wir den Entscheidungsprozess in Abbildung 2 in einem Flussdiagramm<br />
dar. (Auch hier gehen wir auf die Nutzung von Komfortklimaanlagen nicht ein, weil<br />
nicht empfehlenswert.)<br />
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 68 Vers. 1 4
Abbildung 2<br />
Die Auswahl geeigneter Kühlmethoden<br />
zur Aufrechterhaltung des empfohlenen<br />
Betriebstemperaturbereichs von 20<br />
– 25°C (68 – 77°F) gemäß ASHRAE<br />
Siehe Abb. 6A<br />
Estimating a Data Center’s Electrical Carbon Footprint<br />
Siehe Abb. 6B<br />
Zur Auswahl des<br />
Klimaanlagentyps<br />
siehe Abb. 8<br />
Deckenmontiert<br />
In die Rackreihe<br />
integriert<br />
Mobil<br />
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 68 Vers. 1 5
Die fünf<br />
Methoden zur<br />
Kühlung von <strong>IT</strong>-<br />
<strong>Räume</strong>n<br />
Abbildung 3<br />
Raumtemperaturen in<br />
Abhängigkeit von der<br />
<strong>IT</strong> – Last bei der<br />
Kühlung durch<br />
Wärmediffusion<br />
(Konduktion)<br />
Temperature (F)<br />
120<br />
110<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
Estimating a Data Center’s Electrical Carbon Footprint<br />
In diesem Abschnitt werden wir die fünf Methoden <strong>für</strong> die Kühlung <strong>kleine</strong>r <strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong> eingehender<br />
erklären, um Ihnen ein besseres Verständnis <strong>für</strong> die Leistungsfähigkeit und Einschränkungen<br />
bei der Anwendung zu vermitteln.<br />
Wärmediffusion: Die Wärme wird durch die Wände des Raums<br />
abgeleitet<br />
Wenn ein Raum – wie die meisten Technikräume – vollständig abgeschlossen ist, dann ist<br />
die einzige Möglichkeit des Wärmeabflusses die Wärmediffusion durch die Wände. Damit<br />
dies funktionieren kann, muss die Temperatur der Luft im Raum höher sein als die Temperatur<br />
an den Außenseiten der Raumwände. Das bedeutet in der Praxis, dass der <strong>IT</strong>-Raum<br />
immer etwas wärmer als die Luft in der Gebäudeumgebung sein wird und die Temperaturen<br />
im Raum mit zunehmender Leistungsaufnahme der <strong>IT</strong>-Systeme steigen. Ein Beispiel <strong>für</strong> das<br />
Verhältnis zwischen der Durchschnittstemperatur eines Raums mit einer gleichmäßigen<br />
Luftzirkulation und der <strong>IT</strong>-Last ist in Abbildung 3 dargestellt.<br />
Conduction<br />
Supports ~ 1000 watts (non-critical closet)<br />
Supports ~ 400 watts(critical closet)<br />
60<br />
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000<br />
<strong>IT</strong> equipment load (w atts)<br />
90 ◦ F (32 ◦ C)<br />
ASHRAE maximum allow able<br />
77 ◦ F (25 ◦ C)<br />
ASHRAE maximum recommended<br />
Dem dargestellten Verhältnis ist ein vollständig geschlossener Raum mit den Maßen 3 x 3 x 3<br />
Meter und einer Luftleckage von lediglich 23,6 Litern pro Sekunde zugrunde gelegt, dessen<br />
Wände aus Gipskarton bestehen und an <strong>Räume</strong> angrenzen, die durch eine Komfortklimaanlage<br />
auf einer Temperatur von 20°C gehalten werden. Weitere Daten und Annahmen siehe<br />
Anhang.<br />
Dem Diagramm ist zu entnehmen, dass dieser typische Technikraum eine <strong>IT</strong>-Last von bis zu<br />
400 Watt unterstützen kann, wenn kritische Systeme mit zulässigen Betriebstemperaturen<br />
von weniger als 25°C (77°F) installiert sind, und eine Last von bis zu 1000 Watt, wenn<br />
Betriebstemperaturen von bis zu 32°C (90°F) zulässig sind.<br />
Kleine <strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong> unterscheiden sich jedoch durch ihre Größe und die verwendeten Baumaterialien<br />
und unterliegen weiteren Faktoren, die das oben beschriebene Verhältnis<br />
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 68 Vers. 1 6
Tabelle 2<br />
Faktoren, die das Verhältnis<br />
zwischen Raumtemperatur<br />
und <strong>IT</strong>-Last beeinflussen,<br />
und die zu erwartenden<br />
Auswirkungen<br />
Abbildung 4<br />
Auswirkung der<br />
Raumgröße auf die<br />
Fähigkeit zur Wärmediffusion<br />
Temperature (F)<br />
Estimating a Data Center’s Electrical Carbon Footprint<br />
beeinflussen. Dadurch sind der Anwendbarkeit dieser Kühlmethode letztlich Grenzen gesetzt.<br />
Tabelle 2 enthält eine Zusammenfassung dieser Schlüsselfaktoren und ihrer Auswirkungen.<br />
Faktor Auswirkung auf die Raumtemperatur<br />
Raumgröße Ansteigende Temperaturen mit abnehmenden Raumabmessungen<br />
