]> Kooperation - Seidl Technologies
    ST Logo    

Ko­ope­ra­tion - Seidl Tech­nolo­gies

     Flag of the UK Flag of Spain    
   

   
   

Start­sei­te

Vor-​Ort-​Lei­stun­gen IK

AGB Vor-​Ort-​Lei­stun­gen IK

FMC

Ko­ope­ra­tion

Kun­den­da­ten­for­mu­lar

Im­pres­sum

Recht­li­che Hin­wei­se

Bank­ver­bin­dun­gen

     

   

1. Aktiv gekühlter Serverschrank
2. Bedürfnisse, technische Lösungen
3. Kommerzielle Aspekte
4. Über diese Seite

 

1. Aktiv gekühlter Serverschrank für das untere Leistungssegment

Seidl Technologies ist auf der Suche nach einem oder mehreren Partnern, vorzugsweise, jedoch nicht zwingend aus der Europäischen Union, um ein Produkt auf den Markt zu bringen, welches unter dem Titel Energetisch gesehen vernünftige sowie extrem wartungsarme Einschrankrechenzentrumslösung abgehandelt werden könnte. Dieses Produkt möchte eine Lücke schließen. Die dahinterstehende Idee ist nicht grundsätzlich neu. Neu sind die Schwerpunkte, die hier gesetzt werden. Wie die Analyse der Fabrikate namhafter Hersteller zeigt, ist man sich in dieser Hinsicht durchaus uneinig. So wollen wir auf dem Markt einen Aktiv Gekühlten 19”-Serverschrank etablieren, der insbesondere für kleine Unternehmen, Praxen, Kanzleien und Ingenieurbüros, vielleicht auch Studios geeignet ist und einen guten Preis hat. Der Forderungskatalog hinsichtlich eines solchen Erzeugnisses schaut im Falle von kleineren Unternehmen grundsätzlich anderers aus als bei größeren Firmen oder Rechenzentren. Allgemein gilt erst einmal, dass in kleineren Unternehmen sehr genau hingesehen wird, dass eine vorgestellte Beschaffung etwas bringt und dass sie sehr lange Zeit ihren Zweck erfüllt.

2. Bedürfnisse und Lösungen aus technischer Sicht

Nicht immer ist es richtig, Daten und ihre Verarbeitung aus den Händen zu geben. Kommt es wirklich darauf an, gilt es, Datenschutz physisch durchzusetzen. Dies wiederum setzt verlässliche, eigene Hardware voraus, die Fremde nicht in Zugriff nehmen können. Die Meinung darüber, was man unter verlässlicher Hardware zu verstehen hat, ändert sich mit der Zeit, genauer mit der technologischen Entwicklung. Was sich demgegenüber nicht zu ändern scheint, ist, dass verlässlich anmutende Hardware typischerweise im 19”-Format daherkommt. Und das ist zunächst gut so.

IT-Technik im 19”-Format lässt sich ausgezeichnet planen, installieren und pflegen. Es ist weiterhin unbestritten, dass Technik in diesem Format Platz schafft, sie wird zunächst übereinander gestapelt und erst danach nebeneinander aufgestellt. Darüber hinaus gilt sie als vergleichsweise zuverlässig, nicht unbedingt weil sie viel besser funktioniert, sondern weil sie in der Regel kompromisslos belüftet wird und ein Großteil der Kabel und Steckverbinder vor unmittelbarem Zugriff geschützt ist. Dem steht eine ganze Reihe von Nachteilen gegenüber. In Büroumgebungen aufgestellte 19”-Standardschränke voller Technik, besser gesagt Standardschränke mit nennenswertem Energieumsatz, werden als sehr laut empfunden. Dazu verschmutzen sie mit der Zeit in unangenehmster Art und Weise. Sowohl der Lärm als auch die Verschmutzung sind Folgen des starken und andauernden Gasaustausches mit der Umgebung. Vom Markt werden weder das Lärm- noch das Staubproblem wirklich ernst genommen. Das wundert auch nicht weiter. So spielt der Krach in den riesigen Sälen der Rechenzentren tatsächlich keine Rolle und Staub gibt es dort auch so gut wie keinen. Und da Technik, die nicht für ein Rechenzentrum bestimmt ist, im Normalfall nicht im 19”-Format zum Kunden kommt, sondern in irgendwelchen Gehäusen unterschiedlichster Größe, Geometrie und Farbe, und meist noch mit Steckernetzteil, scheint es tatsächlich keinen Grund zu geben, darüber nachzudenken, wie ein leiser und sauber bleibender 19”-Schrank beschaffen sein sollte. Das kann man durchaus so sehen. Weiterhin wird Technik in 19”-Standardschränken recht schnell instabil oder droht gar, den Hitzetod zu sterben, wenn ein solcher Schrank in einer vielleicht fensterlosen Besenkammer aufgestellt wurde und jemand die Tür zugemacht hat, und das, obwohl die Luft dort sehr gut durchgequirlt wird. Auch eine möglicherweise vorhandene Klimaanlage kann an dieser Situation nur dann etwas ändern, wenn die anfallende Wärme aus der Besenkammer tatsächlich herausgeschafft wird. Genau das tun aber Produkte mit direkt am Schrank angebauter Kompaktklimaanlage nicht. Es kommt hinzu, dass IT-Technik im 19”-Format nennenswert mehr kostet als funktionell gleichwertige im Kunststoff- oder Stahlblechschachtelgehäuse. Und schließlich gibt es interessante Technik, die im 19”-Format überhaupt nicht verfügbar ist. Allen genannten Nachteilen zum Trotz haben wir uns im Jahre 2005 das erste Mal darangemacht, einen luftgekühlten Schrank aufzubauen, wobei an eine Kommerzialisierung zunächst nicht gedacht wurde. Dieser Schrank ist bis heute in Betrieb. Die wichtigsten Erfahrungen und Schlussfolgerungen sind die folgenden.

