Was ist erforderlich, um auf eine Flüssigkeitskühlung umzusteigen? | nVent

Umstieg auf Flüssigkeitskühlung

Ständige Fortschritte in Technologie und Konnektivität führen zu neuen Anwendungen und einem erhöhten Bedarf, die Daten und Netzwerke der Welt zu schützen. Content-Streaming, Online-Banking, Cloud-Computing, Edge-Computing, künstliche Intelligenz – das sind nur einige Beispiele für Anwendungen, die den Datenbedarf auf der ganzen Welt vorantreiben.

Infolge der wachsenden Nachfrage nach Internet- und Cloud-Diensten müssen Rechenzentren ihre Kapazität exponentiell erhöhen. Und in vielen Fällen haben sie dabei nicht die Möglichkeit, sich räumlich zu vergrößern. Auch die zunehmende Elektrifizierung treibt Technologien der nächsten Generation voran, die die Möglichkeiten herkömmlicher Dateninfrastrukturen übersteigen – insbesondere im Bereich der Kühlung.

Deshalb ist jetzt der richtige Zeitpunkt, eine Flüssigkeitskühlung in Betracht zu ziehen.

Mehr Kapazität und Effizienz

Durch die höhere Dichte in Rechenzentren, die nötig ist, um aktuelle Datenanforderungen zu erfüllen, ist Luftkühlung für viele Betreiber nicht mehr praktikabel. Dicht gepackte Server-Racks behindern den Luftstrom, und die Luftkühlung kann hohe Wärmelasten nicht effizient bewältigen. Rechenzentren, die versuchen, das Problem mit höherer Luftgeschwindigkeit zu lösen, können sich schnell anfühlen wie ein Windkanal. Eine solche Umgebung erschwert nicht nur die Arbeit, sondern ist auch teuer im Betrieb.

Wenn Luftkühlungssysteme Überstunden machen müssen, um die erforderlichen Betriebstemperaturen aufrechtzuerhalten, kann es in Anlagen außerdem zu Geräteausfällen, ungeplanten Ausfallzeiten und hohen Energiekosten kommen. Für viele Rechenzentren kann Flüssigkeitskühlung eine bessere Leistung bieten, gleichzeitig Energie sparen und die Rechenzentren dabei unterstützen, den Betrieb nachhaltiger zu gestalten.

Mit der Flüssigkeitskühlung können Rechenzentren ihre Kapazität bei effizienter Raum- und Energienutzung ausbauen. Sie kann auch eine günstige Rendite bieten und die Gesamtbetriebskosten für Rechenzentren senken. Flüssigkeitskühlungssysteme bieten eine effektive Lösung, um die erforderlichen Temperaturparameter zu erreichen und den Stromverbrauch von Kühlungssystemen zu reduzieren. Flüssigkeiten bieten eine wesentlich höhere Wärmeübertragungsleistung als Luft, wodurch Flüssigkeitskühlung die Energieeffizienz (Power Usage Effectiveness, PUE) steigern und so Energiekosten senken und die ökologische Nachhaltigkeit fördern kann.

Es gibt drei Hauptarten der Flüssigkeitskühlung:  

• Indirekte Flüssigkeitskühlung – Die Wärme wird über einen Luft-zu-Wasser-Wärmetauscher, der sich in einer Reihe oder einem Schrank befindet, auf eine Flüssigkeit übertragen.  
• Direkte Flüssigkeitskühlung – Die Wärme wird direkt an eine angebrachte flüssiggekühlte Wärmeübertragungskomponente, wie etwa eine Cold Plate oder Immersionskühlung, übertragen. 
• Hybrid direkt und indirekt wassergekühlt – Dabei handelt es sich um eine selektive Kühlung der Komponenten mit dem höchsten Energieverbrauch durch direkte Flüssigkeitskühlung, während der Rest des Schranks über eine sekundäre Luft-zu-Wasser-Kühlvorrichtung gekühlt wird.

Wenden Sie sich an eine*n nVent Expert*in, um herauszufinden, welche Option für Ihr Rechenzentrum am besten geeignet ist.

