imkimkimk
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Wärmeentwicklung in ungekühlten "Serverräumen"

Hallo,

ich habe einen relativ großen Raum zur Verfügung, den ich aber nicht klimatisieren kann und überlege dort unsere 2. Backupstufe reinzusetzen.
Da ich kein Freund von Schätzungen bin versuche ich gerade Dinge zu berechnen, würde mich aber über fachkundiges Feedback freuen.

Ich machs mal wie in der Schule ;)
Gegeben:
  • Ein Raum, 36m³, einer Außenwand und 3 Innenwände zu anderen Büros.
  • Die Gebäudeisolierung wurde 2014 gemacht und man kann sie durchaus als gut bezeichnen
  • Ein Server mit 3.112 BTU/h nach Herstellerangaben.

Gesucht:
Gesucht wird die Formel zum berechnen der Erwärmung des Raums.


Lösungsweg:
Auf dieser Seite sind schon ein paar Ansätze:
https://www.albrecht-services.de/heizung_berechnung.html

Wenn ich den Rechner auf dieser Seite benutze, dann komme ich auf eine Erwärmung um 19°C im Vergleich zur Außentemperatur.
(1BTU/h = 0.0002930710701722KW)

Ergebnis wäre also, dass gerade bei hohen Außentemperaturen leicht Temperaturen von 40-50°C erreicht werden können. Damit wäre es also für DIESEN Server nicht ausreichend.

Offene Fragen:
  • Würde ein umwälzen der Luft durch z. B. Lüftergekühlte Serverschränke oder andere Dinge einen Effekt auf diese Erwärmung haben?
  • Sind meine Berechnungen so überhaupt korrekt bzw. sind alle Faktoren betrachtet?

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Ausgedruckt am: 26.09.2022 um 14:09 Uhr

Mitglied: DerWoWusste
DerWoWusste 01.07.2021 aktualisiert um 13:57:38 Uhr
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Hi.

Ein Appell an die Vernunft: rechne nicht, teste es.
Alles was du dazu tun musst, ist einen Verbraucher dort reinzusetzen, der den gleichen Stromverbrauch hat, wie du dem Server zuordnest.
Laufen lassen, nach 24 Stunden messen (oder noch besser, stetig messen und Kurve begutachten).

[natürlich spielt die Außentemperatur eine Rolle, also am Besten den Test an einem eher warmen/heißen Tag durchführen]
Mitglied: Looser27
Looser27 01.07.2021 um 13:56:50 Uhr
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Moin,

um es kurz zu sagen: Ohne gesichertes Abführen der Wärme wird das nix.
Der Raum wird sich in den Sommermonaten schnell auf deutlich über 40°C aufheizen. Da nützen auch reine Umluftsysteme nichts, denn igendwann ist die Luft in allen Schichten gleich warm.

Das Gebäude in dem wir sitzen übererfüllt die Anforderungen an den Wärmeschutz für Bürobauten. Trotzdem hat der Serverraum eine Klimaanlage. Leidvoll festgestellt habe ich schon mal, was es bedeutet, wenn diese ausfällt. Die Temperatur steigt innerhalb kürzester Zeit auf über 40°C, wenn man nicht dagegenarbeitet.

Du kannst Dir das ganze aber von einem Versorgungstechniker mal kurz berechnen lassen. Da bekommst Du dann auch direkt die Empfehlung wieviel Kühlleistung Du installieren solltest.

Gruß

Looser
Mitglied: NixVerstehen
NixVerstehen 01.07.2021 um 14:00:04 Uhr
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Hi,

und in der Außenwand wäre kein Loch mit 10-12 cm Durchmesser möglich zur Warmluftabfuhr oder um mit einem mobilen Klimagerät
die Warmluft hinaus zu befördern?

