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17.10.2007

Masterplan für ein neues Rechenzentrum

Christian Egle 
Datenzentralen baut man nicht alle Tage, auch nicht als Anbieter von Hosting-Lösungen. Worauf ist bei Planung und Errichtung einer zukunftsfähigen Anlage zu achten?

Das Bautagebuch von Host Europe im Stenogramm: Laut ausgesprochen wurde die Idee zum Bau eines neuen Rechenzentrums erstmals im November 2005. Nachdem ein geeigneter Standort gefunden war, fiel die endgültige Entscheidung für den Neubau im Mai 2006. Bis zum ersten Spatenstich im August waren die Planungen abgeschlossen und die Aufträge an die einzelnen Dienstleister vergeben. Der erste Test-Server ging kurz vor Heiligabend online, von Februar bis Mai 2007 migrierte Host Europe dann die insgesamt 1000 Live-Systeme der mehr als 100 000 Kunden.

So rechnet sich das grüne RZ

Bis zu 80 Prozent der Betriebskosten eines Rechenzentrums entfallen auf die Stromrechnung. Daher liegt hier auch das größte Sparpotenzial. Ein traditionelles Rechenzentrum verbraucht pro Kilowatt Server-Leistung zusätzlich ein Kilowatt Strom für Klimaanlage, Licht, USV und dergleichen. Bei einem energieeffizienten Rechenzentrum liegt dieser zusätzliche Stromverbrauch bei 0,5 Kilowatt pro Kilowatt Server-Leistung. Bei Kosten von zehn Cent inklusive aller Steuern und Gebühren je Kilowattstunde und einer Leistung von 0,25 Kilowatt belaufen sich die jährlichen Kosten im normalen Rechenzentrum auf 438 Euro je Server verglichen mit 328 Euro im "grünen" Rechenzentrum.

Das RZ von Host Europe

1800 Quadratmeter Rechenzentrums-Grundfläche und 2500 Quadratmeter Bürofläche im Obergeschoss;

18 000 Server in der Endausbaustufe, Platz für 6000 Server bei Eröffnung im Mai 2007;

30 Prozent höhere Energieeffizienz durch Einsatz neuester Technologie;

Anbindung an multi-redundanten, Carrier-neutralen 16-Gbit-Internet-Backbone;

drei Diesel-Notstrom-Aggregate mit je 2000 KVA Leistung in der Endausbaustufe;

n+1-unterbrechungsfreie Notstromversorgung;

redundante Stromzuführung;

n+1-Klimatisierung;

Argon-Feuerbekämpfungsanlage mit Feuerfrühmeldesystem;

Alarm- und Brandmeldezentrale;

Personen-Zutrittskontrolle und Kameraüberwachung.

Ganz zu Anfang musste Host Europe wie jeder andere Bauherr auch - eine Grundsatzentscheidung fällen: Soll ein Generalunternehmer beauftragt werden, oder sind ausreichend Know-how und Kapazitäten im eigenen Unternehmen vorhanden, um in eigener Regie zu bauen? Der Dienstleister entschied sich für den Bau in eigener Verantwortung, da kein Generalunternehmer eine wirklich überzeugende Lösung zu einem angemessenen Preis präsentieren konnte: Entweder waren die Anbieter fest verbunden mit nur einer Baufirma, oder ihre Angebote waren wesentlich teurer als eine eigene Umsetzung.

Standortwahl ist auch eine Frage der Infrastruktur

Zwei Faktoren waren bei der Standortwahl für das neue Rechenzentrum entscheidend: die Stromversorgung und die IP-Anbindung. Rechenzentren benötigen ziemlich viel Strom rund um die Uhr. Normalerweise sind die erforderlichen bis zu 2000 Kilo-Volt-Ampere (KVA) für ein mittelgroßes Rechenzentrum in Gewerbegebieten über den normalen Verteilerring verfügbar, aber es kommt auch vor, dass ein Unternehmen die Aufrüstung des Stromnetzes teuer bezahlen muss. Da die Netze in den Händen der großen Energieversor-ger liegen, ist deren Preispolitik maßgeblich. Bei fehlenden Kapazitäten auf dem vorhandenen Netz muss man mit mindestens 400 Euro je Meter Kabellänge bis zum nächsten Umspannwerk rechnen - zuzüglich einer Bauverzögerung von mindestens zwölf bis 18 Monaten. Selbst wenn genug Stromkapazität vorhanden ist, bedeutet dies nicht, dass die Energie ohne Zusatzkosten zur Verfügung gestellt wird. Die Aufrüstung der Hauseinspeisung schlägt in der Regel mit 50 bis 75 Euro für ein zusätzlich benötigtes KVA zu Buche.

Strom und Daten sollen schnell und günstig fließen

Neben der Energieversorgung ist für ein Rechenzentrum eine erstklassige IP-Außenanbindung der zweite wichtige Faktor bei der Standortwahl - und dieser Anschluss muss auch noch redundant verfügbar sein. Hierbei gilt es zu beachten, dass es dafür in den Städten meist mehr als einen Anbieter, aber auch Wegerechte auf den Straßen gibt. Ist die gewählte Straßenseite bereits durch einen Carrier belegt, so kann es zu Komplikationen beim Genehmigungsverfahren kommen. Am besten sollte ein Standort gewählt werden, der entlang der großen "IP-Rennstrecken" in Europa liegt, damit für die IP-Anbindung auch auf Dauer vertretbare Konditionen zu erzielen sind. Nicht vergessen sollte man beim Rechnen, alle Leitungskosten doppelt zu kalkulieren, da ansonsten die Redundanz fehlt. Wenn die notwendigen Kabel nicht selbst verlegt werden können, sollte frühzeitig mit dem lokalen Carrier über einen Hausanschluss verhandelt werden, da es sonst zu kostspieligen Überraschungen und Verzögerungen kommen kann.

