Planungsgrundlagen für Hochverfügbarkeits-Rechenzentren

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1 BAUAUFGABE RECHENZENTRUM Planungsgrundlagen für Hochverfügbarkeits-Rechenzentren Rechenzentren oder Serverräume stellen das Herzstück eines jeden Unternehmens dar. Aus diesem Grund fließt heute ein hohes Maß an Planungs-, Entwicklungs-, Investitions- und Betreiberkosten in die technische Infrastruktur von Hochverfügbarkeits-Rechenzentren. 3 Mit der rasanten Verbreitung des Internets sowie der immer stärkeren unternehmensinternen Datenvernetzung und Kommunikation hat der Bedarf an Rechner- und Speicherkapazität in den letzten zehn bis fünfzehn Jahren exorbitant zugenommen. Zudem haben viele Unternehmen im Zuge der Kostenreduktion und Fokussierung auf ihre Kerngeschäfte ihre IT-Abteilungen zusammen mit den Rechenzentren ausgelagert. Von dieser Entwicklung wurde ein starker Innovationsschub in der IT und Infrastrukturtechnologie hervorgerufen. Die Rechner- und Speicherkapazität und damit die Serverleistungen sind überproportional gewachsen. Große Rechenzentren, häufig mit Serverflächen in einer Größenordnung von m², wurden in den vergangenen Jahren geplant und realisiert. Der Innovationsschub in Verbindung mit neuer platzsparender Hardware (Blade-Server) bewirkte zudem, dass die Kapazität bzw. der Leistungsbedarf in den letzten zehn Jahren von 1,5-2 kw/rack auf bis zu 30 kw/rack Melanie Meinig/industrieBAU 46

2 angestiegen ist. Bei luftgekühlten Standard- Serverräumen erhöhten sich infolge der Leistungszunahme die spezifischen Leistungswerte von W/m² auf die Größenordnung von W/m². Um Rack-Leistungswerte von kw sicher betreiben zu können, wurde von Rack-Herstellern ein autarkes Wasser/Luft- Kühlsystem in das Rack integriert, was den Vorteil hat, dass die Wärme im Wesentlichen über das Medium Wasser mit seiner höheren spezifischen Wärmekapazität gegenüber Luft abtransportiert wird. So müssen bedeutend kleinere Luftmengen im Rechenzentrum (RZ) umgewälzt werden. Diese Technologie hat allerdings den Nachteil, dass Redundanzen für den Ausfall der lokalen Kälteversorgung, des Kühlers oder der Ventilatoren nur sehr aufwendig geschaffen werden können. Des Weiteren zirkulieren größere Wassermengen im eigentlich kritischen Bereich der Server Racks, weshalb die Infrastruktur sehr sorgfältig geplant und gewartet werden muss. Mit der Leistungssteigerung wuchsen auch die Ansprüche der RZ-Betreiber in puncto Verfügbarkeit, Sicherheit, Kosten, Qualität, Energieeffizienz und Standardisierung. Um einen einheitlichen Sprachgebrauch sicherzustellen, wurde die vom Uptime Institut festgelegte TIER-Spezifikation herangezogen. Diese teilt die Rechenzentren in vier Levels (Qualitätsstufen) ein (I, II; III; IV), wobei IV das Level mit den höchsten Anforderungen und einer Verfügbarkeit von 99,995 Prozent darstellt. In der globalen IT-Welt haben sich diese Spezifikationen weitestgehend durchgesetzt. Dennoch ist im Einzelfall eine individuelle Betrachtung notwendig, da auch die TIER-Spezifikation Interpretationsspielraum zulässt und die Details der technischen Infrastruktur nicht festlegt. Die Festlegung der Anforderungen und deren technische Ausgestaltung bleiben hierbei dem jeweiligen Planer bzw. Nutzer überlassen. Darüber hinaus gibt es noch eine Anzahl an Spezifikationen und Prüfinstitutionen, wie BSI (Bundesamt für Sicherheit in der Informationstechnik), TÜViT, TEKIT, DEKRA und Eco Verband. Diese beschränken sich im Wesentlichen jedoch auf Deutschland. Unterbrechungsfreie Stromversorgung Um die elektrische Anschlussleistung im Bereich W/m² bei großen RZ zu realisieren, ist man bei vielen Komponenten auf einen modularen Aufbau ausgewichen. Bei USV-Anlagen hat sich in den letzten Jahren ein Technologiewandel vollzogen: von der Thyristortechnologie zu der Transistortechnologie und weg von den großen, schweren Transformatoren zu der leichteren IGBT-Technologie (Insulated Gate Bipolar Transistor). Die Leistung pro Einheit wurde von ca. 300 kva auf eine gängige Größenordnung von 500 kva erhöht. Es gibt Hersteller, die inzwischen statische USV-Anlagen bis 900 kva liefern. Die dynamischen USV-Anlagen haben sich im oberen Leistungsbereich ebenfalls stark weiterentwickelt und decken heute ein Leistungsspektrum von kva ab. Darüber hinaus finden in den letzten fünf bis acht Jahren aufgrund der starken Leistungserhöhung verstärkt batterielose Systeme und Diesel-USV ihren Einsatz. Setzt man auf statische USV-Anlagen, hat dies bei den großen RZ mit hoher Leistungsdichte zur Folge, dass große Räume für die Unterbringung der Batterien erforderlich sind, was sich auf die Investitions- und Betriebskosten negativ auswirkt. Vor allem die Betriebskosten bei Batterien können sehr hoch sein. Aus diesem Grund haben sich verschiedene RZ-Betreiber für batterielose Systeme mit einem Energiespeicher entschieden. Überbrückungszeiten von Sekunden (je nach Schwungmassentyp) können dadurch sichergestellt werden. Eine weitere Alternative der batterielosen Systeme stellen die Diesel- USV-Anlagen dar, bei denen eine Schwungmasse die kurzzeitige USV-Versorgung sicherstellt. Der Dieselgenerator wird bei Stromunterbrechung in Sekunden hochgefahren und kann anschließend die Last unterbrechungsfrei übernehmen. Die Überbrückungszeit dieses Systems erlaubt max. einen oder zwei Fehlstarts, danach ist die Speicherkapazität der Schwungmasse erschöpft. Eine Diesel-USV kann sehr gut in das Notstromkonzept integriert werden, was die Investitionskosten reduziert. Viele Betreiber schrecken jedoch wegen der relativ kurzen Überbrückungszeit vor batterielosen Systemen zurück und entscheiden sich für ein gemischtes System: bei (2n)-Systemen z. B. für einen batteriegestützten (A) und einen batterielosen (B) Versorgungspfad. Die prinzipiellen Überlegungen für die batterielosen Systeme beruhen auf der Tatsache, dass die Häufigkeit von Netzstörungen < 3 Minuten bei ca. 97 Prozent liegt. Bei der Notstromversorgung liegen die Veränderungen im Wesentlichen in der Verbesserung des Motormanagements, das sich heutzutage dank der elektronischen Messund Steuerungstechnik auf einem hohen Niveau realisieren lässt. Mit diesen Maßnahmen können bessere Abgaswerte, bessere Motorwirkungsgrade und damit ein geringerer Verbrauch sowie eine bessere Transparenz für den Betreiber erzielt werden. Ein weiterer Fokus des Designs richtet sich auf die Verknüpfung der Notstromgeneratoren zu einer Einheit. Beim Einsatz mehrerer parallel betriebener Diesel, die bei RZ im mittleren und oberen Leistungsbereich erforderlich werden, müssen die Abstimmung und Anordnung, die Netzeinbindung sowie der Zu- und Abschaltbetrieb der Dieselaggregate sehr sorgfältig geplant und durchgeführt werden, damit eine sichere Notstromfunktion bei den vielfältigen Störungsmöglichkeiten gewährleistet werden kann. Gerade bei dem hohen Leistungsbedarf von neuen RZ, die sich im Endausbau im Bereich von MW bewegen können, handelt es sich schon um kleine Kraftwerke. Diese können von der vorhandenen Netzstruktur oft nur mit größerem Aufwand eingebunden werden. Energieeffiziente Kühltechnik Die Kühlung innovativer RZ hat in den vergangenen fünf bis zehn Jahren einen enormen Wandel vollzogen. Konnte man in der Vergangenheit die Serverräume bei einer Leistung von W/m² noch relativ einfach mit Standard-Umluftkühlgeräten und einem vernünftigen Aufwand betreiben, so stellt dies bei RZ mit einer spez. Leistung von W/m² und einer Gesamtkühlleistung von 10, 20 oder 30 MW eine 4/12 industriebau 47

