IT-Cooling Wiki

Server, Speicher-, Netzwerk- und weitere IT-Komponenten benötigen elektrische Energie. Ein großer Teil dieser Energie wird während des Betriebs letztlich als Wärme an die Umgebung abgegeben. Diese Wärme muss kontinuierlich und zuverlässig aus dem Serverraum oder Rechenzentrum abgeführt werden.

Ohne ausreichende Kühlung steigt die Temperatur der von den IT-Komponenten angesaugten Luft. Zu hohe Temperaturen können die Betriebsbedingungen der IT verschlechtern und im ungünstigsten Fall zu Leistungsreduzierungen oder Ausfällen führen. Die Kühlung gehört deshalb zur grundlegenden technischen Infrastruktur eines Rechenzentrums.

Wo entsteht die Wärme im Rechenzentrum?

Die wesentliche Wärmelast entsteht durch die IT selbst. Prozessoren, Speicher, Netzteile, Netzwerkkomponenten und weitere elektronische Bauteile erzeugen während des Betriebs Wärme.

Hinzu kommen weitere Wärmelasten, beispielsweise durch elektrische Anlagen, Beleuchtung oder Personen. Für die Auslegung der Kühlung ist jedoch vor allem entscheidend, welche elektrische Leistung die installierte IT aufnimmt und welche Leistung zukünftig zu erwarten ist.

Mit steigender Rechenleistung kann sich die Wärmelast auf immer kleinere Flächen und einzelne Racks konzentrieren. Deshalb reicht es nicht aus, ausschließlich die Gesamtleistung eines Rechenzentrums zu betrachten. Auch die räumliche Verteilung der Wärmelasten ist für das Kühlkonzept wichtig.

Wie wird die Wärme aus einem Serverraum abgeführt?

Bei der klassischen Luftkühlung nehmen große Luftmengen die Wärme der IT-Komponenten auf. Die erwärmte Luft wird anschließend zu einem Entwärmungsgerät geführt, dort gekühlt und wieder dem IT-Bereich zugeführt.

Entscheidend ist dabei ein möglichst kontrollierter Luftweg. Die gekühlte Luft soll dort ankommen, wo sie von den Servern benötigt wird, und die erwärmte Luft möglichst direkt zur Kühlung zurückgeführt werden. Unkontrollierte Vermischungen können dazu führen, dass bereits erwärmte Luft erneut von IT-Komponenten angesaugt wird.

Deshalb gehören Kühlgerät und Luftführung immer zu einem gemeinsamen Kühlkonzept. Kalt- und Warmgänge, Einhausungen oder andere Formen der Luftführung können dabei helfen, kalte und warme Luftströme voneinander zu trennen.

Muss die Kühlung rund um die Uhr verfügbar sein?

IT-Systeme erzeugen Wärme, solange sie in Betrieb sind. Bei dauerhaft betriebener IT muss deshalb auch die erforderliche Wärmeabfuhr kontinuierlich sichergestellt werden.

Wie hoch die Anforderungen an die Verfügbarkeit der Kühlung sind, hängt von der Bedeutung der jeweiligen IT-Infrastruktur ab. Bei geschäftskritischen Anwendungen und Rechenzentren werden deshalb häufig redundante Kühlkonzepte vorgesehen, damit der Betrieb auch bei Wartungsarbeiten oder beim Ausfall einzelner Komponenten fortgeführt werden kann.

Welche Redundanz erforderlich ist, muss projektspezifisch festgelegt werden. Mehr dazu behandeln wir im Themenbereich Planung und Betriebssicherheit.

Warum ist mehr Kühlung nicht automatisch besser?

Ziel einer IT-Kühlung ist nicht, einen Serverraum möglichst kalt zu halten. Entscheidend ist, die für die eingesetzte IT erforderlichen Betriebsbedingungen zuverlässig einzuhalten.

Unnötig niedrige Temperaturen können den Energiebedarf der Kühlung erhöhen und die Möglichkeiten einer energieeffizienten Betriebsweise einschränken. Gleichzeitig muss verhindert werden, dass einzelne Bereiche oder Racks aufgrund einer ungünstigen Luftverteilung zu hohe Zulufttemperaturen erhalten.

