Die Daxten GmbH beleuchtet im Folgenden ein Problem, auf das Anwender häufiger bei der Planung oder Errichtung einer Gangschottung stoßen: Es geht um die Integration und Integrierbarkeit von bestehenden Brandmelde- und -vermeidungssystemen sowie den Erhalt des freien Zugangs zu allen über den Racks oder an der Decke geführten Versorgungstrassen. Darüber hinaus werden einige Best Practices vorgestellt, die einer Kaltgangeinhausung erst zur vollen Entfaltung ihres Wirkungsgrades verhelfen. Die Maßnahmen und Lösungen haben sich in der Praxis bereits hundertfach bewährt und stehen als Quintessenz der Projekterfahrungen der Daxten GmbH, die mit ihrer CoolControl-Produktfamilie entsprechende Lösungen für die Optimierung der Luftführung und Kühlung in Serverräumen und Rechenzentren anbietet.
Passen Löschsysteme und Einhausungen zusammen?
Generell sind viele RZ-Betreiber und -Verantwortliche bei einem Energieeinsparpotenzial zwischen zwanzig und 30 Prozent bereit, eine bauliche Einhausung ihrer kalten Gänge vorzunehmen. Die erste Begeisterung ebbt dann aber häufiger wieder ab, wenn es um die konkrete Planung und Umsetzung dieser Maßnahme geht. Schuld daran sind dann zumeist bestehende Brandschutzsysteme an der Rechenzentrumsdecke, deren Funktion natürlich unbedingt erhalten werden muss. Dadurch steigt für gewöhnlich bei einer baulichen Einhausung der Material-, Installations- und Kostenaufwand. Schließlich gilt es, spezielle Dachpaneele zu verwenden, die mit einem sensorischen oder mechanischen Auslösemechanismus versehen sind, der bewirkt, dass sich die Dachkonstruktion bei kritischen Temperaturen um die 58 (+/- 2) Grad Celsius automatisch absenkt, sodass sich das Löschmittel von der Decke innerhalb des eingehausten Gangs verteilen kann. Will man als Anwender dann auf Nummer sicher gehen, dass im Fall der Fälle alles funktioniert, wird ein Absenkungstestlauf fällig, nach dem bei einem günstigen Verlauf lediglich die Auslösemechanismen erneuert werden müssen und im „worst case“ auch die Dachpaneele zu ersetzen sind – und das kann kosten und hat natürlich Auswirkungen auf die gesamten TCO und Amortisationszeiten. Selbst wenn die Bereitschaft besteht, für eine solche aufwändige Dachkonstruktion bei einer baulichen Einhausung mehr zu investieren, bleibt das Problem bestehen, dass die Brandschutzsysteme an der Decke sowie etwaig vorhandene Kabeltrassen sowie Stromversorgungsleitungen über dem kalten Gang für Routineprüfungen, Wartungsarbeiten und Erweiterungen nur sehr schwer zugänglich sind.
Kein Problem hingegen stellt die Integration von Löschsystemen per Gas für eine bauliche Einhausung dar: Die festen Verbindungen der einzelnen Seitenpaneele und das hohe Auflagegewicht der Dachelemente bieten dann entscheidende Vorteile: Durch die hohe Dichtigkeit kann bei einem Feuer der Sauerstoff nicht aus dem eingehausten Gang entweichen und somit den Brand weiter entfachen. Zudem kann eingeleitetes Löschgas in dem eingekapselten Kaltgang der Luft den Sauerstoff schnell entziehen und so besonders wirkungsvoll den Brand eindämmen.