Wand-, Decken- und Bodenmaterialien<br />
Herunterfahren der Gebäudeklimaanlage bei<br />
Nacht<br />
Dem Sonnenlicht ausgesetzte Außenwände /<br />
Außentemperatur an warmen sonnigen Tagen<br />
Ansteigende Temperaturen mit abnehmender Wärmeleitfähigkeit der<br />
Baumaterialien<br />
Jede Temperaturerhöhung durch eine Reduzierung der<br />
Gebäudeklimaanlagenleistung führt zur Erhöhung der Raumtemperatur<br />
um den gleichen Betrag<br />
Ansteigende Temperaturen mit zunehmenden Wandflächen, die den<br />
Außentemperaturen und der Sonneneinstrahlung ausgesetzt sind<br />
Den deutlichsten Einfluss haben die Raumabmessungen. Je größer der Raum, desto höher<br />
ist die Fähigkeit des Raums zum Wärmetransport, weil an Wänden, Decke und Boden eine<br />
größere Oberfläche da<strong>für</strong> zur Verfügung steht. Umgekehrt ist die Kühlleistung durch Wärmediffusion<br />
umso geringer, je <strong>kleine</strong>r der Raum ist. Dieser Einfluss auf die Kühlleistung ist in<br />
Abbildung 4 dargestellt.<br />
120<br />
110<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
Small Closet<br />
(8 x 8 x 8 ft)<br />
Medium Closet<br />
(10 x 10 x 10 ft)<br />
60<br />
0 1000 2000 3000 4000 5000 6000<br />
<strong>IT</strong> equipment load (w atts)<br />
Large Closet<br />
(20 x 20 x 12 ft)<br />
90 ◦ F (32 ◦ C)<br />
ASHRAE maximum allowable<br />
77 ◦ F (25 ◦ C)<br />
ASHRAE maximum recommended<br />
Die Baumaterialien von Wänden, Decke und Boden haben einen ähnlichen Einfluss auf das<br />
Verhältnis zwischen Temperatur und Last, weil jedes Material eine spezifische Fähigkeit zur<br />
Wärmediffusion besitzt. Wenn wir die Gipskartonwände und Akustikdeckenplatten aus<br />
obigem Beispiel durch 10 cm starke Wände aus Betonbausteinen und eine 10 cm starke<br />
Betonplatte ersetzen, verbessert sich die Kühlleistung wie in Abbildung 5 dargestellt.<br />
Ein Umstand, der die Kühlleistung der Wärmediffusion häufig vermindert, ist eine Erhöhung<br />
der Lufttemperatur in der Gebäudeumgebung durch das Herunterfahren der Klimaanlage an<br />
den Wochenenden. In solchen Fällen steigt die Temperatur im <strong>IT</strong>-Raum um den gleichen<br />
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 68 Vers. 1 7
Abbildung 5<br />
Auswirkung der<br />
Baumaterialien auf<br />
die Kühlleistung<br />
der Wärmediffusion<br />
Temperature (F)<br />
Estimating a Data Center’s Electrical Carbon Footprint<br />
Betrag an. In unserem Beispiel heißt das: wenn die Gebäudeklimaanlage von 20 auf 29°C<br />
herunter geregelt wird (einem Temperaturanstieg von 9°C entsprechend), ist im <strong>IT</strong>-Raum mit<br />
einem Temperaturanstieg von ebenfalls 9°C zu rechnen. Das bedeutet, in einem kritischen<br />
<strong>IT</strong>-Raum, in dem die Temperatur bis zu 25°C betragen darf, kann die Wärmelast nicht<br />
adäquat abgeleitet werden, und in einem unkritischen <strong>IT</strong>-Raum, in dem die Temperatur bis zu<br />
32°C betragen darf, kann nur eine Wärmelast von 250 Watt unterstützt werden.<br />
120<br />
110<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
Gypsum Wall Board<br />
60<br />
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000<br />
<strong>IT</strong> equipment load (w atts)<br />
4 in. Concrete Block<br />
Temperature difference due to construction material<br />
90 ◦ F (32 ◦ C)<br />
ASHRAE maximum allow able<br />
77 ◦ F (25 ◦ C)<br />
ASHRAE maximum recommended<br />
Eine andere Einschränkung <strong>für</strong> diese Kühlmethode ist gegeben, wenn eine Wand des <strong>IT</strong>-<br />
Raums eine Gebäudeaußenwand ist, weil die Raumtemperatur dann dem Einfluss der<br />
Temperatur an der Außenwand unterliegt, die wiederum von der Temperatur der Außenluft<br />
und der Erwärmung durch die Sonnenlichteinstrahlung abhängt. Aus diesen Gründen kann<br />
ein <strong>IT</strong>-Raum mit einer Außenwand an warmen oder sonnigen Tagen überhitzt werden. In<br />
unserem Beispiel eines Raums mit den Maßen 3 x 3 x 3 Meter steigt die Temperatur um 4°C<br />
bis 7°C an, wenn die Außentemperatur 38°C und die Sonneneinstrahlung im ungünstigsten<br />
Fall 1.000 Watt pro Quadratmeter beträgt.<br />
Zusammenfassend gilt, dass geschlossene <strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong> je nach Größe, Konstruktion und der<br />
angrenzenden Umgebung eine unterschiedliche Kühlleistung durch Wärmediffusion aufweisen.<br />
Im Allgemeinen gilt die Empfehlung, Wärmediffusion als einzige Kühlmethode <strong>für</strong><br />
