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Cool Water: Brunnen kühlt Rechenzentrum

Gerald Nowitzky, Geschäftsführer der IGN GmbH, würde sich jederzeit wieder für Brunnenvariante zur Kühlung des Rechenzentrums entscheiden: „Damit besitzen wir eine energieeffiziente, umweltschonende und zukunftsweisende Lösung.“

Der oft besungene „Brunnen vor dem Tore“ gilt heute als eine der modernsten Methoden zur Kühlung von Rechenzentren. Sein unschlagbarer Vorteil: Energieeffizienz. Als eines der ersten Unternehmen in Deutschland setzt nun der Internet-Dienstleister IGN GmbH aus München Grundwasser zur indirekten Kühlung eines kommerziell genutzten Rechenzentrums ein. Rittal hat die Lösung als Generalunternehmer umgesetzt.

Etwa die Hälfte der rund 1.100 Ampelanlagen sowie die zirka 120.000 Straßenlaternen in der bayerischen Landeshauptstadt werden mit Technik der IGN GmbH gesteuert. Die Sirenen-, Sicherheits- und Steuerungsanlagen des 1987 als Ingenieurbüro gegründeten Unternehmens werden weltweit bis Singapur eingesetzt. In der Zwischenzeit hat sich die IGN GmbH zum Internet-Dienstleister gewandelt. Heute befinden sich Angebote wie Managed Colocation, Operated Hosting und umfassende IT-Services im Portfolio. Hierzu hat der Dienstleister sein umfangreiches Know-how zum Thema Server-Management für die Steuerungstechnik um die Bereiche Internet und Rechenzentren erweitert. Das IGN-Team setzt heute seine Branchenerfahrungen in Beratung, Betrieb und Betreuung von einzelnen Hosting-Projekten bis hin zu internationalen Portalen mit täglich mehreren Millionen Besuchern ein.

Boomendes Geschäft
Als IGN im Jahr 2000 die ersten Hosting- und Internet-Services anbot, war dies noch ein Nebengeschäft. Es wurde mit Hilfe von angemieteten Rechenzentren-Standorten in Frankfurt, München und Nürnberg abgewickelt. Durch die ständig steigende Nachfrage erreichten diese die Kapazitätsgrenze, so dass Aufträge teilweise sogar abgesagt werden mussten. „Wir wollten neben den Ressourcen auch unsere Dienstleistungen ausbauen und den Kunden durch Zusatzangebote einen höheren Mehrwert bieten“, erklärt Gerald Nowitzky, Geschäftsführer der IGN GmbH. „Zudem sollte das zu einem wesentlichen Geschäftsfeld gewordene Operated Hosting aus Sicherheitsgründen und für eine optimale Ausfallsicherheit im eigenen Haus abgewickelt werden. Daher haben wir uns entschlossen, ein neues Rechenzentrum aufzubauen.“

So begann das Unternehmen 2008 mit der Suche nach einem geeigneten Standort. Neben einer ausreichenden Kapazität für das zukünftige Wachstum sollte das Rechenzentrum auch möglichst energieeffizient zu betreiben sein. Nach Prüfung diverser Alternativen entschied sich IGN für einen Büroneubau im Münchener Stadtteil Giesing. Aufgrund der geologischen Lage eignet sich das Grundwasser hier für die Kaltwasseraufbereitung. Es weist das ganze Jahr hinweg eine konstante Temperatur von 11,3 Grad auf und besitzt eine vergleichsweise hohe Fließgeschwindigkeit.

Viele Genehmigungen
Nach der Entscheidung für den Standort und die Kühltechnik folgte der Gang durch die Genehmigungsbehörden. Während bereits im Frühjahr 2009 die ersten Probebohrungen für Temperatur, Wassermenge und Reinheit des Grundwassers durchgeführt wurden, kam die letzte Genehmigung im Juli 2011. „Da wir mit der Brunnenkühlung nun eine energieeffiziente, umweltschonende und zukunftsweisende Lösung besitzen, würden wir uns jederzeit wieder dafür entscheiden“, bekräftigt Gerald Nowitzky die Entscheidung für die Brunnenlösung.

Das Grundwasser wird aus zwei Saugbrunnen gewonnen und über ein redundant ausgelegtes Pumpensystem, wobei jede Pumpe lediglich 1,8 kW Leistung verbraucht, in die Wärmetauscher geleitet. Hier kühlt das Grundwasser einen geschlossenen sekundären Wasserkreislauf. Anschließend wird das um maximal 5 Grad erwärmte Grundwasser über zwei Schluckbrunnen wieder zurück in die Bodenschicht geführt. Saug- und Schluckbrunnen sind dabei mindestens 300 Meter voneinander entfernt, so dass ein Kurzschluss im Wasserkreislauf ausgeschlossen ist.

