WO2013056784A1

WO2013056784A1 - Rechenzentrum

Info

Publication number: WO2013056784A1
Application number: PCT/EP2012/004098
Authority: WO
Inventors: Michael Nicolai; Ralf Dahmer; Jörg Kreiling
Original assignee: Rittal Gmbh & Co. Kg
Priority date: 2011-10-21
Filing date: 2012-09-29
Publication date: 2013-04-25
Also published as: DE102011054704A1; EP2769603A1; WO2013056784A9

Abstract

Rechenzentrum mit Serverzellen (121, 122, 123, 124) zur Aufnahme eines oder mehrerer Server, wobei jede Serverzelle aus Bausteinen aufgebaut ist, die einem ersten Satz von Bausteinen entnommen sind, wenigstens einer Versorgungszelle (11, 12, 13), der zumindest eine Serverzelle zugeordnet ist, der die Versorgungszelle Strom, Kühlung, Netzwerkanbindung und Sicherheitstechnik zur Verfügung stellt, wobei jede Versorgungszelle aus Bausteinen aufgebaut ist, die einem zweiten Satz von Bausteinen entnommen sind, und wenigstens einer Zentralzelle (10, 20), welche der Anbindung von Stromzuleitungen, Telekommunikationsleitungen und Fluidleitungen aus der und in die Außenwelt dient und der zumindest eine Versorgungszelle zugeordnet ist, wobei jede Zentralzelle aus Bausteinen aufgebaut ist, die einem dritten Satz von Bausteinen entnommen sind, wobei die Bausteine so konfiguriert sind, dass jeder Baustein in eindeutiger Weise an einen weiteren vordefinierten Baustein zu koppeln ist.

Description

Rechenzentrum

Die Erfindung betrifft ein Rechenzentrum.

Viele Organisationen oder Unternehmen bedienen sich eines eigenen Rechenzentrums, um ihre rechenintensiven Arbeitsgänge auszuführen. Rechenzentren aller Größenordnungen werden heutzutage individuell geplant, wobei zwangsläufig immer wiederkehrende Tätigkeiten für jedes neue Rechenzentrum wiederholt werden, was schon in der Planungsphase eigentlich unnötige Kosten verursacht. Um den Fertigungsaufwand vor Ort gering zu halten, werden Rechenzentren oder Teile von Rechenzentren nach Anwenderwünschen vorab aufgebaut und an den Bestimmungsort transportiert, so dass die Betriebsbereitschaft in relativ kurzer Zeit sichergestellt werden kann. Solche Rechenzentren werden auch als modulare Rechenzentren bezeichnet.

Rechenzentren umfassen in der Regel eine große Anzahl an Servern, Netzwerk- und Computerausrüstung, um je nach Bedarf Daten zu verarbeiten, zu speichern und auszutauschen. Typischerweise sind in einem Rechnerraum viele Server-Racks aufgebaut, in denen Server und zugehörige Ausrüstung untergebracht sind.

Je nach Größe des Rechenzentrums kann eine große Menge an elektrischer Energie erforderlich sein, um die Anlage zu betreiben. Üblicherweise wird eine relativ hohe Spannung eingespeist, die dann auf eine niedrigere Spannung hinuntertransformiert wird. Ein Netzwerk aus Verkabelung, Anschlüssen und Energieverteilungseinheiten wird verwendet, um die Energie mit der niedrigeren Spannung an zahlreiche bestimmte Komponenten im Rechenzentrum zu liefern. Die Komponenten erzeugen dabei Abwärme in erheblichem Umfang, die abgeführt werden muss, so dass eine Klimatisierung erforderlich ist.

Bewertungsmaßstab ist dabei die von dem ,The Green Grid' Konsortium definierte Power Usage Effectiveness (PUE), die das Verhältnis der Energieaufnahme der Rechner zum Gesamtenergieverbrauch eines Rechenzentrums darstellt. Werte unterhalb von 1.3 gelten als hoch effizient. Ein weiteres Problem in einem Rechenzentrum ist der physikalische Schutz vor z. B. Feuer, Rauch, Wasser und anderen Gefahren, welche die Server im Rechenzentrum beeinträchtigen oder sogar mehr oder weniger zerstören können.

