Intelligente Klimalösungen im Rechenzentrum

Wenn es im Rechenzentrum eines Unternehmens brennt, kann die Feuerwehr zwar das Leben der Mitarbeiter retten, aber oft nicht deren Arbeitsplätze. Auf diese erschreckende Formel lässt sich eine Untersuchung des Systemhauses Debis bringen, derzufolge bereits 2006 mehr als die Hälfte aller Unternehmen, die von einem Totalausfall ihrer IT betroffen waren, nach spätestens drei Tagen ihr Geschäft aufgeben mussten. Inzwischen dürfte diese Zahl noch deutlich höher liegen.

Feuer ist einer der Hauptrisikofaktoren für solche Totalausfälle. In Rechenzentren ist die Situation besonders brisant, weil existenzbedrohende Schäden dort nicht erst entstehen, wenn die Flammen aus dem Serverraum schlagen, sondern lange davor. Bereits die Rauchpartikel, die ein schwelendes Kabel verursacht, können empfindliche Hardware irreparabel schädigen. Außerdem können durch überhitzte Kabel Kurzschlüsse entstehen, die die Stromversorgung lahmlegen und so zum Ausfall des Rechenzentrums führen – dass der Brand irgendwann gelöscht wird, kann sich da als relativ schwacher Trost erweisen. Die Feuerwehr wiederum darf kraft ihres Auftrags, Menschenleben zu retten, auf Sachschäden keine Rücksicht nehmen. Setzt sie beim Löschen eines Rechenzentrums Schaum oder Wasser ein, kann dies auch für die nicht vom Feuer verzehrten IT-Komponenten den Todesstoß bedeuten.

Für Rechenzentrumsbetreiber bedeutet dies: Es darf um keinen Preis brennen. Mit der wachsenden Abhängigkeit der Wirtschaft von der IT wird Brandschutz damit immer mehr zu einer Querschnittsaufgabe, die nicht nur Löschgeräte und deren Hersteller betrifft, sondern auch andere Gewerke der physikalischen Infrastruktur, speziell die unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV) und die Klimatisierung.

Gegen Überhitzung vorbeugen

Den Ausgangspunkt der Überlegungen zur Brandvermeidung bilden letztlich die Server und aktiven IT-Komponenten selbst. Denn jedes dieser Geräte erzeugt im Betrieb eine gewisse Abwärme. Die hohe Konzentration von Rechnern und Switches in einem modernen Rechenzentrum kann zu „Hotspots“ führen, die das Risiko einer Überhitzung mit sich bringen. Möglichst energieeffiziente IT-Systeme sind daher nicht nur im Interesse von Kostenersparnissen oder ökologischen Erwägungen anzustreben, sondern auch, um solche gefährlichen Wärmelasten zu vermeiden. Dasselbe gilt analog für USV- und Klimageräte: Je geringer die elektrische Leistungsaufnahme, desto besser.

Klare Vorteile bieten hier Klimasysteme, die sich die freie Kühlung durch Umgebungsluft zunutze machen, also zu bestimmten Jahreszeiten keine elektrische Energie für die Erzeugung von Kompressionskälte aufwenden müssen. Damit die Wärmelasten wirksam abgeführt werden können, ist im Rechenzentrum selbst eine möglichst strikte Trennung von Kalt- und Warmluftströmen und eine präzise Führung der Luftströme anzustreben. Sonst droht ein „thermischer Kurzschluss“, also eine unerwünschte Vermischung warmer und kalter Luft. Die von den Klimageräten heruntergekühlte Luft könnte sich dabei auf dem Weg zum Server, den sie kühlen soll, wieder erwärmen. Dadurch würde sich ihr Wirkungsgrad vermindern, die energetische Effizienz des Gesamtsystems wäre stark beeinträchtigt.

