ALLES WARME LUFT? ANFORDERUNGEN UND LÖSUNGEN FÜR DAS RZ VON MORGEN. Dr. Peter Koch VP Solutions - Integrated Rack Systems EMEA. 21.

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1 ALLES WARME LUFT? ANFORDERUNGEN UND LÖSUNGEN FÜR DAS RZ VON MORGEN Dr. Peter Koch VP Solutions - Integrated Rack Systems EMEA 21. März 2017

2 VERTIV PORTFOLIO Emerson Network Power ist jetzt 2

3 ERFOLGSREZEPTE Frühzeitiger Ersatz von IT Komponenten Virtualisierung Aktuelle Infrastrukturtechnologien verwenden Wohlüberlegte Auswahl der Kühllösung Verfügbarkeit / Redundanz mit Augenmaß Auslegung aller Systeme für reale Last, Fokus auf Teillast, Regelung des Gesamtsystems Modularer Ausbau DCIM Data Center Infrastructure Management 3

4 ERFOLGSREZEPTE Frühzeitiger Ersatz von IT Komponenten Virtualisierung Aktuelle Infrastrukturtechnologien verwenden Wohlüberlegte Auswahl der Kühllösung Verfügbarkeit / Redundanz mit Augenmaß Auslegung aller Systeme für reale Last, Fokus auf Teillast, Regelung des Gesamtsystems Modularer Ausbau DCIM Data Center Infrastructure Management 4

5 verwenden wir nicht einfach die beste Kühllösung? warum glauben wir immer noch an den PUE? warum beheizen wir das Weltall? 5

6 ANFORDERUNGEN Umfeld: Wechselwirkungen, Abhängigkeiten? Risiken, z.b. Luftqualität z.b. Lärmanforderungen Arbeitsplatz oder "lights out" Physischer Schutz Größe des RZ, Anzahl Racks Gesetzliche Vorgaben Normen, Standards Gebäudekonzept Bauliche Gegebenheiten Effizienzanforderungen Entwicklung IT Technologien Zweck des Rechenzentrums Stellenwert von Capex und Opex Verkabelungskonzept Strom / Daten Einheitliche oder heterogen IT Population Leistungsdichte (kw/rack) Temperatur Abwärmenutzung Feuchte Redundanz, Verfügbarkeit Erneuerungszyklen IT vs. Gebäude Entwicklung über die Zeit - Anpassbarkeit - Skalierbarkeit - Modularität Klima am Standort Luftqualität im RZ

7 LÖSUNGEN Luft- oder flüssigkeitsgekühlte IT Raum-, Reihen-, Rackkühlung Kaltgang- oder Warmgangeinhausung Doppelboden oder abgehängte Decke Direkte / indirekte freie Kühlung Perimeterkühlung Kaltwasser oder DX Kältemaschinen / Adiabatik / trockene Kühlung Kältemittel oder Kaltwasser

8 LEBENSZYKLEN IT 5-6 Jahre TGA Jahre Gebäude > 30 Jahre

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11 TRENDPROJEKTE Facebook Luleå 2 RDDC GSI Darmstadt Green IT Cube Banken Global "Data Center in a Box" 11

12 FACEBOOK LULEÅ 2 Rapid Deployment Data Center Vorgefertigte Module LKW Transport Kurze Bauzeit Frischluftkühlung Strom aus Wasserkraft Open Compute Standard Hervorragende Energieeffizienz 12

13 DIREKTE FREIE KÜHLUNG Minimaler Energieaufwand für Kühlung Spezielles Gebäude für Luftführung, sehr große Öffnungen in Gebäudehülle Außentemperatur -20 o C bis +25 o C * Abmischen der Zuluft im Winter Befeuchtung der Zuluft im Winter Relativ saubere Luft, trotzdem Filterung Bei Brand o.ä. in der Umgebung abschalten (oder zus. Umluftkühlung) *) Adiabate Kühlung bei höheren Temperaturen 13

14 0,6 m LUFT BRAUCHT GROßE QUERSCHNITTE 20 kw 14

15 INDIREKTE FREIE KÜHLUNG Geringer Energieaufwand für Kühlung Relativ geringe Investitionskosten Trennung von Innen- und Außenluft (Sehr) große Luft/Luft Wärmetauscher Spezielles Gebäude für Luftführung, große Öffnungen in Gebäudehülle Fast immer mit adiabater Kühlung, damit < 32 o C Innentemperatur Optional Zusatzkühlung mit Kältemaschine Konventioneller Aufbau im IT Raum 15

16 0,6 m WASSER BRAUCHT KLEINE QUERSCHNITTE 20 kw 20 kw 1'' DN 25 16

17 KALTWASSER- ODER KÄLTEMITTELSYSTEM Gute Energieeffizienz Relativ höhere Investitionskosten Trennung von Innen- und Außenluft Unabhängigkeit von Gebäudebauweise Perimeterkühlung / Umluftkühlgeräte, DX oder Kaltwasserkühlung Kaltwassersätze mit freier Kühlung, evtl. adiabater Kühlung oder Hybridkühler Konventioneller Aufbau im IT Raum 17

18 KALTGANG- VS. WARMGANGEINHAUSUNG Immer mit Lufttrennung! Immer mit Lüfterregelung! Kalt- und Warmgangeinhausung sind gleichwertig "Kalt" erfordert Doppelboden "Kalt" leichter nachrüstbar "Warm" Schächte bis zur Decke "Warm" - Raum ist kalt, Kompatibilität mit anderen Kühllösungen 18

