Wesentliche Ursachen von Wertminderung in der IT-Infrastruktur

Praktische Tipps die Ursachen der Wertminderung der IT-Infrastrukturen zu verstehen, die bestehenden Werterhaltungsgrundsätze zu optimieren und dadurch eigene Umweltbewusstsein zu steigern. 

Feinstäube als Ursachen der IT-Ausfälle

Betrieb, Pflege und Weiterentwicklung von IT-Infrastrukturen sind die wichtigsten Grundlagen um störungsfreie Prozesse und reibungslose Abläufe zu gewährleisten. Die wesentlichen Bereiche sind dabei standardisiert und genormt. Oft wird jedoch das Thema Feinstaub in Rechenzentren vernachlässigt und führt statistisch gesehen zu ca. 3 Ausfällen pro Jahr und Rechenzentrum. Die damit verbundenen Kosten belaufen sich laut aktuellen Studien auf ca. 500.000€ pro Jahr. Hardware-Ausfälle durch die Kontamination mit Staub ist ein häufiges Szenario im Betrieb moderner Rechenzentren. Im Schnitt benötigen die IT-Abteilungen oder Dienstleister etwa 3,8 Stunden, um die Systeme wieder zum Laufen zu bringen. Je mehr Feinstaub in die Hardware gelangt desto mehr Energie wird für die Kühlung der aktiven Komponenten benötigt. Die Lebensdauer der Hardware wird durch das Vernachlässigen der Feinstaub-Inspektionen aktiv beeinträchtigt. Die Zahl der Server-Ausfälle steigt exponentiell durch erhöhte Betriebstemperaturen, verursacht durch Staubkontaminationen.

Bild 1: IT-Ausfälle durch Staub abhängig der Hardware-Temperatur.

Keine einschlägige Norm als Basis für Inspektion und Wartung 

Die aktuellen Normen schreiben einem Rechenzentrum-Betreiber festgelegte Turnus-Maßnahmen in Form eines Inspektion- und Wartungsplanes vor. Die Normgrundlage ist dabei im Wesentlichen vollständig, jedoch nicht im Bereich Staubmanagement.

Soweit die Empfehlungen der Norm-Dokumente umgesetzt werden, können die Ursachen und Quellen eine Wertminderung der IT-Infrastruktur in vielen Aspekten umgegangen werden, ein wesentlicher Teil findet jedoch wenig Aufmerksamkeit.

Aktuell wird das Thema Umgang mit Staubkontaminationen in IT-Infrastrukturen wie Rechenzentren und Serverräume in keinem der aktuellen Norm-Dokumente grundlegend reglementiert.

Lediglich das Bundesamt für IT-Sicherheit schreibt in einer Empfehlung an die IT-Zuständigen die betroffene Infrastruktur regelmäßig reinigen zu lassen. Offen bleiben jedoch Fragen wie oft, zu welchen Anlässen und in welchem Umfang die Reinigung erfolgen soll.

COVID19 führt zu einem temporären Stopp der Leistungserbringung durch Fremdfirmen

Viele Unternehmen haben momentan eine Zugangssperre für Fremdfirmen aufgrund der Corona-Pandemie. Die Feinstaubbelastung der IT-Infrastrukturen wie Rechenzentren wächst allerdings konstant und unabhängig der pandemischen Lage und muss trotz aktiver Zugangssperren und temporärer Stopps im Auge behalten werden.

2. Werterhaltungsgrundsätze der Infrastruktur im Betrieb 

Digitalisierte Geschäftsprozesse sorgen für Effizienz im Unternehmen und für Wettbewerbsfähigkeit auf dem globalen Markt. Je stärker die Wertschöpfung allerdings auf der IT-Infrastruktur aufbaut, desto wichtiger ist es, dass diese stets reibungslos funktioniert. Kein Element sollte unzuverlässig oder unsicher sein, ganz gleich ob Netzwerke und Server, einzelne Arbeitsplatzrechner, Peripheriegeräte und mobile Endgeräte, Betriebssysteme, Datenbanken und Anwendungen. Betrieb, Pflege und Weiterentwicklung werden daher zu einer entscheidenden Aufgabe.

Inspektion und Wartung

Der Umgang mit Feinstaub als aktiver Teil der Inspektion und Wartung in IT-Infrastruktur gehört grundsätzlich in den Bereich der Wartung und Instandhaltung nach DIN 31051 und somit zum Infrastrukturellen Facility Management.

Die Instandhaltung wird nach DIN 31051:2003-06 definiert als: „Kombination aller technischen und administrativen Maßnahmen sowie Maßnahmen des Managements während des Lebenszyklus einer Betrachtungseinheit zur Erhaltung des funktionsfähigen Zustandes oder der Rückführung in diesen, so dass sie die geforderte Funktion erfüllen kann.“ 

Den Feinstaub verstehen – die Partikel und ihre Konzentration

Die Johannesburger Konvention hat im Jahr 1959 den Feinstaub als Trennkorn mit einem aerodynamischen Durchmesser von 5 µm definiert. Die aktuelle Definition geht zurück auf den im Jahr 1987 eingeführten National Air Quality-Standard for Particulate Matter (kurz als PM-Standard bezeichnet) der US-amerikanischen Umweltschutzbehörde EPA (Environmental Protection Agency).