Die Menge an Rechenkapazität, die bei einem Rechenzentrum benötigt wird, kann sich schnell ändern, wenn sich das Geschäftsumfeld ändert. Oftmals besteht ein Bedarf an erhöhter Rechenkapazität an einem Ort, wobei vorhandene Komponenten bei der Erweiterungsplanung oft auf Wunsch des Kunden berücksichtigt werden müssen. Das Erweitern vorhandener Kapazität ist allerdings ressourcenintensiv und nimmt eine lange Zeit in Anspruch. Es müssen Kabel verlegt, Racks bestückt und Kühlsysteme aufgebaut werden. Zusätzliche Zeit vergeht damit, Inspektionen durchzuführen und Zertifizierungen einzuholen. Skalierbarkeit ist daher für den Kunden ein wichtiges Argument schon beim Neuaufbau eines Rechenzentrums.

Die Firma Silicon Graphics International Corp., Fremont, Kalifornien, USA, vertreibt ein mo- dulares Rechenzentrum in Containerbauweise, bei dem bis zu vier Server-Racks zu einer Einheit zusammengefasst werden, wobei sich das Rechenzentrum auf bis zu 80 Racks skalieren lässt. Das Klimatisierungs- und Kühlsystem arbeitet durch Verwendung intelligenter Lüfter sowie eines dreistufigen Verdunstungskühlungssystems mit hoher Energieeffizienz.

Der Gedanke des modularen Rechenzentrums ist auch Gegenstand der WO 2011/038348 AI . Ein modulares Rechensystem für ein Rechenzentrum umfasst ein oder mehrere Rechenzentrumsmodule mit Serversystemen, die in Racks angeordnet sind. Ein zentrales Elektromodul versorgt die Rechenzentrumsmodule mit elektrischer Energie. Mit Luft arbeitende Kühlmodule sind individuell jedem Rechenzentrumsmodul zugeordnet und enthalten optional einen Lüfter. Die Klimatisierung verwendet vorgekühlte Luft, die in die Rechenzentrumsmodule eingeleitet wird. Es ist auch ein Brandschutzsystem enthalten, das das elektrische Modul im Fall eines Feuers abschottet. Die Module eines Systems können vorgefertigt werden, wobei funktionale Elemente und strukturelle Elemente enthalten sind. Diese können als Einheit transportiert und am gewünschten Ort schnell aufgestellt werden.

Die US 2011/0223085 AI befasst sich mit der Modularisierung von Funktionen eines Rechenzentrums, die je nach gewünschter Eigenschaft zu- oder abgeschaltet werden können. Bei allen bekannten Rechenzentren, auch bei modularen Rechenzentren, besteht der Nachteil der individuellen Planung insbesondere bei der Aufrüstung bestehender Rechenzentren, wobei Effizienzüberlegungen nur unzureichend eingehen können.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Rechenzentrum zur Verfügung zu stellen, das einfach zu projektieren und zu kalkulieren ist und bereits in der Planungsphase eine Effizienzberechnung ermöglicht.

Diese Aufgabe wird durch ein Rechenzentrum nach Anspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen sind Gegenstand der Unteransprüche.

Mit der Erfindung wird ein Rechenzentrum nach dem Baukastenprinzip definiert, das auf standardisierten Bausteinen beruht. Insbesondere umfasst das Rechenzentrum mindestens wenigstens eine Serverzelle zur Aufnahme eines oder mehrerer Server, wobei jede Serverzelle aus Bausteinen aufgebaut ist, die einem ersten Satz von Bausteinen entnommen sind, wenigstens eine Versorgungszelle, der zumindest eine Serverzelle zugeordnet ist, der die Versorgungszelle Strom, Kühlung, Netzwerkanbindung und Sicherheitstechnik zur Verfügung stellt, wobei jede Versorgungszelle aus Bausteinen aufgebaut ist, die einem zweiten Satz von Bausteinen entnommen sind, und wenigstens eine Zentralzelle, welche der Anbindung von Stromzuleitungen, Telekommunikationsleitungen und Fluidleitungen aus der und in die Außenwelt dient und der zumindest eine Versorgungszelle zugeordnet ist, wobei jede Zentralzelle aus Bausteinen aufgebaut ist, die einem dritten Satz von Bausteinen entnommen sind, wobei die Bausteine des ersten Satzes von Bausteinen so konfiguriert sind, dass jeder Baustein in eindeutiger Weise an einen vordefinierten Baustein aus dem ersten Satz von Bausteinen oder an einen vordefinierten Baustein aus dem zweiten Satz von Bausteinen zu koppeln ist, wobei die Bausteine des zweiten Satzes von Bausteinen so konfiguriert sind, dass jeder Baustein in eindeutiger Weise an einen vordefinierten Baustein aus dem ersten Satz von Bau- steinen oder an einen vordefinierten Baustein aus dem zweiten Satz von Bausteinen oder an einen vordefinierten Baustein aus dem dritten Satz von Bausteinen zu koppeln ist, und wobei die Bausteine des dritten Satzes von Bausteinen so konfiguriert sind, dass jeder Baustein in eindeutiger Weise an einen vordefinierten Baustein aus dem dritten Satz von Bausteinen oder an einen vordefinierten Baustein aus dem zweiten Satz von Bausteinen zu koppeln ist.

