Leitfaden zur Wahl des richtigen Netzwerk-/Serverschrankes

Ein neuer Netzwerk- bzw. Serverschrank wird benötigt. Doch welcher Schrank ist der richtige für mein Vorhaben? Dieser Leitfaden soll helfen die wichtigsten Fragen zu klären. Gerne helfen wir Ihnen weiter.

1. Grundlagen


a. 19“-Bauweise

  • Netzwerk-/Serverschränke sind standardisiert für die Aufnahme von 19“-Komponenten. 19" entspricht einer Breite von 482,6 mm. International ist der Standard bekannt als IEC-Norm 60297 und in Deutschland als DIN 41494.

b. HE – Höheneinheiten

  • Die Höhe der einzubauenden Geräte wird in sog. Höheneinheiten (HE) angegeben. Ein HE entspricht 44,45 mm.  Ein 42 HE Schrank kommt somit auf eine Höhe von umgerechnet etwa 2 Metern.

2. Unterschied Netzwerk-/Serverschrank

a. Netzwerkschrank

  • Ein Netzwerkschrank ist üblicherweise 600 oder 800 mm breit und 600 oder 800 mm tief. Ein Netzwerkschrank besitzt vorne (und hinten) 19" Profilschienen für die Aufnahme von 19"-Geräten.
  • Weitere Begriffe für einen Netzwerkschrank/Serverschrank: Datenschrank, 19"-Verteiler, 19"-Standschrank oder 19“-Rack)

b. Serverschrank

  • Ein Serverschrank ist - wie auch der Netzwerkschrank - 600 oder 800 mm breit. Dieser ist jedoch tiefer als ein Netzwerkschrank und zwar 900, 1000, 1100 oder sogar 1200 mm. Diese größere Tiefe wird notwendig durch die Tiefe der einzubauenden Server (oder anderer Applikationen). Ein Serverschrank ist i.d.R. stabiler aufgebaut und kann somit höher belastet werden (bis 1500 kg). Meistens sind aber Serverschränke mit geringerer Tragkraft ausreichend (und günstiger).
  • Für besonders enge Bereiche ist es schwierig einen kompletten 19"-Schrank zu transportieren. In diesen Fällen ist es ratsam einen zerlegbaren Serverschrank zu wählen.
  • In manchen Bereichen werden Serverschränke mit einem höheren Schutzgrad, d.h. höhere Dichtigkeit gegenüber Feuchtigkeit und Staub, eingesetzt. Diese 19“- Schränke haben zusätzliche Dichtungen, welche die Verkleidungselemente wie Türen und Seitenteile gegen äußere Einflüsse abdichten. Sollte eine Belüftung notwendig sein, so müssen hier spezielle Belüftungssysteme eingesetzt werden.
  • Oft wird der Serverschrank mit einem 100 mm Sockel und integriertem Kippschutz ausgestattet. Das ist wichtig, damit der Schrank (bei z.B. ausgezogenen Servern) nicht nach vorne kippen kann. Ein optionaler oder zusätzlicher Schutz ist die Verankerung des Serverschranks mit Schrauben im Boden. Häufig werden Serverschränke mit perforierten Türen und/oder Seitenwänden bestückt um den Luftstrom im Gehäuse - und somit die Wärmeabgabe - zu verbessern.
  • Erwähnenswert: Es ist immer zu berücksichtigen, dass die Tiefe eines Racks  nicht komplett genutzt werden kann. Zum einen beginnen die 19“-Profilschienen i.d.R ca. 5 -10 cm von der Türkante oder Rückwand entfernt (jeweils vorne u. hinten), zum anderen wird für die Verkabelung immer ein wenig Platz vor und vor allem hinter dem Server benötigt.

3. 19“-Wandgehäuse

  • Wandgehäuse sind in der Regel 4 HE bis 18 HE hoch, 400 mm bis 600 mm tief. Sie werden hauptsächlich für kleinere Installationen benötigt.

4. Allgemeine Funktion eines Netzwerk-/Serverschrankes

  • Der Netzwerkschrank oder Serverschrank - die funktionellen Grenzen sind hier fliessend - bildet den Knotenpunkt in der strukturierten Gebäudeverkabelung. So ein Datenschrank dient der Aufnahme und dem Schutz von passiven und aktiven Netzwerkkomponenten wie LWL-Spleißboxen, Patchfeldern, Bridges, Routern, Switches und Hubs, Rechnern, Servern und  Monitoren. Netzwerkschränke gibt es in verschiedenen Ausstattungs- und Funktionsvarianten.


