Das Hot-Aisle-Containment ist eine weit verbreitete Methode zur Optimierung der Kühlung in Datenzentren, birgt jedoch einige Herausforderungen. Bei dieser Methode werden heiße Gänge abgeschottet, um die Abluft von IT-Geräten gezielt zu Kühlsystemen zu leiten, während kalte Zuluft über einen Doppelboden oder Kanäle zugeführt wird. 

Probleme mit Hot-Aisle-Containment

Netzwerk-Switch Luftstrom

Viele große Netzwerk-Switch Luftstrom-Designs sind nicht für Hot-/Cold-Aisle-Containment ausgelegt. Nicht standardisierte Luftstrommuster erschweren die Integration in traditionelle Front-zu-Rück-Konfigurationen. Baffles können helfen, den Luftstrom umzuleiten, erhöhen jedoch den Luftwiderstand, was die Lüftergeschwindigkeit und den Energieverbrauch steigert. Top-of-Rack-Switches, die oft rückwärts eingebaut werden, behindern den vorgesehenen Luftstrom, da Serveranschlüsse hinten und Netzwerkanschlüsse vorne liegen. Dies führt zu ineffizienter Kühlung und erhöhtem Energieverbrauch.

Lösungsvorschlag: 

Switch-Hersteller sollten standardisierte Luftstromdesigns einhalten, um die Kompatibilität mit Hot-Aisle-Containment zu verbessern.

Moderne Feuerschutzdesigns

Die NFPA 75 und 76 Standards von 2013 adressieren Probleme des Feuerschutzes im Zusammenhang mit Containment. Luftbarrieren blockieren Sprinkler oder Gaslöschsysteme, wenn diese nicht in jedem Gang installiert sind. Lösungen wie schmelzbare Verbindungen oder hitzeschrumpfende Paneele sind problematisch, da sie erst bei fortgeschrittenem Brand aktiv werden. Elektrisch auslösbare Barrieren, die bei Raucherkennung geöffnet werden, dürfen keine Stolperfallen oder Fluchtwege blockieren, was die Nachrüstung in bestehenden Zentren erschwert.

Die NEC (NFPA-70) Artikel 645 fordert einen Not-Aus-Schalter (EPO), der die Energieeffizienz beeinträchtigen kann, aber für die Sicherheit Priorität hat.

Raucherkennungssysteme

Raucherkennungssysteme wie VESDA und FAAST bieten Frühwarnung, bevor Hauptlöschsysteme aktiviert werden, und verhindern so größere Schäden. Jedoch erschweren hohe Luftgeschwindigkeiten von Klimaanlagen die Installation. Lokale Vorschriften können die Nutzung einschränken, z. B. wenn bei erster Raucherkennung eine Gebäudeevakuierung vorgeschrieben ist. Dies macht Frühwarnsysteme in manchen Fällen ineffektiv, da Schwellenwerte so hoch eingestellt werden müssen, dass sie kaum besser als Standard-Rauchmelder sind.

Lösungsvorschlag: 

Integration von AKCP Überwachung mit anpassbaren Alarmschwellen, um lokale Anforderungen zu erfüllen.

Breiterer Betriebstemperaturbereich

Die ASHRAE Richtlinien (TC 9.9) empfehlen Einlasstemperaturen von 27°C für Standard-Server und bis zu 40°C für spezielle Hardware. Höhere Temperaturen erhöhen die Nutzung von Freier Kühlung, was die PUE Optimierung fördert. Studien zeigen, dass bei korrektem Luftstrommanagement höhere Temperaturen die Serverlebensdauer nur minimal beeinträchtigen.

Temperatur und Lärmbelastung

Lärmbelastung wird durch hohe Gerätedichte und steigende Betriebstemperaturen zum Problem. OSHA regelt Lärm- und Wärmeexposition basierend auf Dauer und Ruhezeiten. In geschlossenen Gängen wird Lärm durch Resonanz verstärkt, was Gehörschutzprogramme erforderlich macht. In-Row- und Deckenkühler sind effizient, aber laut, was die Sicherheit von Mitarbeitern beeinträchtigen kann.

Die Temperaturüberwachung ist entscheidend, insbesondere bei höheren Temperaturen. Die Wet Bulb Globe Temperature (WBGT) berücksichtigt Feuchtigkeit und Strahlung. Beispiel:

• Max. Einlasstemperatur: 27°C, Taupunkt: 15°C, Temperaturdelta: 14°C.
• Hot-Aisle-Temperatur: 40,6°C, WBGT: 28,5°C.
• OSHA erlaubt bei 30°C leichtes Arbeiten (z. B. Verkabelung), während bei 40°C (ASHRAE Class 3/4) nur 25% Arbeitszeit bei 75% Ruhe erlaubt sind.

Die maximale sichere Berührungstemperatur liegt bei 52°C, was bei neueren Geräten problematisch sein kann.

Weitere häufige Probleme

• Kosten: Containment-Systeme erfordern Installationen in Deckenhöhe, was teuer und in manchen Gebäuden nicht umsetzbar ist.
• Arbeitsbedingungen: Wärmere Gänge erschweren die Arbeit für Techniker.
• Feuerschutz: Deckenhöhe kann die Einhaltung von Bauvorschriften für Sprinkler erschweren.

