Auch wenn viele Berufene aus den unterschiedlichsten Gründen dafür stimmen, das Wort „Green IT“
zum Unwort des Jahres zu erklären, obwohl zahlreiche Statistiken die Vorreiterrolle Deutschlands in
Sachen Green IT beteuern, so ist doch in vielen Rechenzentren und Serverräumen, sprich: vor Ort, sehr
viel ungenutztes Optimierungs- und Einsparpotenzial zu entdecken – vorausgesetzt der sachkundige
Blick ist unverstellt.

Viele Betreiber sind der Meinung, ihre Rechenzentren wären bereits ausreichend optimiert und ein weiterer Handlungsbedarf bestünde nicht mehr. Dass dem nicht immer so ist, bestätigte sich im Verlauf eines meiner Projekte. Ich war beauftragt worden, die Optimierungsmaßnahmen zu überprüfen, indem ich übersehene Kosteneinsparmöglichkeiten aufdecken sollte.

1. Planungs- und Realisierungsfehler aufspüren

Nachdem der Umzug des Hauptrechenzentrums abgeschlossen war, stellte ich einige Planungsfehler fest, deren nachträgliche Beseitigung einen hohen Aufwand bedeutet hätte. So wurde dieses Rechenzentrum mit Kühlleistungen ausgestattet, die für eine 75prozentige-Auslastung berechnet waren. Die tatsächliche Auslastung lag nach dem Umzug jedoch bei knapp 30 Prozent. Weiter kam hinzu, dass das Einhausing bereits realisiert war, aber dem Konzept nicht zu 100 Prozent entsprach. Darüber hinaus ist darauf mit denen der Energieverbrauch der einzelnen Komponenten und Bereiche detailliert ermittelt werden konnte. Dadurch lag die Höhe des Stromverbrauchs der Infrastruktur (Licht, Klima usw.) und der aktiven Komponenten (Server, KVM, Switche usw.) sprichwörtlich im Dunkeln. Doch für spätere Anpassungen und Optimierungen sowie für Auswertungen sind diese Daten unbedingt notwendig.

2. Ursachenforschung – Eiszeit im RZ ist ungrün?

Während eines vorhergehenden Projekts habe ich erhebliche Mängel bei der Klimatisierung eines anderen Rechenzentrum feststellt. Daher wusste ich, wie lohnenswert es sein kann, der Klimatisierung erhöhte Aufmerksamkeit zuteilwerden zu lassen. Sowohl der Leiter des RZ wie auch weitere externe Dienstleister versicherten mir unisono: „Hier ist genug Klima, hier braucht nichts optimiert werden!“ Doch genau darin lag der Irrtum, denn moderne Klimageräte sind sehr leistungsfähig und liefern sehr viel Kaltluft. Es stellt sich jedoch die Frage, ob die erzeugte Kaltluftmenge auch tatsächlich benötigt wird.

Die Untersuchung der Klimageräte erwies, dass diese zum Teil mit einer Auslastung von 100 Prozent betrieben wurden, obwohl eine Auslastung von 45 Prozent ausgereicht hätte. Die Schränke waren zum einen in herkömmlicher Anordnung, also „back to front“, aufgestellt und zum anderen blieb die unterschiedliche Wärmeentwicklung aufgrund der Lastverteilung bei den Servern sträflich vernachlässigt. Des Weiteren befanden sich unter dem Doppelboden nicht nur genutzte Kabel, sondern auch eine Vielzahl an Altkabeln. Zudem verliefen die Stromschienen parallel zu den Klimageräten und stellten dadurch eine Barriere für die Kaltluftzuführung dar.

3. Geringer Aufwand – große Wirkung

Nun galt es herauszufinden, wie die Klimatisierung optimiert werden konnte, ohne jedoch dadurch hohe Kosten zu verursachen und, da es sich um ein Hochverfügbarkeitsrechenzentrum handelte, ohne den laufenden Betrieb durch Umbauten zu behindern. Es mussten also unspektakuläre Lösungen gefunden werden, die praktikabel, modular einsetzbar und zügig realisierbar waren. In einem ausführlichen Bericht habe ich den Befund, die Ursachen und die Lösungen mit samt deren Einsparpotenzialen erläutert und dem RZ-Leiter sowie der Geschäftsführung vorgelegt. Diese waren nicht wenig über den von mir festgestellten geringen Realisierungsaufwand und über die damit verbundenen geringen Kosten überrascht.

