Luftfeuchtigkeit im Serverraum: Was ist optimal?

Ist die Luftfeuchtigkeit im Serverraum dauerhaft zu hoch oder zu niedrig, provoziert man damit Risiken, die im schlimmsten Fall zum Verlust wichtiger Daten und zu Totalausfällen der Server führen. Zur Sicherstellung eines idealen Klimas im Serverraum sind Maßnahmen zur Überwachung und zur Regelung der Luftfeuchtigkeit notwendig, wie zum Beispiel Einrichtung von Alarmsystemen, Lüftungsgeräten und zielführende Isolierung und Abdichtung.

Die SCS Kaltgang- und Warmgangsysteme verhindern durch ihre umschließende Bauweise die Vermischung kalter und warmer Luft. Das Ergebnis: Die gekühlte Luft bleibt dort, wo sie gebraucht wird, während es bei der heißen Luft zu keiner Rezirkulation kommt. Dies sorgt für ein stabiles Raumklima und verringert den Energieverbrauch.

Dieser Artikel behandelt die optimale Luftfeuchtigkeit im Serverraum und die Folgen von zu hoher oder zu niedriger Luftfeuchtigkeit. Im weiteren Verlauf werden hilfreiche Maßnahmen vorgestellt, die zur Erreichung einer optimalen Luftfeuchtigkeit im Serverraum beitragen. Am Schluss steht eine ausführliche Betrachtung des Zusammenhangs zwischen Temperatur und Luftfeuchtigkeit im Serverraum. 

Wie hoch sollte die Luftfeuchtigkeit im Serverraum sein?

Die Luftfeuchtigkeit im Serverraum sollte im Idealfall mindestens 40% und maximal 60% hoch sein. Eine Luftfeuchtigkeit zwischen 40% und 60% reduziert die Gefahr von Beschädigung der IT-Geräte durch statische Elektrizität und Kondensat.

Diese prozentualen Werte repräsentieren die relative Luftfeuchtigkeit. Die relative Luftfeuchtigkeit wird in Prozent angegeben, während die absolute Luftfeuchtigkeit im Gramm pro Kubikmeter angegeben wird. Ein Verständnis dieser zwei Arten von Messgrößen ist essentiell, um die optimale Luftfeuchtigkeit im Serverraum zu ermitteln. Die relative Luftfeuchtigkeit gibt an, wie viel Prozent der Luft mit Wasserdampf gesättigt ist. Die absolute Luftfeuchtigkeit gibt an, wie viel Gramm Wasser sich in einem Kubikmeter Luft befindet. 

Die optimale Luftfeuchtigkeit ist keine feste Größe, im Gegensatz zur relativen oder absoluten Luftfeuchtigkeit. Die optimale Luftfeuchtigkeit im Serverraum umfasst eine prozentuale Bandbreite, unter deren Bedingungen die Intakthaltung der IT-Geräte und der Bausubstanz sowie die Gesundheit der Menschen sichergestellt sind

In einem Serverraum gibt es im Vergleich zu anderen Räumen besondere Faktoren, welche, wenn keine Vorkehrungen getroffen wurden, zu einem Abweichen von der idealen Luftfeuchtigkeit führen.

Zum einen entsteht durch die elektrischen Geräte viel Abwärme, welche die Luft aufheizt. Wird die Luft in Serverräumen nicht klar geleitet, sammelt sich die warme Luft in Hotspots, wodurch schnell ernsthafte Schäden an den IT-Komponenten entstehen. Durch Luftführungssysteme wie Kaltgang- und Warmgangsysteme lassen sich Hotspots vermeiden.

Zum anderen beeinflussen offene Türen oder Fenster die Luftfeuchtigkeit. Bei offenen Türen oder Fenstern gelangt entweder zu feuchte oder zu trockene Luft in den Serverraum, weshalb diese möglichst geschlossen zu halten sind. In der Regel ist ein ausreichend dimensioniertes Lüftungs- oder Kühlungssystem erforderlich, um eine Überhitzung der Geräte zu verhindern. Klimaanlagen führen zu trockener Luft, wenn keine fein abgestimmte Regulierung zwischen Temperatur und Luftfeuchtigkeit stattfindet.

