Kühlkonzepte im Überblick
Wie Flüssigkühlung massentauglich werden kann
Fortsetzung des Artikels von Teil 1
Luft-Flüssig-Kühlung von Stand-Alone-Racks
Seit über 20 Jahren werden bereits Stand-Alone-Lösungen für die Klimatisierung von Racks angeboten. Das Prinzip der Kühlung ähnelt dem der indirekten Freikühlung. Der Unterschied: Der Luft-Wasser-Kreislauf und damit die Kühlung der Server erfolgt im Kleinen in hermetisch abgeschlossenen, speziell vorkonfigurierten Racks. Serverschrank und Kühlung werden somit direkt zusammen erworben. Dieses Konzept ermöglicht eine punktuell hohe Kühlleistung weniger IT-Systeme, weshalb es häufig im High-Performance-Computing-Umfeld oder in Edge-Rechenzentren eingesetzt wird. Ein weiterer Vorteil: Durch das integrierte Kühlsystem sind keine baulichen Voraussetzungen, wie Kaltgänge und Doppelböden, im Rechenzentrum selbst notwendig. Jedoch lassen sich durch die Integration von Serverracks und Klimatisierung in einer Lösung keine Skaleneffekte, wie sie bei Colocation-Providern üblich sind, erzielen. Auch die Anzahl der kühlbaren Racks ist stark beschränkt. Hinzukommt, dass hohe Anforderungen an Stellplatzgröße und ein Gewicht von rund 1,5 Tonnen, bedingt durch die lokalen Kühlelemente, erfüllt werden müssen. Diese Art der Klimatisierung eignet sich deshalb eher für Anwendungsunternehmen als für Colocation-Anbieter, die eine sichere und durch Skalierung energieeffiziente und kostengünstige Infrastruktur für jegliche Art von IT- und Netzwerk-Hardware anbieten müssen.
Flüssigkühlung im Server
Ist die Rede von Wasserkühlung, ist damit häufig die Immersionskühlung gemeint. Spezielle chemische Kühlflüssigkeiten – es handelt sich dabei nicht um Wasser – durchfließen dabei direkt das IT-Equipment und die zu kühlenden Serverelemente. Ein nachgelagerter Wasserkreislauf kühlt dann wiederum die Kühlflüssigkeit; das Wasser im Kreislauf selbst wird wiederum durch traditionelle Methoden, wie zum Beispiel die Freikühlung, temperiert. So lassen sich zum einen hohe Kühlleistungen erzielen. Das ist insbesondere bei speziellen IT-Umgebungen wie dem High Performance Computing notwendig. Darüber hinaus ermöglicht die Immersionskühlung höhere Eingangstemperaturen der Kühlflüssigkeit. Diese können bei bis zu 32 Grad Celsius liegen. Durch das größere Temperaturfenster braucht es weniger Energie, um die Kühlflüssigkeit abzukühlen. Stattdessen können klassische, energiesparende Konzepte wie die Freikühlung über mehrere Monate im Jahr – auch bei mitteleuropäischen Temperaturen – eingesetzt werden.
„One fits all“ bleibt maßgebend
Bei den Vorteilen stellt sich die Frage, warum die Immersionskühlung nicht großflächiger im Einsatz ist. Nutzer aus unterschiedlichen Branchen und mit unterschiedlichen Anforderungen lagern das Housing ihrer IT-Infrastrukturen in Colocation-Rechenzentren aus, um eine sichere, zuverlässige Betriebsumgebung mit der entsprechenden Stromversorgung und Klimatisierung zu erhalten. Dabei erwarten sie eine Umgebung, in der sie ihr gesamtes IT-Equipment und jegliche Art von Netzwerk-Hardware unterbringen können. Für nahezu jede IT-Hardware – mit Ausnahme weniger High-Performance-Server – ist standardmäßig eine Luftkühlung vorgesehen. Das bedeutet, dass das Design der in Colocation-Rechenzentren eingesetzten Server aktuell noch keine Flüssigkühlung erlaubt. Doch im Rahmen der Immersionskühlung durchfließt die Kühlflüssigkeit direkt das IT-Equipment. Ein entsprechender Server müsste demnach bauartbedingt auf den Einsatz von Flüssigkühlung ausgerichtet sein, über einen Kühlflüssigkeitsanschluss verfügen oder so gestaltet sein, dass er als Ganzes in Flüssigkeit getaucht werden kann.
Diese Server-Bauart hat sich jedoch noch nicht auf dem Massenmarkt durchgesetzt. Auch existieren keine einheitlichen Standards der Hardware-Hersteller, wie diese Server aussehen oder wie sie an Kühlkreisläufe angeschlossen werden können. Stattdessen ist überwiegend IT-Equipment im Einsatz, das einer Luftkühlung bedarf. Für diesen vorherrschenden Standard in der IT-Architektur und die damit verbundene Nachfrage schaffen Colocation-Provider bereits heute hochmoderne und energieeffiziente Umgebungen unter Einsatz der indirekten Freikühlung und von Kaltgängen. Das bedeutet nicht, dass sich Colocation-Provider dem zukünftig steigenden Strom- und Klimatisierungsbedarf verschließen. Denn es ist unstrittig, dass mit fortschreitender Integrationsdichte die Luftkühlung in Zukunft an ihre Grenzen stoßen wird. Klar ist: Alternative Kühlkonzepte sind unbedingt notwendig. Jedoch müssen sich Rechenzentrumsinfrastruktur und IT-Hardware kohärent entwickeln und nachgefragt werden, damit sich das Konzept der Flüssigkühlung überhaupt durchsetzen kann. Dafür ebenfalls notwendig sind Industriestandards, damit Colocation-Rechenzentren eine entsprechend einheitliche, skalierbare Umgebung bereitstellen können.
Nutzer fragen bereits nach der Flüssigkühlung bei den großen Colocation-Anbietern. Dabei handelt es sich jedoch in den meisten Fällen um den Einsatz von Stand-Alone-Lösungen in Colocation-Rechenzentren. Flüssigkühlung umzusetzen, wäre demnach möglich, jedoch mit einigen baulichen Spezialmaßnahmen verbunden. Rohrleitungen müssten im Rechenzentrum verlegt, Doppelböden gar nicht erst eingebaut und die eingesetzten CRAC-Einheiten (Computer Room Air Conditioning) umkonfiguriert werden. Nutzer entscheiden sich alternativ stattdessen für die Installation mit Luftkühlung und Kaltgang. Der Einsatz von Flüssigkühlung kann also erst dann in der Breite und in Colocation-Rechenzentren gelingen, wenn sich der Markt für IT-Hardware und der Bedarf analog entwickeln. Zwar zeigen aufmerksamkeitsstarke Leuchtturmprojekte eine wünschenswerte Zukunft auf – diese ist jedoch nur im gemeinsamen Schulterschluss von Colocation-Providern, IT-Hardware-Herstellern und den Endnutzern zu erreichen.
- Wie Flüssigkühlung massentauglich werden kann
- Luft-Flüssig-Kühlung von Stand-Alone-Racks
- Abwärmenutzung ist entscheidend für Effizienz
Lesen Sie mehr zum Thema
