113 664 Prozessorkerne, 126 Terabyte Ar-beitsspeicher, 2,7 Petabyte Festplatten-speicher und eine Leistung von über 1 Petaflop/s, also 1 Billiarde Rechenoperationen pro Sekunde: Mit diesen Superlativen glänzt Hermit als einer der schnellsten industriell genutzten Computer der Welt. Hermit steht im High Performance Computing Center (HLRS) der Universität Stuttgart, gegründet 1995 und seit 1996 Bundeshöchstleistungsrechenzentrum. Das HLRS unterstützt mithilfe der Supercomputer-Technologie Wissenschaftler aus Deutschland und Europa. Im Bereich Research & Development erhalten weltweit führende Unternehmen, unter anderem aus der Automobilindustrie, Zugang zu den High End Infrastrukturen des HLRS, welches zu schnellerer Produktentwicklung bei gleichzeitiger Einsparung von Kosten führt.
Flexible Regelungsmöglichkeiten mit kurzen Reaktionszeiten gewünscht
Für die Unterbringung des Supercomputers wünschte der Kunde die Erstellung eines Höchstleistungsrechenzentrums mit geringem Energieverbrauch, einem hohen Level an Redundanz und Betriebssicherheit, sowie möglichst niedrigen CO2-Emissionen, die eine schnelle Regelung von Kälteleistung ermöglichen. Das Ergebnis dieser flexiblen Regelungsmöglichkeiten mit extrem kurzen Reaktionszeiten kann sich sehen lassen durch eine effiziente Kälteerzeugung über vier Kühltürme können im Stuttgarter Höchstleistungsrechenzentrum hohe Energieeinsparungen erreicht werden. Darüber hinaus bewirken das installierte Kühlungskonzept sowie der geringe Energieverbrauch eine Reduktion von CO2-Emissionen. Johnson Controls arbeitet seit mehr als 30 Jahren für die Universität Stuttgart und ist einer der erfahrensten und zuverlässigsten Technologiepartner des Kunden für Gebäudeautomation und Kältetechnik.
Aufschaltung auf das Campus-Leitsystem
Für die Installation sehr großer Systeme wie Hermit wurde auf dem Gelände des Höchstleistungsrechenzentrums der Universität Stuttgart extra ein neues Technikgebäude errichtet. Für die Neuinstallation hat Johnson Controls die Verantwortung für die Errichtung der Gebäudeautomationsanlagen übernommen. Es wurden acht Schaltanlagen mit Automatisierungskomponenten sowie die Feldgeräte wie Sensoren, Ventile (DN125/DN200) und Frequenzumformer einschließlich Verkabelung und aller benötigten Dienstleistungen geliefert. Die Universität verfügt über ein campusweites Gebäudeleitsystem von Johnson Controls. Es handelt sich dabei um das Leitsystem Metasys M5i, das mit dem fortschrittlichen, weltweiten BACnet-Standard für die herstellerneutrale Datenübertragung in der Gebäudeautomation ausgestattet ist.
Effiziente, freie Kühlung mit vier Kühltürmen
Für den wachsenden Kühlbedarf neuer Supercomputer hat das HLRS frühzeitig die Grundlage für das neue Infrastrukturgebäude gelegt. Um eine betriebssichere Kühlung sicherzustellen, die gleichzeitig höchsten Effizienzanforderungen gerecht wird, wurde vom Kunden eine Konfiguration mit vier Kühltürmen mit jeweils 1,2 MW Kälteleistung vorgesehen. Damit verfügt das neue Infrastrukturgebäude über genügend Redundanz im Stör- oder Wartungsfall und ist auch schon für die nächste Rechnergeneration bestens vorbereitet. Für die Nasskühltürme spielt die Wasseraufbereitung eine wichtige Rolle. Zur Verhinderung von Keimbildung findet eine kontrollierte Bioziddosierung statt. Der störungsfreie Betrieb der Dosieranlagen wird von der Gebäudeautomation überwacht. Die innovative freie Kühlung des Systems ermöglicht es, dass Hermit weitgehend ohne Kälte aus dem Fernkältenetz der Universität auskommen kann. Nur bei extremen Temperaturen im Hochsommer oder bei der Kühlturmwartung, wird der Rechner über die Fernkälte gekühlt. Zur Ankopplung an das Fernkältenetz wurden im Infrastrukturgebäude zwei redundante Wärmeübertrager mit je 4 MW Leistung installiert. Die innovative Gebäudeautomation von Johnson Controls organisiert die betriebssichere Umschaltung der Kühlmöglichkeiten zwischen freier Kühlung und Fernkälte.
Unberechenbare Dynamik im Griff dank Metasys
Die Regelung der Kälteleistung ist bei diesem Rechner extrem anspruchsvoll. Binnen Sekunden kann sich der Kühlbedarf stark verändern. Dadurch sind Sprünge von mehreren hundert Kilowatt Abwärme auszuregeln, um die Rechenleistung abzusichern. Gelöst wurde dieses Problem, indem eine Datenschnittstelle zur Stromversorgung des Rechners über Modbus realisiert wurde. Die Johnson Controls Gebäudeautomation überwacht über diese Schnittstelle permanent die Stromaufnahme des Superrechners. Dadurch können präventiv die richtigen Entscheidungen für den zu erwartenden Kühlbedarf getroffen werden. Zusätzlich ist ein Wärmemengenzähler aufgeschaltet, der die tatsächlich eintreffende Abwärme ermittelt.
Mit der Gebäudeautomation von Johnson Controls können wir Kälte sofort zur Verfügung zu stellen, wenn sie gebraucht wird. Aber auch sofort wieder abstellen, wenn sie nicht mehr benötigt wird. So erreichen wir höchste Energieeffizienz bei jederzeit maximaler Rechenleistung. Damit gehört das HLRS zu den effizientesten Höchstleistungsrechenzentren weltweit, so Professor Michael Resch, Direktor des HLRS.