3 große Herausforderung an die Infrastruktur dar. Verschärft wurde die Thematik noch durch die seit 2004 stark steigenden Strompreise. Da die Kosten für die Kühlung und Nebenaggregate bei älteren Rechenzentren sich in der Größenordnung von 100 Prozent des IT-Strombedarfs und höher bewegten, war hier ein sehr starker Anreiz gegeben, den Verbrauch und damit auch die Kosten für die Kühlung deutlich zu reduzieren. Aus diesem Grund wurde verstärkt auf Lösungen wie freie Kühlung über Kälteaggregate oder direkte freie Kühlung, bei der die Außenluft je nach Außentemperatur direkt dem zu kühlenden Bereich zugeführt wird, gesetzt. Mittels eines ausgeklügelten Kühlsystems können dadurch die Betriebskosten deutlich gesenkt werden. Andere Möglichkeiten wie adiabate Kühlung, höhere Raumtemperaturen, die durch neuere Prozessoren möglich wurden, sowie Kalt-/Warmgangeinhausung haben ebenfalls dazu beigetragen, dass in den letzten fünf Jahren die PUE-Werte (Power Usage Effectiveness, s. Kasten) deutlich unter 1,5 sinken. Gute bis sehr gute Werte liegen im Bereich von 1,3 1,15. Der Durchschnitt der RZ liegt allerdings noch in der Größenordnung von ca. 2,0. Hier steckt also ein deutliches Optimierungspotenzial für die Zukunft. Bei Rack-Leistungswerten von 20 bis 35 kw entsteht viel Abwärme. Rack-Hersteller integrieren heute dazu ein autarkes Wasser/Luft-Kühlsystem in das Rack. Mit aufwendigen Programmen können Klimaplaner heute die Strömungsvorgänge und somit den Temperaturverlauf im Serverraum simulieren. Mithilfe dieser Simulationsberechnungen war es nun möglich, ohne eine aufwendige Messtechnik Schwachstellen oder Hot Spots zu ermitteln und die Strömung um und durch die Server und Racks zu optimieren. Daraus resultiert u. a. die strikte Anordnung der Rackreihen in Rack-Vorder- und -Rückseite. Bei der bisherigen Praxis konnte sich die durch den Doppelboden eingeblasene kalte Luft mit der warmen Abluft aus dem Server infolge von Sekundärströmungen vermischen, ohne dass sie dem Server zur Kühlung zugeführt wurde. Bei der Gangeinhausung wurden nun bei zwei gegenüberliegenden Rack-Reihen der gemeinsame Gang, die Frontseite und die Rückseite verschlossen. Offene Stellen in den Racks mussten ebenfalls eliminiert werden, sodass die Rückströmung vom warmen in den kalten Bereich unterbunden wurde. Durch diese konstruktive Maßnahme strömt die Kaltluft, die über den Doppelboden in den Kaltgang eingeblasen wurde, über den jeweiligen Server, um dessen Kühlung sicherzustellen. Dazu werden die Server mit individuell geregelten Ventilatoren versehen. Bedingt durch die verbesserte Kühlung der Server und die gezielte Luftführung im Kaltgang, konnten die Einblastemperaturen im Doppelboden stetig angehoben werden. Lag sie noch vor rund zehn Jahren bei C, können heute Temperaturen von C realisiert werden. Damit ist es nun möglich, über eine hohe Anzahl an Jahresstunden die Umluftkühlgeräte über eine direkte freie Kühlung zu betreiben und dadurch die Kühlung mittels Kältemaschinen auf wenige Stunden im Jahr zu begrenzen. In der Praxis ist die Umsetzung dieses Konzepts allerdings etwas aufwendiger und erfordert von der Planung einige Überlegungen, um einen sicheren RZ-Betrieb zu gewährleisten. Bei den häufigsten Anwendungsfällen möchte man die Außenluft nicht direkt dem RZ zuführen, aus Gründen wie Staub, Brand im Außenbereich, Gas, allgemeiner Brandschutz usw. alles Ereignisse, die unter Umständen zu einem Abschalten des RZ führen würden. Aus diesem Grund sieht man eine Systemtrennung zwischen außen und innen vor. Bei der Temperaturerhöhung der Zuluft sind allerdings auch Grenzen gesetzt, da die Ventilatorleistung der Server ab einer bestimmten Temperatur so stark ansteigt, dass sich der Gesamtwirkungsgrad des Systems wieder verschlechtert. Reduzierung der Sicherheitsrisiken Was das Thema Sicherheit von Rechenzentren betrifft, hat sich das Anforderungsprofil in den letzten zehn Jahren ebenfalls stetig weiterentwickelt. Ausgehend von einer physisch strikten Trennung der Technik-Räume und -Bereiche und der Serverflächen, lässt sich das Risiko deutlich reduzieren. Umluftkühlgeräte oder sonstiges technisches Infrastruktur-Equipment befindet sich damit nicht mehr auf der Serverfläche. Das Wartungspersonal der technischen Anlagen wird so von den Servern ferngehalten, womit das Risiko einer Störung bzw. Fehlfunktion im kritischen Bereich deutlich reduziert ist. Bei der Brand- und Brandfrüherkennung hat sich die Meldertechnologie weiterentwickelt. Rauchgasansaugsysteme zur Früherkennung sind bei hochsensiblen RZ inzwi- 48