Grünes Licht für Overhead-Brandschutz und Einhausung
Die Einhausung selbst und eine Integration von Overhead-Brandschutzsystemen lassen sich entgegen der oben erläuterten Schwierigkeiten auch kostengünstiger und konstruktiv viel einfacher realisieren: Eine Lösung für eine "normale Umgebung" ohne abgehängte Decke könnte zum Beispiel sein, die Dachpaneelen einfach wegzulassen, die Einhausung circa 30 bis 50 cm über die oberen Rackhöhen (wie eine Verschachtung) hinaus zu errichten und die Klimageräte mit einem Schacht, der bis nahe an die Deckenhöhe reicht, zu versehen. So würde die von der aktiven Hardware in den Racks abgegebene Abluft aus dem Warmgang zur Decke hin aufsteigen, durch die erhöhte Einhausung nicht in den Kaltgang einströmen und ließe sich durch den über die Verschachtung der Klimageräte erzeugten Sog an der Decke abführen. Übertragbar ist diese Lösung natürlich auch auf RZ-Umgebungen mit einer abgehängten Zwischendecke. Hier müssten lediglich zusätzlich - zu der um 30 bis 50 cm über die Rack-Oberkanten hinausreichenden Einhausung des Kaltgangs - über dem Warmgang passive Lochplatten in der Zwischendecke eingesetzt oder bereits vorhandene genutzt werden sowie der Schacht der Klimageräte bis in die Zwischendecke geführt werden. Durch den Wegfall der Dachkonstruktion bleibt bei beiden Varianten auch der uneingeschränkte Zugang zu allen über den Racks und an der Decke installierten Trassen und Versorgungsleitungen erhalten, wodurch sich Routineprüfungen, Wartungsarbeiten oder Erweiterungen einfach durchführen lassen.
Wie lassen sich Aufwand und Kosten bei der Integration von Löschsystemen und der Einhausung generell noch weiter senken?
Ein noch weiter verbessertes Kosten-/Nutzenverhältnis und entsprechend kürzere Amortisationszeiten sind zu erzielen, wenn die Einhausung und die Integration des Overhead-Löschsystems anstatt mit festen Paneelen über Kunststoffvorhänge errichtet werden. Der Aufbau erfolgt dann analog zu dem oben geschilderten Vorgehen. Die umlaufende Erhöhung zur Verschachtung der Rackreihen wird dann über Vorhänge hergestellt, die über einen selbsttragenden Rahmen oder Profile am Rack aufgezogen werden. Alternativ können die Profile auch direkt von der Decke bzw. Hohlraumdecke in entsprechender Höhe abgehängt werden, um die Vorhänge in gewünschter Höhe aufzunehmen.
Die Kostenvorteile dieser „soften“ Variante erklären sich dadurch, dass die Investition für das Material und die Projektierungsdauer bei einer baulichen Lösung stärker ins Gewicht fallen: Beim festen Aufbau muss penibel vor Ort im Rechenzentrum aufgemessen und die Profile und Paneele dann beim Hersteller genau nach Maß zugeschnitten werden. Nachträgliche Anpassungen vor Ort sind angesichts der verwendeten Materialien wie Glas, Bleche und Metall nur bedingt oder nur unter erheblichem Aufwand möglich. Anders verhält es sich bei Kunststoffbahnen, die einfach von einer Rolle in unterschiedlichsten Abmessungen abgelängt werden können. Dies verhindert Verschnitt, verkürzt die Vorplanung und Montagedauer. Zudem sind die Kosten von Kunststoffbahnen erheblich niedriger als die von festen Paneelen.
Auf diesen Kostenvorteil müssen jedoch Rechenzentrumsbetreiber verzichten, die auf eine Löschung per Gas setzen. Die für das mit Druck eingeleitete Löschgas erforderliche hohe Dichtigkeit eines Containment-Systems ist bei einer soften Lösung durch die unverbundenen und in der Länge überlappend angeordneten Kunststoffbahnen naturgemäß nicht gegeben.