  1. Das massiv gefertigte Cabinet in Gestalt eines Möbelstückes ist bis auf eine staubgefilterte Einzugs- sowie eine Auslassöffnung völlig geschlossen. Die Wände bestehen von außen nach innen aus 26 mm Eiche, 12 mm gereinigtem Bitumen, 5 mm Sperrholz und 3 mm Neopren. Vorder- und Hintertüre sind verschraubt und mit Neopren gedichtet. Die Schwingungen der Luftsäule im Auslasskanal werden mit Hilfe eines akustischen Labyrinthes gedämpft. Ließen sich die beiden Öffnungen mit zum Beispiel Kissen verstopfen, so wäre die Schallisolation wahrscheinlich perfekt. Bedauerlicherweise ist Letzteres bei Luftkühlung nicht möglich, sodass mit dem ausströmenden Medium auch ein Teil der Geräusche nach außen dringt. Der Luftfilter im Einzugskanal ist ⅓ m² groß, um nicht zu häufig gewechselt oder gereinigt werden zu müssen. Als Filtermatten kommen solche der Klasse F9 und der Klasse F7 als Vorfilter zur Anwendung. Bei durchgehendem Lüfterbetrieb ist im ländlichen Raum alle zwei Jahre ein Filterwechsel fällig, in einer südeuropäischen Großstadt mit hohem Verkehrsaufkommen einer jedes Jahr. Ein Luftfilter, der aussieht wie dieser hier, wurde zu lange nicht gewartet, wobei der fotografische Farbkontrast zur Verdeutlichung etwas angehoben worden ist. Beherbergt werden im Cabinet eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV), drei 4-HE-Servereinschübe, ein 4-HE-Sondereinschub voller Kleintechnik sowie eine Unmenge von Kabeln. Damit erfüllt der Schrank zunächst seine wichtigste Funktion. Andererseits sind wir bereits an dieser Stelle in der Lage, Schlussfolgerungen von einiger Tragweite zu ziehen. Im Hinblick auf eine Kommerzialisierung dürfte ein Cabinet in Gestalt eines Möbelstückes als unbezahlbar gelten und auch kaum genehmigungsfähig sein. So kommt hier im Grunde nur ein 19”-Standardschrank aus Stahl in Frage, der aber durchaus mit gereinigtem Bitumen entdröhnt sein könnte. Weiter ist Luftkühlung insgesamt unvorteilhaft. Keines der beiden Kernprobleme, Lärm und Schmutz, ist bei Luftkühlung komfortabel zu beherrschen. Eine kommerzialisierbare Variante wird besser mit Wasserkühlung arbeiten. Dabei werden die Einschübe nach wie vor mit Luft gekühlt und Wasser als Medium dient dazu, die insgesamt erzeugte Wärme aus dem Cabinet zu schaffen. Mit Wasserkühlung hat zwischen Cabinet und Umgebung kein massiver Gasaustausch mehr stattzufinden. So ist Schalldämmung kostengünstig in den Griff zu bekommen, so ist das Problem der Verschmutzung grundsätzlich vom Tisch und so hat auch die Besenkammer-Situation eine natürliche Lösung. Gegenüber dem Kunden ist Wasserkühlung hier der einzig ehrliche Ansatz. Er kauft ein Produkt und hat die reale Chance, ein Jahrzehnt lang Ruhe zu haben. Mit Luftkühlung in einer Büroumgebung ist so etwas nicht vorstellbar
  2. Wenn ein derartiges Cabinet vernünftig konzipiert ist, dann wird es eine Lebensdauer in der Größenordnung von 25 Jahren ohne Weiteres erreichen. Verschleißteile sind zunächst die Lüfter. Für doppelt-kugelgelagerte Modelle verschiedener Hersteller werden 80.000 Betriebsstunden bei 40°C angegeben. Diese Lebensdauer wird, da man jene Lüfter bei entsprechender Wartung selbst im luftgekühlten Falle einigermaßen staubfrei betreibt, auch mit hoher Wahrscheinlichkeit erreicht. Bisher ist nicht ein einziger der insgesamt über 40 Ventilatoren ausgefallen. Sie sind schätzungsweise alle 4 Jahre einmal mit Pinsel und Staubsauger gereinigt worden, wobei die jeweilige Kontamination zwar schon farblich sichtbar, aber noch unbedenklich war. Wie bereits angedeutet ist eine Reinigung der Lüfter im Cabinet bei Wasserkühlung nicht mehr nötig. Kunden, bei denen es darauf ankommt, werden Ventilatoren, die 80.000 Betriebsstunden, das heißt 9 Jahre hinter sich haben, auch bei redundanter Auslegung vorsorglich austauschen. Schließlich wird in einem wassergekühlten Cabinet auch die Umwälzpumpe zu den Verschleißteilen gezählt werden müssen, wobei von den bedeutenden technischen Fortschritten der Haustechnikprodukte in den letzten Jahren durchaus profitiert werden kann. Eine moderne Pumpe wird demnach auch mindestens ein Jahrzehnt halten
  3. Anders als in einem Rechenzentrum, in dem praktisch alles durchläuft, wird im Anwendungsumfeld unserer Zielkundengruppe Technik der hohen Elektroenergiepreise wegen geräteweise ein- und ausgeschaltet, und zwar hauptsächlich bestimmt durch den Tag-Nacht-Zyklus. Eine Online-USV nach dem Doppelwandlerprinzip, die günstigerweise selbst durchläuft, kommt derartigen Betriebsgepflogenheiten sehr entgegen. Zunächst gelten die Doppelwandler aller namhaften Hersteller für sich genommen als außerordentlich zuverlässig. Dazu ergibt sich unter der Bedingung, dass eine solche USV vernünftig dimensioniert ist, der nicht zu unterschätzende Vorteil, dass sich die von ihr versorgten Komponenten des praktisch ewigen Lebens erfreuen. So geht jene bei jedem Einschalten irgendeines Gerätes mit großen Kondensatoren zum Selbstschutz vollständig in die Knie und hält auf solche Weise den Einschaltstromstoß des zu Versorgenden in relativ engen Grenzen. Mit einer Online-USV erhöht sich also die Wahrscheinlichkeit, am Abend ausgeschaltete Geräte am nächsten Morgen auch wieder in Betrieb zu bekommen. In unserem Cabinet erledigt die USV zentrale Funktionen. Folgerichtig wird die Auswahl des konkreten Typs kaum dem Kunden überlassen werden können.
