Serverkühlung : Kühle Daten

Daten werden als das neue Gold gesehen und müssen dementsprechend sowohl gegen virtuellen Diebstahl als auch physischen Verlust umfassend gesichert werden. Einst als e-shelter im Jahr 2000 gegründet, hat sich das damalige Start-Up-Unternehmen schnell als führender Anbieter von Rechenzentrumsdienstleistungen etabliert. 2019 wurden mit der Zusammenführung von 31 Gesellschaften unter der neuen Marke NTT Ltd., auch die Rechenzentrumsaktivitäten von e-shelter, Gyron und den anderen Rechenzentrumsgesellschaften von NTT auf der ganzen Welt im neu gegründeten Geschäftsbereich Global Data Centers gebündelt. Dieser ist mit mehr als 160 operativen Standorten in den Regionen Amerika, APAC, EMEA und Indien der weltweit drittgrößte Rechenzentrumsbetreiber.

Die Global Data Centers EMEA betreiben heute siebzehn Rechenzentrumsstandorte in Deutschland, Österreich, der Schweiz, in den Niederlanden und in Großbritannien und expandieren aktuell in weitere europäische Standorte. Das Portfolio an RZ-Lösungen und Dienstleistungen erweitert sich stetig und reicht von der reinen Datensicherung, über Colocation-Fläche bis hin zu komplexen IT-Anwendungen und Cloud-Lösungen.

NTT’s Rechenzentrumscampus, Frankfurt 1 Data Center, ist mit 60.000 qm Rechenzentrumsfläche einer der größten Standorte für diese Dienstleistungen. Die Gebäude sind speziell für die Nutzung als Rechenzentrum gebaut und ausgestattet. Der Standort wurde aufgrund der hier gegebenen maximalen Sicherheit und Verfügbarkeit der Infrastruktur ausgewählt. Wichtige Aspekte waren dabei vor allem die sichere Bereitstellung von Strom, die Anbindung an Datennetze sowie der Schutz vor Elementarrisiken. Um der hohen Kundennachfrage gerecht zu werden, betreibt NTT Global Data Centers allein in der Region Frankfurt drei weitere Standorte, die zusätzliche Fläche von über 50.000 qm im Endausbau bereitstellen können.

Eines der größten Themen für ein Rechenzentrum neben der kontinuierlichen und sicheren Stromversorgung ist die gewaltige Abwärme der an 365 Tagen rund um die Uhr laufenden Rechner: Neben der redundanten Stromversorgung mit zusätzlichen Notstromaggregaten bzw. Pufferbatterien ist daher eine extrem zuverlässige und ebenso effiziente Kühlung der Rechnerschränke und aller sonstigen kritischen Bereiche notwendig. Im Schnitt benötigt jedes Kilowatt an Rechenleistung 0,2 bis 0,5 kW an Kühlleistung, dementsprechend groß sind die dazu notwendigen Kälteanlagen. Das ausgeklügelte Konzept deckt jeden Bereich von der Kühlluftführung innerhalb der Serverräume bis zur Abgabe der Wärmeenergie an die Umgebung ab.

Um den Kühlprozess so sicher und effizient wie möglich zu gestalten, setzt NTT auf eine Luftkühlung der EDV-Anlagen mit zentralem Kaltwasserkreislauf zur Distribution innerhalb des Gebäudes. Die Pumpenregelung erfolgt dabei schon seit der ersten Inbetriebnahme der Anlagen mit VLT Umrichtern, um stets die optimale Durchflussmenge zu gewährleisten. Die Frequenzumrichter regeln die Motorkennlinie der Pumpen anhand einer Differenzdruckmessung, um die Verbraucher permanent mit der benötigten Menge Kaltwasser zu versorgen. Die Anlage verfügt sowohl über Rückkühlwerke, die über die Außenluft Abwärme abgeben bzw. Kühlwasser liefern als auch über zuschaltbare Kältemaschinen, falls das Delta der Außenluft in warmen Perioden nicht ausreicht. Die Zuschaltung erfolgt stufenweise, um möglichst energieeffizient zu kühlen, in der kalten Jahreszeit reicht die Außenluft oft aus.

Ein weiterer Vorteil des Frequenzumrichterbetriebes ist, dass die Laufzeit der Pumpen optimiert wird, indem die Führungspumpe bzw. die Folgepumpen nach Betriebszeit durchgewechselt werden. Sämtliche Komponenten der Kälteanlage sind per Modbus an eine Leitzentrale angebunden und werden über diese zentral gesteuert. Damit kann das Bedienpersonal auch jederzeit die Betriebszustände der einzelnen Anlagenkomponenten überwachen. Sollte die Kommunikation zwischen Leitzentrale und Umrichter jemals ausfallen, schalten die Frequenzumrichter automatisch auf eine maximal bemessene Festdrehzahl, um die Kühlung der Server in jedem Fall zu gewährleisten. NTT setzt dafür in Kontinental-Europa ausschließlich Danfoss Umrichter ein, da diese eine hohe Verfügbarkeit aufweisen. Neben den Frequenzumrichtern der VLT Reihe für Kalt- und Kühlwasserpumpen setzt NTT in Kontinental-Europa seit ca. 2 Jahren ausschließlich Danfoss turbocor als Verdichter in den verbauten Kältemaschinen ein, um auch hier von der stufenlosen Drehzahlregelung des verbauten Frequenzumrichters profitieren zu können. Die dadurch wesentlich verbesserte Teillasteffizienz ist einer von mehreren Faktoren, die NTT zu diesem Schritt bewegt hat.

Moderne Rechenzentren sind durch die extreme Packungsdichte an Rechnern mit ihrer starken Wärmeproduktion ohne adäquate Kühlung nicht denkbar: Sowohl Energieversorgung als auch Kühlung sind kritische Faktoren für den sicheren Betrieb solcher Anlagen. Für NTT steht dabei fest, dass die Kombination aus Zuverlässigkeit und einfacher Parametrierung absolut für Danfoss spricht. Dazu kommt die Offenheit des Umrichters für anwenderspezifische Anpassungen der Parameter als weiterer Pluspunkt.