19 NEUE VARIANTE: HOT FLOOR KÜHLUNG

20 BANKEN: "DATA CENTER IN A BOX" Zahlreiche verteilte Standorte Unabhängig vom Raum Mikro-RZ in Schrank oder Schrankreihe Komplette Infrastruktur, "plug and play" Skalierbare, modulare Lösung Wenige standardisierte Komponenten Einbindung in Gebäudemanagement Fernüberwachung / -steuerung / -wartung Eventuell automatisierter Betrieb 20

21 MINI- ODER MIKRO-RECHENZENTREN Weitgehende Unabhängigkeit vom Raum Kühlung in Schrankreihe integriert Meist DX, gelegentlich Kaltwasser Geschlossene oder halb-offene Bauweise Wiederbelebung des Klein/Mikro RZ Steigende Qualitätsanforderungen durch Gesetzgebung und Digitalisierung Möglichkeit zum "Downsizing" Edge Computing, IoT, Industrie 4.0 Teilweise nur Einzel-Schränke 21

22 GSI "GREEN IT CUBE" Extrem kompakte Bauweise 27 x 27 x 27 Meter Bauwerk Ca m² Grundstücksfläche Kurze Bauzeit, geringe Baukosten 12 MW Kühlleistung 768 Racks auf 6 Geschossen, ca HE Hervorragende Energieeffizienz (PUE < 1,1) Innentemperatur < 32 C (ASHRAE!) Alternativ Kühlung mit Chiller möglich 22

23 GSI "GREEN IT CUBE" Kühlung durch passive Rücktür-Wärmetauscher Direkt an der Wärmequelle, Raum ist kalt Sehr gute Energieeffizienz Geringster Platzbedarf von allen Lösungen Einfaches, robustes System Redundanz abhängig vom Kaltwassersystem Bei der GSI mit Hybridkühlern, T < 30 o C Wirtschaftlich etwa ab 10 kw / Rack Zunehmend Anwendung bei Cloud Services und Content Anbietern 23

24 KURZE LUFTWEGE, ANTRIEB DURCH SERVERLÜFTER 24

25 TEMPERATURVERHÄLTNISSE Außenluft IT Raum 32 C 22 C Feuchtkugel 30 C 26 C 25

26 Außentemperatur Class A1 Class A2 ASHRAE VORGABEN FÜR ANSAUGTEMPERATUR 40 C 35 C 35 C Frischluftkühlung max. 30 C 25 C 20 C 15 C 10 C 27 C 18 C allowed envelope recommended envelope Adiabate Kühlung max. Chiller T zur Effizienzsteigerung Ausblastemperaturen ca. 10 Grad höher! Quelle: 2011 Thermal Guidelines for Data Center Processing Environments - Expanded Data Center Classes and Usage Guidance (ASHRAE Whitepaper) 26

27 PFLICHTLEKTÜRE! 27

28 TRENDS DER KLIMATISIERUNG Vorherrschende Methode und Leistungsdichte im Jahr 2025? 28

29 IT TRENDS 29

30 DIREKTE CHIP-KÜHLUNG Bild: ASETEK 30

31 IMMERSIONSKÜHLUNG Green Revolution Cooling / 31

32 DIREKTE KÜHLUNG: GANZES BOARD Bilder: Thomas Krenn AG 32

33 ÜBERLEGUNGEN ZUR AUSWAHL DER LÖSUNG Größe des Rechenzentrums in m² und kw Überdimensionierung vermeiden, jetzt und in Zukunft Einschränkungen / Vorgaben durch Gebäude Sicherheitsanforderungen Erforderliche Redundanzen, evtl. Zonierung vorsehen Ziele / Vorgaben Energieeffizienz (Achtung: PUE-Falle) Leistungsdichte kw / Rack, jetzt und in Zukunft Akzeptable Temperaturen, kalt- und warmseitig Durchgängige Lufttrennung, Regelung von V Luft und T kalt Modulares Ausbaukonzept, Systeme evtl. vorrüsten Kontinuierlich messen Möglichkeiten zur Abwärmenutzung 33

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36 EIN SUPER PUE - UND DANN? kw IT kw Kühlung 300 kw Rest kw gesamt Stromkosten p.a PUE 1,5 1,2 1,15 ppue Kühlung 1,35 1,1 1,05 Äquivalent Heizöl p.a Beheizbare Wohnungen ca. 900 ca. 720 ca. 690 "1 MW" Rechenzentrum, ca. 170 Racks à 5 kw / 0,15 /kwh, 10 kwh / l Heizöl, 0,5 / l Heizöl / l Heizöl je Wohnung p.a. 36

37 EIN SUPER PUE - UND DANN? kw IT kw Kühlung 300 kw Rest kw gesamt Stromkosten p.a PUE 1,5 1,2 1,15 ppue Kühlung 1,35 1,1 1,05 Äquivalent Heizöl p.a Beheizbare Wohnungen ca. 900 ca. 720 ca. 690 "1 MW" Rechenzentrum, ca. 170 Racks à 5 kw / 0,15 /kwh, 10 kwh / l Heizöl, 0,5 / l Heizöl / l Heizöl je Wohnung p.a. 37

38 MÖGLICHKEITEN ZUR ABWÄRMENUTZUNG KERNFRAGEN Verbraucher vorhanden? Verteilnetz vorhanden? Wassertemperatur ausreichend? Verfügbarkeit sichern! Ansätze Beheizung von Gewächshäusern und Fischzucht Warmwasserkühlung dezentral zur Gebäudeheizung Stockholm: Einspeisung in Fernwärmenetz (Wärmepumpe) Lohnt sich die Investition?

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