Die Standardisierung gelingt dabei durch eine Vordefinition der Schnittstellen der Bausteine. Dabei wird sichergestellt, dass beispielsweise nur ganz bestimmte Bausteinkombinationen überhaupt realisiert werden können. Da mit einem in sich geschlossenen Baukastensystem gearbeitet wird, kann nicht nur eine Effizienzgarantie gegeben werden, auch ist eine Kostenvorhersage für die Energiekosten des Rechenzentrums möglich.

Durch das Konzept verschiedener Arten von Zellen, nämlich Zentralzelle, Versorgungszelle und Serverzelle, ist eine jeweils individuelle Skalierbarkeit der Bausteine möglich.

Dabei ist eine dreistufige Topologie vorgesehen, bei der eine oder mehrere Zentralzellen den Versorgungszellen übergeordnet sind und diese wiederum eine oder mehrere Serverzellen bedienen.

Auch ist es möglich, dass eine Versorgungszelle Bestandteil einer Serverzelle ist.

In einer Serverzelle wird im Wesentlichen die Rechenleistung erbracht. Außerdem werden die notwendigen Infrastruktur- Versorgungspfade vorgehalten, nämlich für Strom, Kühlung, Netzwerkanbindung und Sicherheitstechnik, die von den Versorgungszellen zur Verfügung gestellt werden. Über die Zentralzellen wird die Kommunikation mit der Außenwelt realisiert, also Stromeinspeisung, Kälteerzeugung, Telekommunikationsanbindung und dergleichen. Je nach Tier-Klassifikation kann eine oder können mehrere Zentralzellen vorgesehen werden.

Nach einer vorteilhaften Ausgestaltung der Erfindung umfasst der erste Satz von Bausteinen mindestens einen Gestellrahmen oder ein Rack, mindestens einen Doppelbodenabschnitt mit integriertem Klimagerät und mindestens einen teilgeschotteten Gang mit Doppelbodenabschnitt oder Doppelbodenabschnitten. Die Doppelbodenabschnitte werden bei der Erfindung konsequent zur Unterbringung von Komponenten, wie beispielsweise Klimatisierungsgeräten, genutzt, damit für diese kein Platzbedarf auf der Servernutzfläche verschwendet wird. Weitere Bausteine können im ersten Satz von Bausteinen enthalten sein.

Doppelböden sind in Rechenzentren üblich. In den Raum zwischen den Böden wird über eine entsprechende Klimaanlage Kaltluft geblasen, die durch besonders ausgebildete Lüftungsplatten gezielt ausgelassen wird. Der Doppelboden nimmt oftmals auch die Installation der Stromversorgungs- und Netzwerksverkabelungen auf. Ein Doppelbodensystem ist beispielsweise in der WO 2009/109296 AI beschrieben.

Bei der bevorzugten Ausführungsform der Erfindung soll der Doppelbodenabschnitt bereits mit einem integrierten Klimagerät versehen sein, wobei die Einhausung weiter vorteilhaft so gestaltet sein kann, dass sie die gewünschte Luftführung unterstützt. Optimal ist dabei eine Luftführung mit minimalen Umlenk ungen, um unerwünschte Druckverluste zu vermeiden.

