Serverschränke

Serverschränke

19 Zoll Racks und Netzwerkschränke

Serverschränke sind das Herz des Rechenzentrums (RZ), Data Center oder Serverraumes einer jeden Organisation. Serverschränke und Netzwerkschränke dienen der Sicherung der eingebauten Komponenten der Informationstechnik, Kommunikationstechnik, Medientechnik und anderer Techniken vor Fremdzugriff, Zugang, Datendiebstahl, Vandalismus, Feuchtigkeit, Brand, Erschütterung und vieles mehr.

Der Serverschrank wird auch als Serverrack, Netzwerkschrank, Schaltschrank, 19"-Schrank, Datenschrank, IT-Schrank oder Verteilerschrank bezeichnet. Die Standards für Serverschränke zur Aufnahme von 19 Zoll Komponenten sind international die IEC-Norm 60297 und in Deutschland die DIN 41494. Die Höhe der IT-Geräte, Anlagen und Systeme wird in Höheneinheiten (HE) angegeben.

Serverschränke finden Sie von 9 bis 42 Höheneinheiten. Je nach Zweck, Bauart der Geräte und Anzahl der Server, Storages, Switches, Telefonanlage, Router und anderer Hardware-Komponenten. Der Serverschrank sollte nicht nur für die unterzubringende Hardware genügend Stauraum bieten, sondern zusätzlich auch für Stromverteilung, Netzwerkkabel und Luftabzug ausreichend dimensioniert sein. Jedes Gerät sollte gut zugänglich sein. Ein Serverschrank benötigt vorne und hinten ausreichen Platz zum Öffnen der Türen und zur Montage der Hardware (jeweils ca. 1m).

Serverschränke sind wie Netzwerkschränke 600 mm oder 800 mm breit. Der Serverschrank ist üblicherweise 800 mm bis 1000 mm tief und damit tiefer als ein Netzwerkschrank. Diese notwendige Tiefe ergibt sich aus der Länge der einzubauenden Server, Storages und Switches. Die Tiefe eines Racks sollte großzügig bemessen sein, da sie nicht vollständig genutzt werden kann. Schienen beginnen einige Zentimeter von den Türkanten entfernt, die Verkabelung nimmt einiges an Platz ein und die warme Luft der IT-Geräte muss hinten entweichen können.

 

Serverschränke Netzwerkschrank Serverrack Kaltgangeinhausung

 

In einem Serverschrank können durch die eingebauten aktiven Komponenten hohe Temperaturen entstehen. Eine verträgliche Temperatur für IT-Geräte liegt bei ca. 25°C bis 30°C. Wird es im Schrank wärmer oder entstehen Hotspots, stimmt mit dem Wärmeabfluss etwas nicht oder Staub hat die Lüfter, Kühlkörper oder Netzteile der Anlagen und Systemen zugesetzt. Keinesfalls darf ein Server die kritische Temperatur überschreiten.

 

Serverschränke schützen die zentrale IT-Infrastruktur

Grundsätzlich werden Serverschränke zum Schutz und Aufbau von Komponenten der Netzwerktechnik verwendet. In den meisten Netzwerken von Unternehmen oder öffentlicher Verwaltung sind 19-Zoll-Netzwerkschränke auf gemischte Weise mit Server, Storages, Switches, Router, USV-System, Patchfelder und Telefonsystem bestückt. Betriebe sind abhängig von einer funktionierenden IKT-Ausstattung. Server im Serverschrank ermöglichen das reibungslose Arbeiten. Alle Netzwerkkomponenten der Informationstechnik (IT), Datenverarbeiten und Kommunikationstechnik (TK) wie Server, Zentralrechner, Switches, Datenverteiler, Storages, Datenspeicher, Router und TK-Anlage sind in einem oder mehreren Serverschränken versammelt und sicher an einem zentralen Ort (Serverraum) gebündelt.

Serverschränke werden verwendet, um die eingebauten Komponenten vor unbefugtem Zugriff zu schützen. Professionelle Serverschränke bieten Schutz, Klimatisierung, Beleuchtung, Videoüberwachung, Alarmsicherung, hoher Datenübertragungsraten. Klimatisierung ist notwendig, damit es nicht zu Überhitzung und Serverausfällen kommt. Im 19 Zoll Serverschrank eingebaute Ventilatoren sorgen für die notwendige Abfuhr von Wärme, stabile Temperaturen und Luftzirkulation.

