Forum für Wissenschaft, Industrie und Wirtschaft

Hauptsponsoren:     3M 
Datenbankrecherche:

 

IT-Kühlung: So schaffen Kleinbetriebe den Sprung in die IT-Profiliga

23.09.2016

Moderne datenzentrierte Geschäftsmodelle führen dazu, dass selbst in kleinen Unternehmen die IT-Anforderungen kontinuierlich wachsen. Bei dem dadurch notwendigen IT-Ausbau kommt schnell die Frage auf, wie die neue Server-Klasse gekühlt werden soll, da die bisher genutzte Luftkühlung nicht mehr ausreicht. Der folgende Beitrag zeigt, wie der Einstieg in die Profi-IT mit einem kältemittelbasierten Kühlkonzept gelingt.

Beim Ausbau einer kleinen IT-Umgebung, die bislang mit Luftkühlung arbeitet, hin zu einer Infrastruktur mit mehreren IT-Schränken, wird oft ein neues Kühlkonzept benötigt. In Abhängigkeit der Gebäudeinfrastruktur und der geplanten Nutzung stellt sich zu Beginn die Frage, ob eine Kühlung mit Wasser oder mit einem Kältemittel erfolgen soll.


Quelle Rittal GmbH & Co. KG

Alternative Wasser?

Prinzipiell ist auch in kleineren IT-Umgebungen die Kühlung mit Wasser möglich. Hierfür ist jedoch eine entsprechende Wasserzufuhr notwendig, die gegebenenfalls in Fabrikhallen, in der Regel aber nicht in einem Bürogebäude zur Verfügung steht. Daher muss ein Kaltwassersatz (Rohre, Pumpe, Freikühler, Chiller) bei den Investitionen berücksichtigt werden.

Dieser Investition stehen aber geringere Betriebskosten gegenüber, da zu einem großen Teil des Jahres das Wasser über die kalte Außenluft gekühlt werden kann. Es empfiehlt sich also, eine Vollkostenrechnung (TCO) durchzuführen, die neben den Investitionen auch die Betriebskosten berücksichtigt.

Das richtige Kühlmittel

Mit deutlich geringerem Investitionsaufwand gelingt die IT-Klimatisierung durch die DX-Kühlung. DX steht für Direct Expansion und beschreibt die klassische kältemittelbasierte Klimatisierung über ein Split-Gerät plus einen Kompressor. Die Kälte wird hierbei über einen geschlossenen Kältemittelkreislauf mit Verdampfer, Kompressor, Kondensator und Expansionsventil erzeugt.

Das Prinzip ist einfach: Über den Verdampfer wird ein Kältemittel verdunstet, das hierbei die Wärme aufnimmt. Der Kompressor saugt das Kältemittel an und verdichtet das Gas unter hohem Druck. Im Kondensator wird das Kältemittel wieder verflüssigt, wodurch die Wärme abgegeben wird. Über eine Drossel oder ein elektronisches Expansionsventil wird das Kältemittel entspannt und der Kreislauf kann von vorne beginnen. Das Funktionsprinzip dieser Kältemaschine findet sich auch in Kühlschränken und Gefriertruhen wieder.

Die Anschaffung von Kühlsystemen mit Kältemitteln ist in der Regel niedriger, da Wanddurchbrüche für dünnere Kupferleitungen günstiger herzustellen sind als für Wasserleitungen. Allerdings sind unter Umständen die laufenden Betriebskosten im Vergleich zu einer Wasserkühlung höher, da das System kontinuierlich Strom für den Kompressor benötigt.

Augen auf beim Klima-Kauf

In der IT-Klimatechnik setzen viele Hersteller als Kältemittel R-410A oder R134a ein. Diese verfügen über eine hohe volumetrische Kälteleistung. Daher wird auch mit kleinen Verdichtern eine hohe Kälteleistung erzielt, wodurch die Entwicklung sehr kompakter Klimageräte möglich wird.

Beim Einsatz von Kältemitteln müssen Hersteller und Kunden die Kältemittelverordnung beachten, die in Europa je nach Land unterschiedlich ausfallen kann. Die Verordnung definiert unter anderem, welche Mengen von welchem Klimamittel unter welchen Bedingungen an welchen Aufstellorten verwendet werden dürfen. Details über Art und Menge des Kältemittels liefern die Sicherheitsdatenblätter, die jeder Hersteller für seine Produkte bereitstellen muss.