    Modelle, die hier in Frage kommen, sind 2 oder 3 HE hoch, haben eine Leistung um 1 kW herum und arbeiten völlig autonom, das heißt ohne einen dedizierten Server. Sie besitzen am Ausgang außer der Gruppe der Master-Steckdosen mindestens 2 Gruppen von unabhängig schaltbaren Slaves. Fehlen die Slaves, ist eine separate Power Distribution Unit (PDU) einzusetzen, die die gesamte Installation unnötig verteuert. Über aktive Leistungsfaktorkorrektion (active PFC) auf der Eingangsseite sollte heute eigentlich nicht mehr diskutiert werden müssen. Mögliche USV-Modelle sind mit einer Netzwerkkarte mit Temperatur- und Luftfeuchtigkeits-Sensor sowie mindestens 2 softwareseitig auswertbaren Trockenkontakt-Eingängen ausgestattet. So kann die USV im Falle einer Wasserkühlung über entsprechend angeschlossene Sensoren direkt auf Havarien im Wasserkreislauf reagieren, muss also nicht erst auf die Folgeerscheinung, das Eintreten gefährlich hoher Temperaturen warten. Die Netzwerkkarte möchte Zustandsabfragen auf der Basis gut dokumentierter und verbreiteter Netzwerkprotokolle wie zum Beispiel des SNMP mit der Standard-USV-MIB nach RFC 1628 ermöglichen. Lässt man diesen Punkt außer Acht, ist der Ärger mit der entsprechenden Software auf den Servern vorprogrammiert. Woher sollte ein USV-Hersteller auch wissen, welche Betriebssysteme auf den zu versorgenden Servern irgendwann einmal laufen. Der auf der Netzwerkkarte der USV laufende Web-Server zur Administration derselben sollte TLS-konforme Verschlüsselungsprotokolle unterstützen. Weiter haben interessante USV-Modelle im besten Falle 3 oder mehr AGM Blei-Batterien 12 V 7 Ah der Abmessungen 151×94×65 mm³ mit Faston Quick Terminals 250 (F2 (6,3 mm)) eingebaut. Diese Batterien sind sehr preiswert auszutauschen. Schließlich ist eine ganz entscheidende Bedingung, der eine USV hier zu genügen hat, sich über einen Trockenkontakt ein- und ausschalten zu lassen. Zur Erinnerung, die USV befindet sich im Cabinet und ist damit nur eingeschränkt zugänglich. Inzwischen existieren auf dem Markt mindestens zwei verschiedene Kandidaten, die das gesamte Anforderungsspektrum erfüllen, auf die man also bauen kann
  4. Es gibt verschiedene Möglichkeiten, mit mehreren Servern umzugehen. In dem oben gezeigten, luftgekühlten Schrank befinden sich drei Systeme, ein Master-Server, ein Master-Server-Cold-Standby und ein Installations-Server. Der Master-Server ist das Arbeitspferd, das Master-Server-Cold-Standby ist eine Kopie des Arbeitspferdes und der Installations-Server ist eine Maschine, auf der Betriebssysteme vorbereitet werden und welche immer dann genommen wird, wenn eine Sandbox in Hardware benötigt wird. Bei einer solchen Aufteilung sind zwei der drei Systeme meistens ausgeschaltet. Weiter gibt es verschiedene Möglichkeiten, zentrale Ressourcen, und das sind die Systeme in unserem Cabinet nun einmal, in Zugriff zu nehmen. Besteht ein hoher Sicherheitsanspruch oder das Bedürfnis nach begrenztem Administrationsaufwand, dann greifen Mitarbeiter über einen Thin-Client oder eine Diskless-Workstation an ihrem Arbeitsplatz auf irgendwelche Server zu. Bei vollem Vertrauen bekommt eine Person die Konsolenkabel direkt an den Schreibtisch geführt. Diese Person verfügt dann über die volle Performance, ohne die Nachteile in Kauf nehmen zu müssen, die mit großen Maschinen in unmittelbarer Nähe des Arbeitsplatzes üblicherweise verbunden sind. Im obigen Falle werden die Konsolen aller Server mit Hilfe eines KVM-Switches konzentriert und unter Verwendung von Extendern über 15 m Kabel an einen Schreibtisch geführt
  5. Für die Server im obigen luftgekühlten Cabinet wurden ursprünglich drei Einschübe der Größe 4 HE × 700 mm mit je drei 120-mm-Lüftern in der Mittelwand gewählt. Dieser Gehäusetyp entspricht einem auf der Seite liegenden Big-Tower. Damit ist er vom Platzangebot her in der Lage, alle möglichen Standard-Netzteile und Mainboard-Formate wie M-ATX, ATX, E-ATX, SSI CEB und SSI EEB aufzunehmen, realisiert aber im Gegensatz zum Big-Tower kompromisslose Belüftungsbedingungen. So befinden sich die Festplatten sämtlich vorn im Kaltluftbereich hinter den beiden Türen mit zusätzlichen Luftfiltern. Die drei 120-mm-Lüfter in der Mittelwand sorgen mit ihren Eckdaten, 60 Pa bei dV/dt=0 und 3×50 ℓ/s bei Δp=0, unter allen hier interessierenden Umständen für Druckdifferenzen von zumindest 40 Pa, sodass die Takeouts an der Rückwand bei quasi Δp=0 laufen. Unter derartigen Bedingungen fördert so ein Takeout der Dimension 80×80×20 mm³ in der Rückwand mit 7 Flügeln bei 45° Steigung und der Drehzahl 3300/min von der Geometrie her irgend etwas in der Nähe von 25 ℓ/s beziehungsweise 90 m³/h. Die Server-Einschübe im obigen luftgekühlten Cabinet haben nur ein Takeout. Zwei würden die Lufttemperaturspreizung auf die Hälfte reduzieren. Allerdings ist der gewählte Einschubgehäusetyp mit einem elektrischen Aufwand von deutlich mehr als 20 W je Chassis allein für die Versorgung der Ventilatoren auch schon ohne den zweiten Auszugslüfter hart an der Grenze des Erträglichen. Im Falle des wassergekühlten Cabinets wird auch in dem Zusammenhang einiges einfacher. Resultierende Einschubgehäuse ähneln zunächst den in Rechenzentren verwendeten Chassis für Server. Im weiteren Verlauf wurden die drei 4-HE-Server im oben genannten luftgekühlten Cabinet im Jahre 2018 nach 15-jähriger Dienstzeit durch zwei industriell hergestellte gebrauchte 2-HE-Server ersetzt. Damit konnte die zur Verfügung stehende Leistung bei nahezu gleichbleibender Wärmeentwicklung in jeder Dimension vervielfacht werden, so dass von Seiten der Hardware wieder für lange Zeit Ruhe sein dürfte. Jeder der beiden Server wurde für reichlich 300 € erworben und mit 1000 € aufgerüstet. Im Ergebnis dessen stehen zwei Maschinen mit je 12 Cores und Unterstützung für 24 Threads bei maximal 2,67 GHz, 48 GB RAM und einer logischen RAID-6-Festplatte von 2,4 TB zur Verfügung. Zwei der acht physischen Festplatten einer jeden Maschine sind Hot-Standbys. Die passiv gekühlte Grafikkarte kann eine Auflösung von 2560x1440 bei 60 Hz und es gibt USB 3.0 für das Festplatten-Backup und die Sound-Karte. Manche USB-Sound-Karten