Gruß NV
Mitglied: Looser27
Looser27 01.07.2021 um 14:00:55 Uhr
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Auf dieser Seite kannst du das mal überschlagen:

https://www.stiebel-eltron.de/toolbox/kuehllast/
Mitglied: imkimkimk
imkimkimk 01.07.2021 um 14:05:39 Uhr
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Zitat von @NixVerstehen:

Hi,

und in der Außenwand wäre kein Loch mit 10-12 cm Durchmesser möglich zur Warmluftabfuhr oder um mit einem mobilen Klimagerät
die Warmluft hinaus zu befördern?

Gruß NV
Das geht leider nicht, da das Gebäude unter Denkmalschutz steht kann man da nicht so einfach ein Loch reinbohren.
Mitglied: Visucius
Visucius 01.07.2021 um 14:06:37 Uhr
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Ein Server erhöht die Raumtemperatur um 19 Grad?

Das würde ich so nicht glauben wollen. Gerade, wenn ich an unsere (früher) ungekühlten Räume denke.

Wenn Du allerdings die Mauer nicht durchbrechen kannst, könnte man evtl. die (ggf. gemietete) Türe gegen eine eigene ersetzen, die man entsprechend "durchlöchern", mit Lüftern bestücken, usw. könnte.
Mitglied: NixVerstehen
NixVerstehen 01.07.2021 um 14:20:47 Uhr
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Hmm, und die Innenwände darfst du durchlöchern? Vielleicht ginge ein Loch in der Innenwand, durch das ein langsam drehender Lüfter Büroluft rein schaufelt. Ein zweites Loch, das die warme Luft durch ein Rohr an der Decke irgendwo ins Freie pustet?
Mitglied: DerWoWusste
DerWoWusste 01.07.2021 um 14:34:41 Uhr
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Mal eine Frage nebenbei: wie schafft es ein Backupserver, soviel Energie zu verbrauchen? 3112 BTU/h sind über 900 Watt! Was macht der sonst so, Bitcoins schürfen?
Mitglied: Th0mKa
Th0mKa 01.07.2021 um 14:41:56 Uhr
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Zitat von @imkimkimk:
  • Ein Server mit 3.112 BTU/h nach Herstellerangaben.
Moin,

Das klingt doch aber eher nach dem Maximum. Ein Server der die meiste Zeit nix tut weil er nur einmal am Tag ein Replikat des Backups bekommt sollte eigentlich ständig weit unter diesem Wert liegen.

/Thomas
Mitglied: DerWoWusste
DerWoWusste 01.07.2021 um 15:00:43 Uhr
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Na logo. Als Durchschnittsverbrauch hätte ich mit maximal 200 Watt gerechnet.
Mitglied: Ex0r2k16
Ex0r2k16 01.07.2021 aktualisiert um 15:31:13 Uhr
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Zitat von @Looser27:

Leidvoll festgestellt habe ich schon mal, was es bedeutet, wenn diese ausfällt. Die Temperatur steigt innerhalb kürzester Zeit auf über 40°C, wenn man nicht dagegenarbeitet.


Kann ich absolut bestätigen. Teilweise wirds schon nach 5min warm. Das unterschätzt man echt schnell. Ich persönlich würde sowas nie ohne Klima planen.
Mitglied: maretz
maretz 01.07.2021 um 18:34:21 Uhr
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Das hängt auch von deinem Einbau selbst ab... Wenn du z.B. im Raum noch nen (geschlossenes) Rack hast kannst du relativ schnell auch mal 50+ Grad im Rack haben weil der natürlich keine kalte Luft bekommen wird.