Darüber hinaus sollten Unternehmen auf IT-gerechte Systeme achten: Nur moderne Geräte regeln kontinuierlich die Kompressorleistung über die Temperatur der Server-Zuluft und arbeiten mit einem Inverter-geregelten Verdichter, mit dem das Kühlgerät die Kaltluft konstant auf der eingestellten Server-Zulufttemperatur hält. So wird auch ein Einblasen zu kalter Luft - was zur Kondensation führen könnte – vermieden. Sinnvoll ist der Einsatz von drehzahlgeregelten EC-Ventilatoren (bürstenloser Gleichstrommotor), da diese den Luftvolumen sehr bedarfsgerecht steuern können. Außerdem arbeiten diese Lüfter äußerst sparsam im niedrigen Energiebereich.

Wer eine hohe Ausfallsicherheit benötigt, der greift auf vollständig redundante Lösungen zurück: Hierbei sind alle Komponenten wie Kompressor und Wärmetauscher bis hin zur Stromzufuhr doppelt vorhanden.

Extremtemperaturen beachten

Bei der Systemauswahl ist auf die Außentemperatur am Aufstellort zu achten. Bei extrem tiefen Temperaturen, wie sie in Nord- oder Osteuropa auftreten können, ist ein Winterset für die Außeneinheit notwendig. Gleiches gilt für Aufstellorte mit sehr hohen Außentemperaturen, die gegebenenfalls ein geeignetes Außengerät benötigen. Weiterhin sind die maximal möglichen Entfernungen der Außeneinheit zum Serverraum sowie ein eventueller Höhenunterschied zu berücksichtigen; denn hiervon hängen die Menge des Kältemittels und die Leistungsfähigkeit ab.

Welche Leistungsklasse brauche ich?

Ein weiterer wichtiger Parameter bei der Auswahl ist die zu kühlende Gesamtleistung der IT-Infrastruktur. Die DX-basierte Kühlung ist für kleine bis mittlere Gesamtleistungen bis etwa 40 kW Verlustleistung bei homogener Leistungsverteilung über die IT-Racks hinweg gut geeignet. Ab etwa 40 bis 50 kW Gesamtleistung lohnt sich die Installation einer Wasserkühlung.

Welche Systeme gibt es?

Die am schnellsten und einfachsten zu realisierende Klimatisierung ist eine schrankbasierte Kühlung mit einem DX-Klimagerät. Hierbei wird ein Kühlgerät im IT-Rack an die Seitenwand montiert. Ein Beispiel hierfür ist die Lösung LCU DX (Liquid Cooling Unit) von Rittal, die in Ausführungen bis 6,5 kW verfügbar ist. Bei dem LCU-System kreist die Luft horizontal, wodurch die klassische „front to back“-Luftführung der 19-Zoll-Einbauten unterstützt wird. Hierbei wird kalte Luft vor die Geräte geblasen. Die durch die Server erwärmte Luft wird dann im rückwärtigen Bereich angesaugt, über den Wärmetauscher geführt und dadurch wieder gekühlt. Bei diesem Konzept sollte der IT-Schrank gut abgedichtet sein, wie zum Beispiel der TS IT von Rittal, weil sonst Kälte entweicht und das Gesamtsystem an Effizienz verliert. Voraussetzung für den Einbau des LCU DX ist ein 800mm breiter Serverschrank.

Ein weiteres Beispiel für ein Rack-Klimagerät ist das LCP DX (Liquid Cooling Package) von Rittal, das für Leistung von 12 kW Verlustleistung einsetzbar ist. Das Kühlsystem ist seitlich am IT-Schrank montierbar, wodurch sich mit nur einem Kühlgerät auch zwei Schränke versorgen lassen. LCP DX gibt es auch in einer Variante, bei der die Kaltluft nach vorne ausgeblasen wird. Damit realisieren Unternehmen beispielsweise eine Lösung mit einem Kaltgang, in dem mehrere IT Racks gekühlt werden.

Spezialfall: Dachkühlgerät

Eine Besonderheit sind kompakte Dachaufbaukühlgeräte: Wie der Name schon vermuten lässt, werden diese auf dem Dach eines IT-Racks montiert. Solche einteilige Lösungen verfügen über einen Wärmetauscher und Kompressor. Auch hier wird die kalte Luft wird vor die 19-Zoll-Ebene geblasen und dort von den IT-Komponenten angesaugt. Hiermit lassen sich Leistungen bis etwa 3 kW kühlen. Allerdings: diese Geräte blasen die warme Abluft wieder in den Raum, wodurch sich der Technikraum aufheizt. Sinnvoll kann diese Lösung sein, wenn bereits ein Raumklimagerät vorhanden ist. Wer zum Beispiel in einem Hochhaus in der 15. Etage eine schnelle Kühllösung benötigt und keine baulichen Veränderungen vornehmen darf, ist mit diesem Konzept bestens bedient.

