Unter­wegs Musik oder auf dem Sofa Serien streamen, kurz eine neue Hose bestellen, mit der Freundin in Übersee chatten – die digi­tale Welt macht’s möglich. Und das passiert scheinbar unsichtbar und körperlos. Nichts ist falscher als das: Jede Infor­ma­tion ist auf hand­feste Infra­struktur ange­wiesen, reist als Daten­päck­chen aus Elek­tronen und Photonen in Glas­fa­sern von A nach B. Ein wich­tiges Rück­grat unseres digi­talen Lebens sind dicht gedrängte, Millionen Kilo­meter lange Unter­see­kabel sowie unzäh­lige Empfangs- und Über­ga­be­sta­tionen an Land. Wenn dort etwas schief­geht, kommt es zu Verzö­ge­rungen, Daten­ver­lusten oder im schlimmsten Fall zum Zusam­men­bruch des Netzes.

Wo das Internet eine Adresse hat

Andre Hudson, Design Manager bei Tyrone Fabri­ca­tion, weiß das, denn es ist sein Job, sicher­zu­stellen, dass das niemals passiert. Unter­nehmen, die EU-weit Glas­faser- und Tele­kom­mu­ni­ka­ti­ons­netze verlegen, beauf­tragen Tyrone Fabri­ca­tion damit, die zuge­hö­rige kriti­sche Infra­struktur zu bauen. Meis­tens sind das sehr unschein­bare, contai­ner­ähn­liche Gebäude. Sie enthalten und schützen die empfind­liche Technik, die unseren tägli­chen Inter­net­ge­brauch ermög­licht. Da sind beispiels­weise Cable Landing Stations, die wahren Knoten­punkte des Inter­nets: Dort werden die opti­schen Signale eines Unter­see­ka­bels ans terres­tri­sche Netz über­geben. Oder In-Line Ampli­fier, die auf langen Glas­fa­ser­stre­cken unge­fähr alle 70 Kilo­meter das Signal verstärken. Oder kleine Glas­fa­ser­sta­tionen, wie die auf der schönen irischen Insel Arran­more. Im nur wenige Quadrat­meter großen Häus­chen steckt komplexe Technik, die Glas­fa­ser­lei­tungen bündelt, den Daten­ver­kehr weiter­gibt und über­wacht – und dabei viel Wärme erzeugt.

„Wärme ist der größte Feind des sicheren Netz­be­triebs“, sagt Andre Hudson, während er neben dem Häus­chen auf Arran­more steht und ihm der Wind um die Ohren fegt. „Egal um welche Art von kriti­scher Infra­struktur es geht.“ Deswegen ist Ray O’Connor, Commer­cial Director von Akrivis auch mit vor Ort. Der Klima­ti­sie­rungs­spe­zia­list liefert modu­lare Kühl­lö­sungen für die Stationen, die Tyrone baut. Hudson und O’Connor arbeiten seit vielen Jahren zusammen, ihre Unter­nehmen bereits seit mehr als zwei Jahr­zehnten. Am Anfang lieferte Akrivis Tyrone nur einzelne Venti­la­toren für klei­nere Projekte, heute haben sie ein breites Port­folio für Data­center-nahe Anwen­dungen. Und dabei setzen sie komplett auf Venti­la­toren von ebm-papst.

Die Wärme­last entscheidet

Wenn Tyrone ein neues Projekt plant, ist die Planung der Kühlung einer der ersten Schritte. Grund­lage dafür: der Standort des Gebäudes und die Anzahl der darin verbauten 19-Zoll-Racks. Bei einem typi­schen In-Line Ampli­fier sind das meis­tens rund 24. „Der Kunde sagt uns, wie viel Wärme jedes Rack im Betrieb erzeugt. Das können zwischen zwei und drei Kilo­watt sein, bei höherer Rack-Dichte auch mehr“, erklärt Hudson. Daraus ergibt sich die ange­nom­mene Wärme­last, die Plat­zie­rung der Technik –  zur Über­wa­chung, Steue­rung, Strom­ver­sor­gung – und der Kühl­be­darf. Die typi­sche Lösung von Akrivis für einen In-Line Ampli­fier sind soge­nannte Dual Cooling Units, die Tyrone außen am Gebäude montiert. Dual bedeutet: Die Einheiten belüften im Frei­kühl­modus mit Umge­bungs­luft und schalten nur bei hohen Außen­tem­pe­ra­turen einen sepa­raten Kälte­kreis­lauf dazu.

Kühlen mit Umge­bungs­luft

Dafür verbaut Akrivis, abhängig vom Modell, zwischen drei und sechs ebm-papst Venti­la­toren der Modelle AxiEco und RadiCal. Im Frei­kühl­be­trieb saugt ein Radi­al­ven­ti­lator kühle Umge­bungs­luft von außen an und leitet die warme Abluft durch ein Gitter und AxiEco nach außen ab. Der RadiCal wird intel­li­gent nach aktu­eller IT-Last und Umge­bungs­tem­pe­ratur gere­gelt und erreicht einen Volu­men­strom von bis zu 3.500 Kubik­me­tern pro Stunde.

Über­schreitet die Umge­bungs­tem­pe­ratur den Soll­wert, deak­ti­viert die Steue­rung den Frei­kühl­modus und schaltet die mecha­ni­sche DX-Kühlung ein. In diesem Modus über­nimmt ein weiterer RadiCal die Luft­zir­ku­la­tion über den Kälte­kreis, ein AxiEco führt als Konden­sa­tor­ven­ti­lator die Wärme nach außen ab – mit einem Volu­men­strom von bis zu 6.000 Kubik­me­tern pro Stunde. Für den Kälte­kreis­lauf nutzt Akrivis einen Kompressor mit varia­bler Dreh­zahl, der die präzise Tempe­ratur gewähr­leistet.

