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SeminarEnergieeffiziente Kühlung von Rechenzentren
Referent
Dipl. Ing. (Fh) u. Techn. Betriebswirt
Dirk Heidenberger
©Unified Competence
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Agenda
Unternehmensvorstellung
Energiebedarf von Rechenzentren früher/ heute
Merkmale effizienter Serverklimatisierung
Kaltgang- / Warmgangeinhausung
Klimatisierung mit Hilfe von Wasser
Dienstag, 19. April 2011 Seite 2©Unified Competence
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19. April 2011 © Unified Competence 3
IT-Beratungsunternehmen mit den Schwerpunkten Datacenter, Unified-Communication und IT-S.W.A.T.
Ausgesuchte Experten mit mind. 12 Jahren Berufserfahrung
Internationale Referenzen im Bereich Banken, Versicherungen, Forschung, Industrie, Provider und Behörden
Aktives Mitglied im Beraterpool für den Serverraumcheck der Behörde für Stadtentwicklung und Umwelt seit April 2010
Das Unternehmen
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19. April 2011 © Unified Competence 4
Rechenzentrumsenergiebedarf
(Quelle: Green Grid)
Wo bleibt die Energie für das Rechenzentrum?
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19. April 2011 © Unified Competence 5
Rechenzentrumsenergiebedarf
Einsatz CPU Clock / Kerne
Cache Transistoren Leistung
Server1999-2002
Intel PIII 1 GHz1 Kern
256 KB 28 Mio. 26,1 Watt
Heim-PC 2010/2011
Intel Core i7-940
2,93 GHz4 Kerne
8 MB 731 Mio. 130 Watt
Server2010/2011
Intel Xeon X5670
2,93 GHz6 Kerne
12 MB 1170 Mio. 95 Watt
Entwicklung der CPU-Rechenleistung
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Server aus dem Jahr 2000
Compaq ML 370 PIII 1 GHzca. 325 Watt (550Watt PSU) auf 5 HE ca. 1.880 BTU/h
Rechenzentrumsenergiebedarf
Dienstag, 19. April 2011 Seite 6©Unified Competence(Quelle: HP / Conmpaq)
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Server aus dem Jahr 2011
Dell Power Edge R510 2,93 GHzca. 480Watt (750Watt PSU) auf 2 HE ca. 1.840 BTU/h
Rechenzentrumsenergiebedarf
Dienstag, 19. April 2011 Seite 7©Unified Competence(Quelle: Dell)
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Rechenzentrumsenergiebedarf
Standard Serverrack (42HE) mit Server Jahr 2000 42 HE / 5 HE = 8 Stück maximal
8 x 325 Watt = max. 2,6 kW / 15.400 BTU/h
Standard Serverrack (42HE) mit Server seit 2005 42 HE / 2 HE = (21) Stück maximal (Herstellerabhängig)
42 HE / 2 HE + 1 HE frei = 14 Stück maximal
14 x 480 Watt = max. 6.7 kW / 25.760 BTU/h
Standard Serverrack (42HE) mit Bladetechnologie 42 HE / 7 HE (Center) * 14 Server = (84) Stück max.
7 x 2,5 kW = 17,5 kW / 67.283 BTU/h
Dienstag, 19. April 2011 Seite 8©Unified Competence
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Schranksysteme mit Server (Box-Lösung)
Klimaoptimierte Schrank-Serversysteme
Rechenzentrumsenergiebedarf
Dienstag, 19. April 2011 Seite 9©Unified Competence(Quelle: Fujitsu)
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19. April 2011 © Unified Competence 10
Deutschland hat 50.000 Rechenzentren mit 1,6 Mio. Servern = 32 Server Ø
EU weit 330.000 / Weltweit 3 Mio. Rechenzentren
In wenigen Jahren werden laut Gartner die Kosten für Energie eines Servers die Anschaffungskosten überschreiten.