kritische <strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong> nur dann einzusetzen, wenn die Leistungsaufnahme der Systeme<br />
im Raum weniger als 400 Watt beträgt. Dabei sind die übrigen, oben angeführten<br />
Faktoren mit einem Einfluss auf die Kühlleistung zu berücksichtigen. Analog sollte die<br />
Wärmediffusion nur dann zur Kühlung unkritischer <strong>Räume</strong> genutzt werden, wenn die<br />
Leistungsaufnahme der installierten Systeme unter 1000 Watt liegt. Dadurch ist die Anwendung<br />
der Wärmediffusion auf die Kühlung von <strong>IT</strong>-Systemen mit sehr niedriger Leistungsaufnahme<br />
(wie z. B. <strong>kleine</strong>, stapelbare Netzwerk-Switches) begrenzt. Wie den dargestellten<br />
Beispielen zu entnehmen ist, steigt die Temperatur mit wachsender Last schnell an. Dabei ist<br />
zu beachten, dass auch andere Wärmequellen, wie z. B. Glühlampen, die Wärmelast spürbar<br />
erhöhen. Daher sollten <strong>für</strong> die Beleuchtung von <strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong>n die effizienteren Energiesparlampen<br />
eingesetzt werden. Außerdem sollte die Beleuchtung durch das Türschließen<br />
automatisch ausgeschaltet werden oder es sollte soweit möglich ganz auf eine Beleuchtung<br />
verzichtet werden.<br />
Passive und lüfterunterstützte Belüftung: Die Wärme fließt durch<br />
Öffnung oder Gitter zu kühlerer Luft hin<br />
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 68 Vers. 1 8
Abbildung 6<br />
Zwei Beispiele <strong>für</strong> Belüftungssysteme<br />
von <strong>IT</strong>-<br />
<strong>Räume</strong>n<br />
6A (links)<br />
Passive Belüftung<br />
6B (rechts)<br />
Lüfterunterstützte<br />
Belüftung<br />
Abbildung 7<br />
Raumtemperatur in<br />
Abhängigkeit von der <strong>IT</strong>-<br />
Last bei der passiven und<br />
lüfterunterstützten<br />
Belüftung<br />
Temperature (F)<br />
120<br />
110<br />
100<br />
90<br />
80<br />
70<br />
Estimating a Data Center’s Electrical Carbon Footprint<br />
<strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong> können auch gekühlt werden, indem man der Wärme den Abfluss zu kühlerer<br />
Raumluft in der Gebäudeumgebung ermöglicht. Die Belüftung kann passiv mit Hilfe<br />
zweckmäßig platzierter Öffnungen oder Abzüge erfolgen oder sie kann durch Lüfter unterstützt<br />
werden. Das Grundprinzip besteht darin, sicherzustellen, dass ein Ausgleich zwischen<br />
der höheren <strong>IT</strong>-Raumlufttemperatur und der Lufttemperatur in der Gebäudeumgebung<br />
hergestellt werden kann. Beispiele <strong>für</strong> Belüftungssysteme sind in Abbildung 6 dargestellt.<br />
Siehe Abb. 9 zur Platzierung von<br />
Lüftereinheiten im Raum<br />
Abbildung 7 veranschaulicht den Temperaturanstieg in belüfteten <strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong>n in Abhängigkeit<br />
von der <strong>IT</strong>-Last.<br />
Conduction<br />
Supports ~ 700 watts<br />
(critical closet)<br />
Supports ~ 1750 watts<br />
(non-critical closet)<br />
Supports ~ 2000 watts<br />
(critical closet)<br />
60<br />
0 500 1000 1500 2000 2500 3000 3500 4000 4500 5000<br />
<strong>IT</strong> equipment load (w atts)<br />
Passive<br />
Ventilation<br />
Supports ~ 4500 watts<br />
(non-critical closet)<br />
Fan-assisted<br />
Ventilation<br />
90◦F (32◦C)<br />
ASHRAE maximum allow able<br />
77◦F (25◦C)<br />
ASHRAE maximum recommended<br />
Die Abbildung zeigt zwei verschiedene Kennlinien <strong>für</strong> belüftete <strong>Räume</strong>. Die Kennlinie <strong>für</strong> die<br />
passive Belüftung (grün) basiert auf der Installation von Luftöffnungen, wie in Abbildung 6A<br />
dargestellt. Bei der Unterstützung der Belüftung mit Lüftern, wie in Abbildung 6B dargestellt,<br />
ist der Temperaturanstieg bei zunehmender Last niedriger (blaue Kennlinie) als bei der<br />
passiven Belüftung. Die Kennlinie <strong>für</strong> die lüfterunterstützte Belüftung gilt <strong>für</strong> Lüfter mit einem<br />
Luftvolumenstrom von 226,5 Litern pro Sekunde. Durch eine Erhöhung des Luftvolumenstroms<br />
(also durch die Verwendung von Lüftern mit höherer Leistung oder die Installation<br />
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 68 Vers. 1 9
Estimating a Data Center’s Electrical Carbon Footprint<br />
weiterer Lüftereinheiten) wird der Temperaturanstieg in Abhängigkeit von der Last weiter<br />