4 schen Standard. Bei den Löschanlagen gibt es ein breites Band an Möglichkeiten. So kann die Brandbekämpfung nach wie vor mittels Wasser erfolgen. Die heute zur Verfügung stehenden Trocken-Sprinkler-Anlagen arbeiten sehr zuverlässig und kommen inzwischen auch in Rechenzentren verstärkt zum Einsatz. Bei der Brandbekämpfung mittels Gas gibt es inzwischen eine Vielzahl an zur Verfügung stehenden Gasen wie synthetische Löschgase (Novotec 1230, FM 200) oder Inertgase (CO 2, N 2, Argon, Inergen...) je nach Anforderung und Zielsetzung. Eine weitere Variante bei besonders kritischen Racks stellt die direkte Racklöschung dar, bei der ein Überwachungs- und Löschsystem in das zu schützende Rack installiert wird. Da die Brandlasten im Rechenzentrum normalerweise gering sind, ermöglichen die vielen zur Verfügung stehenden Systeme einen sehr guten und sicheren Brandschutz im Rechenzentrum. Ein großes Risiko für einen sicheren Betrieb stellt die Zutrittskontrolle und Überwachung der jeweiligen Bereiche dar. Hier haben sich in allen Hochverfügbarkeits-Rechenzentren Vereinzelungsanlagen, beginnend von der Grundstücksgrenze bis zum Serverraum, bewährt. Neuralgische Punkte werden mittels Kameras überwacht, die so programmiert werden können, dass bei einer Bildveränderung eine Alarmierung erfolgt. Grundstücksgrenzen können mittels Infrarot-Sensorik überwacht werden. Trends im RZ-Bau Das Thema Energieeffizienz bleibt die große Herausforderung für die Planer und Entwickler der Rechenzentren und Serverräume. Nachdem die Investitions- und Betriebskosten für Rechenzentren ebenfalls sehr stark gestiegen sind, ist man in jüngster Zeit verstärkt auf der Suche nach baulichen und infrastrukturellen Lösungen, die einen kostengünstigeren Betrieb ermöglichen. Ein Trend sind modulare, standardisierte Lösungen, die unterschiedliche Spezifikations- Levels zulassen und je nach individuellen Anforderungen wasser- oder luftgekühlt ausgeführt werden können. Eine spätere Expansion kann dann je nach Bedarf und ENERGIEEFFIZIENZ VON RECHENZENTREN Serverflächen im Höchstleistungsrechenzentrum Stuttgart (HLRS) der Universität Stuttgart. Anforderungen realisiert werden. Gerade bei Rechenzentren, die sehr kostenintensiv sind, können so Fehlinvestitionen vermieden oder zumindest das Risiko hierfür minimiert werden. Eine weitere Variante von hochflexiblen, modularen Lösungen stellen standardisierte Container-Rechenzentren dar, die bei kurzfristigem Bedarf schnell und kostengünstig umgesetzt werden können. Nachdem das Cloud Computing im Zuge der Kostenoptimierung den Markt immer stärker durchdringen wird, werden sich die IT-Versorgung von Unternehmen und Geschäftsprozessen und damit auch die Anforderungen an Rechenzentren weiter verändern. Dies dürfte vermutlich weniger Auswirkungen auf den Bau und die technische Infrastruktur haben, mit Sicherheit jedoch auf die Größe der Rechenzentren und die Betreibermodelle. D. h., für viele derzeitige Betreiber kleiner RZs ist es nicht mehr wirtschaftlich, diese Funktion selbst abzudecken. Stattdessen ist es wesentlich günstiger und sicherer Rechenleistungen über einen Internet-Service-Provider oder Dienstleister abdecken zu lassen, dem große RZs zur Verfügung stehen. p DIPL.