laufen an USB 2.0 nicht vernünftig, da sie zu viel Strom ziehen. Die Server sind vom Hersteller für warme Rechenzentren konzipiert worden. Sie besitzen geregelte Lüfter und können bei Lufttemperaturen im Bereich von 10°C bis 35°C betrieben werden. Vorteilhaft ist auch das Vorhandensein eines Konsolen-Prozessors. Wie üblich erfordert das Einspielen der letzten Firmware etwas Erfahrung, es stellt jedoch, da es sich bei den Systemen um verbreitete, gut dokumentierte Hardware eines namhaften Herstellers handelt, kein größeres Problem dar. Dasselbe trifft prinzipiell auch auf die Beschaffung von Ersatzteilen zu. Abbildung Zwei Systeme x3650 M3 von vorn zeigt unten einen Einschub wie er seinerzeit für reichlich 300 € geliefert worden ist und oben einen Einschub nach seiner Aufrüstung. Man sieht, dass oben das optische Laufwerk fehlt und die Festplatten in die Drive-Bay in der Mitte umgezogen sind. In der linken Drive-Bay wurden die linken Festplatten auch im freien Betrieb außerhalb des Cabinets unzulässig heiß. Warum dies so ist, wird relativ schnell klar, wenn man sich einmal ein geöffnetes System x3650 M3 von oben ansieht. Eine letzte Abbildung, Zwei Systeme x3650 M3 von hinten, möge den Überblick über die Server komplettieren. Es bleibt zu erwähnen, dass sich Reverse Flow Blocker bei Verwendung industrieller Server praktisch nur an deren Frontseite montieren lassen
  6. Der erwähnte Sondereinschub gestattet, Nicht-19”-Kleingeräte wie Router, Switches, Medienkonverter, KVM-Hardware, Telefonanlagen, Teile von Einrichtungen zur Video-Überwachung und so weiter zusammen mit ihren vielen Steckernetzteilen unterzubringen und unter außerordentlich günstigen Bedingungen zu betreiben. Selbst WLAN-Access-Points können auf diese Art zum Verschwinden gebracht werden, wenn man nur ihre Antennen aus dem Cabinet wieder herausführt. Die Erfahrungen sprechen in dem Zusammenhang eine eindeutige Sprache. Kleingeräte, die in so einem Sondereinschub ihren Platz gefunden haben, zeigen nicht die geringsten Instabilitäten. Dabei ist die tatsächliche Umgebungstemperatur weitgehend bedeutungslos. Der Punkt ist die permanente Belüftung, die das Auftreten jeglicher Temperatur-Hotspots zu allen Zeiten verhindert. Ohne einen solchen Sondereinschub dürfte die ins Auge gefasste Zielkundengruppe für ein 19”-Cabinet kaum zu begeistern sein. Nur wenn es einem Cabinet gelingt, quasi die gesamte verfügbare Palette an IT-Technik qualifiziert und diskret in sich aufzunehmen, erfüllt es hier seinen Zweck. Qualifiziert heißt in diesem Falle wie gesagt, IT-Technik nicht nur zu beherbergen, sondern auch gut und staubfrei zu ventilieren. Der Sondereinschub hat sehr geschickt konstruiert zu sein. Es zeigte sich, dass 4 HE zu wenig sind. Demgegenüber erscheinen 8 HE Höhe optimal. Dieser Einschub muss ohne selbst herausgezogen werden zu müssen von vorn und von hinten zugänglich sein. Er muss sinnvoll unterteilt sein, muss zahlreiche Möglichkeiten bieten, die Kleingeräte und ihre Kabel zu fixieren, und muss viele Steckdosen in ausreichendem Abstand voneinander zur Verfügung stellen. Es hat wenig Sinn, den Sondereinschub im Cabinet beweglich zu montieren. Die vielen Kabel, die am Ende hinten hinein- oder herausgehen, dürften schon sehr bald jegliche Bewegungmöglichkeit aus der Welt geschafft haben. Und schließlich nur noch einmal zum Verständnis. Hardware, welche Interventionen des Benutzers erfordert, dazu zählen insbesondere die Drucker, hat weder in dem genannten Sondereinschub etwas zu suchen noch im Cabinet überhaupt. Ebenso sollten auch solche Dinge wie ADSL-Modems nicht in den Schrank hineingezogen werden. Es ist sicherer, zwischen einem weit entferntem Modem und dem Cabinet eine ausschließlich optische Verbindung zu haben, um die Überspannungsproblematik besser unter Kontrolle zu behalten
  7. 18 HE, die das oben genannte luftgekühlte Cabinet bietet, sind zu gering bemessen. So ist es recht unangenehm, wenn zu der Aufgabenstellung, eine neue Maschine unter zeitlichen Rahmenbedingungen in den Schrank einzubringen und in Betrieb zu nehmen, die Entscheidung gefällt werden muss, welcher der bis dahin eingebauten Server für immer entbehrlich zu sein hat. Es ist sehr viel komfortabler, beide Dinge voneinander entkoppelt zu haben. In dem Zusammenhang bieten zum Beispiel 42 HE einen Luxus der ganz anderen Art. Zusätzlich zur laufend benutzten Hardware ermöglicht viel Raum einerseits, ausgemusterte Server als Reservesysteme, Datenspeicher oder Sandboxes vorzuhalten, und andererseits, nicht mehr benutzte Einschübe zumindest solange platzsparend unterzubringen, bis geklärt ist, dass sie tatsächlich nicht mehr gebraucht werden
  8. Wie bereits angedeutet wird angenommen, dass die in unserem Fokus stehende Zielkundengruppe Technik der hohen Elektroenergiepreise wegen geräteweise ein- und ausschaltet, und das mindestens täglich. Daraus erwächst ein weiteres Problem. So können sich, wenn nichts unternommen wird, eingeschaltete Einheiten überhitzen, weil es zu einem Kühlluftrückstrom durch ausgeschaltete Einheiten hindurch kommt, derart, dass eine eingeschaltete Einheit am Einlass nicht ausschließlich Kaltluft zur Verfügung hat, sondern eine Mischung aus Kaltluft und eigener Abluft. In Abhängigkeit von den augenblicklichen Strömungsverhältnissen kann es auf diese Weise zu gefährlichen Temperaturerhöhungen mit katastrophalen Folgen kommen. Zwar dürfte die oben gezeigte luftgekühlte Variante diesem Effekt gegenüber anfälliger sein als eine wassergekühlte Variante, Abhilfe zu schaffen ist jedoch in beiden Fällen geboten. Die technologische Lösung hier besteht darin, die bereits erwähnten Reverse Flow Blocker vorzusehen. In Rechenzentrumsumgebungen spielt dieses Thema eine untergeordnete Rolle