reduziert.<br />
Die Belüftung ist eine sehr zweckmäßige Methode <strong>für</strong> die Kühlung <strong>kleine</strong>r <strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong>. Bei<br />
Wärmelasten von unter 700 Watt ist eine passive Belüftung <strong>für</strong> die Kühlung kritischer<br />
<strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong> ausreichend. Bei Wärmelasten von über 700 Watt sollte die Belüftung in<br />
kritischen <strong>Räume</strong>n durch Lüfter unterstützt werden. Noch höhere Wärmelasten können<br />
unterstützt werden, wenn Lüfter mit höherer Leistung verwendet oder zusätzliche<br />
Lüftereinheiten installiert werden. Entsprechend ist passive Belüftung <strong>für</strong> die Kühlung von<br />
unkritischen <strong>Räume</strong>n mit Lasten von bis zu 1750 Watt ausreichend und lüfterunterstützte<br />
Belüftung <strong>für</strong> Lasten von 1750 bis 4500 Watt. Auch andere Faktoren, wie die Anordnung der<br />
Lufteinlassöffnungen und Lüftereinheiten in Relation zu den <strong>IT</strong>-Systemen, können zur<br />
Erhöhung der Kühlleistung beitragen. Weiterhin ist zu beachten, dass die in Abbildung 4 und<br />
Abbildung 5 dargestellten Einflussfaktoren auch bei Belüftungssystemen berücksichtigt<br />
werden müssen.<br />
Komfortklimaanlage: Die Wärme wird mit einer Gebäudeklimaanlage<br />
abgeführt<br />
In vielen Gebäuden ist bereits eine Klimaanlage oder ein kombiniertes System <strong>für</strong> Heizung<br />
und Klimatisierung vorhanden, um ein angenehmes Raumklima <strong>für</strong> den Menschen zu<br />
schaffen. Bei zentralen Klimaanlagen ist immer ein Luftkanalsystem im Gebäude installiert<br />
und es ist daher verlockend, einfach zusätzliche Kanäle zu verlegen, um den <strong>IT</strong>-Raum, wie<br />
bei neuen Büroräumen üblich, an das Klimatisierungssystem anzuschließen. Die Verlegung<br />
zusätzlicher Luftkanäle allein löst das Problem der Kühlung von <strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong>n jedoch<br />
selten. Häufig wird es dadurch sogar verschlimmert.<br />
Komfortklimaanlagen schalten sich automatisch ein und aus. Der Thermostat zur Regelung<br />
der Anlage ist üblicherweise irgendwo im Gebäude und nicht direkt im <strong>IT</strong>-Raum platziert. Für<br />
einen <strong>kleine</strong>n Raum, wie einen Technikraum mit <strong>IT</strong>-Systemen, hat das zur Folge, dass die<br />
Temperatur abnimmt, wenn die Klimaanlage eingeschaltet ist, und zunimmt, wenn sie<br />
ausgeschaltet ist. Dadurch entstehen große Temperaturschwankungen, die <strong>für</strong> die <strong>IT</strong>-Geräte<br />
im Endeffekt belastender sind als eine höhere, aber da<strong>für</strong> gleichbleibende Temperatur.<br />
Darüber hinaus ist es eine inzwischen weit verbreitete Energiesparmaßnahme, Komfortklimaanlagen<br />
in der Nacht und an Wochenenden durch die Erhöhung des Temperatursollwerts<br />
herunterzufahren. Manche werden sogar ganz ausgeschaltet. Wenn ein Technikraum<br />
als Teil eines größeren Gebäudebereichs behandelt wird, nimmt die Temperatur in<br />
diesem Raum durchschnittlich um den gleichen Betrag zu, um den der Temperatursollwert<br />
der Klimaanlage erhöht wurde. Wenn man sich entschließt, den <strong>IT</strong>-Raum an das Versorgungssystem<br />
dieser Gebäudeklimaanlage anzuschließen, kann man anschließend nur<br />
zwischen den Alternativen wählen: nachts und am Wochenende Energie zu verschwenden<br />
oder eine Verschlimmerung der Temperaturschwankungen im <strong>IT</strong>-Raum durch die Energiesparmaßnahmen<br />
hinzunehmen.<br />
Wenn man die Komfortklimaanlage eines Gebäudes <strong>für</strong> die Kühlung eines <strong>IT</strong>-Raums nutzen<br />
will, muss man <strong>für</strong> diesen Raum eine eigene Zone einrichten, die über eigene, korrekt<br />
dimensionierte Zu- und Abluftkanäle, Endgeräte (wie z. B. Wärmetauscher-Lüfter-Einheiten,<br />
Lüfterdrehzahlregler) und Temperaturregler (Thermostate) verfügt. Dies ist jedoch zu arbeits-<br />
und kostenaufwendig.<br />
Zu den Problemen bei der Einrichtung einer eigenen Kühlzone <strong>für</strong> einen <strong>IT</strong>-Raum zählen:<br />
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 68 Vers. 1 10
Estimating a Data Center’s Electrical Carbon Footprint<br />
• Die Gewährleistung eines ausreichend hohen und konstanten statischen Drucks in der<br />
Versorgungsleitung zum Lüfterdrehzahlregler ist schwierig, besonders an warmen<br />