Nach einer weiteren bevorzugten Ausgestaltung umfasst der zweite Satz von Bausteinen mindestens einen Energieabsicherungs-Baustein, mindestens einen Stromunterverteilungs- Baustein, mindestens einen Kälteverteilungs-Baustein und mindestens einen Sicherheitstechnik-Baustein. Durch die vordefinierten Schnittstellen der Bausteine ist sichergestellt, dass der zu der gewählten Konfiguration der Serverzellen passende Baustein hinsichtlich Leistung, Funktion und gegebenenfalls weiterer Parameter ausgewählt wird.

Der dritte Satz von Bausteinen umfasst nach einer vorteilhaften Ausfuhrungsform der Erfindung mindestens einen Kälteerzeugungs-Baustein, mindestens einen Energieeinspeisungs- Baustein, mindestens einen Stromhauptverteilungs-Baustein und mindestens einen Netzwerk- Baustein, der ein aktives oder passives Netzwerk unterstützen kann. Auch hier gilt, dass aufgrund vordefinierter Schnittstellen jeweils nur der zur Konfiguration der Versorgungszellen passende Baustein gewählt werden kann

Im Folgenden soll die Erfindung anhand der beigefügten Zeichnung näher erläutert werden. Dabei zeigt:

Figur 1 ein Beispiel für eine Topologie eines Rechenzentrums, das nach dem Baukastenprinzip gemäß der vorliegenden Erfindung erstellt worden ist; Figur 2 eine schematische Darstellung von beispielhaften Bausteinen in einer Zentralzelle der Topologie;

Figur 3 eine schematische Darstellung von beispielhaften Bausteinen einer Versorgungszelle und einer Serverzelle der Topologie;

Figur 4 ein Beispiel einer Zelleneinheit einer Serverzelle in Seitenansicht;

Figur 5 ein Beispiel einer Zelleneinheit einer Serverzelle mit zugeordneter Versorgungszelle in einer Ansicht von vorn;

Figur 6 ein weiteres Beispiel einer Zelleneinheit einer Serverzelle mit zugeordneter

Versorgungszelle ;

Figur 7 ein Beispiel klimatisierter Serverzellen mit Kaltgang;

Figur 8 ein Beispiel eines Layouts für ein in einem Container untergebrachten Rechenzentrum;

Figur 9a, 9b eine Schnittansicht und eine perspektivische Ansicht eines weiteren Beispiels eines Container-Rechenzentrums.

Figur 1 zeigt ein Beispiel für eine Topologie eines Rechenzentrums, das nach dem Baukastenprinzip gemäß der vorliegenden Erfindung erstellt worden ist. Die Topologie sieht dabei drei Ebenen vor, nämlich eine erste Ebene der Zentralzellen 10, 20, eine zweite Ebene der Versorgungszellen 11, 12, 13 und eine dritte Ebene der Serverzellen 121, 122, 123, 124. Wie es für die Serverzelle 122 angedeutet ist, ist dabei jede Zelle aus Bausteinen aufgebaut, wie im Folgenden noch näher erläutert wird. Bei der dargestellten Topologie sind beispielhaft zwei Zentralzellen 10, 20 vorgesehen, die genaue Anzahl der Zentralzellen richtet sich nach der angestrebten Tier-Klassifikation. Über derartige Zentralzellen 10, 20 wird die Kommunikation mit der Außenwelt realisiert. Dies betrifft Stromeinspeisung, Kälteerzeugung, Telekommunikationsanbindung und dergleichen. Bei der dargestellten Ausführungsform sind der Zentralzelle 10 drei Versorgungszellen 11, 12, 13 nachgeordnet. Der Zentralzelle 20 sind in der Regel ebenfalls Versorgungszellen nachgeordnet, die hier jedoch nicht veranschaulicht sind. Versorgungszellen stellen Stromabsicherung und Unterverteilung, die Kälteverteilung und Sicherheitstechnik für Serverzellen zur Verfügung. Dieses ist am Beispiel der Versorgungszelle 12 in schematischer Weise veranschaulicht, der vier Serverzellen 121, 122, 123, 124 nachgeordnet sind und die von ihr bedient werden. Entsprechend können die Versorgungszellen 1 1, 13 eine oder mehrere Serverzellen bedienen, was in der Figur jedoch nicht gezeigt ist. In einer Serverzelle, beispielsweise der Serverzelle 121, 122, 123, 124, wird im Wesentlichen die Rechenleistung des Rechenzentrums erbracht. Die notwendigen Infrastruktur- Versorgungspfade für Strom, Kühlung, Netzwerk, Sicherheit werden in jeder Serverzelle vorgehalten. Wie es beispielsweise an der Serverzelle 122 veranschaulicht ist, besteht diese aus einem oder mehreren Bausteinen. Auch Versorgungszellen, wie die Versorgungszellen 11, 12, 13, sind aus Bausteinen aufgebaut. Gleiches gilt für Zentralzellen, wie den Zentralzellen 10, 20. Dies ist in Figur 2 dargestellt.

