Standardmäßig sollte in Rechenzentren die Temperatur zwischen 18 °C und 27 °C sowie der Taupunkt zwischen 5 °Cdp und 15 °Cdp liegen und die relative Luftfeuchtigkeit nicht mehr als 60 %rh betragen. Um solch ein optimales Klima in Rechenzentren zu gewährleisten, sind die relative Luftfeuchtigkeit, die Temperatur, der Differenzdruck sowie der Taupunkt zu messen und zu überwachen.

In den vergangenen zehn Jahren ist die Zahl der Rechenzentren weltweit auf etwa 10.000 gestiegen. Es gab einen starken Trend zum Bau von Hyperscale-Rechenzentren, sogenannten Datenzentren, mit einer Fläche von mindestens 900 m² und mehr als 5.000 Servern. Das starke Wachstum von Datenzentren wird von zahleichen Faktoren angetrieben: Robotik, Künstlicher Intelligenz, digitalen Partnerschaften, autonomen Fahrzeugen, dem IoT und Streaming-Diensten sowie den Auswirkungen der Covid-19-Pandemie und dem Übergang zur Heimarbeit.

Eine der größten Herausforderungen für die Betreiber von Datenzentren, insbesondere für die sogenannten Hyperscaler, ist die Reduzierung des Energieverbrauchs. Obwohl sich die Energieeffizienz von Rechenzentren in den vergangenen Jahren verbessert hat und der Energieverbrauch traditioneller Zentren trotz der steigenden Zahl von Einrichtungen relativ konstant geblieben ist, ist der Energieverbrauch des Sektors insgesamt mit der wachsenden Zahl von Hyperscale-Rechenzentren gestiegen. Laut Statista lag dieser im Jahr 2021 weltweit bei über 190 TWh. Ein erheblicher Teil dieser Energie wird für den Betrieb der Datenverarbeitungs- und Speichergeräte sowie der Datensicherheitssysteme und der Netzwerkinfrastruktur verwendet.

Da fast die gesamte Energie in Wärme umgewandelt wird, ist das Wärmemanagement ein entscheidender Faktor bei der Konzeption eines Data Centers. Denn erhöhte Temperaturen können die Leistung sowie die Zuverlässigkeit von IT-Geräten beeinträchtigen. Im schlimmsten Fall führt dies zu Ausfällen, die kostspielig sein können. So schätzte Forbes, dass der jüngste sechsstündige Ausfall von Facebook das Unternehmen rund 100 Millionen Dollar gekostet hat – rund 3.000 Dollar pro Minute.

Da auch die Luftkühlungssysteme, die traditionell zur Temperaturkontrolle in Rechenzentren eingesetzt werden, viel Energie verbrauchen, setzen viele Betreiber auf eine passive Flüssigkeitskühlung. Diese ist nicht nur energieeffizienter, sondern kann die Temperaturen auch schneller senken. Andere Optionen sind die Verlegung von Datenzentren in kältere Regionen, wie zum Beispiel Skandinavien oder wie im Falle des Microsoft-Projekts Natick der Bau eines Rechenzentrums auf dem Meeresgrund.

Wo sollten Temperatur und Feuchte gemessen werden?

Unabhängig vom Standort des Rechenzentrums oder der Art des Kühlsystems ist es für eine wirksame Verwaltung und Kontrolle entscheidend, dass sowohl die Temperatur als auch die Luftfeuchtigkeit kontinuierlich überwacht werden. Neben erhöhten Temperaturen kann auch die Luftfeuchtigkeit zum Problem werden. Ist sie zu hoch, bildet sich auf empfindlichen Bauteilen, wie Hauptplatinen, Festplatten und Anschlussgeräten, Feuchtigkeit, was zu Korrosion und Geräteausfall führen kann. Ist die Luftfeuchtigkeit zu niedrig, steigt die Wahrscheinlichkeit, dass sich elektrostatische Ladungen aufbauen und eine anschließende Hochspannungsentladung empfindliche Komponenten beschädigt.

Deshalb sollten Rechenzentren innerhalb einer bestimmten Bandbreite von Umgebungsbedingungen betrieben werden, um die Leistung und Langlebigkeit von Datensystemen zu gewährleisten. Nach dem American Society of Heating, Refrigeration, and Air Conditioning Engineers (ASHRAE) sollte die Temperatur zwischen 18 °C und 27 °C, der Taupunkt im Bereich von 5 °Cdp bis 15 °Cdp sowie die relative Luftfeuchtigkeit nicht über 60 %rh liegen. Diese Rahmenbedingungen stellen eine angemessene Temperatur für die Hardware sicher und minimieren das Risiko von Kondensation sowie statischer Aufladung.

Es ist zudem von entscheidender Bedeutung zu definieren, wo die Temperaturmessung erfolgt. Ashrae gibt hier folgende Empfehlungen: Server-Zuluft, Server-Abluft, Fußboden-Vorlauftemperatur, Klimaanlagen-Ablufttemperatur, Klimaanlagen-Zulufttemperatur im Computerraum. Je niedriger die Zulufttemperatur im Data Center, desto höher sind die Kühlungskosten, die für den Datenzentrumsnutzer einen erheblichen Kostenfaktor darstellen.

