Kühlung von Rechenzentren: Warum Prozesse und Nachweise wichtig sind

Rechenzentren stellen einige der höchsten Anforderungen an Kühlsysteme aller Gebäudetypen. Hohe Wärmedichten, Dauerbetrieb, strenge Anforderungen an die Verfügbarkeit und zunehmender Druck auf die Energieeffizienz bedeuten, dass Kühlgeräte genau wie spezifiziert funktionieren müssen. Für Betreiber von Rechenzentren ist daher der Prozess der Auswahl und Validierung von Kühlgeräten genauso wichtig wie die Geräte selbst.

Zwei Elemente sind für die Risikominderung entscheidend:

1. Ein auf genauen Leistungsdaten basierender Konstruktionsprozess
2. Der Werksabnahme-Test – ein Verfahren zur Überprüfung der Leistung, bevor die Geräte überhaupt den Standort erreichen.

Dieser Artikel befasst sich mit dem Auswahlprozess für Kühlgeräte für Rechenzentren, der Bedeutung des Werksabnahme-Tests und der Rolle der Produktzertifizierung bei der Verringerung des Risikos von Projektverzögerungen, Kostenexplosionen und zukünftigen Systemproblemen.

Der Lieferprozess für Rechenzentren

Im Gegensatz zu Komfortkühlungsanwendungen müssen HLK-Systeme für Rechenzentren eine geschäftskritische Infrastruktur unterstützen. Darüber hinaus übersteigt die Nachfrage nach Rechenzentren die Geschwindigkeit, mit der sie gebaut werden können, was bedeutet, dass Verzögerungen im Bauprogramm schwerwiegende finanzielle Einbußen nach sich ziehen können. Daher wählen Betreiber von Rechenzentren bei der Spezifizierung von Kühlgeräten nicht nur ein Produkt, sondern einen Partner. Infolgedessen muss der Beschaffungsprozess von Anfang an streng, transparent und nahtlos auf die betrieblichen Anforderungen abgestimmt sein.

Der Prozess beginnt in der Regel mit einer klaren Definition der Anforderungen des Rechenzentrums, darunter:

• IT-Last und Wärmedichte
• Redundanzstrategie (z. B. N, N+1, 2N)
• Umgebungsbedingungen und zulässige Temperaturbereiche
• Ziele für die Energieeffizienz (PUE) und Nachhaltigkeitsziele
• Ausfallszenarien
• Systemtyp, z. B. CRAC, CRAH mit gekühltem Wasser, freie Kühlung, Flüssigkeitskühlung usw.
• Planungs- und Compliance-Überlegungen
• Außerdem alle Standort- und Infrastrukturbeschränkungen.

Ein SLA (Service Level Agreement) wird verwendet, um die Leistung des Rechenzentrums zu definieren. SLAs sind unglaublich streng, und ihre Nichteinhaltung hat enorme finanzielle Konsequenzen. Jede Unklarheit in den Anforderungen in dieser Phase erhöht das Risiko späterer Leistungsdefizite.

Sobald die betrieblichen Anforderungen definiert sind, müssen sie in präzise technische Spezifikationen für HLK-Anlagen umgesetzt werden. Dazu können gehören:

• Kühlleistung unter realistischen Betriebsbedingungen über 365 Tage im Jahr
• Spitzen- und Teillastleistung (mit der erforderlichen Redundanz und Ausfallsicherheit)
• Luftstrom- und Regelungsstrategien
• Anforderungen an die Rohrleitungen
• Integration mit Überwachungs- und Steuerungssystemen
• Akustische und räumliche Einschränkungen.

Die Hersteller reagieren mit Lösungsvorschlägen, die wahrscheinlich detaillierte Informationen vor der Beschaffung und technische Informationen wie Datenblätter, Auswahlblätter, Rohrleitungs- und Instrumentierungsdiagramme (P&IDs), allgemeine Anordnungszeichnungen (GA), Regelungsabläufe, Installations- und Betriebsanleitungen (IOM) sowie Integrationsdetails für BMS und EPMS enthalten.