-ING. WERNER GAUSS, SENIOR PROJEKTMA- NAGER HEWLETT PACKARD GMBH IM BEREICH GLOBAL REAL ESTATE. FÜR DIE ARBEITSGEMEIN- SCHAFT INDUSTRIEBAU E.V. RICHTET ER DAS AGI-SYMPOSIUM RECHENZENTRUM AUS, DAS AM 26. APRIL 2012 BEREITS ZUM ZEHNTEN MAL IN STUTTGART STATTGEFUNDEN HAT. Ein Maß für den Zustand und den Energieverbrauch eines Rechenzentrums ist der PUE-Wert. Der von der Green Grid Organisation gewählte Ansatz kennt zwei Kennwerte. Die Power Usage Effectiveness (PUE) und die Data Center Infrastructure Effi ciency (DCiE). Durch die Konzentration auf die Energieeffi zienzsteigerung der Rechenzentren wurde vor ca. fünf Jahren die PUE-Festlegung eingeführt. Der PUE-Wert setzt die insgesamt im Rechenzentrum verbrauchte Energie ins Verhältnis mit der Energieaufnahme der Rechner. Inzwischen hat sich dies als Beurteilungskriterium durchgesetzt. Beim DCiE-Wert wird dagegen der Wirkungsgrad der im Rechenzentrum eingesetzten Energie bewertet. Die beiden Werte berechnen sich aus der gesamten eingesetzten Energie und der Leistung der IT-Geräte. Melanie Meinig/industrieBAU (2) 4/12 industriebau 49

5 ENERGIESPAREN DURCH GANGEINHAUSUNG Sauber getrennte Luftströme Beim Energiesparen im Rechenzentrum sind einfache bauliche Änderungen wie eine Gangeinhausung mindestens genauso effizient, wenn nicht sogar wirkungsvoller als energieeffiziente IT-Hardware. Strategisch platzierte Wände und Deckenelemente können die Klimatechnik im zweistelligen Prozentbereich entlasten. 3 Ein Serverrack kann heute bis zu 30 kw Abwärme erzeugen, die durch entsprechende Kühltechnik aus dem Rechenzentrum geleitet werden muss. Zwei Verfahren sind dazu üblich. Bei der Umluftkühlung wird die gekühlte Luft von unten durch einen gelochten Doppelboden an die Vorderseite der Schränke, den Kaltgang, geblasen. Alternativ kann die kühle Luft auch durch einen Einlass zwischen den einzelnen Serverschränken zugeführt werden, dieses Verfahren nennt man Reihenkühlung. Ob Umluft- oder Reihenkühlung zum Einsatz kommt, hängt von den baulichen Gegebenheiten und von der thermischen Last pro Serverrack ab. In der Regel sind nicht mehr als 6 kw Abwärme pro Schrank mit einer Umluftkühlung machbar. Bei höheren Leistungsdichten muss folglich eine Reihenkühlung genutzt werden. Luftvermischung als Problembereich Ein Problem bei beiden Verfahren ist die Mischung von Kalt- und Warmluft in den Schrankreihen. Die Vorderseiten der Racks stehen sich in einer Gasse direkt gegenüber, während die Rückseiten der Racks einen parallelen Gang dazu bilden. Die Server saugen die gekühlte Luft im Kaltgang ein und stoßen sie, auf die Ablufttemperatur erhitzt, an ihrer Rückseite in den sogenannten Warmgang aus. Die warme Luft steigt nach oben, wo sie mit an der Decke angeordneten Luftführungen wieder den Kühlsystemen zugeführt wird und der Kreislauf erneut startet. Zwischen Decke und Schrank existiert ein Zwischenraum, in dem die warme ausgeblasene Luft von der Rückseite der Racks nach vorne, zu den Ansaugöffnungen der Server gelangen kann. Kalte 50

6 und warme Luft vermischen sich. Durch diese Rückkopplung sinkt die Effizienz des gesamten Kühlsystems. Gangeinhausung gegen Rezirkulation Bei der Planung von Rechenzentren wurde diese Rezirkulation viel zu oft außer Acht gelassen. Dabei sind durch einfache mechanische Hilfsmittel bei der Gangeinhausung gerade im Bereich der Kühlung hohe Effizienzgewinne möglich. Durch die konstruktive Maßnahme werden Kalt- und Warmluft sauber getrennt. Weil sich die Luftströme nicht vermischen können, steigt die Effizienz des Kühlsystems. Bei der Gangeinhausung werden die Ansaug- und Ausblaseseiten der Racks voneinander getrennt. Zur Decke hin kommen meist transparente Plattenmaterialien zum Einsatz, weil die Raumbeleuchtung über den Abdeckungen hängt. Die Seitenwände können aus Blech oder Kunststoff bestehen, mit entsprechenden Türsystemen für den Zugang zur Schrankreihe. Fast immer sollen hier große Glasflächen integriert sein, um die Kontrolle und Übersicht der Server zu ermöglichen. Hinsichtlich der Brandlast werden üblicherweise mindestens Anforderungen nach DIN 4101/B1 (schwer entflammbar) gestellt. Die Einströmdüsen der Löschanlagen befinden sich innerhalb der Abschottung. Im Brandfall einströmendes Gas kann so zwar einen Überdruck