Serverschränke schützen die zentrale IT-Infrastruktur und Komponenten der Netzwerktechnik. Meist werden die 19 Zoll Netzwerkschränke gemischt bestückt. Server, Storages, Switches, Router, USV-Anlage, Steckdosenleisten, Patchpanel und Telefonanlagen sind in einem oder auf mehrere Serverschränke verteilt. In größeren Serverräume oder Rechenzentren werden die Schränke nach Einsatzzweck sortiert bestückt, so gibt es Schränke für Server, Datenschränke für Storage-Einheiten, Netzwerkschränke für die Unterbringung der strukturierten Verkabelung und Verteilerschränke für die Datenverteilung mit Switches.

Mit dem richtigen Zubehör lassen sich die Komponenten in Serverschränken effektiv schützen. Dazu gehören Lüftungssysteme, Blindabdeckungen oder abschließbare Dokumentenschubladen. 19’’ Steckdosenleisten, Kabelmanagement, Fachböden und Datenanschlussdosen ermöglichen erhöhte Flexibilität und Management der Netzwerktechnik. Die Schienen der Server werden vom Hardware Hersteller geliefert. Technisches Equipment wie Patchpanel, Patchfelder, Ethernet Switches, KVM Konsolen und Patchkabel für die Netzwerktechnik wird im Serverschrank verstaut.

 

Temperaturen im Serverschrank

Sorgen Sie für gute Temperaturen im Rack. Elektronische Anlagen und Betriebsmittel wie Server, Storages, Switches und USV erzeugen Wärme und müssen gekühlt werden. In Serverschränken können aufgrund äußerer Einflüsse und eingebauter aktiver Komponenten hohe Temperaturen auftreten, die der Hardware schaden. Die mit den Geräten im Schrank akzeptable Temperatur beträgt ca. 25 bis 30° C. Wenn die Temperatur im Schrank höher wird, muss unbedingt die Wärmeableitung berücksichtigt werden.

Sogenannte Hot Spots oder Wärmenester sind spezielle Problembereiche im Serverschrank. Sie sind besonders heiße Regionen im Schrank und können schnell kritische Temperaturen überschreiten. Es gibt viele Möglichkeiten, die Schranktemperatur zu senken. Die Außenluft muss kühler sein als die im Schrank zirkulierende Luft, da nur so Wärme abgeführt werden kann. Je größer der Temperaturunterschied ist, desto besser ist der Kühleffekt.

Die Aufgabe eines Einschublüfters besteht darin, die Luft im Schrank zu zirkulieren. Die Luft wird im 19-Zoll-Rack verteilt, die Temperatur wird gleichmäßiger. Die Aufgabe eines Dachventilators / Dachlüfters besteht darin, kalte Luft von außen (normalerweise durch den Schrankboden / -boden des Schranks) anzusaugen, durch den Schrank zu führen und die erwärmte Luft über das Dach wieder ausblasen.

Kühlgeräte und klimatisierte Serverracks: Das Funktionsprinzip einer Schrank-Klimaanlage (Klimagerät) ähnelt dem eines Kühlschranks. Unabhängig vom Schrankhersteller sollte diese Art von Klimaanlage in IP54-Serverschränken nachgerüstet werden. Wenn der Serverschrank nicht besonders dicht ist und zwischen Außen- u. Innentemperatur ein großer Unterschied besteht, wird im Schrank Kondenswasser erzeugt, das die eingebauten Geräte gefährden würde.

Die meisten Rechenzentren sind mit einer Kaltwasser-Klimaanlage mit gleitender indirekter freier Kühlung ausgestattet, die je nach erforderlicher Kühlleistung erweitert werden kann. Die Kaltwasserleitung arbeitet als überwachte Ringleitung mit dezentraler Kühlung (Kälteerzeugung).

Die effektivste und leistungsstärkste Kühlmethode der Serverschränke ist die Verwendung eines Luft / Wasser-Wärmetauschers. Der Vorteil ist, dass die Wärme direkt dort abgeführt wird, wo sie erzeugt wird, der Luftstrom im Rack wird gleichmäßig verteilt und es bilden sich keine Hot Spots. Auch teure Kühlgeräte sind in der Regel günstiger als die Folgen eines Hardwareausfalls. Wenn Racks in Reihen aufgestellt sind, können sie mithilfe einer intelligenten Kaltgangkühlung effizient gekühlt werden.