Für Betreiber von Rechenzentren ist diese Phase vor der Beschaffung von entscheidender Bedeutung. Oft ist dies die letzte Gelegenheit, um vor Vertragsabschluss zu überprüfen, ob die Leistungsdaten, Annahmen und Schnittstellen vollständig verstanden wurden. Die Leistungsangaben der Hersteller müssen auf verifizierten, unabhängig bestätigten Daten basieren und dürfen nicht auf theoretischen oder Best-Case-Werten beruhen, da Ungenauigkeiten in dieser Phase direkte Auswirkungen auf die Auswahl der Geräte, die Systemkonzeption, die Projektkosten und die langfristige Betriebsstabilität haben können.

Als Nächstes überprüfen das Designteam, das Beschaffungsteam und der Kunde das Angebot des Herstellers auf Übereinstimmung mit den Spezifikationen (Kapazität, Redundanz, Umgebungstemperaturbereich, Stellfläche, Akustik, Effizienz, Normen/Standards usw.). In dieser Phase sind Klarstellungen und Überarbeitungen üblich, um die technische und vertragliche Übereinstimmung sicherzustellen.

Sobald die Produktauswahl bestätigt und die Beschaffungsgenehmigung erteilt wurde, beginnt der Hersteller mit der Herstellung der Geräte. Vor dem Versand werden die Produkte in der Regel einem Factory Witness Test (FWT) unterzogen, um zu überprüfen, ob die gelieferten Geräte den vereinbarten technischen und leistungsbezogenen Anforderungen entsprechen, bevor sie an den Standort geliefert werden.

Der Factory Witness Test

Der Factory Witness Test ermöglicht es Betreibern, Beratern und Interessengruppen, die Leistung der Geräte unter kontrollierten Bedingungen vor der Auslieferung zu beobachten und zu überprüfen. Für Rechenzentren wird dieser Schritt zunehmend als unverzichtbar und nicht als optionales Extra angesehen.

Bei FWTs werden HLK-Geräte im Werk des Herstellers getestet, während Vertreter des Kunden oder einer unabhängigen Stelle den Prozess im Namen des Kunden bezeugen. In der Regel umfasst dies auch eine Überprüfung aller Zeichnungen, P&IDs, Schaltpläne, Steuerungssequenzen und Testverfahren anhand der Spezifikationen. Das Ziel ist es, zu bestätigen, dass das Gerät:

• die festgelegten Leistungskriterien erfüllt
• unter den definierten Lastbedingungen wie erwartet funktioniert
• sich beim Start, beim Herunterfahren und bei simulierten Fehlerzuständen wie erwartet verhält
• alle Sicherheitsprüfungen besteht
• vor der Installation und Inbetriebnahme ordnungsgemäß funktioniert.

Wenn das Gerät die auf dem Auswahlblatt angegebenen Leistungsmerkmale nicht erfüllt, geschehen drei Dinge:

1. Es müssen Untersuchungen durchgeführt werden.
2. Das Problem muss behoben werden.
3. Das Gerät muss erneut getestet werden.

Je nach Problem und Schwierigkeitsgrad der Behebung kann dies Wochen bis Monate dauern, was zu Verzögerungen im Bauprogramm führt. Die finanziellen Auswirkungen können zwar schwerwiegend sein, eine noch schlimmere Folge ist jedoch der Verlust der Glaubwürdigkeit – insbesondere in einem Markt, in dem Partnerschaft und Vertrauen von entscheidender Bedeutung sind.

Der FWT ist von entscheidender Bedeutung, da die Behebung von Leistungsproblemen nach der Installation von HLK-Anlagen in einem aktiven Rechenzentrum sehr kostspielig und störend sein kann. Der FWT verlagert dieses Risiko nach vorne, indem er potenzielle Probleme frühzeitig identifiziert, wie z. B.:

• Kapazitätsengpässe
• Probleme mit der Steuerung oder Sequenzierung
• Abweichungen von der angegebenen Leistung
• Probleme mit Komponenten oder Baugruppen.

