Das Schwarz IT Rechenzentrum DC 10 kombiniert natürliche mit maschineller Kühlung
Wo in Ostermiething früher ein Kohlekraftwerk stand, befindet sich nun eines der energieeffizientesten Rechenzentren im deutschsprachigen Raum: das DC 10 der Schwarz IT KG. (Bilder: Schwarz IT)
Ressourcenschutz wurde bei der Konzeption des Data Center DC 10 in Ostermiething (Österreich) groß geschrieben. Der 2018 fertiggestellte Bau mit einer Mindestverfügbarkeit von 99,98 % (TSI Level 3 erweitert) ist das erste Rechenzentrum, dessen Nachhaltigkeit mit dem Gold-Zertifikat der ÖGNI ausgezeichnet wurde. Einen wichtigen Beitrag zur Nachhaltigkeit leistet die natürliche Kühlung mit Flusswasser. Abgesichert wird die ununterbrochen bereitzustellende Kühlleistung maschinell: durch vier Ammoniak-Kaltwassersätze ‚BluAstrum‘ von GEA.
Energieeffizienz und Verfügbarkeit maximiert
Das im Jahr 2018 in Ostermiething (AT) eröffnete Datencenter DC 10 der Schwarz IT Data Center GmbH (Neckarsulm) erzielt einen PUE-Wert (Power Usage Effectiveness) von nur 1,1 und gehört damit zu den effizientesten seiner Art. Das ressourcenschonende Konzept hat auch die Österreichische Gesellschaft für Nachhaltige Immobilienwirtschaft (ÖGNI) überzeugt, die für dieses Objekt ihr Gold-Zertifikat vergeben hat. Gleichzeitig bietet das bemerkenswerte neue Rechenzentrum eine hohe Verfügbarkeit von mindestens 99,98 % (Hochverfügbarkeitsklasse n+1) die vom TÜV zertifiziert wurde.
Natürliche Kühlung hat Priorität
Um Zuverlässigkeit und Energieeffizienz wirkungsvoll zu kombinieren und den sekundären Energieverbrauch zu minimieren, hat der Generalplaner, die dc-ce RZ-Beratung GmbH & Co. KG (Frankfurt am Main), die Möglichkeiten für eine ressourcenschonende Kühlung optimal ausgeschöpft: Als primäres Kühlsystem kommt beim DC 10 keine konventionelle, maschinelle Kühlung zum Einsatz, sondern eine natürliche Kühlung mit Flusswasser. Planer Thomas Fischer berichtet: „An dem Standort des DC 10 wurde früher ein Kohlekraftwerk betrieben, das mit dem etwa neun Grad kühlen Wasser der nahe gelegenen Salzach gekühlt wurde. Die Flusswasserkühlung erlaubt der Schwarz IT Data Center GmbH eine sehr klimaschonende und kostengünstige Klimatisierung des Rechenzentrums realisieren zu können.“
Die maximal zugelassene Temperaturdifferenz von 10 Kelvin zwischen der Temperatur des entnommenen und der des rückgespeisten Wassers werde voraussichtlich nie durch das etwa 1500 Quadratmeter große Rechenzentrum erreicht, erklärt er. Im Winter wird ein Teil der Wärme ohnehin gleich hausintern genutzt: An kalten Tagen dient das rückzuspeisende Flusswasser als Quelle für zwei Wärmepumpen, die die Büros des Rechenzentrums heizen.
Mechanische Kühlung schafft Sicherheit
Mechanische Kühlung schafft Sicherheit Hundertprozentige Verfügbarkeit ist nur mit einer Flusswasserkühlung nicht gegeben. Fischer nennt ein Beispiel: „Bei Hochwasser würde das Einlaufbauwerk eventuell überflutet, dann wäre die Wärmeabfuhr nicht mehr gesichert.“ Auch bei Wartungsarbeiten am Einlauf, an Pumpen oder an dem Wärmeübertrager, der das Flusswasser vom hausinternen Kühlkreis trennt, muss als Zieltemperatur für den Vorlauf des Kühlwassers im Rechenzentrum 25 °C bis 27 °C erreicht werden können. Wie die Stromversorgung ist daher auch die Kühlung hochredundant‘ ausgelegt, Als Backup für die natürliche Kühlung sind im DC 10 vier Ammoniak-Kaltwassersätze vom Typ GEA BluAstrum installiert. Jede dieser regelbaren Maschinen kann bis zu 875 kW Kälteleistung bereitstellen, um den Kühlkreislauf mit 18 °C kaltem Vorlauf bei einem Rücklauf von 24 °C zu bedienen. „Damit können die Racks von den direkt vor Ort befindlichen Umluftklimageräten mit ca. 20 °C kühler Luft sicher gekühlt werden.“, sagt Fischer. Die so aus dem Serverbereich abgeführte Wärme wird über dachaufgestellte Rückkühler an die Umgebung abgegeben oder zu Heizzwecken den Wärmepumpen zugeführt.