 

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Netzwerkschränke sind in verschiedenster Ausführung erhältlich, ausgestattet mit Sicherheitsglas- oder perforierten Türen. Üblicherweise sind die Serverschränke ca. 2m hoch (42 HE), kleine Racks eignen sich in verschiedenen Maßen als platzsparende Lösung für eine geringe Anzahl an Hardware oder als Verteilerschränke.

Eine USV (Notstromversorgung) sollte im Serverschrank nicht fehlen. Sie sichert im Falle eines Stromausfalls die Stromversorgung für einen bestimmten Zeitraum. CAT 7 Netzwerkkabel (S/FTP) ermöglichen hohe Geschwindigkeiten (10 GB/s Datenverbindung) ohne Störungen und Interferenzen durch doppelte Abschirmung. Glasfaser bietet die schnellste und stabilste Verbindung. In modernen Datennetzen werden Cat.7A Installationskabel / Verlegekabel verwendet. Das Cat.8 Datenkabel ist zukunftssicherer, aber auch hochpreisiger. Meist sind Cat.7 oder Cat.6a Datennetze ausreichend. Mit Kabelbindern werden Kabel im Netzwerk- oder Serverschrank einfach und sauber gebündelt.

Serverschränke sind Schränke sind für saubere und trockene Räumlichkeiten (Serverräume) bestimmt. In schmutzigen oder feuchten Umgebungen kommen speziell abgedichtete Serverschränke zum Einsatz.  Ein üblicher Serverschrank mit IP20 oder IP41 (Staub- u. Wasserdichtigkeit nach DIN) kann die installierten Komponenten in solch einer Umgebung nicht sehr lange vor Verschmutzung und Feuchtigkeit schützen. Unweigerlich kommt es zu Systemausfällen.

 

Kaltgangeinhausung

Die IT-Geräte (Server) der Serverschränke müssen gekühlt werden. Die einfachste Möglichkeit sind Einschublüfter oder Dachlüfter. Kalte Luft wird in den Schrank eingesogen und die warme Luft oben aus dem Schrank hinausgeblasen. Die Kühlung mit Luft / Wasser-Wärmetauschern ist eine effektive Möglichkeit der Kühlung. Die Kaltgangeinhausung ist eine der wirksamsten Maßnahmen zur Verbesserung des Kühleffekts und damit zur Verbesserung der Energieeffizienz von Rechenzentren, Data Center und Serverräumen. Eine Kaltgangkühlung wirkt effektiv und effizient durch die sinnvolle Anreihung mehrerer Serverschränke in einer oder mehreren Reihen, angeordnet nach dem Prinzip Kalt- und Warmgang.

Die gekühlte Luft tritt durch perforierte Bodenplatten in den kalten Gang ein, bei denen der Luftstrom je nach Bedarf reguliert an die Racks geleitet werden kann. Die durch die Hardware erwärmte Luft wird wieder in den Warmgang abgeleitet. Der Kaltgang ist vollständig vom Warmgang isoliert. Dies verhindert, dass sich die zum Kühlen erzeugte kalte Luft mit der Abwärme der Rack-Hardware vermischt. Die Einhausung verhindert den allmählichen Temperaturanstieg, der ansonsten nur durch eine hohe Belastung der Klimaanlage ausgeglichen werden kann. Um Wärmeprobleme im Serverraum zu vermeiden, ist diese Raum-im-Raum Lösung die beste Möglichkeit, die zu kühlenden Quadratmeter zu reduzieren.

Man spricht bei Serverschränken in einer Reihe von einer Kaltgangeinhausung. Die kalte Luft der Klimageräte wird durch den Doppelboden an die Racks geführt. Dieser Bereich wird als Kaltgang bezeichnet. Dafür muss die "Decke" im Kaltgang luftdicht abgedichtet sein. So entsteht eine strikte Trennung der Warmluft- und den Kaltluftbereichen. Die Einhausung ist standardmäßig mit Schwingüren oder einer zweiflügeligen Schiebetür ausgestattet. Es wird dringend empfohlen, Kaltgangeinhausungen zu verwenden, um den Kühleffekt zu maximieren und den Energieverbrauch des gesamten Rechenzentrums zu optimieren.

In einer homogänen Umgebung mit gleichen Rackgrößen und Racktypen können viele Standardlösungen für die Gang-Abschuttung einfach, schnell und relativ kostengünstig installiert werden. Diese ideale Situation ist jedoch in einer historisch gewachsenen Serverraumumgebung äußerst selten.