Interview: Emerson Network Power über Design-Trends im Rechenzentrumsbau

Vapor Chamber und Cube Data Center: Der Rechenzentrumsbau sieht viele Design-Ideen, die nie realisiert werden. Das sagt Emerson Network Power dazu.

Immer wieder tauchen neue Design-Konzepte für den Rechenzentrumsbau auf, die meisten davon finden aber nie den Weg in Produktiv-Umgebungen. Wir haben mit Dr. Peter Koch, Senior Vice President Engineering & Product Management, Racks & Integrated Solutions, Emerson Network Power in EMEA, über Cube Data Center, Vapor Chamber und Tauchkühlung gesprochen und gehen der Frage nach, welche Ideen in Zukunft tatsächlich umgesetzt werden dürften.

Herr Dr. Koch, es gibt zwar immer wieder grundlegend neue Design-Konzepte im Rechenzentrumsbau, letzten Endes verwendet die Branche aber seit Jahren die gleiche Bauweise bei Rack-Aufbau, Kühlungund Stromversorgung. Warum eigentlich?

Dr. Peter Koch, Sr. VP,
Emerson Network Power

Dr. Peter Koch: Das ist zwar eine interessante Frage, aber aus technischer Sicht gibt es darauf eigentlich eine recht gute Antwort: Es gibt nun einmal für jeden Typ Rechenzentrum – egal ob groß oder klein – bereits unterschiedlichste Technologien und Lösungen, die Leistung, Energieeffizienz und Verfügbarkeit schon sehr weit optimieren.

Den PUE-Wert halte ich persönlich zwar für eher irreführend, aber wenn man sämtliche Verluste einrechnet, also nicht nur Kühlung, sondern zum Beispiel auch Strom- und USV-Verluste, dann kann man in modernen Rechenzentren heute bereits einen PUE-Wert von 1,2 erreichen. 

Für die Kühlung ist ein partieller PUE-Wert von 1,15 bis unter 1,1 realistisch. Damit ist, zumindest aus physikalischer Sicht, was die Infrastruktur betrifft eigentlich das Ende der Fahnenstange erreicht. Es gibt also einfach wenig Anreize, in diesem Bereich große Innovationen auszuprobieren.

Das heißt also in Sachen Energieeffizienz gibt es kein Potenzial für Verbesserungen mehr?

Koch: Zumindest was die Infrastruktur betrifft wird es schwer. Was meiner Meinung nach stark unterschätzt wird, und im Übrigen im PUE-Wert eher versteckt wird, ist die Tatsache, dass die eigentliche Kernfrage doch die Effizienz der IT ist: Wie effizient rechnen Server, wie viele FLOPS pro Watt kann ich im Server generieren? Anders als bei der Infrastruktur ist in diesem Bereich noch immer ein beständig großer Fortschritt zu sehen.

Wenn man die Vergleichsdaten moderner Server betrachtet, dann sieht man gerade hier alle eineinhalb bis zwei Jahre große Fortschritte. Darüber wird beim Thema Energieeffizienz im Data Center interessanterweise aber ganz wenig geredet, obwohl dieser Hebel für die Effizienz viel länger ist, als der über die Infrastruktur.

Ihr Rat für eine höhere Energieeffizienz lautet also, lieber regelmäßig die Server zu erneuern, als nach neuen Infrastruktur- und Design-Konzepten zu suchen?

Koch: Die Voraussetzung hierfür ist eine ausreichend flexible Infrastruktur, aber grundsätzlich: Ja. Wenn die Server regelmäßig erneuert werden und vielleicht noch ein bisschen stärker virtualisiert wird, dann kann man im Rechenzentrum ungleich mehr Energie einsparen, als wenn man den PUE-Wert von 1,15 auf 1,12 drückt.

In der Praxis würde es sich für nahezu jede Anwendung lohnen, regelmäßig die Server zu erneuern. Meist wird dies aber nicht gemacht, weil die Berechnung über die Total Cost of Ownership (TCO) hinter anderen Faktoren zurückbleibt.

Damit verweisen Sie also neue Konzepte wie die Vapor Chamber oder das Cube Data Center, die derzeit für große Furore sorgen, ins Reich theoretischer Design-Ideen ohne praktischen Mehrwert?

Koch: Für Fragen der Energieeffizienz vielleicht, das hängt aber vom jeweiligen Anwendungsfall ab. Ganz generell würde ich diese Aussage aber klar verneinen. Was zum Beispiel das Cube Data Center von eCube betrifft, mit denen wir übrigens sehr eng zusammenarbeiten, so ist das eine Technologie, die für eine ganz bestimmte Art von Rechenzentren sehr große Vorteile bietet.