Aktuelles Beispiel:
Server ca. 400Watt/7x24hx4y-Betrieb = ~2.000€ Kosten (14 Cent / kWh)
Rechenzentrumsenergiebedarf
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Gartner Studie aus dem Jahr 2011
Kernaussage: Zukunftsfähige Rechenzentren brauchen flexible High Density Zonen (>10kW Stromversorgung/ Rack) für dicht bestückte Server Racks.
20 – 30% der Gesamtfläche sollte zukünftig als High Density Zone ausgelegt werden.
(Derzeit meist ca. 2 bis 4 kW im Rechenzentrumsdurchschnitt)
Gartner empfiehlt Racks zu 90 Prozent zu bestücken.
Prognose: Jedes zweite Rechenzentrum wird in 2015 High Density Zonen haben. (Heute jedes zehnte)
©Unified Competence Seite 11Dienstag, 19. April 2011(Quelle: Gartner Studie "How to create High-Density Zones in Data Centers" )
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Rechenzentrumsenergiebedarf
Fazit
Die Geräte werden kleiner und leistungsfähiger
Die Anzahl leistungsfähiger Geräte steigt an
Die Leistung pro Fläche steigt permanent
Die Anforderungen an die Klimatisierung wachsen
Dienstag, 19. April 2011 Seite 12©Unified Competence
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Effiziente Serverklimatisierung
Serverracks aus dem Jahr 2000 (42 HE)
Meist geschlossene Schranktüren hinten
Kleine Lüftungsschlitze in der Frontscheibe
Dienstag, 19. April 2011 Seite 13©Unified Competence
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Effiziente Serverklimatisierung
Ältere Serverracks mit perforierter Racktür
Serverracks mit durchlassoptimierter Racktür
Dienstag, 19. April 2011 Seite 14©Unified Competence
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11 Green-IT Best Practises
Seite 15©Unified Competence 19. April 2011
Verschluss der Öffnungen im Doppelboden
Blenden für Rack-Einschübe
Strömungsoptimierung im Doppelboden (Kabel, …)
Kalt- und Warmluftgänge
Abgeschlossene Kalt- /Warmluftgänge
Modulare Kühlung im Rack oder der Rackreihe
Höhere Temperaturen (26,6 Grad ASHRAE/ 24 Grad)
Kühlungs- und Feuchtigkeitsregelung
Sensoren in kritischen Bereichen
Regelbare Pumpen und Ventilatoren
Freie Kühlung
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DataCenter2020 T-Systems Intel
Dienstag, 19. April 2011 Seite 16©Unified Competence(Quelle: Emerson)
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Effiziente Serverklimatisierung
Seite 17©Unified Competence 19. April 2011
Studien besagen: 10% der gesamten Klimaenergie geht durch Verluste im Doppelboden verloren …
10% Luftverluste entsprechen ca. 5% der Gesamtenergie-kosten im Rechenzentrum (siehe GreenGrid Energieverbrauchsdiagramm)
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Einfacher Verschluss des Doppelbodens mit Clima-Tect
Effiziente Serverklimatisierung
Dienstag, 19. April 2011 Seite 18©Unified Competence
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Solche Verschlüsse sind sonst eine Herausforderung!
Effiziente Serverklimatisierung
Dienstag, 19. April 2011 Seite 19©Unified Competence
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Effiziente Serverklimatisierung
Wie sieht die Luftführung meist im Doppelboden aus???
Dienstag, 19. April 2011 Seite 20©Unified Competence
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Doppelböden mit und ohne Kabelmanagement
Effiziente Serverklimatisierung
Dienstag, 19. April 2011 Seite 21©Unified Competence
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Verkabelung von Oben (Top of Rack)
Verkabelung auch ohne Doppelboden!
Effiziente Serverklimatisierung
Dienstag, 19. April 2011 Seite 22©Unified Competence(Quelle: Panduit)
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Häufige Verkabelungsstrategie früher:
Kabelreserven auf den Kabelarmen!