Bei der Planung der Grundfläche gilt bei Rechenzentren die Faustregel: Für je 100 Quadratmeter Stellfläche müssen weitere 50 Quadratmeter Versorgungsräume für USV, Batterie, Notstromdieselaggregat und dergleichen einkalkuliert werden. In dieser Rechnung sind die Außenflächen für die Rückkühler noch nicht enthalten. Dieses Verhältnis von Nutz- und Versorgungsfläche gilt auch für größere Rechenzentren. Nur unterhalb von 400 Quadratmetern Nutzfläche ändert sich die Relation und wird deutlich schlechter.

Bauherr besteht auf energiesparendem Betrieb

Host Europe wollte möglichst kostengünstig bauen. Dabei sollte der Bau möglichst flexibel zu erweitern und äußerst energieeffizient zu betreiben sein. Der letzte Punkt war dem Bauherrn besonders wichtig und resultierte in der Forderung nach einer möglichst hohen Server-Dichte bei möglichst geringem Stromverbrauch. Host Europe entschied sich gegen Blade-Server und Rack-Kühlung. "Ohne diese Techniken erhält man mehr Sicherheit und bessere Möglichkeiten zur Wärmerückgewinnung", erklärt Patrick Pulvermüller, Prokurist bei Host Europe und verantwortlich für den Neubau in Köln. Gerade auf die Wärmerückgewinnung wollte er nicht verzichten. Für das Geschäftsmodell sei es zudem erforderlich, den Kunden Server anbieten zu können, auf die nur sie per Remote-Management zugreifen können. "Für die Blade-Architektur haben wir bislang noch kein entsprechend sicheres Konzept entdeckt", erklärt Pulvermüller, warum die Wahl auf 1U-Rack-Server gefallen ist.

Unter diesen Prämissen machte sich Host Europe gemeinsam mit dem Ingenieurbüro P&P Bau- und Ingenieur GmbH aus Dresden an die Auswahl der geeigneten Spezialisten für die verschiedenen Gewerke Hochbau (Gebäudehülle), Strom (gesamte Elektrik, USV, Dieselgenerator, Transformatoren), Klima (Klimaschränke, Pumpen, Rückkühler), Löschtechnik (Verrohrung, Löschgas und dergleichen) sowie Gebäudemeldetechnik (Türen, Ablesemöglichkeiten der Geräte).

Bei der Entwurfsplanung jedoch wurde der umgekehrte Weg beschritten: Nachdem Host Europe gemeinsam mit den Spezialfirmen die technischen Erfordernisse zusammengetragen hatte, übersetzten die Ingenieure diese Vorgaben in einen auch optisch ansprechenden Entwurf. In der Rückschau war es durchaus kein Nachteil, dass das leitende Ingenieurbüro bislang noch keine Erfahrung im Bau von Rechenzentren besaß, denn viel entscheidender für den Gesamterfolg war die Fachkompetenz der einzelnen Dienstleister.

Zusätzlich verpflichtete Host Europe die einzelnen Gewerke vertraglich über die gesetzlich geregelte Gewährleistung hinaus zur Übernahme der Wartung für die kommenden fünf Jahre. So wurde sichergestellt, dass sich auch die Lieferanten um eine bestmögliche Qualität bei der Ausführung der Arbeiten bemühten. Dank überlegter Planung, umfassender Kommunikation und intensiver Abstimmung ging die eigentliche Bauphase wohltuend unaufgeregt vonstatten.

Investitionen, die sich rechnen werden

Für die Optimierung der Energieeffizienz musste das Team um Pulvermüller zwischen den zusätzlichen Kosten, der Machbarkeit innerhalb des Zeitplans, der Ausgereiftheit der Lösung und dem RoI abwägen. So wurde beispielsweise eine Gebäudeisolierung gemäß novellierter Wärmeschutzverordnung EnEV 2007 realisiert. Für optimale Kühlkreisläufe sorgt das Prinzip der "kalten und warmen Gänge": In einem "kalten Gang" wird die abgekühlte Luft von den Klimageräten durch Lochrasterplatten abgegeben und von den Servern über die Front angesaugt. Die durch die Rechner aufgeheizte Luft wird anschließend in einen "warmen Gang" abgegeben und vom Klimagerät abgesaugt. Die Abwärme der Server wird zum Heizen der Büros verwendet, die sich über dem neuen Rechenzentrum befinden. Die 2500 Quadratmeter große Bürofläche profitiert davon für die Versorgung mit Warmwasser und Heizung.

Zugunsten der Effizienz hat der Bauherr nicht alle möglichen ökologischen Potenziale ausgeschöpft. So entschied sich Host Europe zum Beispiel gegen Schwungrad-USV-Anlagen, da diese nur eine Effizienzsteigerung von weniger als einem Prozent erbringen. Außerdem bestand der Verdacht, dass diese Technik noch nicht ausgereift genug ist. Die photovoltaische Solaranlage zur Versorgung der Büros hingegen war im ersten Schritt nicht im Genehmigungsprozess vorgesehen und wird sehr bald mit dem zweiten Bauabschnitt nachgeholt. Insgesamt schlagen die Mehrkosten für die Steigerung der Energieeffizienz in der gesamten Bausumme mit 15 bis 20 Prozent zu Buche. Bei einer Vollauslastung des Rechenzentrums amortisieren sich diese Zusatzausgaben dank geringerer Stromkosten in etwa zweieinhalb Jahren. (kk)