Diese Vorteile liegen aber in erster Linie in den Baukosten für das Data Center, und nicht so sehr in einem Energieeffizienzwert, der gegenüber anderen Bauweisen so überragend hoch wäre. Was die Grundfläche betrifft, kommt dieses Rechenzentrum mit einem sehr geringen Flächenverbrauch aus, durch die würfelförmige Bauweise sind auch die Baukosten selbst sehr niedrig. 

Auch der Innenausbau mit gitterförmigen Bodenflächen und einem einheitlichen Luftraum macht die Sache nochmals kostengünstiger und reduziert die Technikflächen. Es geht hier also um die Anfangsinvestitionen, und die sind bei so einem Rechenzentrum sehr niedrig, was durchaus eine große Rolle spielen kann.

Auch das Cube Data Center lebt also von modernen Betriebskonzepten, hat aber mit den Baukosten einen anderen Fokus als die Energieeffizienz. Bloß weil die Infrastruktur kaum mehr Potenzial zur Verbesserung der Energieeffizienz bietet, sollte man also nicht den Umkehrschluss ziehen und der Infrastruktur gar keine Beachtung mehr schenken.

Beim Cube Data Center sind ja wassergekühlte Wärmetauscher im Spiel, macht das Management und Betrieb eines solchen Rechenzentrums nicht wesentlich komplizierter?

Koch: Es macht zumindest den Bau des Data Centers etwas komplizierter, weil natürlich die Leitungen bis zu den Schränken verlegt werden müssen. Der Betrieb ist aber denkbar einfach, da man anschließend mit der Wassertemperatur als einziger Regelgröße die gesamte Temperatur des Rechenzentrums im Griff hat.

Zudem gibt es bei dieser Bauweise keine oder nur ganz wenige Umluftkühlgeräte und auch kein Klimasystem mit Lüftern. Das Regelungskonzept ist also grundsätzlich ein sehr einfaches System, mit dem man trotzdem eine sehr hohe Kühlleistung pro Schrank erreichen kann, nämlich hoch bis zu 30 kW. Das ist natürlich zunächst einmal vor allem für wissenschaftliches Rechnen sehr attraktiv, könnte zukünftig aber auch für Cloud-Computing relevant werden, wenn man sich die zunehmenden Leistungsdichten in diesem Bereich ansieht.

Das Cube Data Center erhält also Ihren Segen, wie sieht es denn mit der vor kurzem erst vorgestellten Vapor Chamber aus?

Koch: Wenn man sich einfach mal überlegt, wie viel Platz man benötigt, wenn man in eine kreisrunde Anordnung eckige Server einbaut, um dann in einem eckigen Raum runde Server-Inseln zu installieren, dann kommt man im Vergleich zu herkömmlichen Server-Racks leicht auf die doppelte Grundfläche. Da steht für mich hinter dem tatsächlichen Nutzen also noch ein klares Fragezeichen.

Was mir an solchen Konzepten aber schon gefällt ist, dass sie Bewegung in die Landschaft bringen. Was zum Beispiel momentan auch etwas versteckt am Heranwachsen ist, das ist die Immersions- oder Tauchkühlung, bei der Server-Boards komplett in einer Kühlflüssigkeit versenkt werden.

Was dann aber die Wartung doch ziemlich erschwert?

Koch: Die Technik steckt natürlich noch ein bisschen in den Kinderschuhen. Momentan gibt es zwei Ansätze, einer davon basiert auf einem bestimmten Öl als Kühlflüssigkeit. Wenn die Boards dann ölig sind, wird es mit der physischen Wartung zugegebenermaßen ziemlich schwierig.

3M arbeitet momentan aber zum Beispiel daran, das eigentlich als Brandlöschmittel eingesetzte Novec als Kühlflüssigkeit zu verwenden. Novec hat dabei den klaren Vorteil, dass es als Feuerlöschmittel bereits im Data Center zugelassen ist. Wenn man die Lüfter von den Server-Boards abbaut und keine Harddisks verbaut sind, dann können die Boards komplett in Novec versenkt werden und die Kühlung erfolgt durch Verdampfung. 

Im Gegensatz zu Öl verdampft Novec völlig rückstandslos, einmal aus der Kühlflüssigkeit herausgenommen ist ein Board also innerhalb kürzester Zeit völlig trocken – und nebenbei bemerkt auch noch äußerst sauber.

Momentan erscheint uns diese Technik noch als extrem kompliziert und als so anders als alles, was wir gewohnt sind. Aber mit Blick auf Leistungsdichte, Gebäudegröße und Energieeffizienz bietet diese Kühlmöglichkeit sehr interessante Vorteile. Es wird noch ein paar Jahre dauern, aber diese Technologie wird uns noch beschäftigen!

Herr Koch, vielen Dank für das Gespräch.

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Artikel wurde zuletzt im April 2015 aktualisiert

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