Ansonsten würde ich halt überlegen wie man da was machen kann - denn es bringt dir wenig wenn du alles schön gerechnet hast und dann aber 2-3 wochen richtig warmes Wetter dafür sorgen das der kram abschmiert...
Mitglied: nEmEsIs
nEmEsIs 01.07.2021 um 19:33:41 Uhr
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Hi

andere frage:
Muss der Backup Server die ganze Zeit laufen? Wann werden die Backups den gemacht ?
Wenn nur in den Abendstunden reicht es doch wenn er gegen 18:00 Uhr angeht und dann nach Beendigung der Backups herunterfährt. Oder nach dem auslagern aufs Band.
Einschalten kann man z.B. per BIOS Oder WOL machen.
Hat auch den Vorteil, dass die Angriffsfläche gering gehalten wird. Weniger Strom verbraucht, weniger Wärme in deinem Raum, weniger Krach für die angrenzenden Büros...
Im Falle eines Restores sofern es sich z.B um einzelne Files oder Ordner handelt das Ding per WOL /ILO Hochfahren.
Im Desasterfall musst du dann ggf den Powerknopf drücken 😅.

Mit freundlichen Grüßen Nemesis
Mitglied: Grinskeks
Grinskeks 02.07.2021 aktualisiert um 09:58:09 Uhr
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Moin,

die BTU/h beziehen sich auf 100% Last und berechnet sich aus Netzteilleistung dividiert durch Netzteileffizienz mal 3,41214.

Hier kannst du von einer deutlich geringeren Last ausgehen, die zudem nicht permanent anliegt.
Beispiel: 5 % Last * 18h idle + 25% Last * 6 h Betrieb = 240% / 24h = 10% Btu/h = 311,2 Btu/h
311,2 Btu/ / 3400 = 0,0912 KW/h.

Für die Formel zur Erwärmung des Raumes benötigst du zudem U-Wert (Dämmung), Dichtigkeit, Volumen und Lüftungsverhalten. Das ist nicht trivial.

Reduziert auf die Erwärmung der Luft:
Wenn die Luft in einem Raum mit 36m2 Fläche und 2,5 m Höhe um 10 Grad aufgewärmt werden soll, benötigt man hierfür 10 K · 36m2 · 2,5 m · 1,2 kJ / (m3 K) = 1080kJ = 0,3 KW/h Wärme.

Dies kann man entsprechend umstellen, um die durchschnittliche Temperaturdifferenz zu ermitteln, die sich aus der Wärme ergibt.
Du würdest bei obigen Annahmen bei knapp einem Drittel landen und hättest ~3-4°c Temperaturerhöhung der Luft durch den Server - bei gleichmäßiger Verteilung.

Letztendlich läuft es vermutlich darauf hinaus, dass ein aktiver Luftaustausch (Türen, Innenwände mit Lüfter) oder ein passiver Austausch (Tür öffnen) zu erfolgen hat. Die Luft im Raum umzuwälzen macht unbedingt Sinn, damit sich die Warme Luft nicht an der Hardware staut.


Gruß
Grinskeks
Mitglied: Looser27
Looser27 02.07.2021 um 10:04:51 Uhr
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Raum mit 36m2 Fläche

Der TO sprach aber von 36m³, was ein viel kleinerer Raum ist, der sich deutlich schneller aufheizen wird.
Mitglied: DerWoWusste
DerWoWusste 02.07.2021 aktualisiert um 10:12:29 Uhr
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Die Luft im Raum umzuwälzen macht unbedingt Sinn, damit sich die Warme Luft nicht an der Hardware staut.
Wie soll die Wärme sich dort stauen? Ein Servergehäuse ist immer per se schon mit Gehäuselüftern ausgestattet, ganz zu schweigen von den meist großen CPU-Lüftern. Mein Bauchgefühl ist: recht großer Raum, nur ein Server, der auch noch mit geringer Last: hier muss gar nichts unternommen werden.
...aber testen würde ich es natürlich.
Mitglied: Grinskeks
Grinskeks 02.07.2021 um 10:19:49 Uhr
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Zitat von @Looser27:

Raum mit 36m2 Fläche

Der TO sprach aber von 36m³, was ein viel kleinerer Raum ist, der sich deutlich schneller aufheizen wird.

Ups - danke für die Korrektur.

Dann ist die Rechnung eine andere:

10 K · 36m2 · 1 m · 1,2 kJ / (m3 K) = 432kJ = 0,12 KW/h Wärme.

Dann sind wir direkt schon mal bei ~ 8° Temperaturerhöhung.