Eine gute IT-Kühlung verbindet deshalb ausreichende Kühlleistung mit einer geeigneten Luftführung und einer Regelung, die auf die tatsächlichen Betriebsbedingungen reagiert.

Ist Luftkühlung auch für moderne Rechenzentren noch geeignet?

Luftkühlung ist weiterhin ein wichtiges Kühlverfahren für Serverräume und Rechenzentren. Ob sie für eine konkrete Anwendung geeignet ist, hängt insbesondere von der Leistungsdichte der IT, der Verteilung der Wärmelasten und der eingesetzten Hardware ab.

Mit steigenden Rack-Leistungen nimmt die Luftmenge zu, die zur Abfuhr der Wärme benötigt wird. Bei sehr hohen Leistungsdichten, wie sie beispielsweise bei bestimmten KI- und HPC-Systemen auftreten können, gewinnt deshalb die direkte Flüssigkeitskühlung an Bedeutung.

Das bedeutet jedoch nicht, dass Luftkühlung grundsätzlich durch Liquid Cooling ersetzt wird. Für viele Serverräume und Rechenzentren bleibt eine effizient ausgelegte Luftkühlung eine technisch sinnvolle Lösung. Auch hybride Konzepte sind möglich, bei denen besonders stark belastete Komponenten flüssigkeitsgekühlt werden und verbleibende Wärmelasten weiterhin über die Raumluft abgeführt werden.

Die Unterschiede zwischen Luftkühlung und Liquid Cooling sowie die jeweiligen Einsatzbereiche behandeln wir ausführlicher im Themenbereich Kühlsysteme und Kühlkonzepte.

Was ist bei der Kühlung insgesamt entscheidend?

Ein geeignetes Kühlkonzept beginnt bei der tatsächlichen IT-Last. Neben der gesamten Kühlleistung müssen die Leistungsdichte einzelner Racks, die Luftführung, die gewünschte Verfügbarkeit und mögliche zukünftige Erweiterungen berücksichtigt werden.

Erst auf dieser Grundlage lässt sich entscheiden, welches Kühlverfahren und welche Geräte für einen Serverraum oder ein Rechenzentrum geeignet sind. Eine projektspezifische Betrachtung ist deshalb sinnvoller als die pauschale Auswahl eines bestimmten Kühlsystems.

Die erforderliche Kühlleistung eines Serverraums oder Rechenzentrums ergibt sich aus der Wärme, die während des Betriebs abgeführt werden muss. Den größten Anteil daran hat in der Regel die installierte IT-Technik.

Für eine zuverlässige Auslegung reicht es jedoch nicht aus, lediglich die heutige Anschlussleistung der Server zu betrachten. Tatsächliche Betriebsleistung, weitere Wärmequellen, Lastverteilung und geplante Erweiterungen müssen ebenfalls berücksichtigt werden.

Wie hängen elektrische Leistung und Wärmelast zusammen?

Die von Servern, Speichern und Netzwerkkomponenten aufgenommene elektrische Energie wird letztlich nahezu vollständig in Wärme umgewandelt. Die elektrische Leistungsaufnahme der IT ist deshalb eine wichtige Grundlage für die Ermittlung der erforderlichen Kühlleistung.

Nimmt die IT beispielsweise dauerhaft eine elektrische Leistung von 100 kW auf, muss diese Wärmeleistung im Betrieb auch wieder aus dem IT-Bereich abgeführt werden. Für die Dimensionierung einer vollständigen Kühlanlage müssen zusätzlich weitere relevante Wärmelasten und die Betriebsbedingungen berücksichtigt werden.

Welche zusätzlichen Wärmelasten müssen berücksichtigt werden?

Neben der IT können weitere Komponenten Wärme in den Serverraum oder das Rechenzentrum einbringen. Welche davon relevant sind, hängt vom jeweiligen Gebäude und Anlagenkonzept ab.