5. 19"-Schrank in feuchter/verschmutzter Umgebung

  • Ein besonderer Serverschrank ist ein Schrank der in luftverschmutzter und/oder feuchter Umgebung arbeiten muss. In einer solchen Umgebung würde ein üblicher Serverschrank (mit einer geringen Dichtigkeit von z.B. IP20 oder IP41 (im Sinne einer Staub- u. Wasserdichtigkeit nach DIN) die installierten Komponenten nicht sehr lange vor Verschmutzung und Feuchtigkeit schützen können. Es käme unweigerlich zu einem Systemausfall. Derartige IP-schwachen Schränke sind nur für saubere und trockene Räumlichkeiten (Büros, Serverräume) bestimmt. 
  • Nur ein Schrank mit hoher IP (und guter Kühlung) gewährleistet ein langfristiges Funktionieren des Systems in einer verschmutzten und/oder feuchten Umgebung.

6. Serverschrank und hohe Temperaturen

  • Ein weiteres und oft unterschätztes Problem ist ein Serverschrank in dem hohe Temperaturen entstehen können (durch äußeren Einfluss und durch die eingebauten aktiven Komponenten). Eine geräteverträgliche Temperatur im Schrank liegt bei ca. 25 - 30°C. Wird es wärmer im Schrank, sollte man sich Gedanken über den Wärmeabfluss machen.
  • Besondere Problemfelder im Schrank selbst sind so genannte Hotspots. Punkte in einem Schrank wo es besonders heiß wird. Im Schrank selbst ist die Durchschnittstemperatur unter Umständen in Ordnung, aber in einzelnen Schrankbereichen (z.B. oberhalb eines Servers) wird die kritische Temperatur überschritten.
  • Hierzu gibt es verschiedene Möglichkeiten die Temperatur im Schrank zu senken.

7. Schrankkühlung

  • Die einfachste Möglichkeit ist der Einbau eines Dach- bzw. Bodenlüfters. Der Dachlüfter hat die Aufgabe die kalte Luft von außen (i.d.R. über den Schrankboden/Schranksockel) einzusaugen, durch den Schrank zu führen und über das Dach wieder hinaus zu blasen. Grundlage für diese Funktionsweise: Die angesaugte Luft von außen muss kühler sein als die Temperatur im Schrank. Je größer der Temperaturunterschied desto effektiver die Kühlung. Die Steuerung der Lüfter kann über ein Thermostat geregelt werden. Dieses schaltet die Lüfter bei einer bestimmten Temperatur im Schrank automatisch ein. 
  • Bei Schränken mit hoher Dichtigkeit und dem Einsatz von Lüftern muss darauf geachtet werden, dass die eingesetzten Filterlüfter und Austrittsfilter (Technik aus der Industrie) auch eine hohe Dichtigkeit haben (optimal ist mind. IP54). Wichtig: Ist auch nur eine Öffnung am Schrank die nicht die IP Vorgabe erfüllt (sei es ein Lüfter der „nicht dicht“ ist, oder eine Kabelführung die nicht entsprechend abgedichtet wurde), verliert der Schrank seine vorgegebene IP-Schutzklasse. 
  • Ein klassisches Schrank-Klimagerät sollte i.d.R. nur an Schränke mit mindestens IP54 installiert werden (=hohe Dichtigkeit). Ein Klimagerät funktioniert ähnlich wie ein Kühlschrank. Die Außentemperatur kann höher sein als die geforderte Schrankinnentemperatur (allerdings nicht höher als ca. 50-55°C, da das eingesetzte Kühlmittel die Luft dann nicht mehr runter kühlen kann). Wäre der gekühlte Serverschrank nicht besonders dicht, würde im Schrank bei einem zu großen Unterschied zwischen Außen- und Innentemperatur Kondenswasser entstehen. Kondenswasser im Schrank hätte zur Folge, dass die eingebauten Geräte beschädigt werden könnten.
  • Die effektivste Art der Kühlung ist die Kühlung mit Luft/Wasser-Wärmetauschern. SideCooler Wärmetauscher z.B. haben eine Leistung bis über 20.000 Watt (je nach Vorlauftemperatur des eingesetzten Wassers). Die größten Vorteile: Wärme wird direkt dort abgeführt wo sie entsteht und es entsteht gleichmäßig verteilter Luftstrom im Rack (keine Wärmenester). 
  • Werden Schrankreihen aufgebaut, kann durch eine intelligente Kaltgangkühlung effektiv und effizient gekühlt werden (Stichwort Datacenter Kühlung). 