Vorbereitung auf die Zukunft fortschrittlicher IT-Geräte

Mit dem technologischen Fortschritt und dem zunehmenden Einsatz von KI und maschinellem Lernen benötigen IT-Geräte immer mehr Strom – und mehr Strom bedeutet in der Regel auch eine höhere Wärmebelastung. Um diese fortschrittlichen Geräte in einem Rechenzentrum ausreichend mit Luft zu kühlen, muss mehr Luft durch Server-Racks geleitet werden. Das Problem mit der Energieeffizienz und dem Stromverbrauch, das dadurch verursacht wird, verschärft sich selbst: Chips benötigen mehr Strom und erzeugen mehr Wärme, wodurch wiederum zusätzliche Energie für die Kühlung benötigt wird.

Rechenzentrumsleitungen und IT-Fachkräfte sind sich bewusst, dass sie ihren Kunden immer mehr Leistung bieten müssen. Um die höhere Leistung, die neuen Business Cases und Workload-Arten zu nutzen, die neue Technologien ermöglichen, muss die Kühlleistung im Rechenzentrum maximiert werden. In vielen Fällen haben Rechenzentren eine Grenze überschritten, in der Luftkühlung einfach nicht mehr ausreicht, um Hochleistungsanlagen zu kühlen.

Viele neue IT- und Chiptechnologien werden mit Blick auf Flüssigkeitskühlung entwickelt. Ausschließlich durch Luft gekühlte Rechenzentren könnten in Zukunft Schwierigkeiten haben, den Anforderungen ihrer Kunden gerecht zu werden. Denn diese suchen heutzutage nach gesteigerter Performance und IT-Geräten der nächsten Generation.

Flüssigkeitskühltechnologie ermöglicht verschiedene flexible Kühlansätze.

Die Flüssigkeit-zu-Flüssigkeit-Kühlung, in der Flüssigkeitsleitungen sowohl Chips als auch Racks kühlen, ist äußerst effektiv, erfordert jedoch Leitungen, Ventile und Anschlüsse für die Flüssigkeit an jeder Rack-Position in einer Anlage. Die anfänglichen Investitionen mögen einige Kunden zunächst abschrecken. Langfristig zahlen sie sich jedoch durch höhere Leistung, Kapazität, Zukunftssicherheit und Energieeffizienz aus.

Für Rechenzentren, die nur über eine Infrastruktur mit Luftkühlung verfügen, die sich aber die hohe Leistung einer Flüssigkeitskühlung zunutze machen möchten, gibt es einen alternativen Weg: Flüssigkeit-zu-Luft-Kühlung.

Mit der Flüssigkeit-zu-Luft-Kühlung können Rechenzentren IT-Geräte effektiver kühlen und dabei die vorhandene Luftkühlungsinfrastruktur nutzen. Flüssigkeit-zu-Luft-Kühlungssysteme können in Rechenzentren als Erweiterung der vorhandenen Infrastruktur implementiert werden. Diese Kühlmethode verwendet Flüssigkeitskühltechnologie, um die Kühllast der reinen Luftkühlung zu verringern, indem in einer luftgekühlten Infrastruktur auf Rack- und Serverebene mit Flüssigkeit gekühlt wird. Dieser Ansatz lässt sich im Gegensatz zu einer kompletten Umstellung eines Rechenzentrums auf eine Architektur mit Flüssigkeitskühlung in den meisten Fällen schneller und bei geringeren Investitionskosten bereitstellen.  

Bei der Flüssigkeit-zu-Luft-Kühlung werden Server und Chips entweder durch direkten Kontakt mit einer Flüssigkeit oder durch Immersionskühlung gekühlt. Zu den Flüssigkeit-zu-Luft-Kühllösungen gehören Wärmetauscher-Konfigurationen in Serverreihen oder Racks (z. B. Rücktür). Die Flüssigkeit zirkuliert dabei durch flüssigkeitsgekühlte Server, und die Wärme wird von der Flüssigkeit durch einen externen Wärmetauscher in den Raum abgestrahlt. Die Raumluftkühlinfrastruktur wird genutzt, um die Umgebungswärme abzuführen und die gewünschte Raumtemperatur aufrechtzuerhalten.

Diese Lösungen eignen sich möglicherweise ideal für Rechenzentren, die die Kosten und potenziellen Ausfallzeiten eines kompletten Nachrüstprojekts nicht ausgleichen können. Da die Welt nachhaltiger und vermehrt durch Elektrizität angetrieben wird, werden die Investitionen in neue IT-Technologie und -Ausrüstung der nächsten Generation nur noch stärker zunehmen. Ganz gleich, ob komplette Nachrüstung oder Hybridtechnologie: Jetzt ist es an der Zeit, sich mit den Vorteilen der Flüssigkeitskühlung auseinanderzusetzen.