• USV- und Stromversorgungssysteme, sofern deren Verluste im betrachteten Bereich anfallen,
• Beleuchtung und weitere elektrische Einrichtungen,
• Personen,
• Wärmeeinträge über Gebäudehülle oder angrenzende Bereiche,
• Verluste weiterer technischer Komponenten.

Entscheidend ist, eine klare Bilanzgrenze festzulegen. Wärme, die außerhalb des zu kühlenden Bereichs entsteht und dort abgeführt wird, darf beispielsweise nicht ohne Weiteres der Raumkühllast zugerechnet werden.

Anschlussleistung oder tatsächliche Leistungsaufnahme – was ist entscheidend?

Die Summe der Nenn- oder Anschlussleistungen aller IT-Komponenten muss nicht ihrer tatsächlichen Leistungsaufnahme im Betrieb entsprechen. Eine reine Addition sämtlicher maximaler Herstellerangaben kann deshalb zu einer unrealistischen Abschätzung führen.

Sind belastbare Betriebsdaten vorhanden, können diese eine wertvolle Grundlage für die Auslegung bilden. Bei neuen Rechenzentren müssen dagegen die geplante IT-Ausstattung, erwartete Auslastung und mögliche zukünftige Leistungssteigerungen berücksichtigt werden.

Gleichzeitig darf die Kühlung nicht so knapp dimensioniert werden, dass vorhersehbare Lastzustände oder Erweiterungen nicht mehr sicher beherrscht werden können.

Warum ist die Leistung einzelner Racks wichtig?

Zwei Rechenzentren können die gleiche gesamte IT-Leistung besitzen und trotzdem sehr unterschiedliche Anforderungen an die Kühlung stellen. Entscheidend ist auch, wie sich die Wärme auf die einzelnen Racks und den Raum verteilt.

Werden hohe Leistungen auf wenige Racks konzentriert, entstehen lokale Wärmelasten, die mit entsprechend großen Luftmengen oder anderen Kühlverfahren abgeführt werden müssen. Eine gleichmäßiger verteilte IT-Last kann dagegen andere Anforderungen an Luftführung und Kühlsystem stellen.

Deshalb sollten bei der Planung sowohl die gesamte IT-Leistung als auch die erwartete Leistung pro Rack betrachtet werden. Gerade bei High-Density-Anwendungen kann diese Betrachtung entscheidend für die Wahl zwischen Luftkühlung, Flüssigkeitskühlung oder einem hybriden Konzept sein.

Wie hängen Kühlleistung und Luftmenge zusammen?

Bei einer luftbasierten Kühlung wird Wärme aufgenommen, indem sich die durch die IT strömende Luft erwärmt. Die übertragbare Wärmeleistung hängt deshalb unter anderem von der Luftmenge und der Temperaturdifferenz zwischen kalter und erwärmter Luft ab.

Mit steigender IT-Leistung muss entsprechend mehr Wärme transportiert werden. Dies kann durch größere Luftmengen, eine größere nutzbare Temperaturdifferenz oder eine Kombination daraus erreicht werden.

Sehr hohe Luftmengen benötigen jedoch ausreichend große Strömungswege und entsprechende Ventilatorleistung. Bei hohen Rack-Leistungen wird deshalb zunehmend wichtig zu prüfen, ob die Wärme noch sinnvoll über Luft abgeführt werden kann oder ob ein anderes beziehungsweise hybrides Kühlkonzept geeigneter ist.

Wie werden zukünftige Erweiterungen berücksichtigt?

Rechenzentren verändern sich während ihrer Nutzungsdauer. Neue Server können leistungsfähiger sein, vorhandene Racks dichter bestückt werden und zusätzliche IT-Flächen können hinzukommen.

Solche Entwicklungen sollten bereits bei der Planung berücksichtigt werden. Das bedeutet jedoch nicht zwangsläufig, sämtliche Kühlkomponenten vom ersten Tag an für einen weit entfernten maximalen Ausbauzustand zu betreiben.

Modulare oder erweiterbare Kühlkonzepte können ermöglichen, die installierte Kühlleistung mit der IT-Infrastruktur wachsen zu lassen. Gleichzeitig sollten ausreichend Flächen, Anschlüsse und technische Möglichkeiten für spätere Erweiterungen vorgesehen werden.