AKCP Überwachungslösungen

AKCP Überwachung bietet Lösungen zur Optimierung von Hot-Aisle-Containment:

• AKCP Thermal Map Sensor: Visualisierung von Temperatur- und Feuchtigkeitswerten an Vorder- und Rückseite von Racks sowie ΔT-Werte.
• AKCP Druckdifferenzsensoren: Überwachung des Luftdrucks zwischen Hot- und Cold-Aisles für optimales Luftstrommanagement.
• PUE Optimierung: Kombination mit Leistungsmessgeräten zur Überprüfung und Feinabstimmung der Energieeffizienz.

AKCP ermöglicht Schnittansichten von Gängen, um den aktuellen Zustand des Containments zu visualisieren, und hilft, Hotspots zu identifizieren und die Kühlung zu optimieren.

Hot-Aisle-Containment Probleme umfassen inkompatible Netzwerk-Switch Luftstrom-Designs, Herausforderungen bei Feuerschutz Datenzentrum, ineffektive Raucherkennungssysteme und erhöhte Lärmbelastung Datenzentrum. Höhere Betriebstemperaturen nach ASHRAE Richtlinien fördern die PUE Optimierung, erfordern jedoch sorgfältiges Management. Mit AKCP Überwachung, einschließlich Thermische Kartierung und Druckdifferenzsensoren, können Betreiber diese Herausforderungen meistern und die Sicherheit sowie Effizienz des Datenzentrums steigern.

1. Was ist Hot-Aisle-Containment und warum wird es eingesetzt?

Hot-Aisle-Containment schottet heiße Gänge ab, um die Abluft von IT-Geräten gezielt zu Kühlsystemen zu leiten. Kalte Zuluft wird über Doppelboden oder Kanäle zugeführt. Ziel ist die Optimierung der Kühlung und Verbesserung der Energieeffizienz (PUE Optimierung).

2. Welche Probleme treten beim Hot-Aisle-Containment auf?

• Inkompatible Netzwerk-Switch Luftstrom-Designs, die den Luftfluss behindern.
• Herausforderungen beim Feuerschutz Datenzentrum durch blockierte Sprinkler oder Gaslöschsysteme.
• Ineffektive Raucherkennungssysteme bei hoher Luftgeschwindigkeit.
• Erhöhte Lärmbelastung Datenzentrum durch dichte Geräteanordnung und In-Row- oder Deckenkühler.
• Hohe Kosten und erschwerte Arbeitsbedingungen für Techniker.

3. Wie beeinflusst der Luftstrom von Netzwerk-Switches das Containment?

Viele Switches sind nicht für Hot-/Cold-Aisle-Containment optimiert. Nicht standardisierte Luftstrommuster erschweren Front-zu-Rück-Konfigurationen. Top-of-Rack-Switches, die rückwärts eingebaut werden, behindern den vorgesehenen Luftstrom und erhöhen Energieverbrauch.

4. Welche Herausforderungen gibt es beim Feuerschutz im Containment?

• Luftbarrieren blockieren Sprinkler oder Gaslöschsysteme, wenn nicht in jedem Gang installiert.
• Schmelzbare oder hitzeschrumpfende Paneele reagieren erst bei fortgeschrittenem Brand.
• Elektrisch auslösbare Barrieren dürfen Fluchtwege nicht blockieren.
• NEC (NFPA-70) Artikel 645 fordert Not-Aus-Schalter (EPO), der Energieeffizienz beeinträchtigen kann.

5. Welche Probleme bestehen bei Raucherkennungssystemen?

Hohe Luftgeschwindigkeiten erschweren die Installation. Lokale Vorschriften können die Effektivität einschränken, z. B. durch sofortige Evakuierung bei erster Raucherkennung. Frühwarnsysteme sind manchmal nur minimal effektiver als Standard-Rauchmelder.

6. Wie wirken sich höhere Betriebstemperaturen auf die Kühlung und PUE aus?

Die ASHRAE Richtlinien erlauben Temperaturen bis 40°C für spezielle Hardware. Höhere Temperaturen erhöhen die Nutzung von Freier Kühlung und fördern PUE Optimierung. Studien zeigen, dass bei korrektem Luftstrommanagement die Serverlebensdauer nur minimal beeinträchtigt wird.

7. Welche Rolle spielt Temperatur- und Lärmbelastung?

Hohe Dichte und Temperaturen verstärken Lärm im Hot-Aisle. OSHA reguliert Lärm- und Wärmeexposition. Wet Bulb Globe Temperature (WBGT) berücksichtigt Feuchtigkeit und Strahlung, um sichere Arbeitsbedingungen zu gewährleisten. Maximale Berührungstemperatur liegt bei 52°C.

8. Wie kann AKCP Überwachung die Probleme lösen?

• Thermische Kartierung: Visualisierung von Temperatur- und Feuchtigkeitswerten, inkl. ΔT-Werte.
• Druckdifferenzsensoren: Überwachung des Luftdrucks zwischen Hot- und Cold-Aisles für optimales Luftstrommanagement.
• PUE Optimierung: Integration mit Leistungsmessgeräten zur Feinabstimmung der Energieeffizienz.
• Visualisierung von Containment-Zuständen und Hotspots zur gezielten Kühloptimierung.

9. Welche zusätzlichen Herausforderungen müssen Betreiber beachten?

• Hohe Installationskosten in Deckenhöhe.
• Erschwerte Arbeitsbedingungen für Techniker durch warme Gänge.
• Einhalten von Feuerschutzvorschriften bei Containment-Systemen.