Tagen mit einer hohen Auslastung des Gebäudeklimaanlagensystems<br />
• Die sehr geringe Fähigkeit zur Unterstützung hoher Leistungsdichte – die meisten<br />
Komfortklimaanlagen sind <strong>für</strong> eine Kühlleistung von 43 bis 54 W/m 2 ausgelegt. Das<br />
entspricht einer Leistungsdichte von nur 150 Watt pro Rack (bei einer Oberfläche von<br />
ca. 2,8 m 2 pro Rack)<br />
• Fehlende Skalierbarkeit<br />
• Hohe Implementierungskosten<br />
Zudem ist ein zentrales Kühlsystem oft auch Teil des Haupt- oder Nebenheizungssystems. In<br />
diesem Fall würde eine Versorgungsleitung, die <strong>für</strong> die Kühlluftzufuhr in den <strong>IT</strong>-Raum<br />
installiert wird, dem Raum während der Heizperiode im Winter Wärme zuführen. Das ist in<br />
keinem Fall erwünscht.<br />
Das Klimatisierungssystem eines Gebäudes <strong>für</strong> die Kühlung von <strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong>n zu nutzen,<br />
ist im Allgemeinen nicht sinnvoll. Falls ein Leitungssystem vorhanden ist, sollte es entfernt<br />
oder verschlossen werden und durch eines der anderen, in diesem Dokument beschriebenen<br />
Kühlsysteme ersetzt bzw. ergänzt werden.<br />
Präzisionsklimaanlagen: Die Wärme wird mit einer speziellen <strong>IT</strong>-<br />
Klimaanlage abgeführt<br />
Die effektivste Möglichkeit zur Regelung der Temperatur in <strong>kleine</strong>n <strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong>n ist die<br />
Installation spezieller Klimaanlagen. Präzisionsklimaanlagen <strong>für</strong> <strong>IT</strong> sind jedoch sehr viel<br />
kostenaufwendiger und komplexer als Systeme <strong>für</strong> die passive oder lüfterunterstützte<br />
Belüftung und sollten deswegen nur eingesetzt werden, wenn es unumgänglich ist.<br />
Im Allgemeinen sind Präzisionsklimaanlagen <strong>für</strong> die Kühlung kritischer <strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong> mit einer<br />
Leistungsaufnahme von über 2000 Watt oder unkritischer <strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong> mit über 4500 Watt zu<br />
empfehlen. Bei der Bestimmung der Leistung sollten die technischen Daten der <strong>IT</strong>-Hersteller<br />
zum Energieverbrauch der Systeme zu Rate gezogen werden und dabei möglichst der<br />
Energieumsatz der <strong>IT</strong>-Systeme in der vorliegenden Konfiguration ermittelt werden. Die<br />
tatsächliche Leistungsaufnahme liegt meistens deutlich unterhalb des nominellen Energieverbrauchs,<br />
welcher auf dem Typenschild an der Geräterückseite angegeben wird, und die<br />
Ermittlung der korrekten Daten <strong>für</strong> die Auslegung einer Kühllösung kann beträchtliche Kosten<br />
sparen und die Implementierung erleichtern. So haben konfigurierbare Router mit einer auf<br />
dem Typenschild angegebenen nominellen Leistungsaufnahme von 5 bis 6 kW in vielen<br />
Anwenderkonfigurationen eine tatsächliche Leistungsaufnahme von 1 bis 2 kW. In solchen<br />
Fällen kann eine exakte Datenermittlung ergeben, dass die Installation einer Klimaanlage<br />
unnötig ist.<br />
In manchen Fällen kann der Einsatz einer Präzisionsklimaanlage angezeigt sein, obwohl ein<br />
Belüftungssystem technisch ebenfalls machbar wäre. Zu diesen Fällen zählen:<br />
• Die zur Belüftung genutzte Luft außerhalb des <strong>IT</strong>-Raums enthält große Mengen Staub<br />
oder andere Verunreinigungen<br />
• Die zur Belüftung genutzte Luft außerhalb des <strong>IT</strong>-Raums unterliegt zu hohen Temperaturschwankungen<br />
• Durch praktische Einschränkungen wie die Bedingungen von Mietverträgen oder<br />
optische Aspekte ist die Installation zusätzlicher Belüftungskanäle ausgeschlossen<br />
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 68 Vers. 1 11
Estimating a Data Center’s Electrical Carbon Footprint<br />
In solchen Fällen ist die Nutzung der Gebäudeumgebungsluft zur Belüftung nicht sinnvoll und<br />
die einzig machbare Lösung der Einsatz einer Präzisionsklimaanlage.<br />
Wenn eine Präzisionsklimaanlage zur Kühlung eines <strong>kleine</strong>n <strong>IT</strong>-Raums erforderlich ist, kann<br />
unter verschiedenen Anlagentypen ausgewählt werden. Weitere Informationen siehe White<br />
Paper Nr. 59: „The Different Types of Air Conditioning Equipment for <strong>IT</strong> Environments”.<br />
Die Auswahl des <strong>für</strong> den jeweiligen <strong>IT</strong>-Raum geeigneten Typs einer Präzisionsklimaanlage<br />
