Technische Optimierung des Frankfurter Rechenzentrums FDC

Ausfallsicher und energieeffizient

2008  hat die deutsche Filiale der Bankengruppe Citigroup ihr Rechenzentrum, das Frankfurt Data Center (FDC), in Betrieb genommen. Ein Jahr nach der Eröffnung wurde das Gebäude mit LEED Platin ausgezeichnet. Damit zählt das FDC zu einem der energieeffizientesten Rechenzentren weltweit. Die Citigroup, Cofely Deutschland und Siemens haben in den letzten Jahren die eingebaute Technik kontinuierlich erweitert, angepasst und optimiert, sodass sie höchsten Ansprüche an Verfügbarkeit, Ausfallsicherheit, Schutz und Energieeffizienz erfüllen.

Verfügbarkeit und Ausfallsicher­-
heit haben in einem Rechenzentrum wie dem FDC (Frankfurt Data Center) oberste Priorität. Dafür sind
eine unterbrechungsfreie und redun-dante Stromversorgung, ein durchdachtes Sicherheitstechnikkonzept und eine zuverlässige Gebäudeautomation, die Kühlung und Klimatisierung bedarfsgerecht konditioniert und damit die Überhitzung der Server verhindert, essenziell. Die Citigroup setzt dazu auf das Know-how und die integrativen Lösungen
von Siemens.

Das Rechenzentrum

Das Rechenzentrum wurde nach dreijähriger Planungs- und Bauzeit im Jahr 2008 eröffnet und wird von der Cofely Deutschland GmbH betrieben. Das FDC in Frankfurt gliedert sich in drei Gebäudekomplexe: In einem etwa 1500 m2 großen Bürogebäude befinden sich die Büros des Rechenzentrums. Der zweite Gebäudekomplex mit etwa 9500 m2 Nutzläche wird zur Anlieferung und Lagerung genutzt. Im dritten und größten Teil mit einer Fläche von etwa 21.000 m2 befindet sich eine zweistöckige Datenhalle und die notwendige Infrastruktur wie die Kältezentrale, die Sprinkleranlage (mit Wassertanks mit einem Fassungsvermögen von 2000 m3) oder die Notstromanlage mit einem Tank mit 600 m3 Diesel.

Eingesetzte Technik

Die damalige Ausschreibung der einzelnen Gewerke erfolgte beim Rechenzentrum über einen Generalunternehmer. Die Entscheidung für die Gebäudeautomation, Sicherheitstechnik und die Stromversorgung fiel auf Lösungen aus dem Hause Siemens. Dabei kamen u.a.

n das Gebäudeautomationssystem „Desigo“ mit rund 17000 Datenpunkten und zwei Bedienstationen „Desigo Insight“

n 1600 Brandmelder mit dazuge
hörender Brandmeldezentrale der Produktfamilie „Sinteso“

n ein Brandfrühesterkennung über Rauchansaugsysteme

n Zaunsensoren und Sensorkameras für den Perimeterschutz für 1300 m Zaun,

n ein Gefahrenmeldeanlagen-Manager (GMA-Manager), in dem die Signale der Sicherheitstechnik zusammen fließen

n 150 „Sistorage“-Videokameras mit Alarmsystem für den Innen- und Außenbereich

n Einbruchmeldeanlage mit
168 Türsensoren

n 150 „Sivacon“-Niederspannungsfelder

n 104 „Nxair“-Mittelspannungsfelder und

n 96 „Sentron“ Transferschalter zum Einsatz. Für die Stromversorgung wurden dabei etwa 2,3 km Stromschiene und 22 km Mittelspannungskabel verlegt.

„Bei der Ausschreibung wurde viel Wert auf Funktionalität und eine hohe Verfügbarkeit gelegt“, sagte Dirk Hatzmann, Senior Vice President Technology Infrastructure der Citigroup. „Uns war es aber auch wichtig, dass unsere Technikpartner bereit sind, mit dem Rechenzentrum und aktuellen Anforderungen zu wachsen und flexibel auf unsere Bedürfnisse zu reagieren.“

Besondere Anforderungen

Die Redundanz, also die Sicherstellung von doppelten Prozessen und Datensicherungen, eine hohe Verfügbarkeit und Sicherheit der Systeme und Energieeffizienz sind für den Kunden Citigroup besondere Schwerpunkte beim Betrieb des FDC. „Für mich als IT-Leiter hat vor allem die Ausfallsicherheit einen sehr hohen Stellenwert. Das fängt bei scheinbaren Kleinigkeiten wie einer eindeutigen und ordentlichen Verkabelung der Server-Racks an, die im operativen Betrieb Klarheit schafft und Zeit bei der Wartung spart und geht bis zum Großen,
einer ausfallsicheren Stromversorgung“, sagte Dirk Hatzmann.

Redundanz wird im FDC an vielen Stellen gelebt. Beispielsweise werden verarbeitete Daten innerhalb des FCD doppelt gespeichert und mit anderen Rechenzentren der Citigroup gespiegelt. Im Gebäude selbst sorgen eine zweifache Strom-einführung des Stromanbieters Mainova und nachgeschaltete, doppelte Stromfelder der Mittel- und Niederspannung mit doppelten Schaltern und Stromschienen sowie eine doppelte Kühltechnik für maximale Redundanz. Fällt der Strom einmal aus, greifen zwei unabhängige USV (= unterbrechungsfreie Stromver-sorgung)-Anlagen und die Netzersatzanlage (NEA), die die Stromversorgung für mindestens 72 h sicherstellen können. Damit erreicht das FDC den „Tier IV“-Standard, den das amerikanische Uptime Institut für maximale Redundanz und 99,995 %-ige Verfügbarkeit bei der Stromversorgung vergibt.

