Umrüstung des Rechenzentrums der National Chung Cheng University – Eines der größten Projekte mit Rechenzentren in Taiwan

Die Modernisierung des umweltfreundlichen Rechenzentrums der National Chung Cheng University ist eines der größten Umrüstungsprojekte von Rechenzentren in Taiwan. Neben der Verbesserung der Zuverlässigkeit des Rechenzentrums wurde mit dem vollständigen Austausch der Hardware auch die Qualität der Bildungsforschung erhöht und der Gesamtenergieverbrauch um etwa 35% gesenkt. Dies entspricht einer Reduzierung der jährlichen Betriebskosten des Rechenzentrums von 171 000 USD um 58 000 USD. Damit ergeben sich für die Universität erhebliche Einsparungen.

 

Energieeinsparungen und Reduzierung der CO₂-Emissionen entsprechen nahezu der Kohlenstoffbindungskapazität des Daan Park

Die Luftverschmutzung durch Feinstaub ist in Taipeh ein großes Problem (2,5 PM) und wird teilweise durch den städtischen Daan Park mit seiner Kohlenstoffbindungskapazität von 370 Tonnen pro Jahr ausgeglichen. Aufgrund der Umrüstung des Rechenzentrums der National Chung Cheng University ergeben sich nach Berechnung des Emissionskoeffizienten durch das Wirtschaftsministerium (Ministry of Economic Affairs, MOEA) jedes Jahr Einsparungen von 258 Tonnen an CO₂-Emissionen, was etwa 70% der Kohlenstoffbindungskapazität des Daan Park entspricht. Das Projekt dient nicht nur dazu, der sozialen Verantwortung der Universität gerecht zu werden, sondern ist für nahegelegene Universitäten und Schulen auch ein Bezugspunkt für die Energieerhaltung und die Verbesserung der Kohlenstoffbilanz. Viele Schulen haben bereits einen Besuch der Räumlichkeiten vereinbart.

Hsin-lin Li, dem Leiter des Rechenzentrums der National Chung Cheng University, zufolge bestand der ursprüngliche Plan darin, die veralteten Klimaanlagen und Server im 28 Jahre alten Rechenzentrum auszutauschen sowie die Koaxialkabel durch Glasfaserkabel zu ersetzen. Die Universität hat sich jedoch stattdessen für eine vollständige Renovierung entschieden. Das Projekt zur Umrüstung des Rechenzentrums war durchaus mit Schwierigkeiten verbunden, weil es neben den 13.000 Lehrenden und Studenten an der National Chung Cheng University auch als regionales Netzwerkzentrum von Yun-lin und Chia-yi dient, an das 500 bis 600 Schulen angeschlossen sind. Darüber hinaus ist es das Rechenzentrum der universitären Zulassungsstelle.

„Die während des Betriebs durchgeführte Aufrüstung eines Rechenzentrums muss absolut fehlerfrei verlaufen!“ Hsin-lin Li wies darauf hin, dass die Umgestaltung des Rechenzentrums – zumal sich dieses bereits in Betrieb befindet – der Änderung eines Kleidungsstücks entspricht, während dieses getragen wird. Die Umgestaltung ist nicht nur gewissen Einschränkungen aufgrund des vorhandenen Platzes unterworfen, sondern im Zuge dessen muss auch der Normalbetrieb des Rechenzentrums sichergestellt werden. Vorab war eine sorgfältige Planung erforderlich und diese erwies sich als eine weitaus größere Herausforderung als der Bau eines brandneuen Rechenzentrums.

 

Das DCIM von Delta Electronics für das Umrüstungsprojekt des umweltfreundlichen Rechenzentrums der National Chung Cheng University

Das taiwanesische Programm zur Aufrüstung der Infrastruktur der National Chung Cheng University erhielt vom Rektor der Universität, Zhang-hua Fong, uneingeschränkte Unterstützung. Außerdem wurde für die Einrichtung eines Green-Grid-Rechenzentrums ein Stiftungsfonds genutzt. Stark Technology Inc. gewann eine öffentliche Ausschreibung und übernahm das DCIM-System (Data Center Infrastructure Management) von Delta Electronics, darunter auch Infrastrukturlösungen für Rechenzentren wie etwa RowCool, USV, Verteilerschränke, Serverracks und Umgebungsmanagementsysteme.

Das alte Rechenzentrum wurde in zwei Räume unterteilt, die etwa 264 m² umfassen. Laut Ke-wei Lin, Leiter der Resource Management Division der National Chung Cheng University, mussten die bisherigen, veralteten Klimaanlagen 24 Stunden am Tag und 365 Tage im Jahr laufen, was eine PUE (Power Usage Effectiveness) von 2,1 zur Folge hatte. Die Umrüstung erfolgte während der dreimonatigen Sommerferien. Danach war das gesamte Rechenzentrum auf 205 m² untergebracht, sauber und umweltfreundlich. Mit der verbesserten Infrastruktur umfasste die Kaltgangeinhausung 50 m². Dies entspricht einer Verringerung der Kaltluftversorgung um 81% und einer Reduzierung der Power Usage Effectiveness auf etwas unter 1,5.