richtet sich hauptsächlich nach den baulichen Gegebenheiten und kann anhand des in<br />
Abbildung 8 dargestellten einfachen Flussdiagramms durchgeführt werden.<br />
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 68 Vers. 1 12
Abbildung 8<br />
Auswahl geeigneter<br />
Präzisionsklimaanlagen<br />
NO<br />
NO<br />
NO<br />
START<br />
Is there a return<br />
plenum available with<br />
sufficient capacity on<br />
building AC system?<br />
Is there<br />
access to building’s<br />
chilled water, condenser water,<br />
or glycol loop with sufficient<br />
capacity?<br />
Is an outside wall or roof<br />
within 100 ft (30 m)<br />
of the room?<br />
Deckenmontierte Klimaanlage<br />
Estimating a Data Center’s Electrical Carbon Footprint<br />
YES<br />
YES<br />
YES<br />
Chilled water<br />
Condenser water<br />
In die Rackreihe integrierte<br />
Klimaanlage<br />
Air-cooled, self-contained<br />
(portable, in-row, or ceiling<br />
mount)<br />
Chilled water (ceiling or inrow<br />
/ floor mount)<br />
Water-cooled (ceiling or inrow<br />
/ floor mount)<br />
Glycol Glycol-cooled (ceiling or inrow<br />
/ floor mount)<br />
Air-cooled with remote<br />
condenser (ceiling or inrow<br />
/ floor mount)<br />
Glycol-cooled (ceiling or inrow<br />
/ floor mount) with fluid<br />
cooler and pump package<br />
Mobile Klimaanlage<br />
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 68 Vers. 1 13
Besonderheiten<br />
der Kühlung von<br />
<strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong>n mit<br />
USV-Systemen<br />
Merkmale effektiverBelüftungs-systeme<br />
Estimating a Data Center’s Electrical Carbon Footprint<br />
Für die Gewährleistung von Geschäftskontinuität hat es sich bewährt, in <strong>kleine</strong>n, dezentralen<br />
<strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong>n eigene USV-Systeme einzusetzen. Diese USV-Systeme können <strong>für</strong> die kurze<br />
Unterstützung der <strong>IT</strong>-Last im Raum mit begrenzter Batteriekapazität ausgelegt oder größer<br />
dimensioniert werden, um längere Autonomiezeiten (von mehr als einer Stunde) zu ermöglichen.<br />
In beiden Fällen ist die von der USV erzeugte Wärmelast normalerweise deutlich<br />
<strong>kleine</strong>r als die <strong>IT</strong>-Last und kann gefahrlos ignoriert werden.<br />
Wenn ein USV-System installiert ist, bleiben die <strong>IT</strong>-Geräte jedoch während eines Stromausfalls<br />
in Betrieb und produzieren weiterhin Abwärme. Daher muss auch das Kühlsystem<br />
in Betrieb bleiben. Bei Autonomiezeiten von weniger als 10 Minuten hält die Speichermasse<br />
der Luft und der Wandoberflächen im Raum die Temperatur innerhalb akzeptabler Grenzen<br />
und keine besonderen Vorkehrungen sind nötig. Wenn die USV jedoch <strong>für</strong> die Bereitstellung<br />
einer Autonomiezeit von mehr als 10 Minuten konfiguriert ist, muss das Kühlsystem während<br />
dieser Zeit ebenfalls in Betrieb bleiben. Das bedeutet, wenn ein Lüfter oder eine Klimaanlage<br />
installiert ist, muss auch dieses Gerät von der USV mit Strom versorgt werden und der<br />
zusätzliche Strombedarf bei der Dimensionierung der USV berücksichtigt werden. Werden<br />
Lüfter genutzt, ist dies kein großes Problem, aber bei Klimaanlagen ist eine deutlich größere<br />
USV mit höherer Batteriekapazität erforderlich (dabei muss der Kompressoreinschaltstrom<br />
mit eingerechnet werden, der häufig 4 bis 6 Mal größer als die nominelle Leistungsaufnahme<br />
der Klimaanlage ist).<br />
Als einfache und kosteneffiziente Alternative zur Stromversorgung einer Präzisionsklimaanlage<br />
durch die USV kann ein Lüftersystem installiert werden, das bei einem Netzausfall anstelle<br />
der Klimaanlage die Kühlung übernimmt. Im Idealfall wird also das Lüftersystem bei einem<br />
Stromausfall weiter mit Strom versorgt und hält einen gewissen Luftaustausch im Raum<br />
aufrecht, während die Präzisionsklimaanlage in dieser Zeit außer Betrieb ist. Nach der<br />
Rückkehr der Stromversorgung (jede Klimaanlage sollte über eine Funktion <strong>für</strong> den automatischen<br />
Neustart verfügen) wird das lüfterunterstützte Belüftungssystem wieder<br />
ausgeschaltet.<br />
Aus dem Gesagten wird klar, dass in einem <strong>kleine</strong>n <strong>IT</strong>-Raum bei zu großer Wärmeentwicklung<br />