Für Betreiber von Rechenzentren verringert dies die Wahrscheinlichkeit von Überraschungen in der Endphase. Die frühzeitige Erkennung von Problemen verursacht jedoch kurzfristig immer noch Kopfzerbrechen. Ein fehlgeschlagener Werksabnahme-Test hat schwerwiegende Auswirkungen auf den Projektzeitplan – was Zeit und Geld kostet –, da das Produkt repariert oder ersetzt und erneut getestet werden muss.

Verringerung des Risikos eines fehlgeschlagenen Werksprüfungsversuchs

Eine unabhängige Überprüfung durch Dritte – wie sie beispielsweise durch die Eurovent Certified Performance-Programme angeboten wird – trägt dazu bei, dass die in der Entwurfs- und Beschaffungsphase verwendeten Leistungsdaten sowohl zuverlässig als auch vergleichbar sind.

Die Eurovent Certified Performance-Programme verwenden modernste Bewertungsprotokolle, darunter Labortests, Werksaudits, Zertifizierung der Auswahlsoftware und Bewertung aller eingereichten Daten (einschließlich Datenblätter und Marketingmaterialien), um sicherzustellen, dass die angegebenen Daten korrekt sind und gemäß anerkannten Standards und realen Anforderungen überprüft und zertifiziert wurden.

Darüber hinaus durchlaufen von Eurovent zertifizierte IT-Kühlgeräte und Prozesskühler für sehr hohe Temperaturen einen Überwachungsprozess, der regelmäßige Werksaudits, Labortests und Softwareprüfungen umfasst. Dadurch wird sichergestellt, dass die Produkte und ihre Auswahlsoftware korrekt bleiben und den zertifizierten Daten entsprechen – ein entscheidender Schritt zur Gewährleistung der Produktleistung.

Für Betreiber von Rechenzentren bietet dies folgende Vorteile:

• Vertrauen, dass die Geräte wie angegeben funktionieren
• Größere Transparenz bei der Auswahl der Geräte
• Vertrauen in Software-Auswahltools, da diese ebenfalls zertifiziert sind
• Gleiche Wettbewerbsbedingungen beim Vergleich verschiedener zertifizierter Lösungen.

Zertifizierte Leistungsdaten unterstützen eine bessere Entscheidungsfindung zu Beginn des Projektlebenszyklus und verringern die Wahrscheinlichkeit einer späteren Unterleistung.

Sicherung der Zeugenprüfung

Die Rolle der Zertifizierung endet hier nicht. Sie kann dazu beitragen, die Gewissheit zu geben, dass die internen Prüfeinrichtungen eines zertifizierten Herstellers genaue Ergebnisse bei Werkszeugnisprüfungen liefern. In bestimmten Eurovent-Zertifizierungsprogrammen, wie dem Programm für Kältemaschinen und Wärmepumpen (LCP-HP) und dem Programm für IT-Kühlgeräte (ITCU), erlaubt die Eurovent-Zertifizierung den Herstellern, ihre eigenen Labore für Eurovent-Überwachungstests im Rahmen der sogenannten „Participant Laboratory”-Option zu nutzen. Diese Option ist nur verfügbar, wenn das Labor des Herstellers alle Anforderungen der relevanten Teststandards und -methoden erfüllt, die in den programmspezifischen TCR-Dokumenten (Technical Certification Rules) angegeben sind.

Zu Überwachungszwecken wird eine bestimmte Anzahl von Geräten (festgelegt durch die Programmregeln) für die Prüfung ausgewählt. Einige dieser Prüfungen können im Labor des Herstellers durchgeführt werden, jedoch immer durch ein akkreditiertes unabhängiges Partnerlabor, das von Eurovent Certification mit den Prüfungen beauftragt wurde. Das Partnerlabor muss seine eigenen kalibrierten Messgeräte anstelle der im Labor des Herstellers verfügbaren Geräte verwenden und muss die Programmregeln und geltenden Normen befolgen.