Berücksichtigen wir alle berührten Punkte. Unser neues Cabinet, dessen Kommerzialisierung beabsichtigt ist, soll eine sichere und unauffällige Behausung bieten für quasi alles an fernbedienbarem Gerät, was auf dem IT-Markt zu haben ist, soll jenes Gerät unter günstigen Bedingungen zu betreiben erlauben, soll, abgesehen von fälligen Batteriewechseln der USV alle drei bis fünf Jahre, möglichst ein Jahrzehnt wartungsfrei laufen, soll eine energetisch gesehen vernünftige Lösung repräsentieren, soll einen Preis haben, der sich allgemeiner Akzeptanz erfreut, und soll selbst sehr lange leben. Geliefert werden möchte ein Komplettpaket, bestehend aus vier augenscheinlich trennbaren Komponenten.

Aktiv gekühlter Serverschrank

Drei dieser vier Komponenten sind in der Abbildung schematisch dargestellt. Auf der linken Seite sehen wir das Cabinet. Es könnte sich dabei um einen symmetrischen Serverschrank aus Stahl mit geschlossenen Türen vorn und hinten und den Abmessungen 42 HE × 600×1200 mm² handeln. Die 19”-Rasterholme möchten im Abstand von 800 mm montiert sein. Als Schutzart wird IP 54 anvisiert. Es sollte ein optionaler Entdröhnsatz zur Verbesserung der Schallabsorption angeboten werden können. Im Cabinet unten befindet sich der Luft-Wasser-Wärmetauscher mit 8 HE, darüber der Pumpeneinschub. Auf der rechten Seite der Abbildung haben wir den Kühlwasserrückkühler. Das ist in unserem Falle kein Rückkühler mit Kältemaschine, sondern ein üblicher Warmwasserwandheizkörper für Wohnräume, allerdings ein Modell von verhältnismäßig hoher Leistung. Die dritte sichtbare Komponente ist die Verschlauchung. Mit ½" Panzerschlauch ergeben sich ungefähr 0,3 bar Druckabfall bei 5 ℓ/min Förderstrom und 40 m Länge. In Näherung steigt der Druckabfall mit dem Quadrat des Förderstromes und linear mit der Länge. Zur weiteren Orientierung, die Wassertemperaturaufspreizung ist bei 5 ℓ/min Förderstrom und 1 kW totaler Verlustleistung wenig kleiner als 3 K. Die vierte und letzte Komponente, ein kleines Steuergerät, ist in der Darstellung nicht vertreten.