Bei alten Servern kein Problem, da alte Serverkabelarme meist massiv und Server höher (z.B. 5HE) als Arme (2HE).
Effiziente Serverklimatisierung
Dienstag, 19. April 2011 Seite 23©Unified Competence
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Heutige Anforderungen haben sich geändert
Server benötigen hohen Luftdurchfluss!
Hinweis: Neueste Server mit FCoE-Technologie werden meist nur noch mit ein oder zwei Datenkabeln und mit ein oder zwei Stromkabeln angeschlossen.
Effiziente Serverklimatisierung
Dienstag, 19. April 2011 Seite 24©Unified Competence
So nicht ! Besser so!
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Effiziente Serverklimatisierung
Dienstag, 19. April 2011 Seite 25©Unified Competence
Ohne Blindplatten sind Klimakurzschlüsse an offenen Höheneinheiten möglich!Luft dringt von hinten nach vorn zurück (Papiertest)
Sind Blindplatten innerhalb der Racks auch bei kleinen Öffnungen zwischen den Servern notwendig?
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Effiziente Serverklimatisierung
Fazit
Auch kleine, einfache Maßnahmen bringen einen hohen Einsparungsnutzen.
Kabelverlegung
Isolierung des Doppelbodens
Blindplatten
Lüftungsregelung
…
Dienstag, 19. April 2011 Seite 26©Unified Competence
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Rechenzentrumsansicht
Kaltgang- / Warmgangeinhausung
Dienstag, 19. April 2011 Seite 27©Unified Competence
Kalte Rackseite (Front) Warme Rackseite (Rückseite)
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Rackanordnung in älteren Rechenzentren
Kaltgang- / Warmgangeinhausung
Dienstag, 19. April 2011 Seite 28©Unified Competence
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Kaltgang / Warmgangprinzip
Kaltgang- / Warmgangeinhausung
Dienstag, 19. April 2011 Seite 29©Unified Competence
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Kaltgangabschottung mit Türen (Cool-Pool)
Kaltgang- / Warmgangeinhausung
Dienstag, 19. April 2011 Seite 30©Unified Competence
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Kaltgangeinhausung
Kaltgang- / Warmgangeinhausung
Dienstag, 19. April 2011 Seite 31©Unified Competence
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Kaltgang- / Warmgangeinhausung
Seite 32©Unified Competence (Quelle: Schäfer IT-Systeme)
19. April 2011
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Warmgangeinhausung
Kaltgang- / Warmgangeinhausung
Dienstag, 19. April 2011 Seite 33©Unified Competence
Meist nur mit In-Row-Cooling sinnvoll einsetzbar, da sonst größere Umbaumaßnahmen erforderlich. (Luftführung, Abschottung, …)
Bietet den Vorteil, dass auch nicht in der Einhausungstehende Geräte gekühlt werden können.
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Komplette Einhausung
Kaltgang- / Warmgangeinhausung
Dienstag, 19. April 2011 Seite 34©Unified Competence(Quelle: ZPAS)
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Daxten Cool Control Curten
Kaltgang- / Warmgangeinhausung
Dienstag, 19. April 2011 Seite 35©Unified Competence(Quelle: Daxten)
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Klimatisierung mit Nutzung der Zwischendecke
Kaltgang- / Warmgangeinhausung
Dienstag, 19. April 2011 Seite 36©Unified Competence(Quelle: Panduit)
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Klimatisierung mit Nutzung der Zwischendecke
Kaltgang- / Warmgangeinhausung
Dienstag, 19. April 2011 Seite 37©Unified Competence(Quelle: Panduit)
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Klimatisierung mit Wasser
Open Loop Uniqle Closed Loop
Klimatisierung mit Wasser
Dienstag, 19. April 2011 Seite 38©Unified Competence
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Klimatisierung mit Wasser
Seite 39©Unified Competence (Quelle: Schäfer IT-Systeme)
19. April 2011
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Dienstag, 19. April 2011 Seite 40©Unified Competence
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