Der Aufbau des Serverraums bedingt den Umfang, wie sich die Luftfeuchtigkeit auf die IT-Geräte auswirkt. Eine höhere Temperatur und Luftfeuchtigkeit im Serverraum fallen weniger drastisch ins Gewicht, wenn im Raum eine Trennung der Kaltluft zum Server und der Warmluft vom Server besteht. Diese Trennung lässt sich beispielsweise mit Kalt- oder Warmeinhausungen realisieren.

Bei Abweichungen vom Idealbereich der Luftfeuchtigkeit im Serverraum, also wenn die Feuchtigkeit entweder zu hoch oder zu niedrig ist, ist die Gefahr einer Beschädigung der IT-Geräte hoch. Dies erläutern die folgenden 2 Abschnitte.

Was passiert, wenn die Luftfeuchtigkeit im Serverraum zu hoch ist?

Wenn die Luftfeuchtigkeit im Serverraum zu hoch ist (> 60%), besteht eine erhöhte Gefahr der Kondensatbildung. Kondensierte Flüssigkeit beschädigt die IT-Geräte und führt zu Kurzschlüssen, Korrosion und Schimmelbildung.

Bei zu nasser und zu warmer Luft ist es möglich, dass die Luft auf den IT-Geräten kondensiert, was in vielen Fällen zu Beschädigungen führt. Es ist möglich, dass die kondensierte Flüssigkeit einen Kurzschluss verursacht, der zum Totalausfall der Server führt. Von der Luft nicht mehr aufnehmbare Feuchtigkeit kondensiert an Metallteilen von IT-Komponenten im Serverraum. Es bildet sich Rost. Je länger die Komponenten hoher Luftfeuchtigkeit ausgesetzt sind, desto schneller kommt es zur Korrosion. 

Bedingt durch die hohe Luftfeuchtigkeit bildet sich auf Dauer ein dünner Wasserfilm auf der Oberfläche der elektronischen Bauteile, deren Leitfähigkeit sich durch die Nässe erhöht. Das Ergebnis ist mit hoher Wahrscheinlichkeit ein Kurzschluss. Bei einer dauerhaft zu hohen Luftfeuchtigkeit im Serverraum riskieren Unternehmen den Verlust sensibler Daten durch beschädigte IT-Geräte. 

Bei einer Luftfeuchtigkeit von über 70% steigt das Risiko der Schimmelbildung im Serverraum. Einige Schimmelarten vermehren sich ab einer Luftfeuchtigkeit von 70%, insbesondere wenn diese mehrere Tage anhält. Bei einer Luftfeuchtigkeit von über 80% gedeihen sämtliche Schimmelarten prächtig.

Die hohe Luftfeuchtigkeit im Serverraum begünstigt die Vermehrung von Milben und anderen Parasiten. Neben eventuellen Beschädigungen an der Hardware wird auch die Gesundheit der Menschen durch die hohe Luftfeuchtigkeit beeinträchtigt. Die Folgen zu hoher Luftfeuchtigkeit sind für Menschen Erkrankungen wie Asthma oder Allergien, wenn sie dauerhaft Schimmelsporen einatmen. Halten sich beispielsweise Wartungsmitarbeiter über einen längeren Zeitraum in einem Serverraum mit permanent extrem hoher Luftfeuchtigkeit auf, atmen sie Schimmelsporen ein, was die Entstehung von Atemwegserkrankungen begünstigt.

Was passiert, wenn die Luftfeuchtigkeit im Serverraum zu niedrig ist?

Wenn die Luftfeuchtigkeit im Serverraum zu niedrig (<40 %) ist, besteht ein erhöhtes Risiko der statischen Entladung. Die Kurzschlussgefahr wird somit größer.