Es ist zu erkennen, was hier passieren soll. Der Problemfall Standardserverschrank mit seinen Eigenschaften groß, laut, wärme- und staubempfindlich wird in zwei Einheiten zerschlagen, die einfacher zu beherrschen sind. Wassergekühlt kann ein Serverschrank praktisch überall hingestellt werden, insbesondere auch in die besagte finstere Besenkammer, deren Türe sich dazu noch speziell sichern ließe. Im Cabinet selbst lassen sich verhältnismäßig hohe Luftvolumenströme realisieren, sodass für geringste Temperaturspreizungen gesorgt ist. Am Platzverbrauch ändert sich praktisch nichts. Der Schrank wird mit einer seiner Seitenwände zu einer Wand hin ausgerichtet. Nach wie vor muss davor und dahinter der nötige Manövrierraum reserviert bleiben, der allerdings mit leichten Gegenständen verstellt werden darf, da die Erfahrung zeigt, dass ein Serverschrank seltener als einmal pro Jahr geöffnet werden muss. Mit 21 HE für Server und Speicher steht einiger Raum zur Verfügung, sodass verschiedene Konzepte in Erwägung gezogen werden können. Ein Punkt ist dabei natürlich der, dass sich alles von außen ein- und ausschalten lässt. Den Warmwasserheizkörper wird man auf der anderen Seite dort installieren, wo es am zweckmäßigsten ist. Er macht keinen Lärm und heizt den Raum, in dem er sich befindet. Abgedeckt werden sollte er demnach nicht.

Man wird sich mehrere Fragen stellen. Eine erste ist sicher die, warum hier ein Warmwasserheizkörper und kein Kühlwasserrückkühler mit Kältemaschine eingesetzt werden soll. Für die beabsichtigte Lösung sprechen zunächst zwei Umstände. Erstens dürfte es der anvisierten Zielkundengruppe nur sehr schwer zu vermitteln sein, dass sie zum ordnungsgemäßen Betrieb von Servern, die ihre bis jetzt irgendwie aufgestellten Computer ersetzen sollen, ein 30 bis 70 kg schweres, permanent oder intermittierend vor sich hintuckerndes Gerät aufzustellen hat. Und wo bitteschön sollte so ein Gerät in einer Praxis oder Kanzlei seinen Platz finden, etwa in der Teeküche? Zweitens, in einem Rechenzentrum mit seinen enormen Leistungsdichten gibt es kaum eine andere Möglichkeit, als zur Kühlung noch einmal einen Betrag an Elektroenergie aufzuwenden, der fast in derselben Größenordnung liegt wie der zum eigentlichen Betrieb der Technik notwendige. Dabei sind die dort verwendeten Rückkühler wesentlich effizienter als irgendwelche Modelle der 1-kW-Klasse. Hinzu kommt, dass Rechenzentren als Großverbraucher relativ günstig tarifiert sind, während das für den Endverbraucher unmittelbare Ergebnis deutscher Energiepolitik ein Kilowattstundenpreis für Elektroenergie in der Gegend von ¼ € ist. Folgerichtig hat ein in einem Büro aufgestellter Computer in einem Tower-Gehäuse zu seiner Kühlung einfach keine weitere Elektroenergie zu verbrauchen als die für ein paar Lüfter. Dieselben Maßstäbe möchten sich grundsätzlich auch an irgendwelche Server in einem Cabinet anlegen lassen. Auch ein solches Argument spricht gegen den Kühlwasserrückkühler mit Kältemaschine. Nun lässt sich die Situation aber auch noch aus einem ganz anderen Blickwinkel betrachten. IT-Technik verwandelt Elektroenergie in Wärme. In vielen Gegenden der Welt kann diese Wärme fast ganzjährig mit zur Raumheizung herangezogen werden, das heißt, die Elektroenergie wird einerseits dazu benutzt, in den Prozessoren irgendwelche Bits umzukippen sowie Bytes hin- und herzuschieben, und andererseits dazu, das Haus zu heizen. Damit ist die Bilanz besser als gemeinhin angenommen wird, aber eben nur mit dem Warmwasserheizkörper. In anderen Gebieten dieser Welt mit vielleicht 45°C Außentemperatur kann IT-Technik ohne die Unterstützung durch Kältemaschinen normalerweise überhaupt nicht betrieben werden. Aber auch in diesen Gebieten kann es vernünftig sein, anfallende Wärme direkt über einen Warmwasserheizkörper an das nicht selten auf 18°C heruntergekühlte Büro abzugeben. So gelingt es, diese Wärme ohne größere Umstände über die Gebäudeklimatisierung loszuwerden. Es spricht also einiges für den Warmwasserheizkörper mit seinen beiden großen Vorzügen, keinen Lärm zu machen und fast völlig wartungsfrei zu sein. Dennoch werden wir den Luft-Wasser-Wärmetauscher so auslegen, dass auch Kondensatabführung einwandfrei beherrscht wird, sodass man das Cabinet auch mit einem Kühlwasserrückkühler mit Kältemaschine betreiben kann. Kunden, die so etwas vorhaben, werden auf den Pumpeneinschub über dem Luft-Wasser-Wärmetauscher natürlich verzichten.