8. 19“-Serverschrank und Sicherheit

  • Ein Netzwerkschrank dient immer auch der Sicherung der eingebauten Komponenten vor Fremdzugriff. Ein Serverschrank/Netzwerkschrank sollte immer verschlossen werden (via Schlüssel u. verschiedener Verschlusssysteme je nach Berechtigung). Ein Schrank kann aber auch mit einem Schranküberwachungssystem ausgestattet werden (Kontrolle Vandalismus, Feuchtigkeit, Brand, Erschütterung, Zugang etc.). Solche Systeme können über das Firmennetzwerk, Internet oder auch das Handy gesteuert und überwacht werden. 
  • Eine spezielle Form der Sicherung ist ein EMV-Schrank (Elektromagnetische Verträglichkeit). Ein EMV Schrank ist ein elektromagnetisch abgedichteter Schrank, ähnlich einem Faradayschen Käfig. Durch diese Sicherung kann der Schrank nicht "abgehört" werden können, da er keine elektromagnetische Strahlung nach außen abgibt (der Schutz gilt sowohl von innen nach außen als auch umgekehrt). Ein EMV Schrank ist wichtig z.B. in informationstechnisch hochsensiblen Bereichen (Informationsspionage).
  • Ein weiterer Aspekt ist die Serverschrank Löschung. Diese erfolgt über eine 1 HE Einheit u. Löschgas. I.d.R. reicht eine 1 HE Löscheinheit für etwas mehr als einen Serverschrank in 42 HE. Gelöscht wird i.d.R. mit FM200 oder Novec Löschgas. Das Gas ist flüssig u. elektrisch neutral, sprich: die Geräte werden durch das Gas nicht beschädigt.

9. Tipps zur 19“-Schrankwahl

a. Schrankgröße

  • Schrankgröße ausreichend wählen. Ist genug Platz vorhanden, immer einen größeren Schrank wählen. Die Standardgröße Im Netzwerkschrank-Bereich ist 42 HE und 800 mm x 800mm (HxBxT). 
  • Bei den Serverschränken 42 HE und 600 mm x 1000 mm (da i.d.R. weniger "seitlich" verkabelt wird). 
  • Für ausreichende Dimensionierung der Geräteböden sorgen (bzgl. Tiefe u. Traglast).
  • Mit Tiefe bezeichnen die meisten Hersteller die Aussentiefe des Schrankes. Die nutzbare Einbautiefe im Serverschrank ergibt sich dann aus der Aussentiefe abzüglich des konstruktiv bedingten Freiraumes vor und hinter den 19"-Ebenen. Als Annhäherungswert kann man sagen, dass die Einbautiefe meist der Aussentiefe abzüglich 150 mm entspricht. 
  • Sonstiges Zubehör berücksichtigen (Anschlussleisten, Beleuchtung, Schwenkrahmen, Rollen etc.)
  • Potentialausgleichsschiene sollte im Schrank integriert sein.

b. Schranktüren

aa. Geteilte Türen

  • Geteilte Türen sind dann sinnvoll, wenn vor und/oder hinter dem Schrank nur in begrenztem Maße Platz vorhanden ist.
  • Ein Schrank mit 800 mm Breite und 1000 mm Tiefe beispielsweise hat bei voll geöffneten Türen schon einen Platzbedarf von 2,6 Metern in der Tiefe. Vorne, wo Server eingeschoben und an anderen Einbauten gearbeitet werden soll, macht dieser hohe Platzverbrauch noch Sinn, da sich hier der Techniker zusammen mit der Hardware aufhalten muss. Hinten kann man aber mit geteilten Türen schon 400 mm Tiefe der Stellfläche einsparen. 
  • Für reine Netzwerkschränke ohne tiefe Einbauten können auch vorne geteilte Türen verwendet werden, um so den Platzbedarf bei geöffneten Türen auf 1,8 Meter zu reduzieren. 