4. Thermalanalyse

Um die bisherigen Ergebnisse zu bestätigen, wurde anschließend eine Thermalanalyse durchgeführt. Diese nahm nur wenige Stunden in Anspruch. Als erstes wurde dabei ein Raumplan erstellt, um die örtlichen Gegebenheiten vollständig einbeziehen zu können. Anschließend wurde die Temperatur in den Schränken sowie an verschiedenen Punkten im Raum gemessen und dokumentiert. Dabei zeigte sich, dass Temperaturunterschiede von 16°C bis 35°C innerhalb der Schränke im Frontbereich bestanden. Im weiteren Verlauf wurden die Luftströme mit einem Anemometer gemessen und an einigen Stellen Luftstromabrisse festgestellt. An diesen Stellen trat keine Kaltluft aus dem Doppelboden in den Raum, sondern wurde umgekehrt aus dem Raum in den Doppelboden gesogen. Die Messdaten der Thermalanalyse bestätigten also mein vorgelegtes Optimierungskonzept.

Für die Durchführung der Optimierungsmaßnahmen wurde der exakte Material- und Personalaufwand ermittelt. Eine Amortisation innerhalb von etwa drei bis fünf Monaten wurde in diesem Zusammenhang errechnet. Die Kosteneinsparung belief sich auf ca. 30 Prozent der Energiekosten für die Klimatisierung. Zusätzliche Einsparungen konnten erreicht werden, indem die Lastverteilung der Systeme angepasst wurde und die Klimageräte darauf abgestimmt wurden.

5. Umsetzung: Gelenkte Luftströmung Im Rahmen der Optimierungsarbeiten lässt sich gut zeigen, wie durch die Berücksichtigung physikalischer Gesetzmäßigkeiten erhebliche Kosten eingespart werden konnten. Die Wirkungsweise von Kaminen lässt sich nämlich auch innerhalb von Racks für deren Klimatisierung nutzen (s. Grafik). Anwendbar ist der Kamineffekt in allen Racks, deren Kaltluftzuführung über den Doppelboden erfolgt und dessen Türen geschlossen werden können. Innerhalb eines Racks sollte ebenfalls auf die Lastverteilung geachtet werden. Das heißt, Geräte die viel Wärme verursachen und somit viel Kaltluft benötigen, sollten unten und Geräte mit wenig Wärmelast oben verbaut werden. Anschließend müssen alle Höheneinheiten vom 19-Zoll-Rahmen bis zum Dach geschlossen werden. Um auch die seitlichen Öffnungen zu schließen, wurden die Kabeldurchlässe mit kostengünstigen Bürstensystemen versehen. In fast allen Rechenzentren erfolgt die Klimatisierung über Doppelböden. Die gesamte Bodenfläche wird mit Kaltluft befüllt, obwohl oft mehr als 50 Prozent dieser Fläche nicht dafür gebraucht werden. Die gezielte Kaltluftführung, welche sich schnell unter dem Doppelboden umsetzen lässt, erbringt enorme Effektivitätssteigerungen. Luftstromkanäle unterhalb des Doppelbodens sorgen dafür, dass die Kaltluft nur dort hingelangt, wo diese benötigt wird. Durch die flexible Installation ist es unerheblich, ob sich unter dem Doppelboden Stromschienen, Kabelführungen oder Rohre befinden. (Info: http://www.daxten.de/plenaform-luftstrombegrenzer.html)

Abb. Kamineffekt: Innerhalb eines abgedichteten Racks dringt kalte Luft durch die in der Bodenplatte ausgesparten Schlitze ein, versorgt die Systeme in der Front mit genügend Kaltluft und drückt die Warmluft unterhalb des 19-Zoll-Rahmens im hinteren Teil des Racks nach oben. Die so erzeugte Thermik macht zusätzliche Lüfter in der Regel überflüssig.

Fazit
Mit relativ wenig Zeitaufwand und geringen Kosten lassen sich sehr oft Einsparpotenziale in Rechenzentren nutzen. Jenseits von Trends und Hypes gibt es meistens immer Möglichkeiten, den Energiebedarf mit einfachen Mitteln effektiv zu reduzieren.

Dieser Beitrag ist in der Printausgabe des resoom-magazin 04/2009 erschienen.