Bausteine in einer Zentralzelle 10 sind im Wesentlichen die Energieeinspeisung 101, Kälteerzeugung 102 sowie Netzwerk 103. Die Energieeinspeisung 101 gliedert sich wiederum in Hauptverteilung, insbesondere Niederspannungshauptverteilung (NSHV), Netzersatzanlage (NEA) 101.2 und einen automatischen Umschalter 101.3 zur Auswahl verschiedener Energiequellen.

Wie in Figur 3 dargestellt, sind Bausteine einer Versorgungszelle 1 1 im Wesentlichen Energieabsicherung 11 1, Unterverteilung 112, Kälteverteilung 1 13 und Sicherheitstechnik 1 14, wie z. B. Fire-Safety. Die Energieabsicherung geschieht durch eine unterbrechungsfreie Stromversorgung (USV), die eingesetzt wird, um die Serverzellen bzw. Zelleneinheiten bei Störungen im Standardnetz mit Strom zu versorgen. Eine USV kann lokale Schwankungen und Ausfälle ausgleichen, indem sie angeschlossene Geräte mit elektrischer Energie aus Akkumulatoren speist, welche ständig aus dem Standardnetz nachgeladen werden. Der Baustein Unterverteilung 1 12 stellt dabei die Versorgung der Zelleneinheiten aus dem Standardnetz und aus dem USV-Netz sicher, wobei die Racks jeder Zelleneinheit sternförmig angefahren werden. Eine Serverzelle 121 besteht aus einer Zelleneinheit oder mehreren Zelleneinheiten, wie den Zelleneinheiten 122.1, 122.2, ... 122.n. Jede Zelleneinheit 122.1 , 122.2, ... 122.n bildet einen Baustein einer Serverzelle 122 und ist selbst aus Bausteinen aufgebaut, nämlich aus einem oder mehreren Servergestellen, einem Gang oder Gangabschnitt, der auch teilge- schottet sein kann, sowie mindestens einer Doppelbodenplatte, die gegebenenfalls mit einem Klimagerät ausgestattet ist. Eine Versorgungszelle kann beispielsweise drei Zelleneinheiten einer Serverzelle bedienen.

Figur 4 zeigt Beispiel einer Zelleneinheit einer Serverzelle in Seitenansicht. Zentraler Baustein der Zelleneinheit ist ein Gestellrahmen 30, der auf einem weiteren Baustein, einem Doppelbodenelement 32 mit Klimagerät, aufgestellt ist. Diese Anordnung ist seitlich begrenzt von einem dritten Baustein, bestehend aus einem (Warm)Gang 34 und Doppelbodenabschnitt und einem gegenüberstehend angeordneten Baustein, nämlich einem (Kalt)Gang 36 mit Dop- pelbodenabschnitt. Der Warmgang 34 und der Kaltgang 36 sind teilgeschottet.

Figur 5 zeigt ein Beispiel einer Zelleneinheit einer Serverzelle mit zugeordneter Versorgungszelle in einer Ansicht von vorn. Die hier dargestellte Zelleneinheit besteht aus drei nebeneinander angeordneten Gestellrahmen 302, 304, 306, die auf Doppelbodenabschnitten 320, 322, 324, 326 und 328 aufgestellt sind. Ein Gestellrahmen dient zum Beispiel zur Aufnahme von zwei 19"-Ebenen zu je 47 Höheneinheiten (HE). Die Rasterung der Gestellrahmen 302, 304, 306 hat dabei ein größeres Rastermaß als die Rasterung der Doppelbodenabschnitte 320, 322, 324, 326, 328. Auf den Gestellrahmen 302, 304, 306 sind ein Stromverteilungsbaustein 312 sowie ein Netzwerkbaustein 314 angeordnet. Elektrik- und Elektronikkomponenten sind also getrennt deutlich oberhalb der möglicherweise Wasser führenden Klimageräte in den Doppelbodenabschnitten 320, 322, 324, 326, 328 angeordnet, so dass Leckagen-Problemen aufgrund austretenden Fluides weitgehend vorgebeugt wird. Die Zelleneinheit kann von einem weiteren Baustein, nämlich einer Schutzhülle 310 umgeben sein.