Warum sollte die Kühlung nicht einfach möglichst groß dimensioniert werden?

Eine große Sicherheitsreserve erscheint zunächst vorteilhaft, kann jedoch zu unnötig großen Anlagen und ungünstigen Betriebszuständen führen. Kühlgeräte arbeiten im realen Betrieb häufig über lange Zeiträume im Teillastbereich.

Deshalb sollten Auslegungsleistung, Redundanz und zukünftige Reserve voneinander unterschieden werden. Die erforderliche Redundanz dient der Betriebssicherheit, während eine Ausbaureserve zukünftige Leistungssteigerungen berücksichtigt.

Ziel ist eine Kühlanlage, die den aktuellen und absehbaren Bedarf zuverlässig abdeckt und gleichzeitig auch bei Teillast effizient betrieben werden kann.

Was ist für die Auslegung insgesamt entscheidend?

Ausgangspunkt einer belastbaren Kühlplanung ist eine möglichst realistische Ermittlung der IT-Wärmelast. Hinzu kommen weitere relevante Wärmeeinträge, die räumliche Lastverteilung sowie Anforderungen an Redundanz und zukünftige Erweiterungen.

Erst danach sollte festgelegt werden, welche Kühlleistung installiert wird und wie diese Wärme technisch abgeführt werden soll. Die reine Angabe einer Kühlleistung in Kilowatt beschreibt daher noch kein geeignetes Kühlkonzept.

Besonders bei steigenden Rack-Leistungen müssen Kühlleistung, Luftführung und Leistungsdichte gemeinsam betrachtet werden. So lässt sich beurteilen, ob eine klassische Luftkühlung sinnvoll ist oder andere beziehungsweise hybride Kühlverfahren erforderlich werden.

Serverräume und Rechenzentren müssen nicht möglichst kalt betrieben werden. Entscheidend ist vielmehr, dass die eingesetzte IT innerhalb der für sie vorgesehenen Umgebungsbedingungen zuverlässig arbeiten kann.

Für die Kühlung bedeutet das: Die Temperatur sollte so geregelt werden, dass die zulässigen Bedingungen an den IT-Komponenten eingehalten werden, ohne unnötig viel Energie für eine zu starke Abkühlung der Luft aufzuwenden.

Welche Temperatur ist für die IT tatsächlich entscheidend?

Für luftgekühlte Server ist vor allem die Temperatur der Luft relevant, die an der Ansaugseite in die IT-Komponenten eintritt. Eine einzelne Raumtemperatur beschreibt die tatsächlichen Bedingungen an den Servern deshalb nur eingeschränkt.

Innerhalb eines Rechenzentrums können unterschiedliche Temperaturen auftreten. Die Luft erwärmt sich beim Durchströmen der IT und wird anschließend wieder zur Kühlung zurückgeführt. Warme Rückluft ist daher zunächst kein Problem, sondern eine normale Folge der aufgenommenen Wärme.

Kritisch wird es, wenn bereits erwärmte Luft wieder auf die Ansaugseite der Server gelangt und dort die vorgesehenen Eintrittsbedingungen nicht mehr eingehalten werden.

Warum muss ein Serverraum nicht möglichst kalt sein?

Niedrigere Raumtemperaturen bedeuten nicht automatisch eine höhere Betriebssicherheit. Solange die zulässigen Betriebsbedingungen der eingesetzten IT zuverlässig eingehalten werden, kann eine unnötig starke Abkühlung lediglich zusätzlichen Energiebedarf verursachen.

Höhere zulässige Betriebstemperaturen können dagegen die Effizienz des Kühlsystems verbessern. Beispielsweise können sich die Betriebszeiten der freien Kühlung erhöhen und der Einsatz mechanischer Kälte reduzieren.

Ziel sollte deshalb nicht die niedrigstmögliche Temperatur sein, sondern ein stabiler und energieeffizienter Betrieb innerhalb der zulässigen Bedingungen.