bilden, der aber über entsprechende Entlastungsklappen in der Deckenabschottung abgebaut wird. In älteren Rechenzentren sind die Rackreihen oftmals nicht homogen, sodass unterschiedliche Höhen und Tiefen ausgeglichen werden müssen. Am einfachsten lässt sich deshalb eine Gangeinhausung bei relativ neuen Rechenzentren einplanen, in denen alle Racks vom gleichen Hersteller stammen. Eine besonders schnelle und preisgünstige Lösung sind transparente Plastikvorhänge oder Planen. Bei Rechenzentren von Hosting-Unternehmen, die Kundenverkehr in den Betriebsräumen ermöglichen müssen, ist dagegen der Designfaktor nicht unerheblich. Hier sollen die Gangeinhausungen nicht nur funktional, sondern auch optisch ansprechend gestaltet sein. Trennung von Kaltund Warmluft In der Regel nutzen Firmen die Kaltgang- Variante schon allein deshalb, weil der Serverhersteller die Zuluft-Temperatur spezifiziert und es daher notwendig ist, diese Luftströmung zu kontrollieren. In Ausnahmen ist aber auch die Warmgangeinhausung sinnvoll. Der Fall tritt beispielsweise ein, wenn in einem großen Rechenzentrum, das nur über den Doppelboden per Umluft gekühlt wird, einige Serverracks extrem hohe Wärmelasten erzeugen. Diese sehr heiße Abwärme muss von den Umluftkühlern ferngehalten werden, was sehr effizient und schnell mit einer Abschottung des Warmgangs erreichbar ist. Ziel der Gangeinhausung ist es, warme und kalte Luft sauber zu trennen und so die Betriebstemperatur der Server bestmöglich einzustellen. Wichtig ist die sogenannte Wohlfühltemperatur der Server, die nach Hersteller und Umgebung variieren kann. Die Standard-Organisation American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) empfiehlt Werte zwischen 18 und 27 C, in der Praxis wird auf 20 bis 25 C eingeregelt. Um an den Ansaugöffnungen der Server 18 C zu erhalten, muss die Luft mit einer Vorlauftemperatur von etwa 15 C erzeugt werden. Das Prinzip der Gangeinhausung trennt die kalten und warmen Luftströme sauber voneinander. Die Rezirkulation der warmen Luft in den Kaltgang ist so unterbunden. Diese Vorlauftemperatur ist entscheidend für den Wirkungsgrad des Kühlkreislaufs. Je höher man die Vorlauftemperatur wählt, desto geringer ist die aufgewendete Kühlleistung der Aggregate. Ohne Gangeinhausung ist das Einstellen der richtigen Servertemperatur nur für Teilbereiche des Serverschranks möglich. Direkt am Ausgang des Luftstroms herrscht noch die gewünschte Temperatur, je weiter entfernt die Server von diesem Punkt stehen, desto stärker steigt die Temperatur durch Rezirkulation an. Es entstehen Wärmenester, die kaum von kühler Luft erreicht werden, und starke Abweichungen über den gesamten Gang mit den Serverschränken. Nur eine Gangeinhausung erlaubt es dem Anwender, die korrekte Temperatur der Server über eine größere Fläche zu gewährleisten. p MARTIN DÖRRICH, PRODUKTMANAGEMENT RIMATRIX, RITTAL, HERBORN; KERSTIN GINSBERG, PR-REFERENTIN IT, RITTAL, HERBORN Rittal (2) SÄBU individuell. flexibel. dauerhaft. SÄBU Morsbach GmbH Tel: Mail: Internet: 4/12 industriebau 51

7 KONSTRUKTIVER INNENAUSBAU MIT DOPPELBODEN Von der Industriehalle zum Rechenzentrum Die Betrachtungsweise des Industriebodens wandelt sich zusehends von einer rustikalen Werktätigkeit hin zu ganz anderen Bereichen wie der Wissens- und Informationstechnologie in ihrer fortschreitenden technischen Ausprägung. Sie bedingt in der Hardwaretechnik nicht minder physische Lasten und neue hohe Anforderungen an die Konfiguration im Raum. Dieser Wandel schafft neue Herausforderungen, die mithilfe von Systemböden gelöst werden können. 