Vor wenigen Wochen ist Bernd Dürrs Standardwerk „IT-Räume und Rechenzentren planen und betreiben“ neu aufgelegt worden. Wir präsentieren ausgewählte Themen daraus in gekürzter Form, heute die Container- und modularen Rechenzentren (RZ). Sie werden in Zukunft eine noch viel größere Rolle spielen als bisher, glaubt man den einschlägigen Auguren.

Das Container-Rechenzentrum

Auch Bernd Dürr ist sich der wachsenden Beliebtheit von Container-Rechenzentren bewusst, bieten sie doch große Vorteile gegenüber fest gebauten Rechenzentren (RZ). So werden Container-RZ zumeist dann eingesetzt, wenn innerhalb eines Gebäudes kein Platz mehr vorhanden oder die Nutzung nur temporär notwendig ist, etwa weil das bestehende RZ umgebaut oder erweitert wird. Doch auch als dauerhafte Lösung wird ein Rechenzentrum im Container immer beliebter.

Typische Merkmale eines Container-RZ sind die schnelle Verfügbarkeit und die flexible Positionierung. In dem Container können alle notwendigen Infrastrukturen wie Racks, Stromversorgung und -verteilung, USV-Anlage, Brandmelde-/Löschanlage, Doppelboden, Zutrittssicherung etc. bereits integriert werden. Auch können Kundenwünsche individuell umgesetzt werden, die physikalischen Grenzen sind nur durch die Schutzwertigkeiten und die Abmessungen des Containers limitiert. Selbst die direkte freie Kühlung wird heutzutage bereits in Container-RZ umgesetzt.

 

Das Modulbau-Rechenzentrum mit Stahlbaumodulen

Cadolto Datacenter GmbH

Seit einiger Zeit werden verstärkt RZ in Modulbauweise vor Ort zusammengesetzt. Die einzelnen Module bestehen aus vorgefertigten Elementen, die aus Vierkantprofilen im Werk nach Vorgaben geschweißt werden. Die Außenmaße der Module richten sich nach den in Deutschland maximal möglichen Transportmaßen und können mit einer Länge von bis zu 25 m, einer Breite von bis zu sechs m und einer Höhe von bis zu vier m gefertigt werden. Modulbaurechenzentren sind auf bis zu vier Etagen in der Höhe begrenzt.

Der Modulbau hat erhebliche Vorteile gegenüber dem herkömmlichen RZ-Bau. Die Fertigung geschieht durch erfahrene Spezialisten in Montagehallen. Die kompletten Anlagen wie elektrische Schaltanlagen, USV-Anlagen, Klimaanlagen, Brandmelde- und Löschanlagen, die Zutrittskontrolle, die Videoüberwachung etc. können bereits vor der Auslieferung in die Module integriert und teilweise getestet werden. Ein weiterer großer Vorteil ist auch ein vergleichsweise niedriger Zeitaufwand von der Beauftragung bis zur Übergabe bei gleichzeitig hoher Qualität der Fertigung. Dabei liegen die Kosten in etwa auf der gleichen Höhe wie die der klassischen Bauweise.

Je nach Größe kann der Modulbau nach vier bis sechs Monaten abgeschlossen sein und das RZ in Betrieb gehen. Parallel zum Ausbau der Module kann bereits die Fertigung der Bodenplatte oder Streifenfundamente sowie die Bereitstellungsmaßnahmen für die Medienheranführung erfolgen, was weitere Zeit spart. Weitere Vorteile liegen in der Skalierbarkeit und der Möglichkeit zur beliebigen flexiblen Erweiterung.

Die Lebensdauer eines Modulbaus liegt bei Einhaltung entsprechender DIN-Vorgaben zertifiziert bei 30 bis 50 Jahren, praktisch sogar weit darüber. Den Architekten und Kunden stehen eine große Auswahl von Fassaden und Ausstattungsvarianten zur Verfügung. So sind beispielsweise bei den Fassaden alle baulichen Varianten vom Wärmedämmverbundsystem (WDVS) bis hin zu Metall- oder Einhängefassaden möglich.

Um höchsten Ansprüchen in Bezug auf Redundanzen, Versorgungs- und Gebäudesicherheit zu genügen, sind über zahlreiche Optionen Kundenwünsche wählbar. Dazu zählen erhöhte Einbruchssicherheit bis RC 4, redundante Stromversorgungen, Kompakt- und modulare USV-Anlagen mit unterschiedlichen Autonomiezeiten, verschiedene Löschsysteme bis hin zu redundanten Klimaversorgungen.

Cadolto Datacenter GmbH

Am Markt sind standardisierte Fertigmodule verfügbar, die zu 100 Prozent vorgefertigt sind. Die Modulgrößen starten derzeit bei sechs Racks und enden bei bis zu 30 Racks. Die Fertigmodule sind komplett ausgestattet mit Stromversorgungsmodulen, USV, Branderkennung, Löschanlagen und adiabatischer Kühlung (und optionaler DX-Einheit) in den unterschiedlichsten Leistungsstufen. Sämtliche Ausstattungen sind optional erweiterbar. Die Modulbreiten bewegen sich je nach Leistungsgröße zwischen 3,50 m und sechs m Breite und einer Länge von bis zu 18 m.

Die Lieferzeiten liegen je nach Konfiguration zwischen zwölf und 14 Wochen. Per Plug and Play wird das Modul auf das Streifenfundament gesetzt. Benötigt werden dann nur noch der Stromanschluss, die Datenkabel und die Wasserzufuhr für die adiabatische Kühlung.