Fazit

Die Auswahl des Klimakonzepts erfolgt auf Basis der vorhandenen Gebäudeinfrastruktur, der geplanten Nutzung der IT-Infrastruktur und einer Investitionskalkulation. Der größte Unsicherheitsfaktor hierbei: Wie schätze ich die zukünftige Entwicklung der eigenen IT-Umgebung richtig ein. So manche Unternehmen betreiben heute überdimensionierte Klimalösungen, weil der IT-Bedarf im eigenen Haus zu hoch eingeschätzt wurde – damit wird bares Geld verschenkt. Wer mit modularen Klimasystemen auf Rack-Ebene arbeitet, erhält sich auch langfristig die notwendige Flexibilität, um auf geänderte Anforderungen an die IT zu reagieren.

Über Rittal

Rittal mit Sitz in Herborn, Hessen, ist ein weltweit führender Systemanbieter für Schaltschränke, Stromverteilung, Klimatisierung, IT-Infrastruktur sowie Software & Service. Systemlösungen von Rittal kommen in nahezu allen Branchen, vorwiegend in der Automobilindustrie, in der Energieerzeugung, im Maschinen- und Anlagenbau sowie in der ITK-Branche zum Einsatz. Mit rund 10.000 Mitarbeitern und 58 Tochtergesellschaften ist Rittal weltweit präsent.

Zum breiten Leistungsspektrum gehören Infrastrukturlösungen für modulare und energieeffiziente Rechenzentren mit innovativen Sicherheitskonzepten zur physischen Daten- und Systemsicherung. Die führenden Softwareanbieter Eplan und Cideon ergänzen die Wertschöpfungskette durch disziplinübergreifende Engineering-Lösungen, Rittal Automation Systems durch Automatisierungslösungen für den Schaltanlagenbau.

Rittal wurde im Jahr 1961 gegründet und ist das größte Unternehmen der inhabergeführten Friedhelm Loh Group. Die Friedhelm Loh Group ist mit 18 Produktionsstätten und 78 Tochtergesellschaften international erfolgreich. Die Unternehmensgruppe beschäftigt über 11.500 Mitarbeiter und erzielte im Jahr 2015 einen Umsatz von rund 2,2 Milliarden Euro.Zum achten Mal in Folge wurde das Familienunternehmen 2016 als Top Arbeitgeber Deutschland ausgezeichnet. In einer bundesweiten Studie stellten die Zeitschrift Focus Money und die Stiftung Deutschland Test fest, dass die Friedhelm Loh Group 2016 zu den besten Ausbildungsbetrieben gehört.

Weitere Informationen finden Sie unter www.rittal.de  und www.friedhelm-loh-group.com.

Unternehmenskommunikation

Hans-Robert Koch
Tel.: 02772/505-2693
E-Mail: koch.hr@rittal.de

Christian Abels
Tel.: 02772/505-1328
E-Mail: abels.c@rittal.de

Rittal GmbH & Co. KG
Auf dem Stützelberg
35745 Herborn

www.rittal.de 

Hans-Robert Koch | Rittal GmbH & Co. KG

Weitere Nachrichten aus der Kategorie Energie und Elektrotechnik:

nachricht Frühwarnsystem für gefährliche Gase: TUHH-Forscher erreichen Meilenstein
20.09.2017 | Technische Universität Hamburg-Harburg

nachricht Strom im Flug erzeugen
20.09.2017 | Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau

Alle Nachrichten aus der Kategorie: Energie und Elektrotechnik >>>

Die aktuellsten Pressemeldungen zum Suchbegriff Innovation >>>

Die letzten 5 Focus-News des innovations-reports im Überblick:

Im Focus: Tiny lasers from a gallery of whispers

New technique promises tunable laser devices

Whispering gallery mode (WGM) resonators are used to make tiny micro-lasers, sensors, switches, routers and other devices. These tiny structures rely on a...