Es ergeben sich weitere Fragen. Die wohl wichtigste ist die, herauszufinden, unter welchen Bedingungen das Ganze überhaupt funktioniert. Dazu wenden wir eine mit Design of Experiments bezeichnete Methode in ihrer Brute-Force-Spielart Full Factorial Design an, wobei die Experimente durch Computersimulationen ersetzt werden. Auf diese Weise gewonnene Ergebnisse lassen sich in einer speziellen Grafik veranschaulichen. Zunächst ist jedoch zu klären, wie gerechnet wird. Der im obigen Bild links angedeutete Kaltluftstrom teilt sich gleichmäßig auf eine sehr große Zahl gedachter, gleichartiger Einschübe von infinitesimaler Höhe auf. Ein erster, binärer Einflussfaktor entscheidet darüber, ob sich der Kaltluftstrom nur auf die eingeschalteten Einschübe aufteilt oder auf alle, wobei höchstens 1013 aller Einschübe eingeschaltet sein können. In den eingeschalteten Einschüben wird der Volumenstrom über einen weiteren binären Einflussfaktor so gewählt, dass die Lufttemperaturspreizung entweder 3,3 K beträgt oder das Doppelte dieses Wertes. Der Volumenstrom durch die ausgeschalteten Einschübe ist, so er sich von null unterscheidet, derselbe wie der durch die eingeschalteten Einschübe. Die aus den Einschüben rechts austretende Luft wird gemischt und ergibt die Warmluft. Die Berechnungen zum Luft-Wasser-Wärmetauscher werden mit Hilfe zweier weiterer Einflussfaktoren gesteuert. Ein erster, wiederum binärer legt fest, ob das Verhältnis der Temperaturdifferenz zwischen Kaltluft und Kaltwasser bei Gleichstrom und derselben Temperaturdifferenz bei Gegenstrom einen Wert von 1,82 oder einen solchen von 1,41 haben soll. Betrieben wird der Luft-Wasser-Wärmetauscher natürlich im Gegenstrom. Der zweite, ternäre Einflussfaktor entscheidet über die Kontaktfläche des Luft-Wasser-Wärmetauschers. Letztere kann 2A, 3A oder 4A betragen, wobei A für etwas mehr als 5m² steht. Ein weiterer Einflussfaktor bestimmt, wie groß der Volumenstrom des Kühlwassers ist, 150, 300 oder 600 ℓ/h. Schließlich entscheidet ein letzter, ternärer Einflussfaktor über die Nominalleistung des Warmwasserheizkörpers. Diese kann 3, 6 oder 12 kW betragen. Die folgende Grafik zeigt die wichtigsten Ergebnisse.

Aktiv gekühlter Serverschrank - Statistische Versuchsplanung 2

Dargestellt ist die hier sehr wesentliche Differenz zwischen der Temperatur am Ausgang eines eingeschalteten Einschubes und der Umgebungstemperatur am Aufstellungsort des Warmwasserheizkörpers, und zwar über der insgesamt verbrauchten elektrischen Leistung, welche in einen Wärmestrom aus dem Cabinet heraus verwandelt wird. Parameter sind die genannten Einflussfaktoren. Für den maximal zulässigen Wert der Temperatur am Ausgang eines eingeschalteten Einschubes nehmen wir den irgendwann einmal von Intel genannten Wert von 40°C für die maximal zulässige Betriebstemperatur von Mainboards. Dieser Wert ist nicht unumstößlich, deckt sich aber mit jahrelangen Erfahrungen mit Consumer-Level-Produkten verschiedener Hersteller. Kurz gesagt, bis zu 40°C Board-Temperatur herauf gibt es bei Verwendung von ECC-Speicher hinsichtlich der Stabilität nicht die geringsten Beanstandungen. Weiter, die Büroräume von Seidl Technologies als Beispiel haben Südseitenfenster und sind nicht klimatisiert. Somit können die Temperaturen dort im Sommer schon einmal auf 30°C ansteigen. Wenn eines dieser Büros nun auch der Aufstellungsort des Warmwasserheizkörpers ist, dann lassen sich alle zulässigen Betriebszustände der Installation direkt ablesen. So ist bei 30°C alles erlaubt, was unterhalb der horizontalen 10-K-Linie liegt. Entsprechend wäre bei 28°C maximaler Bürotemperatur alles gestattet, was sich unterhalb der horizontalen Linie bei 12 K befindet. Wir kommen dazu, die Einflussfaktoren zu erläutern. Offensichtlich gehören die Kurven in Magenta (Magentafarbenes Rechteck), in Braun (Braunes Rechteck) und in Zyan (Zyanfarbenes Rechteck) zu 6,6 K Lufttemperaturspreizung innerhalb eines eingeschalteten Einschubes, während die Kurven in Rot (Rotes Rechteck), in Grün (Grünes Rechteck) und in Blau (Blaues Rechteck) zu 3,3 K gehören. Andererseits gehören die Kurven in Magenta (Magentafarbenes Rechteck) und in Rot (Rotes Rechteck) zu 3 kW nomineller Heizleistung des Warmwasserheizkörpers, die Kurven in Braun (Braunes Rechteck) und in Grün (Grünes Rechteck) zu 6 kW und die Kurven in Zyan (Zyanfarbenes Rechteck) und in Blau (Blaues Rechteck) zu 2×6 kW. Zur Erinnerung, die nominelle Heizleistung des Warmwasserheizkörpers bezieht sich hier auf die EN442-Normbedingungen 75°C / 65°C / 20°C und für den Heizkörperexponenten ist 43 angenommen worden. Wie nicht anders zu erwarten war, dominiert die Leistung des Heizkörpers die Situation. Dazu sollte die Lufttemperaturspreizung in den Einschüben bei Werten um 3 K gehalten werden. Bei den hier vergleichsweise niedrigen Leistungsdichten ist das überhaupt kein Problem. Vom Ansatz her wird hier zunächst das Arbeiten auf einer der grünen Linien favorisiert, das heißt mit einem einzigen Heizkörper wie oben beschrieben. So gestatten Umgebungstemperaturen von 30°C immerhin noch 400 W Umsatz im Cabinet, solche von 28°C schon 600 W und solche von 23°C das volle Kilowatt. Unter Umständen platziert man den Heizkörper auch in einem größeren Treppenhaus oder Kellerraum, sodass außenstehende Personen keinen Zugriff darauf haben, oder man schaltet, so es die Platzverhältnisse zulassen, doch zwei 6-kW-Modelle in Reihe. Mit zwei 6-kW-Modellen in Reihe sind 800 W auch bei 30°C in der Umgebung noch zu machen. Erwähnt werden möchte vielleicht noch, dass der Luft-Wasser-Wärmetauscher für den Fall einer Havarie im Kühlwasserkreislauf einen gewissen Mindestwert hinsichtlich seiner Wärmekapazität mitbringen sollte. Ferner gilt es zu beachten, dass zeitliche Temperaturänderungen eine Rate von 20 K/h nicht überschreiten sollten, solange massive Festplattenzugriffe erfolgen. Letztere Bedingung ist mit zwei 6-kW-Modellen in Reihe natürlich auch am leichtesten zu erfüllen.

