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Fünf Kühlungstechnologien für Serverräume

Für die Serverraum-Kühlung kommen laufend Innovationen auf den Markt, die mehr Leistung und Effizienz versprechen. Frischen Sie hier Ihr Wissen über aktuelle Technologien auf.

Energieeffizienz, Management und Kühlung sind komplizierte – aber notwendige – Teile der Wartung und Einrichtung von Rechenzentren. In dem Bemühen, Energienutzung und -effizienz zu optimieren, haben Anbieter und Industrieverbände viel Forschungsarbeit in die Entwicklung von Hardware, das Design von Rechenzentren und Best Practices investiert.

Moderne Kühltechnologien kommen zum Einsatz, wenn ein neues Rechenzentrum ausgestattet werden soll, oder Nachrüstungen an der Hardware eines bereits bestehenden Data Centers verlangen nun auch ein Upgrade bei der Kühlung. Folgend werden aktuelle Hardware und Setups zur Verbesserung der Energienutzung und -erzeugung vorgestellt.

Klimaanlage für Computerräume

Geräte dieser Kategorie sorgen für eine konstante Luftzirkulation, Temperatur und die Luftfeuchtigkeit im Rechenzentrum sowie die Überwachung dieser Parameter. Dem IT-Fachpersonal stehen einige Optionen für die Einrichtung solcher Serverraum-Klimaanlagen, auch bekannt als CRACs (Computer Room Air Conditioning), zur Verfügung.

Die üblichste Herangehensweise ist die Verwendung einer CRAC, um angesaugte Luft zu kühlen und diese dann über einen erhöhten Schacht auszustoßen. Dadurch entstehen kalte Gänge, die durch die Racks verlaufen. Deren kalte Luft nimmt Wärme auf, bevor sie auf der Rückseite des Racks wieder ausströmt.

Tauchkühlung für Server

Die Tauchkühlung (Immersionskühlung) gilt als eine der modernsten Kühltechnologien für Rechenzentren. Hierbei wird die Hardware direkt in dielektrische Flüssigkeiten getaucht. Diese Flüssigkeit ist wärmeleitfähig und nutzt die Absorptions- und Verdunstungskühlung, um der Infrastruktur Wärme zu entziehen.

Diese Form der Flüssigkühlung weist eine größere Effizienz auf: sie benötigt 99 Prozent weniger Strom als herkömmliche Kühlmethoden für Rechenzentren. Je nachdem, wie viel Kühlflüssigkeit der Anwender verbraucht, kann das aber trotzdem ins Geld gehen. Die meisten solcher Systeme bestehen aus mehreren Komponenten: Pumpen, externen Kühlern und Geräten zur Verdunstungskühlung.

Systeme mit offenem Bad, darunter Wannen, in denen Hardware komplett in die dielektrische Kühlflüssigkeit eingetaucht ist, sind die kostengünstigste Variante der Tauchkühlung. Ihre Vorteile liegen im nahezu geräuschlosen Betrieb, weniger Bedarf nach Luftzirkulation und einer niedrigen Staubentwicklung im Rechenzentrum.

Das Kaltgang-/Warmgangsystem (warm/cold aisle)

Das Kühlungskonzept für ein Kaltgang-/Warmgangsystem wird am besten bereits während des Designprozesses berücksichtigt und implementiert. Die Serverracks werden so angeordnet, dass der Luftstrom sie möglichst effizient durchläuft und eine Rückkopplungsschleife für die Kühlung und Erwärmung der Luft entsteht. Das Konzept sieht vor, dass die kalte Luft in eine Richtung einströmt und die erwärmte Luft in die andere Richtung wieder aus. In den meisten Rechenzentren dieser Bauart führen kalte Gänge vom Kaltluftausstoß der Klimaanlage weg und warme Gänge zu den Rücklaufkanälen der Klimaanlage hin.

Eine weitere Komponente von Warm-/Kaltgängen ist die Kaltgangeinhausung (Cold Aisle Containment). Sie verhindert, dass Luftströme mit unterschiedlichen Temperaturen sich vermischen. Ursprünglich wurde die Kaltgangeinhausung durch den Einbau von Plexiglas- oder Vinyl-Platten erreicht; heutzutage ist es möglich, mit variablen Lüftungsanlagen das Decken- und Bodenplenum (Doppelboden) zu nutzen, um die Vermischung von Warm- und Kaltluft zu verhindern.

Freie Kühlung

Eine weitere Technologie, mit der die Raumtemperatur reguliert werden kann, ist die freie Kühlung. Sie nutzt statt einer mechanischen Kühlung über einen Data Center Chiller natürlich gekühlte Luft oder Wasser. Diese Systeme filtern, befeuchten und pumpen Kühlungsmittel aus einer Quelle im Umfeld. Sie werden auch Economizer genannt. Diese Art der Kühlung ist selbstverständlich nur dann eine Option, wenn der Standort des Rechenzentrums im Hinblick auf das Kühlungssystem gewählt wurden und entsprechend natürlich kühle Luft und Wasser verfügbar sind.

Es gibt auch Rechenzentren, die sich aus nahe gelegenen Seen, Flüssen oder Meeren mit kaltem Wasser versorgen, statt das mit einer Kühlungsanlage Kaltwasser zu erzeugen. Dazu zählen zum Beispiel das Rechenzentrum von Green Mountain im norwegischen Stavanger (Rogaland) und das schwimmende Rechenzentrum von Nautilus Data Technologies im kalifornischen Vallejo.

Durch die Nutzung dieser Systeme können Unternehmen die Lebensdauer anderer vorhandener Kühlsysteme im Rechenzentrum verlängern, was letztendlich die gesamten Wartungskosten und den Energieverbrauch des Rechenzentrums reduziert.

Adiabatische Kühlung

Die adiabatische Kühlung eines Rechenzentrums arbeitet mit dem im Rechenzentrum vorgefundenen Luftdruck. Sie verwendet Verdunstungskühlung, indem sie warme Luft durch feuchte Matten drückt, die so die Luft abkühlen und in das Gebäude pumpen.

Diese Technik basiert auf den thermodynamischen Gesetzen, die besagen, dass heiße Luft aufgrund ihrer geringeren Dichte über die kältere Luft aufsteigt.

Die adiabatische Kühlung hilft Unternehmen, effektiv Luft zu kühlen und die Temperatur stromsparend durch die Variation des Luftstroms zu regulieren. Auf diese Weise lassen sich mehr als 40 Prozent der Stromkosten einsparen.

In einigen Einrichtungen findet man auch eine adiabatische Heizung, die eine energieeffiziente Möglichkeit bereitstellt, um die Luftfeuchtigkeit im Rechenzentrum zu erhöhen. Gängige Typen umfassen Verdunstungs-, Ultraschall- und Zerstäubungskühlgeräte, die jeweils unterschiedliche Gerätekomponenten benötigen.

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