bb. Perforierte Türen

  • Perforierte Türen/Seitenteile sind die optimale Lösung für Serverschränke, d. h. Schränke mit mehreren eingebauten Komponenten, die große Abwärme erzeugen. Beispielsweise Server und USV-Anlagen. In Datencentern mit klimatisierten Räumen sind diese Schränke definitiv ein Muss, da durch die Perforation warme Luft vom Inneren des Schrankes nach Außen dringen kann und kalte Luft des klimatisierten Raumes nach Innen.
  • Der Grad der Perforation wird von den Herstellern meist mit einem Prozentwert angegeben. Dieser gibt den Teil der perforierten Fläche zur Gesamtfläche an. Meist liegt er zwischen 40 % und 80 %. Das Erreichen einer Perforation mit mehr als 60 % Perforationsfläche ist sehr aufwendig und teuer, weil durch die Schwächung der Struktur eine Verstärkung der restlichen, nicht perforierten Fläche, nötig wird, um eine Instabilität der Tür zu verhindern.
  • Doch Achtung: Einige Hersteller verwenden als Basis der Messung nur die Fläche direkt vor der 19"-Einbauebene. Damit steigt der Prozentsatz stark an, da die nicht perforierten, versteifenden Rahmen der Tür nicht eingerechnet werden.

c. Sockel

  • Ein Sockel ist dann sinnvoll, wenn Kabel von unten in den Schrank gezogen werden sollen oder eben ein gewisser Abstand zwischen Rack und Boden geschaffen werden soll.
  • Der Sockel kann zusätzlich als Stauraum genutzt werden.
  • Auch gibt es Sockel mit sog. Kippschutzfunktion, um ein Umkippen des Schrankes beim Herausziehen von Servern zu verhindern.

d. Temperatur

  • Auf die richtige Temperatur im Schrank achten (25° bis 30°C) - Ist doch ein Einsatz von Lüftern/Wärmetauschern/Klimageräten notwendig, dann sollte die passende Lösung gewählt werden. Selbst eine "teure" Kühlgerätetechnik am Schrank ist i.d.R. günstiger als der Ausfall von Geräten (Folge: Hardwaredefekte, Arbeitsausfall, Neuinstallation etc.).

e. Sicherheit

  • Der Schrank sollte zumindest abschließbar sein. Weitere Sicherheitsmaßnahmen beantworten wir Ihnen gerne auf Nachfrage.

f. Anordnung der Schränke

  • Sollten mehrere Schränke in Reihe gestellt werden, so besteht hier Einsparpotenzial bei den Seitenwänden - es werden weniger benötigt. 

g. Kabelmanagement

  • Sauberes Kabelmanagement (über Kabelabfangschienen und Kabelbügel). Vereinfacht vor allem später die Arbeit am Schrank (z.B. bei einem Nachrüsten der Applikationen). Sauberer Aufbau ist eine gute "Visitenkarte". 

h. Stromversorgung

  • Unbedingt: USV im Schrank einbauen oder an ein USV-System anschließen, um Systemausfälle zu vermeiden bzw. ein sauberes Herunterfahren zu gewährleisten. 

i. Löschung

  • Soll es im Serverschrank eine Gaslöschung geben oder nicht? Bestenfalls sollte eine Löscheinheit nicht höher als 1 HE hoch sein. 

j. IP-Schutzklasse

  • Muss es ein Schrank mit hoher Dichtigkeit sein? Hohe Dichtigkeit ist oft mit einem etwas höheren Preis verbunden. In sauberer Umgebung ist dies üblicherweise nicht notwendig (Büros, Serverräume etc.).

k. Markenschrank oder Noname Produkt 

  • Soll ein Schranksystem zu einem späteren Zeitpunkt erweitert werden, dann sollte ein Markenprodukt gekauft werden. Im Schrankbereich sind die Lebenszyklen von Schrankreihen eines Markenherstellers sehr langfristig orientiert. Einen Noname-Schrank und das Zubehör dazu können Sie evtl. in ein oder zwei Jahren gar nicht mehr kaufen. 
  • Es gibt High-End Schränke die durchaus ihre Berechtigung haben (besonderes Design, breites Zubehörprogramm, hohe Dichtigkeit etc.), aber in den meisten Fällen reicht ein solider Schrank mit einem guten Preis-/Leistungsverhältnist aus. Umgekehrt sollte man aber auch nicht nur auf den Preis schauen, da die billigsten Lösungen sich oft negativ auf die Qualität auswirken können (schwache Konstruktion, Passungenauigkeiten etc.). 
  • Ein Problem bei "Noname" Schränken: Falls man einige Zeit später aufrüsten möchte (z.B. mit Lüftereinheiten) oder einen zweiten Schrank dazu stellen möchte, findet man womöglich den Schranktyp nicht mehr im Markt.

