Kühlkonzepte

Bei der Raumkühlung nehmen zentrale Klima- oder Umluftkühlgeräte die erwärmte Luft aus dem IT-Raum auf, kühlen sie und führen sie den Serverracks erneut zu. Die Luftverteilung erfolgt beispielsweise über einen Doppelboden, Luftkanäle oder frei im Raum. Das Konzept ist flexibel einsetzbar und eignet sich insbesondere für klassische Server-, Storage- und Netzwerkinfrastrukturen mit weitgehend gleichmäßig verteilten Wärmelasten.

Kontrollierte Luftführung

Für einen effizienten Betrieb müssen kalte Zuluft und warme Serverabluft konsequent voneinander getrennt werden. Kalt- oder Warmgangeinhausungen reduzieren Luftvermischungen und sorgen dafür, dass die bereitgestellte Kühlleistung gezielt an der IT ankommt.

Welche Ausführung geeignet ist, hängt unter anderem von der Rackanordnung, dem Raumkonzept, den Druckverhältnissen und der baulichen Infrastruktur ab.

Bei der Reihenkühlung befinden sich die Kühleinheiten direkt innerhalb oder am Ende einer Rack-Reihe. Die warme Abluft wird in unmittelbarer Nähe der Server aufgenommen, gekühlt und über kurze Wege wieder den Rackvorderseiten zugeführt. Dadurch lässt sich die Kühlleistung gezielt einzelnen Reihen oder Bereichen mit erhöhten Wärmelasten zuordnen. Das ist insbesondere dann von Vorteil, wenn die Leistungsdichte innerhalb des Rechenzentrums unterschiedlich verteilt ist.

InRow-Kühler können über einen Kaltwasserkreislauf oder über ein Direktverdampfungssystem versorgt werden. Diese Systeme beschreiben nicht den Ort der Wärmeaufnahme, sondern die Art der Kältebereitstellung.

Bei der Rackkühlung wird die Wärme direkt am oder innerhalb des Serverschranks aufgenommen. Dadurch wird der IT-Raum thermisch entlastet und die Kühlleistung kann gezielt an einzelnen Racks bereitgestellt werden.
Ein typisches Beispiel ist der Rücktürwärmetauscher. Er kühlt die von den Servern ausgeblasene Luft unmittelbar an der Rückseite des Racks, bevor sie wieder in den Raum gelangt. Je nach Ausführung arbeitet das System passiv oder mit zusätzlichen Ventilatoren.

Eine weitere Variante sind geschlossene Rackkühlsysteme, bei denen die Luft innerhalb eines weitgehend abgeschlossenen Serverschranks zwischen IT und Wärmeübertrager zirkuliert. Direct Liquid Cooling kann ebenfalls innerhalb des Racks installiert sein, unterscheidet sich jedoch technisch: Während ein Rücktürwärmetauscher die Serverabluft kühlt, nimmt Direct Liquid Cooling die Wärme direkt an den IT-Komponenten auf.

Direct Liquid Cooling

Beim Direct Liquid Cooling wird ein flüssiges Kühlmedium direkt zu besonders wärmeintensiven Komponenten geführt. Sogenannte Cold Plates sitzen unmittelbar auf Prozessoren, GPUs oder Beschleunigern und nehmen die Wärme dort auf, wo sie entsteht. Eine Coolant Distribution Unit, kurz CDU, verteilt das Kühlmedium und verbindet den serverseitigen Kreislauf mit der gebäudeseitigen Wärmeabfuhr. Beide Kreisläufe können dabei hydraulisch voneinander getrennt werden, sodass unterschiedliche Anforderungen an Druck, Durchfluss, Wasserqualität und Temperaturniveau berücksichtigt werden können.

Hybride Kühlkonzepte

Nicht alle Komponenten eines Servers werden zwangsläufig über Flüssigkeit gekühlt. Speicher, Netzteile oder weitere Bauteile geben häufig weiterhin Wärme an die Luft ab. Direct Liquid Cooling wird deshalb vielfach mit einer ergänzenden Luftkühlung kombiniert.

Ein- und Zweiphasenkühlung

Bei der Einphasenkühlung bleibt das Kühlmedium während des gesamten Prozesses flüssig. Bei der Zweiphasenkühlung verdampft es während der Wärmeaufnahme und kondensiert bei der anschließenden Wärmeabgabe.
Die Zweiphasenkühlung ist somit kein eigenständiger Ort der Wärmeaufnahme, sondern ein thermodynamisches Verfahren innerhalb eines Liquid-Cooling-Systems.