Aktuell sind sehr unterschiedliche Partikelgrößen bekannt, die heute häufig genannten sind 10µm, 2,5µm und 1µm. Vor einigen Jahren hat einer der größten Hardware-Hersteller die Rechenzentren als Reinräume definiert und eine Empfehlung für die Einhaltung der DIN EN ISO14644-1 Klasse 8 für Rechenzentren ausgesprochen. 

Bild 2: Reinraumklassen nach DIN EN ISO 14644-1

Auch wenn die benannte Klassifizierung grundsätzlich nachvollziehbar ist, kann die EN ISO 14644-1 nicht direkt auf Rechenzentren angewendet werden, weil Rechenzentren keine Reinräume sind. Um den Reinraumstandard einzuhalten, fehlen Rechenzentren dafür eine Reihe planerischer, organisatorischer und betrieblicher Maßnahmen (z.B. Vorraumschleusen), die nach Inbetriebnahme eines Rechenzentrums schwer bis unmöglich nachrüstbar sind.

Ein ausfallsicherer RZ-Betrieb benötigt jedoch mindestens die Anlehnung an eine passende gültige Norm um Feinstaub frühzeitig zu erkennen und Feinstaub-Emissionen nachhaltig zu beseitigen.

Unter dem Aspekt, dass keine andere Norm das Thema Staub in Rechenzentren behandelt, wird heute die EN ISO 14644-1 in modifizierter Form als Grundlage genommen.

Reinigung im Inspektion- und Wartungsplan übernehmen

Vor einer Betrachtung des RZ-Reinigungsprozesses müssen die wichtigsten Verschmutzungsquellen festgestellt werden. Diese sind im Wesentlichen unregelmäßig gewartete Filter der Klima- und Lüftungsanlagen, Verpackungen, nicht fixierte Putz- und Farbschichten an den Decken und Wänden, fehlende Türdichtungen und Schmutz durch die Besucher des Rechenzentrums. Wenn für jeden der benannten Bereiche interne Anforderungen definiert sind, kann der Reinigunsaufwand drastisch reduziert werden. Folgende Mindestanforderungen an den Reinigungsprozess sind empfehlenswert:

• Strukturierung der Reihenfolge oder Aktionsplan für jede RZ-Reinigung. In diesem Plan sollten der genaue Umfang, Dauer und Reihenfolge der Reinigung festgehalten werden. Der Austausch der Klima- und Lüftungsfilter sollte vor der Reinigung erfolgen, sonst landet der Staub der benutzten Filter in der Luft und kontaminiert erneut das Rechenzentrum. Das Prinzip Top-down (von oben nach unten) soll eingehalten werden. Das Bild 3 zeigt beispielhaft eine Umfangsdefinition.
   
• HEPA-Filter (drei Stufen) in jedem Staubsauger. Dabei muss als Erstes definiert werden, ob das Rechenzentrum der ISO 14644-1 entspricht. Ist das der Fall, muss die Anforderung an die Staubsauger auf die Klasse H erhöht werden.
   
• Kehrbürsten und Besen sollten als Ursache für Staubaufwirbeln grundsätzlich verboten werden.
   
• Ist es der Fall, dass die Putz- und Farbschichten an den Decken und Wänden abstauben, müssen sie vor der geplanten Reinigung mit einer geeigneten Grundierung fixiert werden.
   
• Sind Bauarbeiten im Gange sollte sichergestellt werden, dass diese möglichst erst beendet und abgenommen werden, bevor eine Reinigung durchgeführt wird.
   
• Soweit ein Monitoringsystem für die Betriebstemperaturen der aktiven Komponenten existiert, kann vierteljährlich die thermische Dynamik ausgewertet werden.
   
• Zunehmende Betriebstemperaturen deuten auf eine Kontamination der Lüfter und Netzteile hin. Unterliegt das Rechenzentrum der zyklischen TÜV-Prüfung und ISO 14644-1, sollte mindestens zweimal im Jahr eine Staubmessung durchgeführt werden. Eine langfristig geplante Reinigungsmaßnahme ist meistens effektiver und nachhaltiger.

Bild 3: Festlegung des Reinigungsumfang

Werterhaltung der IT-Infrastrukturen ist Umweltschutz

Jeder RZ-Verantwortlicher hat ein Interesse daran, ein Rechenzentrum zu erstellen und den Wert seiner Liegenschaft zu erhalten. Seit den 90er Jahren rücken beim Neubau der Rechenzentren qualitativ hochwertige Facility Management Prozesse, die sowohl der Werterhaltung sowie den Nachhaltigkeitsanforderungen genügen, in den Vordergrund. Nachhaltiges Errichten der IT-Infrastrukturen bedeutet, sich schon bei der Entstehung der Feinstäube über geeigneten Gegenmaßnahmen Gedanken zu machen und im Betrieb der IT-Infrastrukturen durch nachhaltige Turnus-Maßnahmen auch über die Planung hinaus den maximalen Wert der Infrastrukturen zu erhalten.