Den maximalen Wirkungsgrad bei einer Einhausung herausholen
Nachdem jetzt aufgezeigt ist, bei welchen gegebenen Brandschutzsystemen, mit welchen kosmetischen Tricks und welcher Variante es sich jeweils am besten einhausen lässt, folgen nun ein paar Best Practice-Empfehlungen, wie sich funktional und vom Energieeinsparpotenzial her der höchste Nutzen bei einer Containment-Lösung erzielen lässt:
Uneingeschränkt zu empfehlen ist die Verwendung von einfachen Kunststoffblenden, um die unbelegten Höheneinheiten an den Fronten der eingekapselten Racks im Kaltgang zu versiegeln. Mit dieser gerade einmal um die zwei Euro pro Höheneinheit teuren Maßnahme lässt sich eine gerne übersehene Schwachstelle bei der Kaltgangeinhausung eliminieren: Sie verhindert das Rückströmen der von der aktiven Hardware in den Warmgang abgegebenen heißen Abluft durch das Rack hindurch in den Kaltgang und eine damit einhergehende Erwärmung des geschotteten Gangs, die durch eine höhere Last der Kühlanalagen ausgeglichen werden müsste.
Weitere wichtige Bausteine für einen optimalen Wirkungsgrad sind hochdurchlässige Lüfterplatten, die im Kaltgang für eine genau dosierte Kühlluftzufuhr aus dem Doppelboden mit konstantem Druck sorgen. Das Austarieren des richtigen Kühlluftdrucks im eingehausten Kaltgang ist von hoher Wichtigkeit – nicht nur um energetische Ineffizienz bei der Kühlung zu vermeiden, sondern auch um zu verhindern, dass sich bei zu hohem Druck die eigenen Lüfter der im Standbybetrieb befindlichen Server in Bewegung setzen, was ansonsten zu Schäden an der Hardware führen kann.
Die schönste Einhausung nützt energetisch gesehen nichts, wenn die von den Kühlanlagen erzeugte Kaltluft schon vor ihrem gewünschten Austritt an den Lüfterplatten in den Kaltgang an nicht abgedichteten Kabelführungen im Doppelboden entweicht. Kostengünstig beheben lassen sich diese Schwachstellen mit Matten aus nichtbrennbarem Melaminharzschaum sowie über Bürstendichtungen. Nicht außer Acht gelassen werden dürfen auch Bypass-Luftströme im Rack, die durch Kabelöffnungen im Boden zu thermischen Imbalancen und im schlimmsten Fall zur Bildung von Wärmenestern (Hot Spots) führen können. Abhilfe schaffen hier spezielle Rackbodenplatten mit integrierten Bürstenabdichtungen oder das Einsetzen von ziehharmonikaartigen Kunststoffmatten mit dehnbaren Lochungen, durch die die Versorgungskabel aus dem Doppelboden luftdicht in das Rack geführt werden können.
Last but not least sollte auch einmal ein Blick in den Doppelboden geworfen werden. Bietet es sich da vielleicht an, die Strömungsräume der Kaltluft zu verkleinern und diese direkt zu den Lüfterplatten im Kaltgang zu befördern, ohne dass diese abdriftet sich über das gesamte Innenvolumen des Doppelbodens verteilt und es so zu einer Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit und des Drucks kommt? Entsprechende Luftstrombegrenzer aus nichtbrennbarem Kunststoff lassen sich einfach entlang der Doppelbodenträger aufziehen, kanalisieren die Luftströmung und sorgen so für eine effizientere Nutzung der erzeugten Kaltluft und geringere Last bei den Kühlsystemen.
Fazit
Safety first heißt es natürlich auch bei allen Bestrebungen, die Energieeffizienz in Rechenzentren zu erhöhen. Folglich muss auch geprüft werden, wie sich bestehende Brandschutzsysteme am besten und über welches Einhausungskonzept mit vertretbarem Installationsaufwand und bei angemessen Kosten integrieren lassen. Bei der Planung hierfür lohnt es sich auch immer, im gleichen Zuge einen umfassenden Blick auf weitere Optimierungspotenziale im Hinblick auf die Kühlluftführung zu werfen und entsprechende Schwachstellen mit den aufgezeigten Mitteln und Maßnahmen zu beheben. Denn nur auf diese Weise entfaltet eine Einhausung den höchsten Wirkungsgrad, kann tatsächlich zu Energieeinsparungen um die 30 Prozent beitragen und sich in einem Zeitraum von sechs bis zwölf Monaten voll amortisieren.
