TGA im Rechenzentrum: Verfügbarkeit beginnt bei der Planung

Während die Technische Gebäudeausrüstung (TGA) in klassischen Büro-, Industrie- oder Verwaltungsgebäuden vor allem Komfort, Energieeffizienz und Versorgungssicherheit gewährleisten soll, entscheidet sie im Rechenzentrum unmittelbar über die Verfügbarkeit geschäftskritischer IT-Systeme. Selbst kleine Störungen können hier erhebliche wirtschaftliche Folgen haben.

„Ein Rechenzentrum dient nicht als gewöhnliches Gebäude mit besonders leistungsfähiger Technik. Vielmehr wird das Gebäude konsequent um die Anforderungen der technischen Infrastruktur herum entwickelt“, erläutert Paulos Marx. Architektur, Tragwerk und Ausbau müssten daher von Beginn an auf die Systeme für Energieversorgung, Kühlung, Sicherheit und Gebäudeautomation abgestimmt werden.

Redundanz ist mehr als doppelte Technik

Oberstes Ziel bei der Planung ist die uneingeschränkte Verfügbarkeit. Wartungsarbeiten oder der Ausfall einzelner Komponenten dürfen den Rechenzentrumsbetrieb möglichst nicht beeinträchtigen. Entsprechend prägen Redundanzkonzepte wie N+1, 2N oder 2N+1 die technische Auslegung.

Dies betrifft die komplette Versorgungskette – von der Mittelspannungsversorgung über Transformatoren, Niederspannungshauptverteilungen und USV-Anlagen bis zu Netzersatzanlagen. Auch Kälteerzeuger, Pumpen und Lüftungssysteme werden in die Redundanzkonzepte einbezogen.

Dabei reicht es nach Einschätzung von RPM Technical Solutions nicht aus, einzelne Komponenten lediglich mehrfach vorzuhalten. Entscheidend seien ebenso deren unabhängige Versorgung, eine geeignete räumliche Trennung sowie zuverlässige und sichere Umschaltmöglichkeiten.

Besonders anspruchsvoll ist die elektrische Infrastruktur. Mit jeder neuen Servergeneration steigen die Leistungsdichten. Gleichzeitig müssen Spannungsschwankungen, Netzunterbrechungen und Lastwechsel sicher beherrscht werden. Dafür ist eine exakt abgestimmte Kette aus Einspeisung, Transformatoren, Verteilungen, unterbrechungsfreier Stromversorgung und Netzersatzversorgung erforderlich.

Höhere Rackdichten verändern die Kühlung

Parallel zur elektrischen Leistung wachsen die Anforderungen an die Kühlung. Steigende Leistungsdichten in den Racks führen zu erheblichen Wärmelasten, die kontinuierlich und möglichst energieeffizient abgeführt werden müssen.

Klassische Klimatisierungskonzepte stoßen dabei zunehmend an Grenzen. Luftgekühlte Lösungen können deshalb durch Kaltwassersysteme, indirekte Freikühlung oder Flüssigkeitskühlungen ergänzt beziehungsweise ersetzt werden.

Eine immer wichtigere Rolle übernimmt dabei die Regelungs- und Automatisierungstechnik. Die unterschiedlichen Kältekomponenten müssen abhängig von den aktuellen Lastzuständen koordiniert betrieben werden. Ziel ist es, die Betriebssicherheit sicherzustellen und gleichzeitig den Energiebedarf zu reduzieren beziehungsweise den PUE-Wert des Rechenzentrums zu optimieren.

Gebäudeautomation als Teil des Gesamtsystems

Gerade die Wechselwirkungen zwischen den einzelnen Gewerken machen die Planung von Rechenzentren komplex. Energieversorgung, Kühlung, Brandschutz, Gebäudeautomation sowie Sicherheits- und Überwachungstechnik greifen unmittelbar ineinander. Änderungen an einem System können Auswirkungen auf zahlreiche weitere Anlagen haben.

Eine isolierte Planung einzelner Gewerke ist deshalb kaum zielführend. Gefordert ist vielmehr ein integraler Planungsansatz, bei dem die technischen Disziplinen bereits in einer frühen Projektphase koordiniert und aufeinander abgestimmt werden.

Hinzu kommt, dass sich die Anforderungen an Rechenzentren vergleichsweise schnell verändern. Neue IT-Hardware bringt veränderte Leistungsaufnahmen, höhere Rackdichten und damit oftmals neue Kühlanforderungen mit sich. Die TGA darf daher nicht ausschließlich für den aktuellen Bedarf dimensioniert werden.

Reservekapazitäten, modular aufgebaute Anlagentechnik und skalierbare Versorgungssysteme sollen die Voraussetzungen schaffen, um Rechenzentren später erweitern oder modernisieren zu können.

Energieeffizienz gewinnt weiter an Bedeutung

Neben der Verfügbarkeit rückt der Energieverbrauch stärker in den Fokus. Wirtschaftliche Anforderungen und regulatorische Vorgaben erhöhen den Druck auf Betreiber, die Effizienz ihrer Rechenzentren kontinuierlich zu verbessern.

Ansatzpunkte bieten unter anderem effizientere Kühlsysteme, intelligente Steuerungs- und Regelungskonzepte, Wärmerückgewinnung sowie eine möglichst optimale Auslastung der technischen Anlagen. Betriebssicherheit und Energieeffizienz müssen dabei gemeinsam betrachtet werden.

Auch der Brandschutz folgt im Datacenter besonderen Anforderungen. Eine möglichst frühe Branderkennung, gasbasierte Löschsysteme, geeignete Brandabschnitte und redundant ausgelegte Sicherheitsfunktionen sollen das Risiko eines Betriebsstillstands minimieren. Entsprechende Konzepte müssen deshalb ebenfalls frühzeitig mit der übrigen technischen Infrastruktur abgestimmt werden.

Komplexe Schnittstellen beherrschen

Eine zentrale Herausforderung liegt letztlich in der Koordination der zahlreichen Gewerke und Schnittstellen – von der Planung über die Ausführung bis zur Inbetriebnahme. Gerade bei Umbauten und Erweiterungen bestehender Rechenzentren kommt hinzu, dass viele Arbeiten während des laufenden Betriebs erfolgen müssen.

„Die TGA eines Datacenters stellt weit mehr als eine technische Ausstattung dar. Sie bildet die Grundlage für einen sicheren, wirtschaftlichen und zukunftsfähigen Betrieb der digitalen Infrastruktur“, fasst P. Marx zusammen.

Mit steigenden Leistungsdichten, wachsenden Anforderungen an Energieeffizienz und Nachhaltigkeit sowie einer zunehmenden technischen Komplexität gewinnt die integrale Planung weiter an Bedeutung. Entscheidend ist dabei nicht allein die Leistungsfähigkeit einzelner Komponenten, sondern vor allem ihr zuverlässiges Zusammenspiel im Gesamtsystem.