3 Am Ende der Suche nach einem geeigneten Standort für ein neues Rechenzentrum der TWL-KOM Ludwigshafen stand ein sehr unkonventionelles Ergebnis: Eine leer stehende Industriehalle wurde in ein modernes Hochleistungsrechenzentrum verwandelt. Planungstechnisch konnten somit zwei wichtige Aufgaben gelöst werden. Erstens fügte sich die Lage in das Konzept für ein neues Rechenzentrum ein und zweitens musste für diese Lösung kein Bauantrag gestellt werden. Formale Planungsschritte einer Baugenehmigung konnten entfallen und gleichzeitig Zeit für die Umsetzung gewonnen werden. Die grundlegende Konzeption bestand in der Idee, ein neues Gebäude innerhalb eines bestehenden Industriegebäudes zu integrieren. Ausgangspunkt war eine Stahlhallenkonstruktion mit einer einfachen Fassade. Statt rustikalem Gabelstaplerbetrieb beherrscht heute filigrane IT-Technik den Alltag im Innenraum. An das Gebäude und insbesondere den Innenausbau werden somit ganz andere Ansprüche hinsichtlich der Funktionalität gestellt. Während die gemauerten Innenwände neben der Fassade als weitere schützende Elemente für die Gebäudehülle dienen, hat die horizontale Ebene einen sehr viel stärkeren Bezug zur Nutzung. Durch die groß angelegte Installation von vernetzter Informationstechnik in den Räumen bzw. auf den Flächen innerhalb des Gebäudes kommt der Bodenkonstruktion eine besondere Rolle zu. Doppelboden mit Adapterfunktion Der Begleitung von Entwurf, Planung und Ausführung hat sich in diesem Fall das Unternehmen MERO-TSK International GmbH & Co. KG mit der Abteilung Bodensysteme angenommen. Die Bodenkonstruktionen übernehmen dabei eine Adapterfunktion zwischen Gebäude und Nutzung: Sie bieten einen ausreichend dimensionierten Installationshohlraum und bilden zugleich eine bautechnisch belastbare und begehbare Ebene, damit die Leistungsfähigkeit und der Betrieb des Rechenzentrums gewährleistet werden können. So wurde über eine Fläche von insgesamt m² ein Doppelboden als Schaltwartenkonstruktion ausgeführt. Die Unterkon- MERO-TSK International GmbH & Co. KG (4) Oberhalb des Doppelbodens: Die schweren Hardwareelemente der IT-Technik im Rechenzentrum reihen sich dicht aneinander. Unterhalb des Doppelbodens: Der Installationshohlraum ermöglicht die praktische und überall zugängliche physische Vernetzung in einem Rechenzentrum. Blick in die Unterkonstruktion: Auch Doppelbodenkonstruktionen mit großen Aufbauhöhen wie in diesem Fall von 1,20 m sind möglich. 52

8 struktion dieser Form des Doppelbodens besteht aus verzinkten, höhenjustierbaren Stahlstützen, die am tellerartigen Stützenkopf mit horizontal angeordneten C-Profilen aus Stahl verschraubt sind. Dieses rasterartige System dient als Auflager für die einzelnen Doppelbodenplatten und erhöht die Tragfähigkeit der Gesamtkonstruktion in vertikaler wie in horizontaler Richtung. Die Doppelbodenfläche entsteht aus den einzeln verlegten 3,66 cm starken Calciumsulfatplatten, die unterseitig ein verzinktes Stahlblech aufweisen und bereits werksseitig mit einem Linoleumbelag appliziert sind. Die Tragfähigkeit der Konstruktion wurde unter Berücksichtigung der Lasten aus den Server-Racks für eine Punktlast von N mit 2-facher Sicherheit nach dem Regelwerk der DIN EN Doppelböden ausgelegt. Aus Brandschutzgründen wurde der umlaufende Flur, in dem der Doppelboden als Flucht- und Rettungsweg dient, in F-30-Ausführung erstellt. Besondere Anforderungen Die Planung für die Raumgeometrie brachte es mit sich, dass für große Flächenbereiche, wie dem umlaufenden Flur und den Technikräumen, der Doppelboden mit einer Bodenhöhe von 1,20 m zu montieren war. Vor dem Hintergrund einer grubenartigen Gebäudegeometrie in einem Teil der Hallenfläche wurde in diesem begrenzten Flächenbereich die Doppelbodenkonstruktion mit 19 cm Aufbauhöhe für einen Rechnerraum auf einer 2,00 m hohen bauseitigen Stahlkonstruktion aus Doppel-T-Trägern montiert. Zum Schutz in der Bauphase wurden in den Hauptzugängen und Teilen des umlaufenden Flures frühzeitig Interimsplatten in die Doppelbodenkonstruktion eingebaut. Dadurch waren die Kernbereiche für alle Firmen gut Überbrückung inklusive Doppelboden: Die Doppelbodenkonstruktion kann nicht nur auf Flächentragwerken wie einer Decke, sondern auch auf linienförmigen