Die Daxten CoolControl-Lösungen, Best Practices und weitere Informationen zur Kühlungsoptimierung sind unter www.daxten.de, info.de@daxten.com sowie +49 (0)30 859537-0 erhältlich.
Ansprechpartner für die Presse
Mehr Informationen erhalten Sie von Jörg Poschen bei der Daxten GmbH in Berlin. Sie erreichen ihn telefonisch im Head Office: 030-859537-0, Home Office: 0521-38377-60 oder per Email über joerg.poschen@daxten.com.
Passen Löschsysteme und Einhausungen zusammen?
Generell sind viele RZ-Betreiber und -Verantwortliche bei einem Energieeinsparpotenzial zwischen zwanzig und 30 Prozent bereit, eine bauliche Einhausung ihrer kalten Gänge vorzunehmen. Die erste Begeisterung ebbt dann aber häufiger wieder ab, wenn es um die konkrete Planung und Umsetzung dieser Maßnahme geht. Schuld daran sind dann zumeist bestehende Brandschutzsysteme an der Rechenzentrumsdecke, deren Funktion natürlich unbedingt erhalten werden muss. Dadurch steigt für gewöhnlich bei einer baulichen Einhausung der Material-, Installations- und Kostenaufwand. Schließlich gilt es, spezielle Dachpaneele zu verwenden, die mit einem sensorischen oder mechanischen Auslösemechanismus versehen sind, der bewirkt, dass sich die Dachkonstruktion bei kritischen Temperaturen um die 58 (+/- 2) Grad Celsius automatisch absenkt, sodass sich das Löschmittel von der Decke innerhalb des eingehausten Gangs verteilen kann. Will man als Anwender dann auf Nummer sicher gehen, dass im Fall der Fälle alles funktioniert, wird ein Absenkungstestlauf fällig, nach dem bei einem günstigen Verlauf lediglich die Auslösemechanismen erneuert werden müssen und im „worst case“ auch die Dachpaneele zu ersetzen sind – und das kann kosten und hat natürlich Auswirkungen auf die gesamten TCO und Amortisationszeiten. Selbst wenn die Bereitschaft besteht, für eine solche aufwändige Dachkonstruktion bei einer baulichen Einhausung mehr zu investieren, bleibt das Problem bestehen, dass die Brandschutzsysteme an der Decke sowie etwaig vorhandene Kabeltrassen sowie Stromversorgungsleitungen über dem kalten Gang für Routineprüfungen, Wartungsarbeiten und Erweiterungen nur sehr schwer zugänglich sind.
Kein Problem hingegen stellt die Integration von Löschsystemen per Gas für eine bauliche Einhausung dar: Die festen Verbindungen der einzelnen Seitenpaneele und das hohe Auflagegewicht der Dachelemente bieten dann entscheidende Vorteile: Durch die hohe Dichtigkeit kann bei einem Feuer der Sauerstoff nicht aus dem eingehausten Gang entweichen und somit den Brand weiter entfachen. Zudem kann eingeleitetes Löschgas in dem eingekapselten Kaltgang der Luft den Sauerstoff schnell entziehen und so besonders wirkungsvoll den Brand eindämmen.
Grünes Licht für Overhead-Brandschutz und Einhausung
Die Einhausung selbst und eine Integration von Overhead-Brandschutzsystemen lassen sich entgegen der oben erläuterten Schwierigkeiten auch kostengünstiger und konstruktiv viel einfacher realisieren: Eine Lösung für eine "normale Umgebung" ohne abgehängte Decke könnte zum Beispiel sein, die Dachpaneelen einfach wegzulassen, die Einhausung circa 30 bis 50 cm über die oberen Rackhöhen (wie eine Verschachtung) hinaus zu errichten und die Klimageräte mit einem Schacht, der bis nahe an die Deckenhöhe reicht, zu versehen. So würde die von der aktiven Hardware in den Racks abgegebene Abluft aus dem Warmgang zur Decke hin aufsteigen, durch die erhöhte Einhausung nicht in den Kaltgang einströmen und ließe sich durch den über die Verschachtung der Klimageräte erzeugten Sog an der Decke abführen. Übertragbar ist diese Lösung natürlich auch auf RZ-Umgebungen mit einer abgehängten Zwischendecke. Hier müssten lediglich zusätzlich - zu der um 30 bis 50 cm über die Rack-Oberkanten hinausreichenden Einhausung des Kaltgangs - über dem Warmgang passive Lochplatten in der Zwischendecke eingesetzt oder bereits vorhandene genutzt werden sowie der Schacht der Klimageräte bis in die Zwischendecke geführt werden. Durch den Wegfall der Dachkonstruktion bleibt bei beiden Varianten auch der uneingeschränkte Zugang zu allen über den Racks und an der Decke installierten Trassen und Versorgungsleitungen erhalten, wodurch sich Routineprüfungen, Wartungsarbeiten oder Erweiterungen einfach durchführen lassen.