Figur 6 zeigt ein weiteres Beispiel einer Zelleneinheit einer Serverzelle mit integrierter Versorgungszelle. Die Zelleneinheit ist dabei, wie bei dem Beispiel der Figur 4, aus drei nebeneinander angeordneten Gestellrahmen 302, 304, 306 aufgebaut, die auf fünf Doppelbodenabschnitte 320, 322, 324, 326, 328 gestellt sind. Wieder kann ein Gestellrahmen entsprechend dem Beispiel der Figur 5 konfiguriert sein. Ein Doppelbodenabschnitt oder mehrere Doppelbodenabschnitte können mit einem Klimagerät ausgestattet sein. Anders als bei dem Beispiel der Figur 4 ist der Baustein Stromverteilung 312, ebenso wie der Baustein Netzwerk 314 nicht oberhalb der Gestellrahmen 302, 304, 306 angeordnet, sondern neben dem Gestellrahmen 302, aber wiederum räumlich so von den Doppelbodenabschnitten 320, 322, 324, 326, 328 getrennt, dass Leckage-Probleme in diesen nicht auf die Elektrik- und Elektronikkomponenten durchschlagen können. Stromverteilung 312 und Netzwerk 314 schließen einen Gang 34 mit Doppelbodenabschnitt ab. Die Zelleneinheit kann von einem weiteren Baustein, nämlich einer Schutzhülle 310, umschlossen sein.

Einzelne Bausteine sollen im Folgenden beispielhaft anhand von Parametern und Funktionen beschrieben werden.

Ein Gestellrahmen oder Rack dient zur Aufnahme der Server und Speichersysteme und hat beispielsweise eine Kapazität von 2 x 47 HE, wobei Abmessungen wie z. B. von 2 x (500 x 2200 x 1200 mm³, aber auch andere Konfigurationen denkbar sind. Eine seitliche Schottung kann vorgesehen sein. Als Schnittstellen sind eine Stromanbindung, beispielsweise 30 kW, eine A&B -Versorgung (A: Standardnetz, B: USV-Netz) sowie Steckdosentöpfe vorhanden, die optional messbar und schaltbar sind. Die Steuerung der Klimatisierung erfolgt durch eine geeignete Elektronik und Software, wobei geeignete Führungsgrößen, wie Server- Zulufttemperatur oder Differenzdrücke, gewählt werden können.

Der Kühlung eines oder mehrerer, mit Servern bestückter Gestellrahmen dient ein in einem Doppelbodenabschnitt vormontiertes Klimagerät. Dieses kann beispielsweise für eine Kühlleistung von 60 kW ausgelegt sein. Als Schnittstellen sind beispielsweise ein Kaltwasseran- schluss mit 18 °C Vorlauftemperatur und ein Rücklaufanschluss für Warmwasser vorgesehen, weiter ein elektrischer Anschluss mit 1,8 kW. Die Steuerung geschieht durch Überwachen von Temperaturen, Drehzahlen und Durchflussmengen, geregelt werden dann Drehzahl und Durchflussmenge, um eine gewünschte Temperatur zu halten.

Die Klimatisierung bildet einen wesentlichen Bestandteil eines Rechenzentrums. Ein herkömmliches Rechenzentrum hat typischerweise eine Verteilung von Nutzfläche zu Supportfläche von etwa 60:40. Dieses Verhältnis wird wesentlichen bestimmt durch die im Rechenzentrum angeordneten Klimakomponenten, die neben oder zwischen den bestückten Gestellrahmen angeordnet sind und somit Fläche beanspruchen, die durch Server genutzt werden sollte. Durch konsequente Platzierung der benötigten Kühlkomponenten, wie Wärmetauscher, Be- und Entfeuchter, sowie Lüfter und Regelung in nicht durch mit Servern zu belegenden Bereichen, wie zum Beispiel dem Doppelboden, wird das bisher ungünstige Verhältnis deutlich zu Gunsten der Servernutzfläche verschoben und erreicht beispielweise ein Verhältnis 80:20. Be- und Entfeuchter sind dabei der Kälteerzeugung, also einer Zentralstelle, zugeordnet. Eine konsequente Trennung von Warm- und Kaltluft, kombiniert mit einer intelligenten Regelung, sind dabei für die Realisierung höchster Kühllasten und Effizienzen unabdingbare Grundvoraussetzung.