Welche Temperaturen werden für Rechenzentren empfohlen?

Eine wichtige Orientierung für die klimatischen Bedingungen in Rechenzentren liefern die Thermal Guidelines for Data Processing Environments von ASHRAE. Für luftgekühlte IT-Geräte der Klassen A1 bis A4 wird für den regulären Betrieb ein Temperaturbereich von 18 bis 27 °C empfohlen.

Entscheidend ist dabei, dass sich diese Temperaturen auf die Eintrittsluft der IT-Geräte beziehen. Maßgeblich ist also nicht eine beliebige Raumtemperatur, sondern die Temperatur der Luft, die von Servern und anderen IT-Komponenten angesaugt wird.

Neben dem empfohlenen Bereich definiert ASHRAE abhängig von der Geräteklasse auch deutlich größere zulässige Temperaturbereiche. Für die Klasse A1 werden beispielsweise 15 bis 32 °C und für die Klasse A2 10 bis 35 °C als zulässiger Bereich angegeben. Für speziell dafür ausgelegte Geräte der Klassen A3 und A4 reichen die zulässigen Bereiche noch weiter.

Der zulässige Bereich sollte jedoch nicht mit dem empfohlenen Betriebsbereich verwechselt werden. Dass ein IT-Gerät für höhere Eintrittstemperaturen zugelassen ist, bedeutet nicht automatisch, dass diese Temperaturen für den dauerhaften Betrieb des gesamten Rechenzentrums die beste Wahl darstellen.

Bei der konkreten Planung sind deshalb neben den Empfehlungen von ASHRAE immer die zulässigen Betriebsbedingungen der tatsächlich eingesetzten IT-Hardware zu berücksichtigen.

Warum ist die Luftführung genauso wichtig wie die Temperatur?

Eine niedrige Solltemperatur kann eine schlechte Luftführung nicht ausgleichen. Wenn sich kalte und warme Luft unkontrolliert vermischen, können einzelne Server zu warme Eintrittsluft erhalten, obwohl die durchschnittliche Raumtemperatur unauffällig erscheint.

Eine konsequente Trennung der Luftströme ist deshalb ein wesentlicher Bestandteil effizienter IT-Kühlung. Kalt- und Warmgänge sowie deren Einhausung können dazu beitragen, Kurzschlüsse zwischen kalter Zuluft und warmer Rückluft zu vermeiden.

Je besser die Luftführung funktioniert, desto gezielter kann die Kühlleistung dort bereitgestellt werden, wo sie tatsächlich benötigt wird.

Wo sollte die Temperatur gemessen werden?

Ein einzelner Temperaturfühler an einer Wand oder im Rückluftbereich reicht nicht aus, um die Bedingungen an sämtlichen IT-Komponenten zuverlässig zu beurteilen.

Besonders relevant sind Messwerte an der Ansaugseite der Racks. Bei unterschiedlichen Rack-Leistungen können mehrere Messstellen sinnvoll sein, um lokale Temperaturunterschiede und mögliche Hotspots zu erkennen.

Die Temperaturmessung ist damit nicht nur für die Überwachung wichtig. Sie liefert auch Informationen für die Regelung des Kühlsystems und kann helfen, unnötig niedrige Kühltemperaturen zu vermeiden.

Welche Rolle spielt die Luftfeuchtigkeit?

Neben der Temperatur gehört auch die Luftfeuchtigkeit zu den Umgebungsbedingungen der IT.

Auch für die Luftfeuchtigkeit enthalten die ASHRAE Thermal Guidelines empfohlene Betriebsbereiche. Dabei wird neben der relativen Luftfeuchtigkeit insbesondere der Taupunkt betrachtet. Für die konkrete Auslegung sollten deshalb Temperatur und Feuchte gemeinsam bewertet und mit den Anforderungen der eingesetzten IT-Hardware abgeglichen werden.

Temperatur und Feuchtigkeit sollten deshalb gemeinsam betrachtet und mit geeigneter Sensorik überwacht werden.

Was bedeutet die Temperaturwahl für die Energieeffizienz?