<strong>für</strong> Abhilfe zu sorgen ist und die einfacheren Lösungen der passiven oder lüfterunterstützten<br />
Belüftung soweit irgend möglich vorzuziehen sind. Obwohl dem Anwender viele<br />
Möglichkeiten <strong>für</strong> die Konfiguration von Belüftungssystemen mit Hilfe handelsüblicher<br />
Komponenten zur Verfügung stehen, sind auch fertige Komplettlösungen speziell <strong>für</strong> die<br />
Kühlung von <strong>kleine</strong>n <strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong>n erhältlich. Tabelle 3 soll dem Anwender mit einer Reihe von<br />
Merkmalen effektiver Lüftersysteme <strong>für</strong> <strong>kleine</strong> <strong>Räume</strong> Hilfestellung bei der Auswahl geben.<br />
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 68 Vers. 1 14
Tabelle 3<br />
Merkmale und Vorteile<br />
effizienter Belüftungssysteme<br />
Estimating a Data Center’s Electrical Carbon Footprint<br />
Merkmal Vorteil<br />
Wand- und Deckenmontage möglich<br />
Auf die erwartete <strong>IT</strong>-Last auslegbar<br />
Mehr Flexibilität, weil die Lösung in unterschiedlichen<br />
<strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong>n einsetzbar ist<br />
Größeres Vertrauen in die Zuverlässigkeit der<br />
Lösung<br />
Remote-Management-Unterstützung Kürzere Reparaturzeiten (MTTR)<br />
Variable Lüfterdrehzahl<br />
Reduzierung v. Geräuschpegel und Energieverbrauch,<br />
wenn max. Leistung unnötig<br />
Einheit mit mehr als einem Lüfter Lüfterredundanz erhöht die Fehlertoleranz<br />
Manipulationssicherer Einbau Höheres Sicherheitsniveau<br />
Einfache Installation<br />
Weniger Aufwand durch bauliche Maßnahmen<br />
im <strong>IT</strong>-Raum und die Beauftragung externer<br />
Dienstleister<br />
Minimaler Montageaufwand Schnelle, einfache Installation<br />
Mit fertigen Stromanschlüssen oder zur<br />
Festverdrahtung erhältlich<br />
Großer Leistungsbereich<br />
Für den Einsatz mit einem USV-System<br />
ausgelegt und vorbereitet<br />
Einfache Anpassung an die lokalen Stromversorgungsanforderungen<br />
Standardisierung auf ein Gerät <strong>für</strong> verschiedene<br />
Installationen ist möglich<br />
Höhere Gesamtsystemverfügbarkeit<br />
Ein Beispiel <strong>für</strong> ein Lüftersystem, das die oben genannten Merkmale aufweist, ist in Abbildung<br />
9 dargestellt.<br />
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 68 Vers. 1 15
Abbildung 9<br />
Lüftereinheit zur Unterstützung<br />
der Belüftung<br />
im <strong>IT</strong>-Raum<br />
Estimating a Data Center’s Electrical Carbon Footprint<br />
LÜFTER<br />
AUS<br />
Gitter<br />
EIN<br />
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 68 Vers. 1 16
Fazit<br />
Estimating a Data Center’s Electrical Carbon Footprint<br />
Für die meisten <strong>kleine</strong>n <strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong> ist Belüftung die einfachste und effizienteste Kühlstrategie.<br />
Bei niedrigerer Leistungsdichte ist ein gut geplantes und implementiertes System <strong>für</strong> passive<br />
Belüftung ausreichend. Für <strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong> mit einer höheren Leistungsaufnahme durch Geräte<br />
wie VoIP-Router oder Server ist dagegen eine lüfterunterstützte Belüftung empfehlenswert.<br />
Wenn die Leistungsaufnahme in kritischen <strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong>n oberhalb von 2000 Watt liegt (4500 in<br />
unkritischen <strong>Räume</strong>n) oder die Umgebungsluft außerhalb des <strong>IT</strong>-Raums warm, unkontrollierbar<br />
oder verunreinigt ist, sollte eine Präzisionsklimaanlage zum Einsatz kommen. Die<br />
Nutzung einer im Gebäude vorhandenen Klimaanlage <strong>für</strong> die Kühlung von <strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong>n ist<br />
nicht zu empfehlen, weil dies in den meisten Fällen mit übermäßigen Temperaturschwankungen<br />
im <strong>IT</strong>-Raum verbunden ist.<br />
Die in diesem Dokument vorgestellten Richtlinien unterstützen den Anwender bei der<br />
Auswahl geeigneter Kühllösungen <strong>für</strong> <strong>kleine</strong> <strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong>. Die Verfügbarkeit von speziell <strong>für</strong> <strong>IT</strong>-<br />
<strong>Räume</strong> konzipierten Belüftungssystemen vereinfacht den Entscheidungsprozess und<br />
ermöglicht die Nutzung standardisierter Kühllösungen <strong>für</strong> <strong>IT</strong>-<strong>Räume</strong>.<br />