Nach dem Baukastenprinzip können Doppelbodenabschnitte beispielsweise auch einfache Ventilatoren enthalten, beispielsweise kostengünstige Axialventilatoren, die gezielt eine Serverzelle oder Zelleneinheit anströmen. Ferner kann in einen Doppelbodenabschnitt ein Wärmetauscher integriert sein, der insbesondere geneigt verlaufend angeordnet ist, so dass das Volumen des Doppelbodenabschnitts zur Maximierung der Fläche des Wärmetauschers und somit dessen Kühlleistung genutzt wird.

Ein Beispiel einer optimierten Luftstromführung ist in Figur 7 gezeigt. Eine Serverzelle, bestehend aus Gestellrahmen 302, die mit Servern und entsprechender Ausrüstung bestückt ist, ist auf einem Doppelboden 400 aufgebaut, weiter ein teilgeschotteter Kaltgang 303 als weiterer Baustein. Diesem steht eine spiegelbildliche Version mit Gestellrahmen 302' und teilge- schottetem Kaltgang 303" gegenüber. Aus den Gestellrahmen 302 und 302" beziehungsweise den darin angeordneten Servern austretende Warmluft wird in einen jeweiligen Doppelbodenabschnitt 402, 402"mit integriertem Wärmetauscher 404, 404' geleitet, der die Warmluft abkühlt und innerhalb des Doppelbodens zu einem weiteren Doppelbodenabschnitt 406 mit integriertem Axiallüfter 406" leitet, der nun wiederum gekühlte Luft in den Kaltgang 303, 303" einspeist. Ganz besonders bevorzugt ist, auch die jeweiligen Doppelbodenabschnitte 402, 402" mit integriertem Wärmetauscher 404, 404" unter einer Serverzelle zu positionieren, um einen zusätzlichen Schutz vor mechanischer Beschädigung von oben zu erzielen.

Die Standardisierung der Bausteine gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht die Variante, dass der Ventilator eines Servers selbst für die erforderliche Luftführung sorgt.

Die Topologie eines Rechenzentrums gemäß der vorliegenden Erfindung kann in Software abgebildet werden. Software zur Effizienzbetrachtung steht zur Verfügung. Somit kann eine Planung standardisiert und automatisiert durchgeführt werden. Gleichzeitig ist eine Kostenplanung möglich, die nicht nur die Investitionskosten umfasst, sondern auch die laufenden Kosten, die sich aus der Effizienzbetrachtung ergeben.

Die einzelnen Bausteine können in ihren zulässigen Kombinationen vorab zertifiziert werden, so dass diesbezügliche Wartezeiten beim fertigen Rechenzentrum entfallen. Die Erfindung ermöglicht damit in einfachster Weise den Neubau oder die Erweiterung von Rechenzentren durch Skalierung und/oder Austausch von vorhandenen Bausteinen gegen andere mit kompatibler Schnittstelle, aber höherer oder auch geringerer Leistung. Ein Rechenzentrum gemäß der vorliegenden Erfindung kann auch ganz oder teilweise in einem Container aufgebaut werden, ein beispielhaftes Layout dafür ist in der Figur 8 veranschaulicht. Sechs Zelleneinheiten 502, 504, 506, 508, 510, 512 einer Serverzelle 500 sind nebeneinanderstehend auf einem aus Doppelbodenabschnitten aufgebauten Doppelboden 400 angeordnet. Jeder der Zelleneinheiten, zum Beispiel 502, ist ein Doppelbodenabschnitt 602 mit integriertem Lüfter zugeordnet. Kaltwasserleitungen K und Warmwasserleitungen L sind ebenfalls im Doppelboden 400 geführt. Eine Zentralzelle und mehrere Versorgungszellen sind bei 700 untergebracht. Dabei müssen die Container nicht notwendigerweise im Wesentlichen geschlossen sein, ein größerer Rechnerraum kann durch eine Kombination zweier an einer Anschlussseite offener Container erhalten werden, wie es in Figur 9a in einer Schnittansicht und in Figur 9b in einer perspektivischen Ansicht gezeigt ist. Das Layout jedes Rechnerhalbraumes 1000, 1 100 entspricht, abgesehen von der Leitungsführung, im Wesentlichen dem der Figur 8 beziehungsweise einem Spiegelbild davon