Der größte Teil der insgesamt 1500 Quadratmeter Rechenzentrumsfläche wird bereits genutzt. Pro Rack darf die IT bis zu 20 kW elektrische Leistung ziehen.
Klimatisieren mit Netz und doppeltem Boden
Bei normaler Auslastung und vollständig fehlender Flusswasserkühlung müssten nicht einmal alle vier GEA-Kaltwassersätze in Volllast laufen, ergänzt Fischer. Bei der ‚Backup-Kühlung‘ ist also ebenfalls Reserve eingeplant. Alle GEA-Maschinen werden zudem über zwei unabhängige Stromnetze versorgt und sind darüber hinaus über zweifach ausgeführte Busleitungen an eine doppelt ausgelegte Gebäudeleittechnik angebunden. Damit nicht genug: Bei einem eventuellen Komplettausfall der redundanten Gebäudeleittechnik würde die lokale Regelung ein Notprogramm aktivieren und alle Kaltwassererzeuger auf maximale Leistung hochfahren, um das Rechenzentrum auch dann weiterhin zu klimatisieren. Die Leistung würde zwar ungeregelt und wahrscheinlich im Überfluss bereitgestellt werden, aber die Kühlung der Racks wäre gesichert.
Damit sich die Schwarz IT Data Center GmbH jederzeit auf die Einsatzbereitschaft der Notfallkühlung verlassen kann, laufen die vier Kaltwassererzeuger des DC 10 jeden Monat mindestens für einige Stunden. Über die Gebäudeleittechnik oder direkt am Steuerungssystem der Kaltwassersätze, der GEA Omni Control‘ können die Bediener die aktuellen Betriebsdaten auslesen und sich von der Funktion der Anlagen überzeugen.
An den Touch-Panels der Steuerung GEA Omni Control oder in der redundant ausgelegten Gebäudeleittechnik lassen sich die Betriebsdaten der Kaltwassererzeuger einsehen und gegebenenfalls anpassen.
Klimafreundliches Kältemittel Ammoniak
Weil bisher und wohl auch zukünftig die Einsätze der GEA-Kaltwassererzeuger nur wenige Betriebsstunden pro Jahr ausmachen, war deren Effizienz in diesem Fall weniger bedeutend für die Auswahl. Mit einem EER von 4,9 (Energy Efficiency Ratio) bei Volllast hätten die BluAstrum aber auch bei diesem Kriterium gut abgeschnitten. Wichtig war der Schwarz IT Data Center GmbH vielmehr, dass die GEA-Maschinen mit dem umweltfreundlichen Kältemittel Ammoniak (R 717) arbeiten und davon nur etwa 45 Kilogramm je Kaltwassersatz (inkl. Verdampfer/Verflüssiger) erforderlich sind. Denn der Einsatz klimaschädlicher F-Gase kam für die Schwarz IT Data Center GmbH nicht in Frage. Das in der industriellen Kältetechnik bewährte Ammoniak ist in dieser Beziehung vorbildlich: Es hat kein Ozonabbaupotenzial (ODP = 0) und keinen direkten Treibhauseffekt (GWP = 0). Wie konsequent sich das Thema Sicherheit und Verfügbarkeit durch die Planung und den Betrieb eines Rechenzentrums zieht, macht nicht zuletzt die Auswahl des Lieferanten für die Kaltwassersätze deutlich. Planer Fischer: „Wir haben natürlich mehrere Angebote verglichen, doch nur GEA überzeugte mit für Ammoniak entworfenen und optimierten Kaltwassersätzen und erreichte auch die notwendige gute Lieferantenbewertung.“ Der Planer begründet, schließlich komme es nicht nur auf die Technik an, sondern ebenso auf die Verfügbarkeit von Ersatzteilen und die Reaktionsgeschwindigkeit des Serviceteams.
GEA hat uns diesbezüglich voll überzeugt. Und das Unternehmen kann dank seiner jahrzehntelangen Erfahrung in der Ammoniak-Kältetechnik eine technisch ausgereifte Kaltwassersatz-Lösung vorweisen.“