Während dieser Tests kann Eurovent Certification die Hersteller auch auffordern, bei ausgewählten Tests Messungen mit ihren eigenen Geräten durchzuführen und diese Ergebnisse mitzuteilen. Eurovent Certification führt dann einen internen Vergleich zwischen den Messungen des Herstellers und denen des unabhängigen Labors durch, um zu überprüfen, ob etwaige Abweichungen innerhalb der zulässigen Grenzen bleiben, die im programmspezifischen TCR-Dokument definiert sind und auf den geltenden Normen basieren. Wenn Abweichungen außerhalb des zulässigen Bereichs liegen, verlangt Eurovent Certification eine Ursachenanalyse und, falls erforderlich, Korrekturmaßnahmen.

Eurovent Certification stellt auch ein Konformitätszertifikat für Herstellerlabors aus, die für die Durchführung von Eurovent-Überwachungstests zugelassen sind. Dieses Dokument ist zwar keine formelle Akkreditierung oder Zertifizierung des Labors des Teilnehmers, bestätigt jedoch, dass das Labor die relevanten Normen erfüllt, eine konforme Messgenauigkeit nachweist und daher für Eurovent-Tests zugelassen ist.

Für Spezifizierer und Betreiber von Rechenzentren bietet dies eine dreifache Sicherheit. Zertifizierte Daten garantieren die Richtigkeit der Leistungsangaben des Herstellers, während die Werksprüfung – in einem Labor mit von Eurovent Certification verifizierter Prüfgenauigkeit – bestätigt, dass das tatsächlich gelieferte Gerät diese Angaben an den kritischen Betriebspunkten des Projekts erfüllt.

Fazit: Von Annahmen zu Gewissheit

Da Rechenzentren in Bezug auf Größe, Dichte und Kritikalität weiter wachsen, nimmt die Toleranz gegenüber Unsicherheiten hinsichtlich der Leistung von Kühlsystemen weiter ab. HLK-Anlagen werden nicht mehr ausschließlich auf der Grundlage ihrer Nennleistung oder der Einhaltung einer schriftlichen Spezifikation ausgewählt, sondern müssen unter realen Betriebsbedingungen vom ersten Tag an und während ihres gesamten Lebenszyklus eine nachgewiesene, wiederholbare Leistung erbringen.

Ein robuster Lieferprozess, der auf genauen Leistungsdaten basiert und durch werkseitige Zeugenprüfungen validiert wird, ist dafür von zentraler Bedeutung. Wenn auch die Testgenauigkeit des Herstellerlabors unabhängig validiert wurde, kann das Risiko von Datenabweichungen weiter verringert werden. Werkseitige Tests allein können jedoch nicht die nicht verifizierten Leistungsdaten in der Entwurfs- und Beschaffungsphase kompensieren. Wenn die theoretischen Leistungsannahmen falsch sind, steigt das Risiko von fehlgeschlagenen werkseitigen Zeugenprüfungen, Designänderungen, Projektverzögerungen und spiralförmig steigenden Kosten.

Aus diesem Grund ist die Eurovent-zertifizierte Leistung für Kühlsysteme in Rechenzentren unerlässlich. Durch die unabhängige Überprüfung der Richtigkeit, Vergleichbarkeit und Wiederholbarkeit der vom Hersteller angegebenen Leistungsdaten bietet die Eurovent-Zertifizierung eine vertrauenswürdige Grundlage für die Systemkonzeption und die Auswahl der Geräte. Für Betreiber und Planer reduziert sie Unsicherheiten zu Beginn des Projektlebenszyklus, unterstützt einen fairen Vergleich der Lösungen und senkt das Risiko späterer unerwarteter Ergebnisse.

Die Eurovent-Zertifizierung bietet spezielle Zertifizierungsprogramme für Kühlgeräte in Rechenzentren, darunter das IT-Kühlgeräteprogramm (ITCU) (CRAC/CRAH/Hybrid- und Hintertürgeräte) und das Programm für Kältemaschinen und Wärmepumpen (LCP-HP), das Prozesskältemaschinen für sehr hohe Temperaturen mit oder ohne freie Kühlung zertifiziert. Eurovent Certification bietet auch Programme für die gesamte Kühlinfrastruktur an, einschließlich Kühltürme, Wärmetauscher, Lüftungsgeräte und Verdunstungskühlung.

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