l. Schallgedämmter Serverschrank / Akustikschrank (SILENCE RACK)

    aa. Allgemein

  • Ein schallgedämmter Serverschrank ist prinzipiell ein ganz "normaler" Serverschrank: Rahmen und Anbauteile aus Stahlblech, versehen mit einer widerstandsfähigen Pulverbeschichtung in den Farben lichtgrau oder schwarz. Idealerweise ist er zerlegbar um bei Anlieferung oder Umzug leichter transportiert werden zu können. 
  • Zusätzlich muss er einige Besonderheiten aufweisen, die ihn konstruktiv von anderen 19"-Schränken unterscheidet:
  • Keine Lüftungsöffnungen im Außenbereich, d.h. Seitenteile, Front- und Rücktür sollten vollflächig geschlossen sein. Die Be- und Entlüftung erfolgt durch Boden- und Dachventilatoren, die wiederum durch darüber liegende geschlossene (!) aufgesetzte Dachbleche geräuschgedämmt werden. Die erwärmte Luft strömt hierbei seitlich unter dem aufgesetzten Dachblech hervor, der Schall der (SILENT-)Dachlüfter fängt sich in der Dämmung des aufgesetzten Dachbleches. 

      bb. Akustikschaum

  • Der Akustikschaum ist der wichtigste Erfolgsfaktor für eine effiziente Schalldämmung. Im Serverschrank muß der Schaum verschiedenste Anforderungen erfüllen:
  • Gute Dämmwirkung über alle Frequenzbereiche
  • Wenig Platzbedarf aufgrund des begrenzten Volumens im Serverschrank
  • Erfüllung höchster Normen für den Einsatz in unmittelbarer Umgebung elektrotechnischer Baugruppen, betreffend die Hitzebeständigkeit, Schwerentflammbarkeit, etc.
  • Im SILENCE RACK wird ein Schaum mit Noppenstruktur mit 20 mm (Standard) oder auf Wunsch mit 40 mm Höhe verwendet. Mit diesem werden alle planen Flächen  im Serverschrank ausgekleidet: Dach, Boden, Rücktür, Fronttür und Seitenteile.

     cc. Hohlraumdämmung

  • Hohlräume wirken immer als Verstärker des Schalls. Bei Instrumenten sind sie als Resonanzkörper unentbehrlich. Im Bereich der SchallDÄMMUNG müssen sie so weit es geht vermieden werden. 
  • Die Konstruktion eines Serverschrankes weist verschiedenste Hohlräume auf, die aber auch sehr wichtige Funktionen erfüllen. Beispielsweise sind die Rahmenkanten des Serverschrankes gefertigt aus quadratischen Holmen, die nur an der Innenseite einen Spalt von geringer Breite aufweisen.  So bieten diese Holme, gefertigt aus Stahl von 2 mm Stärke, einen hohen Grad an Stabilität. 
  • Das Ausfüllen dieser Holme mit dem ansonsten verwendeten Akustikschaum oder Spritzschaum bewies sich bisher als zu aufwändig. Nach mehreren Testdurchläufen wurden nun speziell angefertigte, quadratische Schaumstreifen entwickelt, die in die Holme der Länge nach eingezogen werden und diese schallverstärkenden Hohlräume sicher abschließen.

     dd. Silent-Lüfter

  • Durch die höhere Dichtigkeit des Schrankes steigt die Gefahr des Hitzestaus im schallgedämmten Serverschrank. Die Akustikschränke der Serie SILENCE RACK sind daher serienmäßig mit geräuschreduzierten Ventilatoren des österreichischen Herstellers Noctua ausgerüstet:
  • 10 HE - 30 HE Höhe: 2 Aktiv-Ventilatoren
  • 33 HE - 45 HE Höhe: 4 Ventilatoren
  • Auf Wunsch können bis zu 12 Ventilatoren (nur bei Schranktiefe 1.000 mm) montiert werden. Auch während des Betriebes können Ventilatoren nachgerüstet werden, falls die Wärmelast im Schrank durch Montage neuer Komponenten steigt. 
  • Spezifikationen:

     Modell: NF-S12A

  • DC-Lüfter in 12 Volt Technik inkl. Netzteil für 230 Volt AC Betrieb
  • Geräuschentwicklung: ca. 17,8 dB(A) (pro Lüfter, freiblasend)
  • Luftdurchsatz: 107,50 qm³/h (pro Lüfter, freiblasend)
  • 3-fach erhöhte Lebensdauer von 150.000 h (MTBF) gegenüber Standard Ventilatoren
  • Reduzierter Stromverbrauch von nur. 2 Watt pro Lüfter !
  • 2 m Anschlußleitung
  • inkl. Thermostat und Schukostecker
  • 2 Stück Ventilatoren serienmäßig enthalten - aufrüstbar (je nach Modell) auf bis zu 12 SILENT-Ventilatoren

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