Bei 3-4 Grad und aktiver Umwälzung im Raum wäre ich noch relativ entspannt.
Bei 8°c sollte man schon ernsthaft über Abluftkonzepte nachdenken.

Wie gesagt, das sind Annäherungen mit Parametern, die ich nicht exakt kennen kann (Serverlast, Effizienz des Netzteils sinkt mit geringerer Last, äußere Effekte wie Sonneneinstrahlung, thermische Verhältnisse im Raum im Sommer etc.).

Statistisch gesehen verdoppelt sich die Ausfallrate bei Servern bei Umgebungstemperaturen ab 30°C.


Gruß
Grinskeks
Mitglied: Looser27
Looser27 02.07.2021 um 10:23:42 Uhr
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Das Problem ist eher im Sommer zu suchen, wenn die eingetragene Wärme nicht mehr über die Wandoberflächen abgebaut werden kann.
Und eine reine Abluft ohne gekühlte Zuluft wird das Problem nur verschieben, da die Zuluft auch mal schnell an die 30°C haben kann, wenn die Büros nicht klimatisiert sind.

Ich würde das von nem Profi rechnen lassen oder wie der Kollege @DerWoWusste sagte, ausprobieren mit Temperaturmonitoring.
Vielleicht hat er ja Glück face-wink
Mitglied: Grinskeks
Grinskeks 02.07.2021 aktualisiert um 11:01:53 Uhr
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Zitat von @DerWoWusste:

Die Luft im Raum umzuwälzen macht unbedingt Sinn, damit sich die Warme Luft nicht an der Hardware staut.
Wie soll die Wärme sich dort stauen? Ein Servergehäuse ist immer per se schon mit Gehäuselüftern ausgestattet, ganz zu schweigen von den meist großen CPU-Lüftern. Mein Bauchgefühl ist: recht großer Raum, nur ein Server, der auch noch mit geringer Last: hier muss gar nichts unternommen werden.
...aber testen würde ich es natürlich.

Du hast vermutlich vollkommen recht.

Es ist aber ne offene Frage des TO und meine Antwort ist:
Das Ziel sollte sein, dass sich die Wärme gleichmäßig verteilt.
Ein Serverschrank mit aktiver Lüftung hilft (Staubschutz, Wärmeableitend) und je nach Gegebenheit und Raumaufteilung kann optional auch ein Deckenventilator helfen, der "nur" die Luft umwälzt.

Hintergrund ist, dass der Server oder Serverschrank Luft aus der direkten Umgebung ansaugt und an die direkte Umgebung abgibt. Im Idealfall kühle Luft von unten einzieht und Warme nach oben ausbläst.

Steht da nur ein Tower zieht er die Luft beispielsweise vorne an und bläst sie nach hinten durch. Hinten ist in der Regel dann eine Wand und die warme Luft verteilt sich um den Tower herum. Im worst case verteilt sich die Luft so, dass der Tower nach einiger Zeit die Warme Luft die er rausbläst auch wieder einzieht. Das kann man mit einfachen Mitteln vermeiden. Zum Beispiel über einen Deckenventilator der die Luft gleichmäßig verteilt oder eine allgemeine Optimierung des Luftstromes.


Gruß
Grinskeks
Mitglied: Lochkartenstanzer
Lochkartenstanzer 02.07.2021 aktualisiert um 12:05:12 Uhr
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Zitat von @Looser27:

Raum mit 36m2 Fläche

Der TO sprach aber von 36m³, was ein viel kleinerer Raum ist, der sich deutlich schneller aufheizen wird.

Naja, wenn der Raum nur 1m hoch ist, paßt das schon.

Schönen Freitag,

lks

PS: Bei den heutzutage üblichen Raumhöhen zwischen 2 und 3m dürfte der Raum ca. 12 bis 15qm klein sein.