Trockene Luft im Serverraum resultiert in manchen Fällen in elektrostatischen Entladungen, die sich schädlich auf Festplatten und Mikrochips auswirken. Elektrostatische Entladungen (ESD, „electrostatic discharge”) bewirken kurzzeitig hohe elektrische Spannung. Bereits 35 Volt reichen aus, um Halbleiterkomponenten zu schädigen. Die Folgen von ESD-Schäden sind  unwiederbringlicher Datenverlust und im schlimmsten Fall offene Flammen im Serverraum.

Eine weitere Gefahr einer zu niedrigen Luftfeuchtigkeit im Serverraum besteht in der Staubbildung, da Staubpartikel länger in der Luft schweben. Eine dicke Staubschicht schränkt die Kühlung und die Funktionalität der IT-Anlagen stark ein, da Staubablagerungen zur Überhitzung der Geräte führen.

Staubpartikel laden sich bei niedriger Luftfeuchtigkeit elektrisch auf. Diese Aufladung führt mit hoher Wahrscheinlichkeit zu einem Kurzschluss, der den Ausfall der Server nach sich zieht.

Ist die Luftfeuchtigkeit geringer als 20-30%, verstärken sich statische Entladungen um ein erhebliches Maß. Dabei entstehen im Extremfall Entladungen von mehr als 20 kV. Sind Festplatten und/oder Mikrochips von solchen Entladungen betroffen, gehen Daten verloren und lassen sich durch die starken Beschädigungen höchstwahrscheinlich nicht mehr wiederherstellen. Auch ein Kurzschluss wird unter solchen Bedingungen wahrscheinlicher.

Wollen Sie keinen Datenverlust riskieren, ist es notwendig, die Luftfeuchtigkeit im Serverraum dauerhaft zu überwachen. Im nächsten Abschnitt werden effektive Maßnahmen erläutert, die zur Herstellung optimaler Luftfeuchtigkeit im Serverraum beitragen.

Wie erreicht man eine optimale Luftfeuchtigkeit im Serverraum?

Man erreicht eine optimale Luftfeuchtigkeit im Serverraum durch eine konstante Überwachung, eine effektive Isolierung, eine gleichmäßige Luftzirkulation und eine regelmäßige Wartung der Geräte.

Das einfachste Mittel zur Überprüfung einer idealen Luftfeuchtigkeit ist ein Hygrometer. Dieses Gerät zeigt die relative Luftfeuchte an. Alternativ gibt es Systeme zur ununterbrochenen Überwachung der Luftfeuchtigkeit. Bei Über- oder Unterschreitung der eingegebenen Grenzwerte wird ein Alarmsignal ausgelöst.

Zur Erlangung einer optimalen Luftfeuchtigkeit im Serverraum ist eine gleichmäßige Luftzirkulation unerlässlich. Dazu werden Lüftungsgeräte oder Luftführungssysteme wie Kaltgang und Warmgangsysteme eingesetzt, welche die Luft im gesamten Raum verteilen. Der Einsatz moderner Klimasysteme ist ein weitere Möglichkeit zur Gewährleistung einer ausgeglichenen Luftzirkulation im Serverraum. Sie verfügen über eine intelligente Steuerung, welche die Kühlleistung an die tatsächliche Serverauslastung anpasst. Ein weiterer Pluspunkt für Klimaanlagen ist, dass es bei einer ausreichenden Kühlung unproblematisch ist, Fenster und Türen stets geschlossen zu halten.

Die regelmäßige Wartung der Geräte ist ein zentraler Faktor, um eine optimale Luftfeuchtigkeit im Serverraum zu erreichen. Hilfreich ist es für Betreiber von Rechenzentren, einen Plan zu erstellen, wann eine Wartung der Klimaanlage, Entfeuchter und anderer Mittel zur Messung und Überwachung der Luftfeuchtigkeit anfällt. Grundsätzlich sind dafür unbedingt die Empfehlungen des Herstellers zu beachten! Bei vielen Klimaanlagen reicht es, sie einmal im Jahr warten zu lassen. Manche Klimaanlagensysteme erfordern kürzere Wartungsintervalle. Bei Luftentfeuchtern ist der Filter ca. alle 6 Monate zu wechseln. Auch hier gilt es, die Bedingungen im Serverraum im Auge zu behalten.