Hocheffiziente und sichere Kühlung
Der in den Wärmetauschern gekühlte Wasserkreislauf speist insgesamt acht redundante Umluft-Klimasysteme (UKS) von Rittal. Die elektronisch geregelten UKS sorgen in Verbindung mit einer optimierten Kaltluftführung für eine hocheffiziente und sichere Kühlung des Rechenzentrums. Von der UKS gelangt die Kaltluft über den 90 cm hohen Unterboden durch Gitterrostplatten in die Kaltgänge zu den Rittal-Racks. Die erwärmte Luft steigt im Warmgang nach oben und wird über die Raumdecke und eine Wandaussparung wieder zu den UKS geführt.

Die Kaltwasserzuleitungen und die UKS sind von der Colocationfläche aus Sicherheitsgründen durch eine Wanne getrennt. Im Fall eines Lecks des sekundären Wasserkreislaufs könnte diese Wanne das gesamte Wasser aufnehmen, so dass die im Doppelboden befindlichen Stromschienen sicher vor Wasser geschützt sind.

Die innovative Kühlung mittels Grundwasser führt in Verbindung mit den UKS von Rittal, der optimierten Kaltluftführung und der eisenlosen USV-Anlage zu einer hervorragenden Energieeffizienz. So erreicht das IGN-Rechenzentrum einen Power Usage Effectiveness (PUE) von 1,2. Der Stromverbrauch ist 30 bis 40 Prozent geringer als bei herkömmlichen Lösungen, bei denen zirka 37 Prozent der Energiekosten für Kühlung aufgewendet werden müssen.

Alles aus einer Hand
Eine solche Brunnenlösung ist jedoch nicht überall realisierbar, denn neben der geologischen Lage müssen auch die baulichen Voraussetzungen für die zahlreichen Wasserleitungen und Pumpen gegeben sein. Im Falle der IGN GmbH war es von Vorteil, dass die entsprechenden Anpassungen des Gebäudes bereits in der frühen Bauphase berücksichtigt wurden. „Aufgrund der zahlreichen beteiligten Gewerke für den Gebäudebau wollten wir das komplette Rechenzentrum aus einer Hand erhalten“, sagt Gerald Nowitzky. „Daher haben wir uns entschlossen, einen Generalunternehmer für den Aufbau des Rechenzentrums inklusive Kühlsystem einzusetzen. Die Wahl fiel auf Rittal, da das Unternehmen auf Rechenzentren spezialisiert ist.“ Zudem konnte der Systemanbieter für Schaltschränke, Stromverteilung, Klimatisierung, IT-Infrastruktur sowie Software & Service nicht nur die Installation übernehmen, sondern auch Service und Wartung für den laufenden Betrieb. „Es steht ein Notfalldienst mit einer definierten Reaktionszeit von acht Stunden vor Ort zur Verfügung. Wir erhalten Support und Ersatzteile garantiert für mindestens fünf Jahre. Zudem überzeugten uns Kalkulation, Angebot und Service Level Agreements für die Verfügbarkeit“, unterstreicht Nowitzky.

2(2n+1) Redundanz
Um eine vollständige Ausfallsicherheit zu gewährleisten, setzt IGN je Versorgungspfad drei Anlagen zur unterbrechungsfreien Stromversorgung (USV) ein, die in zwei brandschutztechnisch getrennten Räumen untergebracht sind. Damit erreicht das USV-Konzept eine Redundanz von 2(2n+1). Die Anlagen erhalten den Strom von einem Leitungsring der Stadtwerke München. Bei einem kompletten Stromausfall der Gebäudeversorgung würde ein Dieselaggregat innerhalb weniger Sekunden anspringen. Die Argon-Edelgas-Löschanlage wurde als Mehrbereichsanlage ausgeführt und kann damit den EDV-Raum und die Technikräume im Falle eines Brandes löschen. Damit kann die IGN GmbH ihren Kunden die Sicherheitsstufe Tier 3 garantieren.

Ausblick
„Wir haben mit der Realisierung dieses effizienten Rechenzentrums dafür gesorgt, dass wir unseren Kunden eine hochsichere und umweltbewusste IT-Infrastruktur zur Verfügung stellen können. Mit dem Start der Vermarktung unserer Angebote in 2012 freuen wir uns darauf, unser Rechenzentrumskonzept vorstellen zu dürfen“, so Gerald Nowitzky.