Warmwasserkühlung
Die Re-Hydratisierung des Rechenzentrums
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Das Problem ist nicht die Feuchtigkeit
Die treibende Kraft hinter der Prozessorinnovation der letzten 50 Jahre war das Moore‘sche Gesetz, das besagt, dass sich die Anzahl der Transistoren in einer integrierten Schaltung etwa alle zwei Jahre verdoppelt. Nach einem halben Jahrhundert ist es jedoch immer schwieriger geworden, Moores Prognose zu erfüllen. Trotzdem bleibt die Aussage Moores die treibende Kraft für das Unternehmen Intel: Vereinfacht kann man sagen, dass heute die Zahl der Kerne pro Chip von Generation zu Generation steigt. Das führt zu mehr Leistung - und mehr Wärme.
Um die gestiegene Wärmeentwicklung managen zu können, benötigen Prozessoren in einer luftgekühlten Umgebung größere beziehungsweise stärkere Lüfter und andere Wärmesenker; diese setzten wiederrum Systeme mit größerem Gehäuse voraus. Die American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers hat die erhöhte Wärmelast in einem Standard-Rack geschätzt: Wahrscheinlich werden die 1U „Pizza Box“-Server, die in den letzten 20 Jahren so beliebt waren, auch in Zukunft noch eine wichtige Rolle im Rechenzentrum spielen. Aber sie werden nicht mehr so eingesetzt werden können, wie sie es in den letzten zwei Jahrzehnten wurden.
Kunden stehen vor einem schwierigen Kompromiss: Systemdichte vs. CPU-Leistungsfähigkeit. Rechenzentren, die CPUs mit mehr Kernen nutzen wollen, müssen aufgrund der Wärmeentwicklung auf Platz im Rack verzichten. Das bedeutet, sie müssen mehr Racks aufstellen, was zu höheren OPEX-Kosten für Immobilien, Strom und Klimatisierung führt. Unternehmen werden über eine alternative Kühlmethode nachdenken müssen, um diese Probleme zu lösen.
Direkt wassergekühlte Systeme benötigen keine Kühlkörper von der Größe eines SUVs. Sie ermöglichen es, dass Rechenzentren ihr Profil beibehalten können, ohne Kompromisse bei der Leistung eingehen zu müssen.
| Höhe | Anzahl | Heat Load / Chassi (Watt) | Heat Load / 42U Rack | Anstieg 2010 bis 2020 in |
|---|---|---|---|---|
| % | 2010 2015 2020 | 2010 2015 2020 | ||
| 1U | 1 | 255 290 330 | 10.710 12.180 13.860 | 29% |
| 2 | 600 735 870 | 25.200 30.870 36.540 | 45% | |
| 4 | 1.000 1.100 1.200 | 42.000 46.200 50.400 | 20% | |
| 2U | 2 | 750 1.100 1.250 | 15.750 23.100 26.250 | 67% |
| 4 | 1.400 1.800 2.000 | 29.400 37.800 42.000 | 43% | |
| 4U | 2 | 2.300 3.100 3.300 | 23.000 31.000 33.000 | 43% |
| 7U (Blade) | 2 | 5.500 6.500 7.500 | 33.000 39.000 45.000 | 36% |
| 9U (Blade) | 2 | 6.500 8.000 9.500 | 26.000 32.000 38.000 | 6% |
| 10U (Blade) | 2 | 8.000 9.000 10.5000 | 32.000 36.000 42.000 | 31% |
Die erhöhte Wärmelast in einem Standard-Rack (Schätzung der Ashrae)
Going Green
Rund 55 Prozent des weltweiten Stroms werden aus fossilen Brennstoffen erzeugt; auf Rechenzentren entfallen bereits heute fast drei Prozent des weltweiten Strombedarfs. Deswegen müssen auch Rechenzentren beim Energieverbrauch umdenken und ihren Beitrag zur Senkung des Stromverbrauchs leisten.
Going Green im Rechenzentrum ist nicht nur ein selbstloses und uneigennütziges Unterfangen. Es ist vielerorts schlicht eine Notwendigkeit. Energiekosten sind heute bereits ein wichtiger Wettbewerbsfaktor, dessen Bedeutung in Zukunft noch zunehmen könnte. Die größte Hürde für alternative Kühlmethoden sind die Kosten für die notwendige sanitäre Infrastruktur im Vorfeld.
Finanzabteilungen fragen stets, wie lange es dauern wird, bis sich Investitionen in ein solches System bezahlt machen. Natürlich hängen Total Cost of Ownership (TCO) und Return on Invest (ROI) von der jeweiligen Lösung und den Installationskosten ab. Die meisten Hersteller bieten jedoch TCO-Rechner, die Kunden bei der Bestimmung des voraussichtlichen Amortisationszeitraums eines direkt wassergekühlten Systems helfen.
Es besteht kein Zweifel, dass wassergekühlte Systeme ihren festen Platz im HPC haben. Wasserkühlung wird in Zukunft auch auf kommerziell genutzte Rechenzentren ausdehnen. Blickt man auf das Erscheinungsdatum des aktuellen Intel Xeon Platinum-Prozessors im Juli 2017, so wird klar, dass die meisten Rechenzentren nicht mehr während dessen Ära auf Wasserkühlung umstellen werden. Da es jedoch schwieriger wird, das Moore‘sche Gesetz zu befolgen und die Rechenleistung kontinuierlich zu steigern, gewinnen alternative Kühlkonzepte an Bedeutung. Viele Unternehmen stehen vor schwierigen und weitreichenden Entscheidungen hinsichtlich Leistung und Größe ihres Rechenzentrums und werden nach Möglichkeiten suchen, die Leistung und Komponentendichte zu maximieren. Die Wasserkühlung bietet dabei eine Möglichkeit, um Leistung und Dichte zu steigern, die Betriebskosten zu senken und gleichzeitig weniger fossile Brennstoffe zu verbrauchen.
Uwe Tron ist Vertriebsbeauftragter Wissenschaft und Forschung bei Lenovo.
- Die Re-Hydratisierung des Rechenzentrums
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