Um den Schutz und die Sicherheit des Gebäudes und der verarbeiteten Daten zu gewährleisten, wurden alle verbauten Sicherheitssysteme von Siemens mit den globalen Sicherheitsvorschriften der Citigroup abgeglichen. Neben technischen Anforderungen für Brandschutz- und Sicherheitstechnik enthält die Vorschrift auch Notfallkonzepte und sieht regelmäßige Räumungs- und Sicherheitsübungen mit der Feuerwehr vor.

Bei der Wahrung einer hohen Energieeffizienz und den Anforderungen des LEED-Zertifikats spielt das Gebäudeautomationssystem „Desigo“ die zentrale Rolle. „Unser Ansporn ist es, kontinuierlich Energie zu sparen“, sagte Norbert Heberer vom Betreiber des Rechenzentrums. „Mit der Gebäudeautomation können wir die Heizung-, Lüftungs- und die für uns essentielle Kältetechnik individuell steuern und kontinuierlich überwachen.“

Erfahrungen aus dem Betriebsablauf

Seit der Inbetriebnahme des Rechenzentrums wurde die eingebaute Technik in den letzten Jahren ständig erweitert. Im laufenden Betrieb zeigten sich außerdem Optimierungspotenziale – u.a. bei der Stromversorgung und der Gebäude- und Sicherheitstechnik –, die weiter ausgeschöpft werden konnten.

Beispiel: Technik an tatsächliche Auslastung anpassen

Das Rechenzentrum ist auf eine Betriebsdauer von 30 Jahren ausgelegt. Dabei sind die eingesetzten Lösungen kein starres Gebilde, sondern wachsen kon-tinuierlich mit der Auslastung. Das FDC wurde für eine IT-Leistung von 5 MW geplant. Im Frankfurter Rechenzentrum werden in der aktuellen Ausbaustufe 5000 m2 von 10000 m2 für den Server-betrieb genutzt.

Zu Beginn des Betriebs im Jahr 2008 lag der elektrische Leistungsbezug des Rechenzentrums bei 900 kW. Durch die weitere Auslastung und Belegung der Fläche hat sich die Leistung bis heute auf weit über 1 MW gesteigert. „Eine Herausforderung war es, die Stromversorgung und die Kühlleistung kontinuierlich an den Bedarf anzupassen: von den geplanten 5 MW für die Gesamtauslastung an die tatsächlichen Startlast von 900 kW und dann an das jetzigen Niveau von ca 1,5 MW“, sagt Norbert Heberer, der das Rechenzentrum mit zehn Mitarbeitern im Dreischichtbetrieb betreut. „Zu Beginn des Betriebs hatten wir deshalb auch ein
wenig effizientes Verhältnis der verbrauchten Energie zum Energiebedarf der Server und kamen auf einen Wert von 2,8 PUE (Power Usage Effectiveness).“

Um die Stromversorgung und die Kälteleistung anzupassen, haben Techniker die gesamte elektrische Versorgung analysiert. Anschließend wurde in Zusammenarbeit mit Siemens die Kältesteuerung optimiert. „Jetzt laufen alle Abhängigkeiten von Freikühlung, Pumpen und Kältemaschinen gebündelt zusammen und können bedarfsgerecht gesteuert werden“, berichtet Norbert Heberer. Um die Energieeffizienz bedarfsgerecht anzupassen und den PUE zu senken, wurde als ergänzende Maßnahme die Beleuchtung an die Zutrittskontrolle gekoppelt und das Licht nur dann eingeschaltet, wenn sich Personen in den Datenhallen aufhalten. Zusätzlich wurde die Klimatisierung in den Datenhallen auf den optimalen Betriebspunkt eingestellt, so dass beispielsweise weniger Kühlleistung benötigt wird. Außerdem wurde der Druck der Luft im Kaltgang um 10 Pascal gesenkt. „Bei diesem Projekt haben wir von den Erfahrungen und der Leidenschaft der Siemens-Techniker profitiert. Sie waren bereit, neue Wege zu gehen und haben uns auch bei kniffeligen Sonderlösungen kompetent und schnell unterstützt“, so der Betreiber. Das Ergebnis dieser Zusammenarbeit und der umgesetzten Maßnahmen: der aktuelle PUE des FDC beträgt 1,5. Diesen möchte die Citigroup zusammen mit ihren Partnern in den nächsten Monaten noch weiter senken.

Fazit

Bei funktionalen Ausschreibungen, bei denen einzelne Gewerke oft einzeln betrachtet werden, braucht es häufig einige Zeit für Anpassungen und Optimierung sowie Erfahrungen aus dem laufenden Betrieb, bis einzelne Systeme untereinander zu einer Gesamtlösung zusammenwachsen. Alle am FDC beteiligten Partner profitieren nun von individuellen Lösungen, die gemeinsam erarbeitet wurden. „Bei diesem Projekt haben alle Beteiligten viel gelernt“, sagte Dirk Hatzmann. „Technik, Lösungen und Prozesse gehen nun aber Hand in Hand und wir sind sehr zufrieden. Vor allem die engagierten Techniker von Siemens haben entscheidend dazu beigetragen.“

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