Im Focus: Wundermaterial Graphen: Gewölbt wie das Polster eines Chesterfield-Sofas

Graphen besitzt extreme Eigenschaften und ist vielseitig verwendbar. Mit einem Trick lassen sich sogar die Spins im Graphen kontrollieren. Dies gelang einem HZB-Team schon vor einiger Zeit: Die Physiker haben dafür eine Lage Graphen auf einem Nickelsubstrat aufgebracht und Goldatome dazwischen eingeschleust. Im Fachblatt 2D Materials zeigen sie nun, warum dies sich derartig stark auf die Spins auswirkt. Graphen kommt so auch als Material für künftige Informationstechnologien infrage, die auf der Verarbeitung von Spins als Informationseinheiten basieren.

Graphen ist wohl die exotischste Form von Kohlenstoff: Alle Atome sind untereinander nur in der Ebene verbunden und bilden ein Netz mit sechseckigen Maschen,...

Im Focus: Hochautomatisiertes Fahren bei Schnee und Regen: Robuste Warnehmung dank intelligentem Sensormix

Schlechte Sichtverhältnisse bei Regen oder Schnellfall sind für Menschen und hochautomatisierte Fahrzeuge eine große Herausforderung. Im europäischen Projekt RobustSENSE haben die Forscher von Fraunhofer FOKUS mit 14 Partnern, darunter die Daimler AG und die Robert Bosch GmbH, in den vergangenen zwei Jahren eine Softwareplattform entwickelt, auf der verschiedene Sensordaten von Kamera, Laser, Radar und weitere Informationen wie Wetterdaten kombiniert werden. Ziel ist, eine robuste und zuverlässige Wahrnehmung der Straßensituation unabhängig von der Komplexität und der Sichtverhältnisse zu gewährleisten. Nach der virtuellen Erprobung des Systems erfolgt nun der Praxistest, unter anderem auf dem Berliner Testfeld für hochautomatisiertes Fahren.

Starker Schneefall, ein Ball rollt auf die Fahrbahn: Selbst ein Mensch kann mitunter nicht schnell genug erkennen, ob dies ein gefährlicher Gegenstand oder...

Im Focus: Ultrakurze Momentaufnahmen der Dynamik von Elektronen in Festkörpern

Mit Hilfe ultrakurzer Laser- und Röntgenblitze haben Wissenschaftler am Max-Planck-Institut für Quantenoptik (Garching bei München) Schnappschüsse der bislang kürzesten Bewegung von Elektronen in Festkörpern gemacht. Die Bewegung hielt 750 Attosekunden lang an, bevor sie abklang. Damit stellten die Wissenschaftler einen neuen Rekord auf, ultrakurze Prozesse innerhalb von Festkörpern aufzuzeichnen.

Wenn Röntgenstrahlen auf Festkörpermaterialien oder große Moleküle treffen, wird ein Elektron von seinem angestammten Platz in der Nähe des Atomkerns...

Im Focus: Ultrafast snapshots of relaxing electrons in solids

Using ultrafast flashes of laser and x-ray radiation, scientists at the Max Planck Institute of Quantum Optics (Garching, Germany) took snapshots of the briefest electron motion inside a solid material to date. The electron motion lasted only 750 billionths of the billionth of a second before it fainted, setting a new record of human capability to capture ultrafast processes inside solids!

When x-rays shine onto solid materials or large molecules, an electron is pushed away from its original place near the nucleus of the atom, leaving a hole...

Alle Focus-News des Innovations-reports >>>

Anzeige

Anzeige

IHR
JOB & KARRIERE
SERVICE
im innovations-report
in Kooperation mit academics
Veranstaltungen

Höher - schneller - weiter: Der Faktor Mensch in der Luftfahrt

20.09.2017 | Veranstaltungen

Wälder unter Druck: Internationale Tagung zur Rolle von Wäldern in der Landschaft an der Uni Halle

20.09.2017 | Veranstaltungen

7000 Teilnehmer erwartet: 69. Urologen-Kongress startet heute in Dresden

20.09.2017 | Veranstaltungen

 
VideoLinks
B2B-VideoLinks
Weitere VideoLinks >>>
Aktuelle Beiträge

Drohnen sehen auch im Dunkeln

20.09.2017 | Informationstechnologie

Pfeilgiftfrösche machen auf „Kommando“ Brutpflege für fremde Kaulquappen

20.09.2017 | Biowissenschaften Chemie

Frühwarnsystem für gefährliche Gase: TUHH-Forscher erreichen Meilenstein

20.09.2017 | Energie und Elektrotechnik