Sensoren für eine effiziente Überwachung

Um den vorgegebenen Regelbereich zu erreichen, sind Präzisionssensoren sowie fortschrittliche Kontrollsysteme für relative Luftfeuchtigkeit, Temperatur, Differenzdruck und niedrigen Taupunkt erforderlich. Diese Geräte werden sowohl zur Verwaltung der Rechenzentrumsanlagen im Hinblick auf Systemzuverlässigkeit und -kapazität als auch zur Bereitstellung von Informationen verwendet, die als Grundlage für Strategien zur Senkung des Energieverbrauchs und damit der Betriebskosten dienen. Ein wesentlicher Schlüsselfaktor für eine effiziente Überwachung ist die Genauigkeit der Sensoren: Je präziser die Messgeräte sind, desto größer ist der Grad der Kontrolle über die Betriebsbedingungen, insbesondere des Energieverbrauchs.

Rotronic, seit 2017 eine Marke von Process Sensing Technologies (PST), bietet eine Reihe von Lösungen für ein effektives Management sowie die Kontrolle von Temperatur und Luftfeuchtigkeit an. Diese Geräte liefern hohe Genauigkeit mit minimaler Drift über die Zeit. Sie sind für eine lange, störungsfreie Betriebsdauer mit verlängerten MTBF-Intervallen ausgelegt und lassen sich für eine schnelle Rekalibrierung vor Ort konfigurieren. Sie sind in der Regel mit kurzen Lieferzeiten verfügbar sowie im laufenden Betrieb leicht austauschbar und werden von einem branchenführenden technischen Support unterstützt. Das alles minimiert die Ausfallzeiten.

Modular, skalierbar und kompatibel mit 3rd Party Hardware

Ein IoT-Ökosystem besteht aus Sensoren, die Daten über ein Gateway an das Internet übermitteln. Die Daten werden dann in einem zertifizierten Datenzentrum gespeichert. Mit einer Software werden die Daten analysiert, und wiederum über das Internet können die analysierten Daten an entfernte Geräte gesendet werden. Mit dem kontinuierlichen Überwachungssystem RMS erfüllt Rotronic die Anforderungen von IoT und M2M.

Das modulare Rotronic-Monitoring-System RMS ist ein modulares System aus Hardware-Elementen und webbasierter Software. Es bietet maximale Flexibilität bei der Installation und sorgt für schnell verfügbare Daten. Die Datenlogger zeichnen Messwerte von Rotronic- sowie Fremdsensoren auf und übermitteln sie an eine sichere Datenbank für hohe Datenintegrität. Die RMS-Software ermöglicht den Zugriff auf die Datenbank über einen PC, Mac, Tablet oder Smartphone, sodass die Daten jederzeit und von überall über eine Internetverbindung abgerufen werden können.

Das Rotronic-Monitoring-System ist flexibel ausgelegt, so dass es kleine Anwendungen mit einer Messstelle bis zu größeren Systemen mit mehreren tausend Messstellen abdecken kann. Vorhandene Hardware ist in das System und umgekehrt Rotronic-Hardware in bestehende Software integrierbar.

Austauschbare Fühler für Feuchte- und Temperaturmessung

Für eine exakte Feuchte- und Temperaturmessung hat Rotronic die Serien HygroFlex 5 und HygroFlex 8 im Portfolio. Sie bieten die Möglichkeit, jede beliebige psychrometrische Berechnung als analoges Signal auszugeben. Die analogen Ausgänge sind frei programmierbar und skalierbar. An die Messgeräte können ein beziehungsweise zwei Industriefühler der Serie HC2A angeschlossen werden, welche eine große Vielfalt an Temperaturbereichen, Genauigkeit und Gehäusetypen bieten. Die Justierung der Temperatur sowie der Feuchte erfolgt direkt am Gerät (Einpunkt) oder über eine Software (Zwei- oder Mehrpunkt). Überall, wo kleine Druckunterschiede große Auswirkung haben können, bieten sich die Differenzdrucktransmitter PF4 und PF5 von Rotronic an. Ihr Einsatzgebiet reicht von Reinräumen, Operationssälen und dem Labor über Anwendungen in Forschung und Technik bis zu Heizungs- und Klimaprozessen (HLK). Mit ihren unterschiedlichen Sensortechnologien (thermisches Messverfahren beim PF4 und Membranmesstechnik beim PF5) liefern sie durch einen integrierten Umgebungsdrucksensor stets genaue Messergebnisse.

Beide Sensoren sind mit einer automatischen Nullpunktkompensation ausgestattet und messen neben Feuchte, Temperatur und tiefem Taupunkt auch CO₂. Ihr Farbdisplay erlaubt den Benutzern bis zu vier Zeilen und maximal drei Messwerte darzustellen. Über das Menü können sämtliche Analogausgänge, Eingänge und Alarmeinstellung verändert werden. Neben ihrem Ethernet-Anschluss verfügen die Transmitter über einen Analogeingang und bis zu drei Analogausgänge. Zudem sind sie Modbus-fähig TCP oder RTU über RS-485.

Autor
Rolf Kolass, Geschäftsführer