Schaltschrank Klimatisierung

Bei jeder IT-Lösung, ob groß oder klein, muß man sich von vornherein mit dem Problem der optimalen Raumtemperatur auseinandersetzen. Server und andere elektronische Geräte entwickeln vor allem im üblichen Dauerbetrieb sehr viel Hitze, denn die zugeführte elektrische Energie wird nahezu vollständig wieder als Wärme an die Umgebung abgegeben. Um eine automatische Abschaltung der Geräte oder gar technische Schäden zu vermeiden, muß daher die entstehende Wärme kontinuierlich und effizient abgeführt werden. Neben der Sicherstellung der steten Betriebsbereitschaft ist angesichts hoher Energiekosten auch die Wirtschaftlich kein ein wesentlicher Planungsfaktor eines Rechenzentrums.

In die Planung der Innenarchitektur eines Rechenzentrums und seiner Klimatisierung sind neben den klimatischen Standortbedingungen auch die Größe der Anlage zu berücksichtigen. Wenn alle Server in einem Schaltschrank untergebracht werden können, reicht in der Regel ein Schaltschrank mit individueller Klimatisierung aus und auf eine Raumkühlung kann verzichtet werden.

Server und andere Peripheriegeräte werden oft in Server-, bzw. Schaltschränken in einer erheblichen Dichte untergebracht, was die Hitzeentwicklung weiter fördert. Die Hitze in den Schaltschränken ist zudem durchaus nicht gleichmäßig verteilt. Die Temperaturen können an verschiedenen Stellen des Schaltschranks, den sogenannten Hotspots, deutlich über der durchschnittlichen Temperatur innerhalb des Schrankes liegen. Diese Hotspots finden sich etwa direkt über einem Server.
Die passive Klimatisierung, die bei einem einzelnen freistehenden Gerät ausreichen mag, kommt daher hier nicht in Frage.

Bei einem einzelnen Schaltschrank kann der Einbau eines Einschublüfters ausreichen. Hierbei ist allerdings darauf zu achtem, daß eine gute Luftzirkulation durch den gesamten Schrank möglich ist, die auch die Hotspots erreicht. Für ein gutes Funktionieren der Kühlung ist wichtig, daß die von außenzugeführte Luft kühler ist als die Temperatur innerhalb des Schrankes. Sehr effizient ist auch die Lösung mit einem Dachlüfter, der kühle Luft von unten, etwa durch den Doppelboden, ansaugt, die durch den gesamten Schrank geführt und nach oben ausgeblasen wird.

Eine alternative Lösung ist die Kühlung mit Hilfe eines Kompressors und Kühlmittel, ähnlich einem Kühlschrank. Für die Temperaturstabilität ist eine gute Abdichtung erforderlich. Undichtigkeiten können zudem bei großen Unterschieden zwischen Außen- und Innentemperatur zum Niederschlag von Kondenswasser führen, was bei der empfindlichen Technik Schäden verursachen kann. Diese Lösung ist daher nicht geeignet bei Servern und anderen Geräten, die häufig gewartet werden müssen oder bei denen regelmäßiger Zugang zu Bedienelementen erforderlich ist.

Sobald eine Größenordnung von mehreren Schränken erreicht ist, wird man zur Kühlung eines speziell für die IT eingerichteten Raumes übergehen müssen. Dies hat oft auch den Vorteil, daß neben den Serverschränken auch die Telefonanlage und Drucker im gleichen Raum untergebracht werden können. Dies stellt jedoch Anforderungen an die Planung des Layouts des Rechenzentrums. Die Anordnung der Schaltschränke sollte einerseits Platz sparend erfolgen, aber auch die Prinzipien einer optimalen Klimatisierung, bzw. Wärmeabfuhr berücksichtigen. Mit der optimalen Auslegung lassen sich erhebliche Energieeinsparungen erreichen.

Als effiziente Lösung hat sich die homogene Anordnung der Serverschränke in Kalt- und Warmgängen erwiesen.
Die von der Abwärme der Geräte erzeugte Thermik zieht somit die durch den Doppelboden eintretende Kaltluft nach oben durch den gesamten Schrank. Die Abwärme wird dann oberhalb der Schränke nach außen oder zu einem Wärmetauscher geleitet. Bei dem gesamten Setup muß strikt darauf geachtet werden, daß sich Warmluft nicht mit Kaltluft vermischt, da dies zu einer erheblichen Reduzierung der Effizienz führen würde. Hierzu muß der Kaltgang mit einem Dach und mit hermetisch schliessenden Türen abgeschottet werden. Dadurch steht die gesamte von unten eintretende Kaltluft für die Kühlung zur Verfügung.

Eine alternative Lösung ist die Klimatisierung durch Kaltwände. Hierbei wird die kalte Luft seitwärts von einem vertikal stehenden Umluftkühlgerät in den Raum, bzw. die Kaltgänge eingeblasen. Es ist dafür nicht nur kein Doppelboden erforderlich, auch die gekühlte Luftmenge ist wesentlich größer als dies mit der Doppelbodenlösung möglich wäre. Aber auch bei diesem System muß strikt darauf geachtet werden, daß sich Kalt- und Warmluft nicht vermischen.

Weitere Effizienzsteigerungen lassen sich erzielen, indem man die Strecke, die die Warmluft zurücklegen muß, verkürzt. Das lässt sich beispielsweise dadurch erreichen, daß die Wärmeaustauscher möglichst nah an die Serverschränke gebracht werden oder in sie integriert werden.