Tragelementen wie Stahlträgern montiert werden. zugänglich. Die Zufuhr von kühlender Luft für die IT-Server-Racks wurde hier in zwei Varianten gelöst. In einigen Rechnerräumen wurden entsprechend dem Bedarf die IT- Server-Racks auf offene Rahmenkonstruktionen gestellt. Dies ermöglichte eine direkte Kaltluftzuführung in die Racks. In anderen Bereichen wurde die Kaltluftführung über Lochplatten in der Doppelbodenfläche entlang der Geräterückseite bewerkstelligt. Mit dieser Lösung des konstruktiven Innenausbaus hat man im wahrsten Sinne des Wortes für das Aufstellen der Hardwarekomponenten sowie deren Vernetzung eine gute Basis geschaffen. Insbesondere bei einer Ausstattung der Rechnerräume bzw. bei der Ausstattung von Rechenzentren mit Doppelböden können Bauherren davon profitieren, dass die IT-Infrastruktur unabhängig von einer tragenden Gebäudestruktur und unter Berücksichtigung ihrer speziellen Eigenheiten installiert werden kann. Auch der technischen Entwicklung und Erweiterung durch vorgehaltene Raumreserven kann mit solchen Konstruktionen Rechnung getragen werden. p HERMANN-JOSEF HOSTERS Entdecken Sie den technischen Vorsprung! Schnelllauftore von EFAFLEX bestechen durch Zuverlässigkeit, höchste Qualität, Wirtschaftlichkeit und überlegene Schnelligkeit. Steigern Sie die Effizienz Ihrer Logistik. EFAFLEX Tor- und Sicherheitssysteme GmbH & Co. KG D Bruckberg Fliederstraße 14 Telefon /12 industriebau 53

9 NACHHALTIGES BAUEN BT DATA CENTER IN FRANKFURT AM MAIN Energieeffiziente Flächen für die Cloud Mit dem GreenCampus im Frankfurter Gewerbepark Sossenheim realisiert Imtech ein Rechenzentrum, das in puncto Energieeffizienz und Nachhaltigkeit Maßstäbe setzen soll. Im ersten Bauabschnitt werden durch Imtech seit Februar 2012 für BT Global Services, einen führenden Serviceanbieter für globale Netzwerk- und IT-Lösungen, Managed Services bereitgestellt. 3 Cloud-Modelle die Nutzung komplexer IT-Anwendungen über das Internet und die geradezu explosionsartige Steigerung der Datenmengen erfordern immer leistungsfähigere Rechenzentrumsflächen. Im Schnitt erwarten IT-Entscheider einen Zuwachs von mehr als 40 Prozent in den kommenden zwei Jahren, wie eine aktuelle Studie im Auftrag von BT Germany ergeben hat. Viele Unternehmen stoßen heute schon bei eigenen Data Center-Lösungen an ihre Grenzen. BT Global Services betreibt deshalb global über 40 Data Center für gemanagte Hosting- und Cloud-Services und mehrere hundert Telehousing-Standorte. Das jüngste und modernste dieser BT Data Center ist im Frühjahr in Frankfurt-Sossenheim in Betrieb gegangen. Im ersten Bauabschnitt des unter Federführung von Imtech Deutschland GmbH & Co. KG entwickelten GreenCampus belegt es vorerst eine Etage. Eine zweite hat sich BT per Option bereits gesichert. Der Campus soll im Endausbau drei Bauabschnitte mit insgesamt rund m² Netto-Rechnerfläche umfassen. Diese gliedern sich in drei optisch und geometrisch identische Gebäudeabschnitte mit je fünf Etagen und Souterrain. Den Eingang bildet jeweils ein optisch abgesetzter südseitiger Office-Tower. Im Norden schließen Technik- und Energieversorgungsbereiche an. Die Gebäude verfügen über Personenund Lastenaufzüge und großzügige PKW- Stellplätze. Das Sicherheitsniveau und im Besonderen die Energieeffizienz von Green- Campus sollen laut Imtech und BT zukunftsweisende Standards setzen: Die mögliche PUE (Power Usage Effectiveness) liegt bei einem Wert von 1,3, das Sicherheitsniveau bei einem TIER-Level von III+, einem hohen Level auf der TIER-Skala von I bis IV. Komplettdienstleistung Auf dem m² großen Grundstück hat Imtech von Mai 2011 bis Dezember 2011 das erste der drei Gebäude als Stahlbetonkonstruktion, bestehend aus Untergeschoss, Erdgeschoss und vier Obergeschossen, errichtet. Das Gebäudetechnik- Unternehmen fungiert bei dem Projekt als Komplettdienstleister für Standortsuche, Planungsprozess, Energiekonzept, Finan- 60