Die Erfindung bietet somit durch seine klar definierte Anzahl geprüfter Bausteine und einer einfachen Definition, welche Bausteine wie kombinierbar sind, die Möglichkeit, flexibel nach Kundenwunsch ein Rechenzentrum aufzubauen.

Die in der vorstehenden Beschreibung, in den Zeichnungen sowie in den Ansprüchen offenbarten Merkmale der Erfindung können sowohl einzeln als auch in beliebiger Kombination für die Verwirklichung der Erfindung wesentlich sein.

Claims

Patentansprüche :

1. Rechenzentrum, mindestens umfassend wenigstens eine Serverzelle (121, 122, 123, 124) zur Aufnahme eines oder mehrerer Server, wobei jede Serverzelle aus Bausteinen aufgebaut ist, die einem ersten Satz von Bausteinen entnommen sind, wenigstens eine Versorgungszelle (11, 12, 13), der zumindest eine Serverzelle zugeordnet ist, der die Versorgungszelle Strom, Kühlung, Netzwerkanbindung und Sicherheitstechnik zur Verfügung stellt, wobei jede Versorgungszelle aus Bausteinen aufgebaut ist, die einem zweiten Satz von Bausteinen entnommen sind, und wenigstens eine Zentralzelle (10, 20), welche der Anbindung von Stromzuleitungen, Telekommunikationsleitungen und Fluidleitungen aus der und in die Außenwelt dient und der zumindest eine Versorgungszelle zugeordnet ist, wobei jede Zentralzelle aus Bausteinen aufgebaut ist, die einem dritten Satz von Bausteinen entnommen sind, wobei die Bausteine des ersten Satzes von Bausteinen so konfiguriert sind, dass jeder Baustein in eindeutiger Weise an einen vordefinierten Baustein aus dem ersten Satz von Bausteinen oder an einen vordefinierten Baustein aus dem zweiten Satz von Bausteinen zu koppeln ist, wobei die Bausteine des zweiten Satzes von Bausteinen so konfiguriert sind, dass jeder Baustein in eindeutiger Weise an einen vordefinierten Baustein aus dem ersten Satz von Bausteinen oder an einen vordefinierten Baustein aus dem zweiten Satz von Bausteinen oder an einen vordefinierten Baustein aus dem dritten Satz von Bausteinen zu koppeln ist, und wobei die Bausteine des dritten Satzes von Bausteinen so konfiguriert sind, dass jeder Baustein in eindeutiger Weise an einen vordefinierten Baustein aus dem dritten Satz von Bausteinen oder an einen vordefinierten Baustein aus dem zweiten Satz von Bausteinen zu koppeln ist.

2. Rechenzentrum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der erste Satz von Bausteinen mindestens einen Gestellrahmen, mindestens einen Doppelbodenabschnitt mit integriertem Klimagerät und mindestens einen teilgeschotteten Gang mit Doppelbodenabschnitt oder Doppelbodenabschnitten aufweist.

3. Rechenzentrum nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Satz von Bausteinen mindestens einen Energieabsicherungs-Baustein (111), mindestens einen Unterverteilungs-Baustein (112), mindestens einen Kälteverteilungs-Baustein (113) und mindestens einen Sicherheitstechnik-Baustein (114) aufweist.

4. Rechenzentrum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zweite Satz von Bausteinen mindestens einen Kälteerzeugungs-Baustein (102), mindestens einen Energieeinspeisungs-Baustein (101), mindestens einen Hauptverteilungs-Baustein (101.1) und mindestens einen Netzwerk-Baustein (103) aufweist.

5. Rechenzentrum nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass eine Versorgungszelle Bestandteil einer Serverzelle ist.