„Server haben heute viel höhere Tempe­ratur-Soll­werte als früher. Gleich­zeitig errei­chen wir durch die variable Dreh­zahl der Venti­la­toren genau die rich­tige Tempe­ratur mit weniger Energie“, erklärt Ray O’Connor. „Selbst in heißen Regionen wie Südfrank­reich können wir – je nach Soll­wert – mehr als 90 Prozent des Kühl­be­darfs allein mit Umge­bungs­luft decken.“ Das senkt den Ener­gie­ver­brauch und die CO₂-Emis­sionen der kriti­schen Infra­struktur enorm. Akrivis ermög­licht Kunden nach eigenen Angaben so eine Power Usage Effec­ti­ve­ness (PUE) von nur 1,04. Das bedeutet: Für jede Einheit Strom, die IT-Systeme wie Server verbrau­chen, benö­tigt die Infra­struktur nur vier Prozent on top für die Kühlung.

Sicher­heit ist das A und O

Unab­hängig von der Gebäu­de­größe plant Tyrone die Kühlung immer mit einer N+1 - Redun­danz  also einer Einheit auf Reserve, sollte eine ausfallen. Die Venti­la­toren selbst verfügen über die Umwelt­schutz­klasse H2, das bedeutet, sie halten direkter Wasser­ein­wir­kung dauer­haft stand, ohne Gefahr von Korro­sion. Beides ist den Kunden aus Sicher­heits­gründen wichtig. Auch auf Lärm­schutz legen die Netz­aus­bauer Wert. Gerade bei Gebäuden, die in Stadt­nähe stehen, führen sie vor der Inbe­trieb­nahme Messungen durch, erklärt Andre Hudson: „Mit der Kühl­lö­sung von Akrivis sind wir auf der sicheren Seite. Die Venti­la­toren sind selbst bei hoher Dreh­zahl extrem leise.“

Die modu­laren und Plug-&-Play-fähigen Einheiten von Akrivis erleich­tern Hudson die Arbeit. Aber es gibt auch Projekte, die ganz anders laufen. Dieses Jahr beauf­tragte ein Kunde Tyrone mit dem Bau einer Cable Landing Station, aber weil er bereits ein Gebäude in Meeres­nähe hatte, sollte Tyrone dort hinein bauen – ein Haus im Haus. „Platz wird in manchen Gegenden knapp, unser Kunde wollte die vorhan­dene Fläche nutzen. Aller­dings war nun die Frage: Wie kühlen wir mit Außen­luft, wenn keine da ist?“ Am einfachsten wäre es gewesen, Einheiten mit Kälte­kreis­lauf zu verwenden. Doch der Kunde wünschte sich aus Effi­zi­enz­gründen eine Lösung mit Frei­küh­lung.

Andre wandte sich an Akrivis: Wie kann das klappen? Die Inge­nieure modi­fi­zierten eine klas­si­sche CRAC-Einheit so, dass sie mit aus Luft­ka­nälen zuge­führter Frisch­luft die erfor­der­liche Leis­tung bringen. Zur Sicher­heit entwi­ckelten sie zudem einen Notfall-Kühl­modus: Bei einem drei­pha­sigen Strom­aus­fall werden die Venti­la­toren von Batte­rien mit Strom versorgt, sodass weiterhin eine Kühl­leis­tung gewähr­leistet ist. Andre Hudson war zufrieden: „Genau in solchen Projekten zeigt sich, wie gut unsere Zusam­men­ar­beit als jahre­lange Partner funk­tio­niert. Wir verlassen uns auf die Exper­tise und das Know-how von Akrivis.“

Verän­dert KI alles?

Beides – Exper­tise und Know-how – wird immer wich­tiger, denn dank KI wird alles enger und heißer. Die Daten­mengen wachsen und große Clou­dan­bieter, soge­nannte Hypers­caler, drängen auf stär­kere Infra­struk­turen. Andre Hudson bemerkt es bereits jetzt: „Unsere Kunden haben es schwer, an bezahl­bare Grund­stücke zu kommen. Deswegen bauen sie bereits heute Kapa­zi­täten für die nächsten 10, 15 Jahre auf – das bedeutet, wir verbauen immer mehr und leis­tungs­stär­kere Racks in kleine Gebäude.“ Ray O’Connor ergänzt: „Heute können wir bis zu zwölf Kilo­watt Wärme­leis­tung pro Rack mit Luft kühlen. Diese erhöhte Wärme­be­las­tung ist sowohl für Hypers­caler als auch für andere KI-fähige Infra­struk­turen von Bedeu­tung – und manche spre­chen schon von 100 Kilo­watt und mehr. Das sind Zahlen, die unsere Arbeit und die erfor­der­liche Kühlung verän­dern. Kühl­lö­sungen werden noch wich­tiger, um die stän­dige Erreich­bar­keit von Mail bis Chatbot und Strea­ming­dienst zu garan­tieren.“

Auf Arran­more ist noch wenig davon zu spüren. Ein kleines, unschein­bares Gebäude am Rand der Küste erle­digt leise und zuver­lässig seine Arbeit. Die kühle Brise weht hier draußen von allein.