Ein weiterer Aspekt zur Sicherstellung einer optimalen Luftfeuchtigkeit im Serverraum besteht in einer guten Isolierung. Der zusätzliche Einsatz von Luftbefeuchtern und Luftentfeuchtern ist eine weitere Möglichkeit, um das Raumklima zu verbessern. 

Luftbefeuchter schützen vor elektrostatischer Aufladung. Da es die elektrostatische Aufladung ist, die Staub auf Oberflächen bindet, verringert sich durch eine feuchtere Luft die Gefahr der Staubbildung. Luftentfeuchter sorgen richtig eingesetzt für optimale Bedingungen, weil sie der Luft überschüssige Feuchtigkeit entziehen und so die Ausbreitung von Schimmel verhindern. 

Optimale Bedingungen im Serverraum: Luftfeuchtigkeit und Temperatur

Rundum optimale Bedingungen im Serverraum sind bei Temperaturen von 20°C-22°C und einer Luftfeuchtigkeit von 40% gegeben. Laut dem IT-Grundschutzkatalog des Bundesamts für Sicherheit in der Informationstechnik gibt der Großteil der Hersteller diese Werte als optimale Bedingungen an.

Abweichungen der Idealwerte von Luftfeuchtigkeit und Temperatur sind in einem gewissen Maß akzeptabel: Die American Society of Heating gibt einen zulässigen Temperaturbereich zwischen 65°F (18°C) und 80°F (27°C) an. Bei der Luftfeuchtigkeit legt sie sich auf einen Bereich zwischen 40%-60% fest.

Die Parameter Luftfeuchtigkeit und Temperatur stehen in einem engen Verhältnis. Je wärmer es ist, desto mehr Wasser kann die Luft aufnehmen. Je kälter es ist, desto geringer fällt die Wasserdampfkapazität der Luft aus. In diesem Zusammenhang spricht man von der maximalen Luftfeuchtigkeit/Wasserdampfkapazität. Ein Beispiel: Bei einer Temperatur von 5°C werden über die Luft maximal 6,8 g Wasserdampf pro Kubikmeter aufgenommen, bei 32°C sind es maximal 33,8 g Wasserdampf pro Kubikmeter. Die optimale Luftfeuchtigkeit im Serverraum variiert also je nach Temperaturniveau.

Eine wichtige Größe zur Ermittlung des optimalen Verhältnisses zwischen Luftfeuchtigkeit und Temperatur ist der Taupunkt. Der Taupunkt bezeichnet die Temperatur, ab der überschüssiger Wasserdampf kondensiert und Tröpfchen bildet. Kühlt sich die Umgebungsluft bei gleichbleibender Luftfeuchtigkeit beispielsweise ab, steigt die relative Luftfeuchtigkeit. Dies liegt daran, dass kalte Luft weniger Wasserdampf aufnimmt als warme. Mit einem Thermo-Hygrometer lässt sich die relative Lufttemperatur und Raumtemperatur ermitteln. Viele digitale Thermo-Hygrometer sind in der Lage, den Taupunkt zu berechnen und anzuzeigen.

Die SCS Faco Warmgang und Kaltgangsysteme leisten einen wichtigen Beitrag für eine optimale Luftfeuchtigkeit und Temperatur im Serverraum. Diese Luftführungssysteme verbessern die Effizienz der Luftverteilung im Serverraum und stellen sicher, dass allen Serverracks kalte Luft gleichmäßig zugeführt wird. Die SCS Faco Warmgang- und Kaltgangsysteme sind somit zuverlässige Komponenten zur Wahrung eines konstanten Raumklimas.