Die gewählten Temperaturbedingungen haben direkten Einfluss auf die Möglichkeiten des Kühlsystems. Je niedriger die geforderte Zulufttemperatur ist, desto größer kann der erforderliche Aufwand für die Kältebereitstellung werden.

Werden dagegen die für die IT zulässigen Temperaturbereiche sinnvoll genutzt, können sich günstigere Betriebsbedingungen für Wärmetauscher und Kälteerzeugung ergeben. Besonders die freie Kühlung kann davon profitieren, weil sie bei geeigneten Außenbedingungen über längere Zeiträume genutzt werden kann.

Eine energieeffiziente Temperaturstrategie sucht deshalb nicht nach der niedrigsten möglichen Temperatur, sondern nach einem geeigneten Betriebsbereich, der IT-Sicherheit und Energieeffizienz miteinander verbindet.

Was ist bei der Festlegung der Temperatur insgesamt entscheidend?

Ausgangspunkt sind die zulässigen Umgebungsbedingungen der eingesetzten IT. Anschließend müssen Luftführung, Leistungsdichte, Sensorik, Kühlsystem und Regelung so aufeinander abgestimmt werden, dass diese Bedingungen zuverlässig eingehalten werden.

In der Praxis bedeutet das beispielsweise: Werden an der Ansaugseite eines Serverracks 24 °C gemessen, liegt dieser Wert innerhalb des von ASHRAE empfohlenen Temperaturbereichs für die genannten luftgekühlten IT-Klassen. Es besteht deshalb nicht allein aufgrund dieser Temperatur ein Grund, die Zuluft beispielsweise auf 18 °C abzusenken.

Energetisch kann es vielmehr sinnvoll sein, die zulässigen Temperaturbedingungen der IT auszunutzen. Höhere Kühlwassertemperaturen und längere Betriebszeiten der freien Kühlung können den Energiebedarf der Rechenzentrumskühlung reduzieren.

Ein kleiner Serverraum stellt andere Anforderungen an die Kühlung als ein großes Rechenzentrum. Noch einmal deutlich unterscheiden sich Anwendungen mit sehr hohen Leistungsdichten, wie sie beispielsweise bei High Performance Computing (HPC) und moderner KI-Hardware auftreten.

Entscheidend sind dabei nicht allein die Größe des Raumes oder die Anzahl der Server. Vor allem IT-Leistung, Leistungsdichte, gewünschte Verfügbarkeit und zukünftige Erweiterungen bestimmen, welches Kühlkonzept geeignet ist.

Was kennzeichnet die Kühlung eines klassischen Serverraums?

Serverräume finden sich beispielsweise in Bürogebäuden, Verwaltungen, Produktionsbetrieben oder anderen Unternehmen, die ihre IT-Infrastruktur teilweise oder vollständig vor Ort betreiben.

Häufig befinden sich dort nur wenige Racks. Die gesamte Wärmelast ist damit meist deutlich geringer als in einem großen Rechenzentrum. Trotzdem muss die entstehende Wärme zuverlässig abgeführt werden.

Eine besondere Herausforderung kann darin bestehen, dass Serverräume ursprünglich nicht für hohe Wärmelasten geplant wurden. Begrenzte Raumhöhen, wenig Platz für technische Anlagen oder fehlende Installationsflächen können die Auswahl des Kühlsystems einschränken.

Kompakte und an die räumlichen Bedingungen angepasste Kühllösungen können hier von Vorteil sein.

Welche zusätzlichen Anforderungen entstehen in einem Rechenzentrum?

In größeren Rechenzentren werden zahlreiche Racks und IT-Systeme gemeinsam betrieben. Entsprechend steigen die gesamte Wärmelast und die Anforderungen an die technische Infrastruktur.

Neben der reinen Kühlleistung spielen hier insbesondere Betriebssicherheit, Redundanz, Energieeffizienz und eine kontrollierte Luftführung eine wichtige Rolle. Auch Wartungsarbeiten sollten möglich sein, ohne die erforderliche Kühlung der IT zu gefährden.