Zu den Autoren<br />
Neil Rasmussen ist Senior VP von Innovation bei Schneider Electric. Er gibt mit dem<br />
weltgrößten F&E-Budget <strong>für</strong> die Entwicklung der Stromversorgungs-, Kühlungs- und Rack-<br />
Infrastruktur <strong>für</strong> kritische Netzwerke die technologische Ausrichtung des Unternehmens vor.<br />
Neil Rasmussen ist Inhaber von 19 Patenten im Bereich hocheffizienter Stromversorgungs-<br />
und Kühlungsinfrastruktur <strong>für</strong> Datacenter mit hoher Leistungsdichte. Er hat über 50 White<br />
Paper zu Stromversorgungs- und Kühlsystemen veröffentlicht, viele davon wurden in mehr<br />
als 10 Sprachen übersetzt. In der letzten Zeit stand dabei zunehmend die Optimierung der<br />
Energieeffizienz im Vordergrund. Er ist ein international angesehener Experte zum Thema<br />
hocheffiziente Datacenter. Neil Rasmussen arbeitet aktuell an Projekten zur Weiterentwicklung<br />
von hocheffizienten, skalierbaren Datacenter-Infrastrukturlösungen und ist der<br />
Chefentwickler des <strong>APC</strong> InfraStruXure Systems.<br />
Vor der Gründung von <strong>APC</strong> im Jahre 1981 graduierte Neil Rasmussen am M<strong>IT</strong> zum Bachelor<br />
und Master in Elektrotechnik. Hier veröffentlichte er auch seine Dissertation über die Analyse<br />
einer 200-MW-Stromversorgung <strong>für</strong> einen Tokamak-Fusionsreaktor. Von 1979 bis 1981<br />
arbeitete er bei den M<strong>IT</strong> Lincoln Laboratories an der Entwicklung von Schwungrad-<br />
Energiespeichersystemen und Solarstromsystemen.<br />
Danksagungen<br />
Besonderer Dank geht an Brian Standley <strong>für</strong> die Originalverfassung dieses White Papers.<br />
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 68 Vers. 1 17
Ressourcen<br />
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Ressource zu gelangen<br />
Impact of High Density Hot Aisles on <strong>IT</strong><br />
Personnel Work Conditions<br />
White Paper 123<br />
The Different Types of Air Conditioning<br />
Equipment for <strong>IT</strong> Environments<br />
White Paper 59<br />
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whitepapers.apc.com<br />
Alle TradeOff Tools<br />
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tools.apc.com<br />
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Feedback und Kommentare zum Inhalt dieses White Papers:<br />
Data Center Science Center<br />
DCSC@Schneider-Electric.com<br />
Wenn Sie Kunde sind und spezielle Fragen zu Ihrem oder einem Datacenter-<br />
Projekt haben:<br />
Wenden Sie sich an einen Mitarbeiter von Schneider Electric<br />
www.apc.com/support/contact/index.cfm<br />
Schneider Electric – Data Center Science Center White Paper 68 Vers. 1 18
Anhang:<br />
Angenommene<br />
Bedingungen in<br />
einem typischen<br />
<strong>IT</strong>-Raum<br />
Tabelle A1<br />
Bedingungen in einem<br />
„typischen“ <strong>IT</strong>-Raum<br />
Estimating a Data Center’s Electrical Carbon Footprint<br />
Der in diesem Dokument beschriebene typische <strong>kleine</strong> <strong>IT</strong>-Raum basiert auf einem umfangreichen<br />
Modell, bei dem die Wandeigenschaften in Hinsicht auf die Wärmediffusion,<br />
Konvektion und Wärmestrahlung berücksichtigt werden. „Konvektion“ beinhaltet freie<br />
Konvektion an den Raumwänden sowie einen angenommenen Luftstrom (Luft, die durch<br />
Fugen aus dem Raum entweicht). Die Bedingungen in unserem Modell eines typischen <strong>IT</strong>-<br />
Raums sind wie folgt:<br />
Raumabmessungen 3 x 3 x 3 Meter<br />
Temperatur in der Gebäudeumgebung 20°C (68°F)<br />
Verwendete Baumaterialien:<br />
Innere Seitenwände: Luftdicht abgeschlossene Stahlständerwand mit<br />
Gipskartonplattenverkleidung<br />
Boden: 10 cm starke Betonplatte<br />
Decke: 12,7 mm starke Akustikdeckenplatten<br />
Außenwand: Betonsteinwand mit Dämmung aus Hartschaumplatten und<br />
Innenverkleidung mit Gipskartonplatten<br />
Wärmeübergangskoeffizient der Außenwand bei einer<br />
Windgeschwindigkeit von 3,4 m/s (12 km/h)<br />
Relative Luftfeuchtigkeit 50%<br />
Luftleckrate (Durchschnittswert <strong>für</strong> den Luftaustritt durch Türfugen und/oder<br />
eine abgehängte Decke)<br />
Innere Seitenwände: R* = 0,29<br />
Boden: R = 0,1<br />
Decke: R = 0,22<br />
Außenwand: R = 1,32<br />
*R = Wärmedurchgangswiderstand<br />
h = 22,7 (m² °C/W)<br />
23,6 Liter/Sekunde<br />
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