Beispiel für ein h-x-Diagramm

RZ-Klimatisierung

Das Kondensat und seine Gefahren

Bei der Klimatisierung von Serverräumen hat sich in den letzten zehn Jahren viel verändert. Waren Kaltwassertemperaturen von sechs bis zwölf Grad Celsius früher durchaus üblich, arbeitet man heute aus vielerlei Gründen mit höheren Systemtemperaturen, bedingt durch die erhöhten Lufttemperaturen innerhalb der Serverflächen. Peter Schmidt, Sicherheitsberater der VZM GmbH erläutert den Einfluss der Temperaturwahl auf die RZ-Klimatisierung und die Bildung oder Vermeidung von Kondensat.

Von Peter Schmidt, von zur Mühlen’sche (VZM) GmbH

Ein wesentlicher Effekt ist vor allem die Erhöhung der Energieeffizienz und dabei sehr deutlich die Nutzung der indirekten freien Kühlung. Je höher die Lufttemperaturen an den IT-Komponenten, desto länger im Jahr dient die Außenluft zur Kühlung. Bei ausreichend großer Wärmetauscherfläche der außen aufgestellten Trockenkühler ist der Energieverbrauch mancher Klimaanlagen durchaus vergleichbar mit Hybridsystemen, die die Verdunstungskühlung in Kombination mit der indirekten freien Kühlung nutzen. Negative Begleiterscheinungen, wie die Einhaltung von Hygienevorgaben, lassen sich mit Trockensystemen ebenfalls vermeiden.

Zurück zu den Systemtemperaturen: Ein weiterer großer Vorteil der Temperaturerhöhung ist die fast komplette Reduktion von Kondensat – vielen auch als Schwitzwasser bekannt. Kondensat entsteht immer dann, wenn ein Stoff vom gasförmigen in den flüssigen Zustand übergeht. Gemeint ist die Feuchtigkeit in der Luft in Form von Wasserdampf, die mal mehr oder weniger vorhanden ist. Je wärmer die Luft ist, desto mehr Wasser kann sie aufnehmen. Wenn diese warme Luft auf ein kaltes Medium trifft, z. B. eine Kaltwasserleitung, kühlt sie sich ab und scheidet Wasser aus – es kommt zur Kondensatbildung am Rohr.

Schädigende Wirkung des Wassers

Diese Wassereigenschaft hat schon zu vielen Problemen geführt. Offensichtliche Vorfälle, meist an Pfützen am Boden leicht erkennbar, lassen sich mit entsprechenden Maßnahmen rechtzeitig beheben. Allerdings können schon geringe Kondensatmengen zur Korrosion an kritischen Bauteilen führen. Über einen längeren Zeitraum gesehen, können sie zu deren Ausfällen führen. Meist sind es nicht oder nur schlecht gedämmte Ventile oder Stellglieder, deren Funktionsverlust auch den Verlust der IT-Kühlung verursachen kann.

Kritische Bereiche, wie beispielsweise sensible Elektrotechnik unterhalb von Decken- oder Wandklimageräten oder wasserführenden Leitungen, werden dann meist mit einer Kondensatauffangwanne und einem mit Gefälle angeordneten Ablauf oder auch mit einer Kondensatpumpe ausgestattet. Auch sind für kritische Anwendungen, beispielsweise bei der Versorgung von InRow-Kühlern mit Kaltwasser, die direkt neben den IT-Racks angeordnet sind, sogenannte kondensatgeführte Vorlauftemperaturregelungen vorgesehen. Das heißt, die Vorlauftemperatur des Kaltwassers liegt kontinuierlich oberhalb der aktuellen Taupunkttemperatur, was eine Kondensatbildung verhindert. Wir erinnern uns, die Taupunkttemperatur ist die Temperatur, die unterschritten werden muss, damit sich der Wasserdampf der Luft als Wasser niederschlagen kann. Im h-x-Diagramm ist es der Bereich, der unterhalb der 100-Prozent-relativen Luftfeuchte liegt.

Bei kritischen Klimakomponenten gewährleistet nur die stete Überwachung der Anlagen oder Anlagenteile eine schnelle Information bei der Über- oder Unterschreitung von Schwellwerten. Intervention lautet das Stichwort – aber sie kann erst stattfinden, wenn das Problem erkannt wird. Herkömmliche Überwachung kennt man in Form der Temperatur-, Luftfeuchte- oder auch Drucküberwachung. Diese spiegeln einen Teil des üblichen Monitorings von Klimaparametern wieder. Eine Taupunktunterschreitung durch diese Parameter ist allerdings nicht sofort gegeben, außer der Betreiber des Rechenzentrums hat ein h-x-Diagramm zur Hand und ermittelt aus den oben genannten Parametern die Taupunkttemperatur. Diese Annahme ist jedoch eher unwahrscheinlich!

Einige Hersteller von sog. Rack Monitoring Systems (RMS) liefern die Lösung des Problems. Die RMS sind eigens dafür da, die Taupunkttemperatur aus den ständig aktualisierten Messwerten der Lufttemperatur und Feuchte zu berechnen. Bei einer Unterschreitung der Taupunkttemperatur erfolgt eine Alarmmeldung an das jeweils angeschlossene Überwachungssystem. Die Intervention, vorausgesetzt die organisatorische Funktionskette funktioniert, kann somit schnell erfolgen. Das können Sofortmaßnahmen sein, wie z. B. eine Anhebung der Vorlauftemperaturen, aber auch organisatorische Maßnahmen durch eine vor Ort Kontrolle des jeweiligen Verantwortlichen.

Die zu Beginn erwähnten positiven Folgen der ständigen Erhöhung der Systemtemperaturen beziehen sich jedoch nur auf die bisher weit verbreitete Installation in klimatisch unbedenklichen Innenbereichen von Gebäuden. Wie aber sieht es beispielsweise bei Containerlösungen aus, einem der Anwendungsfälle des EDGE-Computing? Man geht mit der IT dorthin, wo sie gebraucht wird. Von klimatisch unbedenklichen Innenbereichen kann hier keine Rede mehr sein. Auch diese neuen Anforderungen benötigen Antworten – unter anderen die oben genannten Maßnahmen.

Peter Schmidt, Diplom-Ingenieur (FH), ist Sicherheitsberater bei von zur Mühlen’sche (VZM) GmbH mit den Spezialgebieten Sicherheitstechnik und Klimatisierung von Rechenzentren.

Über VZM

Die VON ZUR MÜHLEN’SCHE GMBH (VZM) ist Spezialist für das komplette Spektrum rund um Sicherheit, Verfügbarkeit und Resilienz. 1972 gegründet, ist das Unternehmen heute eine international agierende Beratungs-, Planungs- und Ingenieurgesellschaft.

Die Tätigkeiten sind in folgenden Geschäftsfeldern gebündelt: Unternehmenssicherheit und Objektschutz, Infrastruktur von Rechenzentren, Leitstellen und Sicherheitszentralen, Corporate Resilience, Business Continuity Management, Informations- und IT-Sicherheit sowie Datenschutz.

Seit fünf Jahrzehnten unterstützt VZM Unternehmen und Organisationen bei der Realisierung ihrer Rechenzentrumsprojekte. Wir arbeiten mit Projektentwicklern, Investoren, Betreibern und Endanwendern zusammen und bieten eine umfassende Leistungspalette entlang des Lebenszyklus‘ von Rechenzentren und IT-Infrastrukturen.

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