Ein Rechenzentrumsdesign umfasst architektonische (Rack-Layout), strukturelle, mechanische, elektrische, Brandschutz- und Verkabelungssysteme. Nachhaltiges Design ist unerlässlich, da ein Rechenzentrum 40- bis 100-mal mehr Strom verbrauchen kann als ein Büroraum ähnlicher Größe.
Designrichtlinien
Da ein Rechenzentrum 82–85 % der anfänglichen Kapitalinvestitionen in mechanische und elektrische Ausrüstung umfasst, wird ein Rechenzentrumsprojekt im Allgemeinen als ein von Ingenieuren geleitetes Projekt betrachtet. Zu den Bereichen, die für nachhaltiges Design zu berücksichtigen sind, gehören Standortauswahl, architektonisches/technisches Design, Best Practices für Energieeffizienz, Redundanz, phasenweise Bereitstellung usw. Es gibt viele Best Practices für Standortauswahl und Gebäudedesign im LEED-Programm (Leadership in Energy and Environmental Design). . Das LEED-Programm ist ein freiwilliges Zertifizierungsprogramm, das vom US Green Building Council (USGBC) entwickelt wurde.
Zu Beginn des Architekturdesignprozesses sorgen richtig entworfene Säulenabstände und Bodenhöhen für angemessene Kapitalinvestitionen und minimieren die Betriebskosten. Ein Grundriss mit angemessenem Säulenabstand maximiert die Installation von ICT-Racks und erreicht eine Leistungsdichte mit effizienter Kühlungsverteilung. Eine Aufstockung von Stockwerk zu Stockwerk muss sorgfältig geplant werden, um Höhe und Platz für mechanische, elektrische, strukturelle, Beleuchtungs-, Brandschutz- und Verkabelungssysteme einzubeziehen.
Internationale technische Gesellschaften haben viele nützliche Konstruktionsrichtlinien entwickelt, die in anderen Kapiteln dieses Handbuchs ausführlich behandelt werden:
- ASHRAE TC9.9: Netzwerkausrüstung für Rechenzentren
- ASHRAE TC9.9: Thermische Richtlinien und Best Practice für Rechenzentrums-Stromversorgungsgeräte
- ASHRAE 90.1: Energiestandard für Gebäude
- ASHRAE: Richtlinien für gasförmige und partikuläre Kontamination für Rechenzentren
- Best Practices-Leitfaden für energieeffizientes Rechenzentrumsdesign
- EU-Verhaltenskodex zur Energieeffizienz von Rechenzentren
- BICSI 002: Best Practices für Design und Implementierung von Rechenzentren
- FEMA P-414: „Installieren von seismischen Begrenzungen für Kanäle und Rohre“
- FEMA 413: „Installieren von Erdbebensicherungen für elektrische Geräte“
- FEMA, SCE, VISCMA, „Installieren von seismischen Rückhaltevorrichtungen für mechanische Ausrüstung“
- GB 50174: Code for Design of Data Centers
- ISO 50001: Energiemanagement-Spezifikation und -Zertifizierung
- LEED-Bewertungssysteme
- Überblick über den Rechenzentrumsstandard des Japan Data Centre Council (JDCC)
- TIA-942: Telekommunikationsinfrastrukturstandard für Rechenzentren
Der chinesische Standard GB 50174 „Code for Design of Data Centers“ bietet einen ganzheitlichen Ansatz für die Gestaltung von Rechenzentren, der Standortauswahl und Gerätelayout, Umgebungsanforderungen, Gebäude und Struktur, Klimaanlage (mechanisches System), elektrisches System, elektromagnetische Abschirmung, Netzwerk und Verkabelungssystem, intelligentes System, Wasserversorgung und -entwässerung sowie Brandschutz und Sicherheit.
Zuverlässigkeit und Redundanz
„Redundanz“ gewährleistet eine höhere Zuverlässigkeit, hat jedoch tiefgreifende Auswirkungen auf die Anfangsinvestitionen und die laufenden Betriebskosten:
Computational Fluid Dynamics
Während Rechenzentren durch die Anwendung von Best Practices entworfen werden könnten, befinden sich die Standorte von Systemen (Rack, CRAC usw.) möglicherweise nicht in ihrer optimalen Gesamtanordnung. Computational Fluid Dynamics (CFD)-Technologie wird seit Jahrzehnten in Reinraumprojekten von Halbleitern eingesetzt, um einen gleichmäßigen Luftstrom innerhalb eines Reinraums sicherzustellen. Während der anfänglichen Gebäude- und Rack-Layout-Designphase bietet CFD eine wissenschaftliche Analyse und Lösung zur Visualisierung von Luftströmungsmustern und Hotspots und zur Validierung von Kühlkapazität, Rack-Layout und Standort von Kühleinheiten. Man kann den Luftstrom in warmen und kalten Gängen visualisieren, um die Raumgestaltung zu optimieren. Während der Betriebsphase könnte CFD verwendet werden, um den Luftstrom zu emulieren und zu steuern, um sicherzustellen, dass der Luftweg nicht rezirkuliert, umgeht oder einen Unterdruckstrom erzeugt.
Empfohlene Vorgehensweise
Obwohl sich die Gestaltung energieeffizienter Rechenzentren immer noch in der Entwicklung befindet, könnten viele Best Practices angewendet werden, unabhängig davon, ob Sie einen kleinen Serverraum oder ein großes Rechenzentrum entwerfen. Eine der bewährten Vorgehensweisen besteht darin, ENERGY STAR-Server und Solid-State-Laufwerke zu bauen oder zu verwenden.
Die Europäische Kommission hat einen umfassenden „Best Practices for the EU Code of Conduct on Data Centres“ veröffentlicht. Das Federal Energy Management Program des US-Energieministeriums hat den „Best Practices Guide for Energy‐Efficient Data Center Design“ veröffentlicht. Auf beide und viele andere Veröffentlichungen kann bei der Erstellung einer Rechenzentrums-Designspezifikation verwiesen werden.
Hier ist eine kurze Liste von Best Practices und neuen Technologien:
- Flüssigkeitskühlung auf Rackebene und Flüssigkeitsimmersionskühlung
- Erhöhen Sie die Einstellungen für Servereinlasstemperatur und -feuchtigkeit (ASHRAE Spec)
- Warm- und Kaltgangkonfiguration und -einhausung
- Luftmanagement (um Bypass, Warm- und Kaltluftmischung und Umwälzung zu stoppen)
- Freie Kühlung mit luftseitigem Economizer oder wasserseitigem Economizer
- Hocheffiziente USV
- Antriebe mit variabler Geschwindigkeit
- Direkte Flüssigkeitskühlung auf Rack-Ebene
- Brennstoffzellen-Technologie
- Kraft-Wärme-Kopplung (BHKW) in Rechenzentren
- Gleichstromverteilung
- KI- und Datenanalyseanwendungen in der Betriebssteuerung.
Es ist erwähnenswert, dass Server außerhalb der von ASHRAE empfohlenen Feuchtigkeits- und Temperaturbereiche betrieben werden können.