3. Kommerzielle Aspekte

Es steht außer Frage, dass es für die vorgestellte Lösung Kunden gibt. Die Probleme sind überall dieselben und auf das 19”-Format zu setzen, ist ebenso konsequent wie vernünftig. Was die Erfahrungen aber ganz deutlich zeigen, ist, dass 19”-Rechenzentrumstechnik außerhalb des Rechenzentrums nur sehr bedingt brauchbar ist und dass 19”-Technik, die für Nicht-Rechenzentrumskunden gedacht ist, an den Bedürfnissen der von uns ins Auge gefassten Zielkundengruppe vorbeigeht. Vor einer solchen Kulisse wollen wir es schaffen, ein energetisch gesehen vernünftiges sowie extrem wartungsarmes Einschrankrechenzentrum anzubieten und mit diesem kommerziellen Erfolg zu haben. Ein solches Einschrankrechenzentrum ist somit ganz sicher kein Produkt, für das die Komponenten einfach zusammengekauft werden können. Ein solches Einschrankrechenzentrum ist ein Produkt, welches aus verschiedenen, zum Teil mehrfach vorhandenen Komponenten besteht, von denen hier zumindest sechs speziell gefertigt werden müssen. Diese sechs speziell zu fertigenden Komponenten sind der Luft-Wasser-Wärmetauscher, der Pumpeneinschub, die genannten Reverse Flow Blocker, der Sondereinschub, das kleine Steuergerät und der optionale Entdröhnsatz zur Verbesserung der Schallabsorption. Ähnlich wie bei der luftgekühlten Variante steckt der Teufel natürlich auch hier im Detail. Zunächst sollten zwei Prototypen gebaut werden. Dafür werden Mittel benötigt, über die Seidl Technologies allein nicht verfügt. Beim Prototypenbau besteht unser Anspruch nicht nur darin, das Design der zu fertigenden Komponenten zweckmäßig und kostenoptimal ausfallen zu lassen, sondern auch so, dass sich wenigstens der Luft-Wasser-Wärmetauscher, der Sondereinschub und die Reverse Flow Blocker separat vermarkten lassen. Möglicherweise ist auch der Pumpeneinschub verkaufsfähig, wenn er zusammen mit dem Luft-Wasser-Wärmetauscher angeboten wird, man wird sehen. Als Zielkundengruppe für den Sondereinschub werden zum Beispiel auch Rechenzentren gesehen, die ihre Schmuddelecken beseitigen möchten. Zielkundengruppe für alle zu fertigenden Komponenten könnten ferner die im Moment natürlich noch nicht existierenden Kompetitoren sein.

Zusammenfassend besteht unser hauptsächliches Anliegen hier darin, ein leistungsstarkes Metallbauunternehmen mit gewissen Qualifikationen im Elektronik- und Elektrotechniksektor zu finden, welches den Willen und die Kraft hat, das skizzierte Projekt gemeinsam mit uns in Angriff zu nehmen. Wie die Zusammenarbeit dabei konkret ausfällt, wird sicher Gegenstand von Verhandlungen sein. Alternativ besteht natürlich, falls Sie der Meinung sind, dass wir hier eine sinnvolle Sache vorhaben, immer die Möglichkeit, den Prototypenbau auch durch direkte finanzielle Zuwendungen voranzutreiben. Sprechen Sie uns einfach an.

Eine solide Möglichkeit, Kontakte mit uns vorzubereiten, bietet das Kundendatenformular. Bitte entschuldigen Sie den Umstand, dass es diesem Formular deutlich anzumerken ist, dass es ursprünglich nur zur Vorbereitung von Geschäftsbeziehungen mit Kunden gedacht war. Als potenzieller Partner werden Sie in diesem Formular sicher den Teil Kooperation aufklappen.

4. Über diese Seite

Diese Seite ist seit dem 9. Januar 2017 online.

Die vorliegende Fassung dieser Seite ist die Version 3 vom 10. August 2020.

   
             
   

   
    Copyright © 2015-2020, Seidl Technologies UG (haftungsbeschränkt). Alle Rechte vorbehalten.    
   

   
    Start­sei­te    Im­pres­sum    Recht­li­che Hin­wei­se