Wie lassen sich Aufwand und Kosten bei der Integration von Löschsystemen und der Einhausung generell noch weiter senken?
Ein noch weiter verbessertes Kosten-/Nutzenverhältnis und entsprechend kürzere Amortisationszeiten sind zu erzielen, wenn die Einhausung und die Integration des Overhead-Löschsystems anstatt mit festen Paneelen über Kunststoffvorhänge errichtet werden. Der Aufbau erfolgt dann analog zu dem oben geschilderten Vorgehen. Die umlaufende Erhöhung zur Verschachtung der Rackreihen wird dann über Vorhänge hergestellt, die über einen selbsttragenden Rahmen oder Profile am Rack aufgezogen werden. Alternativ können die Profile auch direkt von der Decke bzw. Hohlraumdecke in entsprechender Höhe abgehängt werden, um die Vorhänge in gewünschter Höhe aufzunehmen.
Die Kostenvorteile dieser „soften“ Variante erklären sich dadurch, dass die Investition für das Material und die Projektierungsdauer bei einer baulichen Lösung stärker ins Gewicht fallen: Beim festen Aufbau muss penibel vor Ort im Rechenzentrum aufgemessen und die Profile und Paneele dann beim Hersteller genau nach Maß zugeschnitten werden. Nachträgliche Anpassungen vor Ort sind angesichts der verwendeten Materialien wie Glas, Bleche und Metall nur bedingt oder nur unter erheblichem Aufwand möglich. Anders verhält es sich bei Kunststoffbahnen, die einfach von einer Rolle in unterschiedlichsten Abmessungen abgelängt werden können. Dies verhindert Verschnitt, verkürzt die Vorplanung und Montagedauer. Zudem sind die Kosten von Kunststoffbahnen erheblich niedriger als die von festen Paneelen.
Auf diesen Kostenvorteil müssen jedoch Rechenzentrumsbetreiber verzichten, die auf eine Löschung per Gas setzen. Die für das mit Druck eingeleitete Löschgas erforderliche hohe Dichtigkeit eines Containment-Systems ist bei einer soften Lösung durch die unverbundenen und in der Länge überlappend angeordneten Kunststoffbahnen naturgemäß nicht gegeben.
Den maximalen Wirkungsgrad bei einer Einhausung herausholen
Nachdem jetzt aufgezeigt ist, bei welchen gegebenen Brandschutzsystemen, mit welchen kosmetischen Tricks und welcher Variante es sich jeweils am besten einhausen lässt, folgen nun ein paar Best Practice-Empfehlungen, wie sich funktional und vom Energieeinsparpotenzial her der höchste Nutzen bei einer Containment-Lösung erzielen lässt:
Uneingeschränkt zu empfehlen ist die Verwendung von einfachen Kunststoffblenden, um die unbelegten Höheneinheiten an den Fronten der eingekapselten Racks im Kaltgang zu versiegeln. Mit dieser gerade einmal um die zwei Euro pro Höheneinheit teuren Maßnahme lässt sich eine gerne übersehene Schwachstelle bei der Kaltgangeinhausung eliminieren: Sie verhindert das Rückströmen der von der aktiven Hardware in den Warmgang abgegebenen heißen Abluft durch das Rack hindurch in den Kaltgang und eine damit einhergehende Erwärmung des geschotteten Gangs, die durch eine höhere Last der Kühlanalagen ausgeglichen werden müsste.
