Kühlung von Rechenzentren

In den letzten Jahren sind verschiedene technologisch fortschrittliche Lösungen entstanden, um den neuen Kühlungsanforderungen von Rechenzentren, Serverräumen und CED gerecht zu werden. Flüssigkeitskühlsysteme sind dabei eine zunehmend entwickelte Form der Klimatisierung – sowohl in der Variante Direct-to-Chip (bei der nur bestimmte Komponenten wie Chipsatz und GPU gekühlt werden) als auch in der Immersionskühlung (bei der alle Serverkomponenten in eine dielektrische Flüssigkeit eingetaucht werden).

Es stimmt, dass Flüssigkeitskühlsysteme eine höhere thermische Effizienz und eine Reduzierung des Energieverbrauchs gewährleisten – auch angesichts steigender Rechenanforderungen und des Einsatzes immer leistungsfähigerer Mikroprozessoren. Es handelt sich jedoch nicht um endgültige Lösungen: Ein Anteil von 10–20 % der Wärme wird nämlich trotzdem an die Luft abgegeben. Aus diesem Grund werden heute „hybride“ Lösungen entwickelt, die perfekt koordinierte Systeme zur Rack-Kühlung sowohl mit Flüssigkeit als auch mit Luft vorsehen.

Hybride Räume: Identikit einer effizienten und nachhaltigen Lösung

Eine kombinierte Lösung muss also in der Lage sein, die Synergie zwischen Luft- und Wasserkühlsystemen zu nutzen, um Ineffizienzen zu verringern und maximale Betriebskontinuität für Rechenzentren sicherzustellen. Schauen wir uns einige mögliche Komponenten an.

Dry cooler

Der Dry Cooler ist ein Kühlgerät, das einen Luft/Luft-Wärmetauscher zur Abführung der Wärme nutzt. Das Prinzip basiert auf dem Wärmeaustausch: Nachdem die Prozessflüssigkeit (Kühlmittel für IT-Geräte, in der Regel Wasser oder ein Wasser/Glykol-Gemisch) die Wärme von CPU und GPU aufgenommen hat, wird sie in den Dry Cooler geleitet.
Dort wird die Wärme an den durch Ventilatoren erzeugten Luftstrom abgegeben. Diese Luft wird ausgestoßen, während die Flüssigkeit ihren Kühlkreislauf fortsetzt. Der Verzicht auf Wasser zur Aufrechterhaltung der IT-Temperaturen bedeutet somit eine Senkung der Gesamtkosten sowie des Einsatzes von Ressourcen (Wasser und Energie).

FanWall dual cooling

Fanwalls (perimetrale Klimageräte) sind Kühlsysteme, die entlang des Raumperimeters installiert werden. Sie nehmen die von Servern und IT-Geräten erzeugte warme Luft auf, verarbeiten sie durch ein Kühlsystem und verteilen sie dann gleichmäßig im Raum.

Das Kühlsystem kann vom Typ Luft/Luft, Luft/Wasser sein oder in Dual-Cooling-Systemen eine Doppelanlage vorsehen, z. B. eine Verdunstungsbatterie und gekühltes Wasser von einer externen Einheit (wie etwa einem Chiller). Insbesondere das Hybridsystem ermöglicht es, dem Problem der Redundanz von Flüssigkeitskühlsystemen zu begegnen: Wenn das Hauptsystem die Temperatur eines einzelnen Racks nicht senken kann, besteht die Gefahr, den gesamten Serverbetrieb unterbrechen zu müssen. Das Vorhandensein beider Systeme reduziert daher erheblich das Risiko einer Überhitzung im Falle eines Ausfalls und ermöglicht es, in jeder Situation die beste operative Lösung zu wählen, um die Betriebskosten zu minimieren.

Coolant Distribution Unit (CDU)

Die Coolant Distribution Unit (CDU) ist ein Gerät, das zur Verteilung der Kühlflüssigkeit innerhalb des Rechenzentrums eingesetzt wird und sie in Temperaturbereichen hält, die die Effizienz des Kühlsystems und die Lebensdauer der Geräte gewährleisten. CDUs fungieren somit als Vermittler zwischen Flüssigkeitskühlsystemen und IT-Geräten und stellen sicher, dass jedes Rack die erforderliche Menge an Kühlflüssigkeit über ein Pumpensystem erhält, das den kontinuierlichen Fluss von und zu den Wärmetauschern aufrechterhält.

Rear Door Heat Exchanger

Rear-Door-Lösungen sind Kühllösungen, die direkt an der Rückseite der Racks, wo die von den Servern erzeugte Wärme am stärksten ist, die Temperaturen senken sollen. Rear-Door-Lösungen können aktiv sein, wenn sie über Ventilatoren verfügen, um den Luftstrom zu erhöhen, oder passiv, wenn sie ausschließlich auf den natürlichen Luftstrom setzen. Auf diese Weise wird nicht nur die Temperatur deutlich gesenkt, sondern auch die Gesamtenergieeffizienz des Rechenzentrums verbessert..

HiNode

HiNode ist ein fortschrittliches Überwachungs- und Managementgerät, das zur Kontrolle aller Komponenten und Geräte des Kühlsystems in einem Rechenzentrum entwickelt wurde. Es handelt sich im Wesentlichen um eine Schnittstelle, die es ermöglicht, alle Einheiten und Geräte der Anlage zentral zu steuern, ihren Betrieb zu optimieren und die Luft- und Wassersysteme zu koordinieren.

Hybride Lösungen revolutionieren somit das Konzept der Rechenzentrumsklimatisierung, erhöhen den Grad der technologischen Komplexität und die Effizienz der Anlagen. Für vollständige und maßgeschneiderte Lösungen – von der Planung über die Realisierung bis hin zur Installation – wenden Sie sich an HiRef, seit 2001 ein etabliertes Technologieunternehmen im Bereich Kühlung für IT-Infrastrukturen.