Trotz geringerer Größe bietet das neue Rechenzentrum eine höhere Effizienz und eine beeindruckende Energiesparleistung. Ke-wei Lin deutete an, dass die alten Geräte wenig effizient und sperrig waren sowie zu viel Platz wegnahmen. Mit der neuen Server- und Virtualisierungstechnologie kann ein Rack mit mehreren Applikationssystemen bestückt werden, sodass sich die Leistungsfähigkeit erhöht. Das umweltfreundliche und energieeffiziente Rechenzentrum der National Chung Cheng University macht sich Deltas Infrastruktur zunutze, die der Universitätsverwaltung einen stabileren Informationsdienst bietet und das mit einer Schwachstelle einhergehende Risiko eines Stromausfalls auf ein Minimum reduziert. Die allgemeine Planung umfasst Software zur Umgebungskontrolle und zum Umgebungsmanagement sowie die aktive Erstellung von Warnungen und Berichten. Dies ermöglicht es den Verwaltern des Rechenzentrums, dessen Status nachzuvollziehen und Fehler in Echtzeit zu beheben. Bei Überprüfungen ist zudem weniger Personal erforderlich.

Aufgrund des häufigen Einsatzes von IT-Tools wie Big-Data-Analysen, Data Mining und Cloud-Computing-Plattformen muss unbedingt für die Zuverlässigkeit und die allgemeine Leistungsfähigkeit von Rechenzentren gesorgt werden. Besonders wichtig für Rechenzentren ist neben der Leistung der USVs und der Möglichkeit einer flexiblen Erweiterung die Planung der Energiesysteme. Das Projekt beruht auf einer modularen Architektur, die flexibel gestaltet und bei Bedarf erweitert werden kann. Die Investitionskosten fallen zudem geringer aus, sodass sich optimale Vorteile für das Rechenzentrum ergeben. Zusätzlich hat die National Chung Cheng University ihre alten parallelen USVs mit Einzeleingang und 240 kVA durch eine USV-Einheit mit Dualeingang und 150 kW/200 V sowie ohne Transformator ersetzt, um die Zuverlässigkeit und Effizienz ihrer USVs zu verbessern. So wurde das Risiko einer Schwachstelle vermindert und die Effizienz des gesamten Energiesystems auf über 90% erhöht. Abhängig vom tatsächlichen Bedarf kann diese in Zukunft sogar weiter angehoben werden.

 

Trennung der Warm- und Kaltgangeinhausung als Lösung des Problems der Wärmeverteilung

Ein weiterer nennenswerter Gestaltungsaspekt ist die Trennung der Warm- und Kaltgangeinhausung. Für etwa 45% des Energieverbrauchs eines herkömmlichen Rechenzentrums ist die Klimaanlage verantwortlich und geringere Effizienz führt zu einem höheren Energieverbrauch. Die gewerblichen Klimaanlagen (mit R22-Kühlmittel) der National Chung Cheng University sind über 10 Jahre alt. Zur Beseitigung der Instabilität aufgrund von überhitzten Servern wurden die Klimaanlagen des Rechenzentrums auf eine niedrigere Temperatur eingestellt, wie dies in der Kühltechnik üblich ist. Die mangelhafte Leistungsfähigkeit der Klimaanlagen führte zu einem erheblichen Anstieg des Energieverbrauchs und der Stromkosten.

Von zentraler Bedeutung für die bessere Kontrolle von Hot Spots, die durch eine unzureichende Luftstromregulierung verursacht werden, ist die Einrichtung von Warm- und Kaltgangeinhausungen. Da die Racks auf bestimmte Weise angeordnet sind, kann die von der Klimaanlage erzeugte Kaltluft von der warmen Abluft der Server getrennt werden. Da Kalt- und Warmluft nicht vermischt werden, ergibt sich eine höhere Kühleffizienz.

Ke-wei Lin, ein ausgebildeter Elektriker, war für das Chiayi County Government früher als Leiter der Information Management Division sowie als Leiter des Finance and Taxation Bureau Electronic Operations tätig. Er nahm gemäß den spezifischen Anforderungen Anpassungen an den Steuerpunkten der Klimaanlagen vor, um deren Normalbetrieb zu gewährleisten. Im Falle eines Stromausfalls verhinderte dies eine Überhitzung der Server. Davor dauerte es mehrere Stunden, das Wirrwarr an Kabeln unter dem Zwischenboden zu sortieren, wenn etwas schieflief. Um das Chaos mit den Kabeln zu beseitigen, wurden diese im neuen Rechenzentrum über Kopfhöhe verlegt und zur leichteren Orientierung farbkodiert.

 

Das umgerüstete Rechenzentrum ist umweltfreundlicher und energieeffizienter

Alles begann mit dem Umdenken. Laut Hsin-lin Li übten sich viele Organisationen in Zurückhaltung, wenn es darum ging, veraltete Geräte komplett zu ersetzen, denn sie wollten Geld sparen, indem sie einen Server nach dem anderen austauschten. Dies führte häufig zu einem wenig wünschenswerten Ergebnis. Durch den Austausch der veralteten USVs und Kühlgeräte der Universität sowie aufgrund der Planung und Einrichtung eines umweltfreundlichen Rechenzentrums fielen keine zusätzlichen Baukosten an. Von der Planung über die Einrichtung bis zur Inbetriebnahme bietet das brandneue Rechenzentrum eine höhere Leistung und gleichzeitig Energieeinsparungen.

 

Smarter. Greener. Together.

Peter Lin, Sales Manager von Mission Critical Infrastructure Solutions (MCIS) bei Delta Electronics, erklärte, dass Delta nicht nur kundenorientiert ist, sondern auch Bildungseinrichtungen unterstützt. Deshalb bietet das Unternehmen akademischen Organisationen günstige Komplettpakete. Neben der Bereitstellung von Komplettlösungen für die Infrastruktur von Rechenzentren hilft das Unternehmen Kunden auch bei der Standortauswahl, dem Installationsplan sowie der Kälte- und Stromverteilung. Das lokale Technikteam bietet zudem Kundendienstleistungen und hochwertigen Support.

 

▲ Das Rechenzentrum der National Chung Cheng University setzt zur leichteren Orientierung auf farbkodierte Kabel.