Weitere wichtige Bausteine für einen optimalen Wirkungsgrad sind hochdurchlässige Lüfterplatten, die im Kaltgang für eine genau dosierte Kühlluftzufuhr aus dem Doppelboden mit konstantem Druck sorgen. Das Austarieren des richtigen Kühlluftdrucks im eingehausten Kaltgang ist von hoher Wichtigkeit – nicht nur um energetische Ineffizienz bei der Kühlung zu vermeiden, sondern auch um zu verhindern, dass sich bei zu hohem Druck die eigenen Lüfter der im Standbybetrieb befindlichen Server in Bewegung setzen, was ansonsten zu Schäden an der Hardware führen kann.
Die schönste Einhausung nützt energetisch gesehen nichts, wenn die von den Kühlanlagen erzeugte Kaltluft schon vor ihrem gewünschten Austritt an den Lüfterplatten in den Kaltgang an nicht abgedichteten Kabelführungen im Doppelboden entweicht. Kostengünstig beheben lassen sich diese Schwachstellen mit Matten aus nichtbrennbarem Melaminharzschaum sowie über Bürstendichtungen. Nicht außer Acht gelassen werden dürfen auch Bypass-Luftströme im Rack, die durch Kabelöffnungen im Boden zu thermischen Imbalancen und im schlimmsten Fall zur Bildung von Wärmenestern (Hot Spots) führen können. Abhilfe schaffen hier spezielle Rackbodenplatten mit integrierten Bürstenabdichtungen oder das Einsetzen von ziehharmonikaartigen Kunststoffmatten mit dehnbaren Lochungen, durch die die Versorgungskabel aus dem Doppelboden luftdicht in das Rack geführt werden können.
Last but not least sollte auch einmal ein Blick in den Doppelboden geworfen werden. Bietet es sich da vielleicht an, die Strömungsräume der Kaltluft zu verkleinern und diese direkt zu den Lüfterplatten im Kaltgang zu befördern, ohne dass diese abdriftet sich über das gesamte Innenvolumen des Doppelbodens verteilt und es so zu einer Verminderung der Strömungsgeschwindigkeit und des Drucks kommt? Entsprechende Luftstrombegrenzer aus nichtbrennbarem Kunststoff lassen sich einfach entlang der Doppelbodenträger aufziehen, kanalisieren die Luftströmung und sorgen so für eine effizientere Nutzung der erzeugten Kaltluft und geringere Last bei den Kühlsystemen.
Fazit
Safety first heißt es natürlich auch bei allen Bestrebungen, die Energieeffizienz in Rechenzentren zu erhöhen. Folglich muss auch geprüft werden, wie sich bestehende Brandschutzsysteme am besten und über welches Einhausungskonzept mit vertretbarem Installationsaufwand und bei angemessen Kosten integrieren lassen. Bei der Planung hierfür lohnt es sich auch immer, im gleichen Zuge einen umfassenden Blick auf weitere Optimierungspotenziale im Hinblick auf die Kühlluftführung zu werfen und entsprechende Schwachstellen mit den aufgezeigten Mitteln und Maßnahmen zu beheben. Denn nur auf diese Weise entfaltet eine Einhausung den höchsten Wirkungsgrad, kann tatsächlich zu Energieeinsparungen um die 30 Prozent beitragen und sich in einem Zeitraum von sechs bis zwölf Monaten voll amortisieren.
Die Daxten CoolControl-Lösungen, Best Practices und weitere Informationen zur Kühlungsoptimierung sind unter www.daxten.de, info.de@daxten.com sowie +49 (0)30 859537-0 erhältlich.
Ansprechpartner für die Presse
Mehr Informationen erhalten Sie von Jörg Poschen bei der Daxten GmbH in Berlin. Sie erreichen ihn telefonisch im Head Office: 030-859537-0, Home Office: 0521-38377-60 oder per Email über joerg.poschen@daxten.com.