Reduzierung des zu kühlenden Luftvolumens ist neben Kalt- und Warmgangtrennung sowie präziser Luftführung eine weitere Methode zur effizienten Klimatisierung im RZ. Die Einhausung von Kaltgängen verfolgt eben diesen Zweck, also eine konsequente räumliche Trennung zwischen dem kalten Gang vor den Servern und dem warmen Gang hinter den Servern. Dazu werden in Rechenzentren Druckböden errichtet, die Rackreihen nach dem Front-zu-Front-Prinzip aufgestellt und die Gänge dazwischen mit Dächern und Schiebetüren eingehaust, um den Kaltgang abzuschließen. Durch einen Druckboden, wie ihn das System Swap Panel 9 von Schäfer IT-Systems verwendet, oder einen reihenbasierenden Seitenkühler auf Wasser- oder Kältemittel-Basis wird Kaltluft ausschließlich in die Kaltgänge ausgeblasen. Die Schottung der Kalt-Warmgänge, etwa durch die modulare Einhausungslösung Cold Section von Schäfer IT-Systems, unterstützt die gezielte Führung der Kaltluft zu den Hotspots im Schrank und die der erwärmten Luft hinter den Racks zurück zur Kühlung, indem sie eine Vermischung der Kalt- und Warmluft im Rechenzentrum wirksam verhindert.

Brandschutz in der Einhausung

Da die Einhausung einen Raum im Raum bildet, kann die Frühesterkennung von Bränden, die innerhalb einer Einhausung entstehen könnten, nur über Sensoren erfolgen, die das System rund 400-mal empfindlicher als konventionelle Rauchmelder machen und über ein oder mehrere Rohrsysteme die gesamte Abluft der Einhausung erfassen. Hierfür bietet Wagner Geräte wie Titanus Pro Sens oder Top Sens an. Für das Überwachen und Löschen innerhalb geschlossener Schränke oder Schrankreihen offeriert Schäfer zudem die Brandschutzlösung Titanus Rack Sens von Wagner. Den Kern des modularen Systems bilden 19-Zoll-Geräte mit ein oder zwei Höheneinheiten Bauhöhe, die direkt in ein Serverrack eingebaut werden können. Das dreistufige Sicherheitskonzept von Titanus Rack Sens beruht auf einem Rauchansaugsystem, das bereits geringste Konzentrationen von Rauchpartikeln detektieren kann. Bei hohen Luftgeschwindigkeiten, wie sie durch die kontinuierlich zuströmende Kaltluft anzutreffen sind, verdünnt sich der Rauch sehr stark, was die Rauchdetektion für herkömmliche Systeme sehr schwierig macht. Mit dem hochsensiblen Rauchansaugsystem von Titanus Rack Sens ist die Brandfrühesterkennung jedoch auch dann gewährleistet.

Weil das System einen Brand schon in der frühesten Phase seiner Entstehung meldet, verschafft es dem Rechenzentrumsbetreiber Zeit für die zweite Stufe des Sicherheitskonzepts: das weiche Herunterfahren des Betriebs, die Datenauslagerung sowie die selektive Stromlosschaltung von Systemen. Damit wird der Ausbreitung des Brandes die Stützenergie entzogen. Das defekte System kann dann zeitnah repariert und erst danach wieder komplett hochgefahren werden. So wird die Eskalation bis zum Totalausfall verhindert. Stufe 3 besteht in der gezielten Gaslöschung genau dort, wo der Brand entstanden ist. Dabei kommen unter anderem Löschgase zum Einsatz, die speziell für den Einsatz im IT-Bereich zugelassen sind und die die empfindlichen Hardware-Komponenten schonen.

Modular erweiterbar

Wie die Schäfer-Racklösungen sind auch die Brandschutzsysteme modular aufgebaut. Bei einem Ausbau des Rechenzentrums ist eine Erweiterung daher schnell und unkompliziert möglich. Die 19-Zoll-Geräte können sowohl in bestehende wie in neue Rechenzentren eingebaut werden und erfordern dank ihrer Vorkonfiguration nur minimalen Aufwand für Installation und Inbetriebnahme. Das Titanus-Rack-Sens-System ist über Grund- und Erweiterungsgeräte modular konfigurierbar, sodass für Schrankreihen mit bis zu fünf Server- oder Schaltschränken eine Rauchfrühesterkennung, Temperaturüberwachung, Abschaltung und Löschung realisiert werden kann. Darüber hinaus lässt sich das Titanus-Rauchansaugsystem zur Brandfrühesterkennung mit anderen Wagner-Komponenten zum ganzheitlichen Brandvermeidungskonzept OxyReduct erweitern. Dabei wird der Sauerstoffgehalt in IT-Räumen so weit vermindert, dass es darin nicht zu einem Brand kommen kann.