Kühlung

Evolution der Kühlsysteme

8. Oktober 2019, 16:25 Uhr | Autor: Yalin Tsai / Redaktion: Natalie Lauer | Kommentar(e)

Fortsetzung des Artikels von Teil 1

Niedriger PUE-Wert durch Frischluftkühlung

Einer der vielversprechendsten, aber auch problematischsten Ansätze nutzt frische Außenluft zur Kühlung des Rechenzentrums. Mit frischer Luft sind PUEs möglich, die sehr nahe an 1,0 heranreichen, wie Yahoo mit seinem „Hühnerstall“-Design gezeigt hat. Aber die Zufuhr von frischer Luft in das Rechenzentrum birgt mehrere Herausforderungen. Erstens müssen die Außentemperaturen kühl genug sein, um sichere Vorlauftemperaturen für die IT-Ausrüstung zu gewährleisten. Andernfalls sind Back-up-Kühlsysteme erforderlich. Aber auch Feuchtigkeit und Staub bereiten Probleme. Ist die Luftfeuchtigkeit im Rechenzentrum zu niedrig, steigt das Risiko einer elektrostatischen Entladung. Neuere Untersuchungen zeigen jedoch ein nur kleines Risiko von ESD für IT-Geräte. Besonders wenn Server im Rack montiert sind, ist das Risiko einer Beschädigung gering.

Überschüssige Feuchtigkeit kann ein noch größeres Risiko darstellen. Mit zunehmender Feuchtigkeit sammelt die Luft zunehmend Staubpartikel an, die dann an IT-Geräten kumulieren können. Die Staubpartikelansammlungen isolieren Komponenten und erschweren die Kühlung. Außerdem können Zinkpartikel durch feuchte Luft auf Kreisläufen abgeschieden werden. In der Folge kommt es zu Kurzschlüssen. Aus diesem Grund muss feuchte Luft entfeuchtet werden. Das verbraucht wiederum Strom und beeinflusst den PUE ungünstig.  

Ebenso problematisch in puncto Frischluftkühlung sind Staub und Rauch. Abhängig vom Feinstaub in der Luft kann die Frischluftkühlung teure Filter erfordern. Und auch bei guter Filtration besteht die Gefahr, dass die hochsensiblen Brandschutzsysteme in einem modernen Rechenzentrum durch Luftschadstoffe ausgelöst werden, die durch die Frischluftkühlung eingebracht werden.

Effiziente Tauchkühlung
Netztransformatoren erfordern eine höhere Kühlung. Dies wird durch das Eintauchen der Kreisläufe in ein Dielektrikum, in der Regel Mineralöl, erreicht. Da das Öl Wärme, aber keinen Strom leitet, beschädigt es die Komponenten nicht. Die Tauchkühlung kann auch für Server eingesetzt werden. Bei diesem Verfahren wird der Elektronik die Wärme wesentlich effizienter entzogen als bei der Luftkühlung. Anbieter bieten inzwischen Unterwasserkühllösungen für Rechenzentrumsanwendungen an.

Klasseneinteilung von A1 bis A4
IT-Geräte werden nach den vom Technischen Komitee der „American Society of Heating, Refrigeration, and Air Conditioning Engineers“ (ASHRAE) definierten Klassen bewertet. Diese Klassen (A1 bis A4) sind Teil einer Reihe von Richtlinien, die ASHRAE entwickelt hat, um die optimalen Temperatur- und Feuchtigkeitswerte für Rechenzentrums-Hardware zu bestimmen. A1 hat den kleinsten zulässigen Temperaturbereich. Aber viele IT-Hardwarehersteller produzieren Geräte der Klasse A2 oder sogar A3, was Rechenzentren mehr Flexibilität bei der Wahl der Kühlung geben kann. Daher ist es ratsam, die Kühlanforderungen für ihre Geräte sorgfältig zu prüfen, anstatt lediglich die ASHRAE-Standardempfehlungen für die Klassen A1 bis A4 zu befolgen. Zweifellos büßt die Ausrüstung an Zuverlässigkeit ein, je heißer sie läuft. Allerdings sind die Kosten eines Hardwareausfalls kalkulierbar. Viele Unternehmen tauschen ohnehin schon im Drei-Jahres-Turnus ihre IT-Ausstattung aus. In solchen Fällen ist der Einfluss höherer Temperaturen möglicherweise nicht signifikant.

Die effizientesten Kühlkonzepte verwenden freie Kühlung oder Frischluftkühlung in irgendeiner Form. Häufig wird CRAC als Back-up benötigt, wenn die Außenbedingungen (heiße, feuchte Sommertage) nicht ausreichen, um die Anforderungen eines Rechenzentrums zu erfüllen. Einer der Schlüssel, der sich bei all diesen wegweisenden Entwürfen beobachten lässt, ist die Tatsache, dass die Gebäudestruktur stets eine integrale Rolle spielt. Die Zeiten, in denen bei der Gebäudeplanung der Fokus auf den Platz gelegt wurde, um möglichst viel IT-Equipment unterzubringen und erst im zweiten Schritt die Kühlung berücksichtigt wurde, sind vorbei. Neue Rechenzentrumskonzepte müssen von Anfang an im Hinblick auf die Kühlung konzipiert werden.

Eine Alternative zur Ableitung der Abwärme in die Umwelt besteht darin, sie sinnvoll zu nutzen. Es gibt bereits Projekte, bei denen Rechenzentren in Fernwärme- und Kälteanlagen integriert wurden. So wird die Abwärme aus dem Rechenzentrum genutzt.

Yalin Tsai ist Head of Corporate Marketingmanagement bei Delta Electronics EMEA Region


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