Das Modulbau-Rechenzentrum mit Betonfertigteilen

Beton- und Energietechnik Heinrich Gräper GmbH & Co. KG

Eine Alternative zum Bau mit Stahlbaumodulen stellen Betonfertigteile dar. Beton bietet viele Vorteile: Er ist hoch widerstandsfähig gegen mechanische Belastungen (Einbruchsschutz) und bietet eine enorm hohe Lebensdauer (Dauerhaftigkeit). Zudem bietet Beton von Grund auf wesentliche Eigenschaften wie Feuerfestigkeit und eine hohe Widerstandsfähigkeit gegen das Eindringen von Wasser. Einige Hersteller bieten zudem Leichtbeton an, der niedrigere Transport- und Krankosten mit sich bringt. Leichtbeton hat zudem den Vorteil verbesserter Wärmedämmeigenschaften.

Wärmedämmeigenschaften des Rechenzentrumsgebäudes lassen sich auch durch das Aufbringen von Dämmmaterial auf der Betontragschale erzielen. Bei der Konstruktion des Wärmedämmverbundsystems ist darauf zu achten, dass der Übergang vom (Flach)Dach zur Wand kältebrückenfrei ausgeführt wird. Nachteil dieser Fassadenkonstruktion ist die relativ stoß- und schlagempfindliche Außenoberfläche, da sich die Stärke der Armierungs- und Putzschicht in der Regel im Millimeterbereich befindet.

Wärmedämmung in Verbindung mit einer besonders schlagfesten Oberfläche bieten Betonsandwichkonstruktionen. Hier befindet sich die Dämmschicht zwischen zwei Betonschalen. Auf der äußeren Betonschale können sämtliche Gestaltungswünsche von Oberflächen realisiert werden. Neben verschiedensten Putzoberflächen sind auch aufgeklebte Echt-Klinkerriemchen, Holzverkleidungen, Metallfassaden oder auch Sichtbeton möglich. Wie bei einem Gebäude in konventioneller Bauweise, können bei der Betonbauweise verschiedene Dachformen realisiert werden. Bei Bedarf ist auch ein geeigneter EMV-Schutz möglich. Das gesamte Rechenzentrumsgebäude ist dann wie ein faradayscher Käfig aufgebaut.

Üblicherweise sind RZ in einteiliger Betonbauweise im Bereich zwischen 15 m² und 40 m² Grundfläche angesiedelt. Größere Gebäudeabmessungen werden auch hier wieder in mehrere Raummodule unterteilt. Die Module können werkseitig bereits mit z.B. Türen, dem Doppelboden und weiteren Installationen vorbereitet werden. In der Regel sind auch schon die Malerarbeiten durchgeführt.

An den Schnittstellen der einzelnen Betonmodule werden die Ausbauarbeiten dann nach dem Zusammenstellen der Module fertiggestellt. Die Vorteile der Vorfertigung sind auch hier wieder die sehr kurze Bauzeit und die hohe Ausführungsqualität. Abhängig von der Größe des Rechenzentrumsgebäudes ist das Bauwerk innerhalb weniger Stunden konfiguriert. Weitere Ausbaugewerke können umgehend beginnen. Auch mehrstöckige Gebäude lassen sich in dieser Fertigbauweise realisieren. Eine Gesamthöhenbeschränkung wie bei Modulen in Stahlbaumodulen besteht nicht.

Zur Herstellung der Medieneinführungen für z.B. Strom, Wasser und Datenanbindung werden vorgefertigte druckwasserdichte Durchführungssysteme verwendet. Diese Durchführungen werden im Betonwerk in die Bauteile eingegossen. Auf der Baustelle werden dann die entsprechenden Einführungspassstücke mit den Medienleitungen abgedichtet und nach Herstellervorgaben mit den eingegossenen Gegenstücken wasserdicht verbunden.

Die Grenzen des Rechenzentrumsbaus mit Betonmodulen sind oft nur transportbedingt gegeben. Ausschlaggebend sind die Durchfahrtshöhen der Brücken, die der LKW mit dem geladenen Betonmodul passieren muss. In der Regel sind in Deutschland die Durchfahrtshöhen auf 4,5 m begrenzt. Das bedeutet für die Höhen der Betonmodule eine lichte Maximalhöhe von ca. vier m. Höhere Bauwerke lassen sich mit Betonfertigteilen zwar auch noch realisieren, jedoch muss die Aufstellung des Gebäudes dann wandweise in Einzelteilen erfolgen und es entfallen mögliche Vorteile der Vorfertigung und des werkseitig realisierbaren Vorausbaus.

Dürrs Buch

Das 685-Seiten starke Handbuch „IT-Räume und Rechenzentren planen und betreiben“ von Bernd Dürr besticht durch seine genauen Erläuterungen auch durch eine Fülle an Darstellungen und Tabellen – und ganz grundsätzlich durch die Kompetenz des Autors. Dieser ist gelernter Elektroinstallateur und hat seine Kenntnisse durch ein Studium der Elektrotechnik vertieft. Weiteren Stationen waren Ingenieurbüros und ab 1999 die IBM, für die er mehr als 100 Sicherheitsanalysen in Rechenzentren sowie physische Rechenzentrumsumzüge begleitet hat. Das Buch ist im Verlag Bau+Technik erschienen und unter der Nummer ISBN 978-3-7640-0626-6 zu bestellen.

 

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Weitere Artikel zur Serie:

Ein Leben für das Rechenzentrum

 

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