Gleichzeitig verändern sich Rechenzentren im Laufe ihrer Nutzungsdauer. Kühlanlagen sollten deshalb möglichst so geplant werden, dass Erweiterungen und Veränderungen der IT-Infrastruktur berücksichtigt werden können.

Was bedeutet Leistungsdichte im Rechenzentrum?

Die Leistungsdichte beschreibt, wie stark die elektrische und damit thermische Leistung auf eine bestimmte Fläche oder auf einzelne Racks konzentriert ist.

Ein Rechenzentrum mit vielen vergleichsweise gering belasteten Racks kann eine hohe Gesamtleistung besitzen, ohne dass an einem einzelnen Rack außergewöhnlich große Wärmelasten entstehen. Werden dagegen sehr leistungsfähige Systeme auf wenige Racks konzentriert, muss dort eine entsprechend große Wärmemenge auf engem Raum abgeführt werden.

Für die Kühlplanung ist deshalb nicht nur die Gesamtleistung in Kilowatt oder Megawatt relevant. Ebenso wichtig ist die Frage, wie sich diese Leistung auf die einzelnen Racks verteilt.

Was ist High-Density-IT?

Von High-Density-IT wird gesprochen, wenn hohe Rechenleistungen und damit hohe Wärmelasten auf vergleichsweise engem Raum konzentriert werden. Typische Anwendungen finden sich beispielsweise im High Performance Computing und zunehmend bei Systemen für künstliche Intelligenz.

Eine allgemeingültige Grenze, ab welcher Rack-Leistung von High-Density gesprochen werden muss, gibt es nicht. Entscheidend ist vielmehr, ob die entstehende Wärmelast mit dem vorgesehenen Kühlkonzept noch zuverlässig und wirtschaftlich abgeführt werden kann.

Mit steigender Leistung pro Rack werden bei einer Luftkühlung größere Luftmengen benötigt. Dadurch steigen die Anforderungen an Ventilatoren, Wärmetauscher, Strömungswege und die Trennung von kalter und warmer Luft.

Wo liegen typische Rack-Leistungen?

Die Leistung einzelner Racks kann je nach Anwendung sehr unterschiedlich ausfallen. Klassische Rechenzentren wurden häufig für Rack-Leistungen im einstelligen oder niedrigen zweistelligen Kilowattbereich geplant.

Bei moderner High-Density-IT können dagegen Leistungen von 50 kW pro Rack und deutlich darüber auftreten. Bei aktuellen AI- und HPC-Systemen sind auch Rack-Leistungen von mehr als 100 kW möglich.

Solche Werte verdeutlichen, warum ein Kühlkonzept nicht allein anhand der gesamten Rechenzentrumsleistung ausgewählt werden kann. Ein Rechenzentrum mit 1 MW IT-Leistung und gleichmäßig verteilten Wärmelasten stellt andere Anforderungen als eine Anlage, in der ein großer Teil dieser Leistung auf wenige hoch belastete Racks konzentriert ist.

Wann stößt die Luftkühlung an ihre Grenzen?

Luft kann große Wärmemengen zuverlässig transportieren, benötigt dafür jedoch ein entsprechendes Luftvolumen. Mit steigender Rack-Leistung werden deshalb größere Luftmengen und ausreichend dimensionierte Strömungswege erforderlich.

Bei klassischen Serverräumen und vielen Rechenzentrumsanwendungen bleibt Luftkühlung ein bewährtes Kühlverfahren. Durch eine gute Luftführung, ausreichend große Wärmetauscherflächen und eine bedarfsgerechte Regelung können auch größere Wärmelasten effizient abgeführt werden.

Bei sehr hohen Leistungsdichten kann der notwendige Luftvolumenstrom jedoch technisch oder wirtschaftlich unpraktisch werden. In diesem Bereich gewinnen Flüssigkeitskühlung und hybride Systeme zunehmend an Bedeutung.

Welches Kühlkonzept ist das richtige?

Die Größe eines Rechenzentrums allein entscheidet nicht über das geeignete Kühlverfahren. Wesentlich sind die tatsächlichen Wärmelasten, deren räumliche Verteilung, die eingesetzte IT-Hardware und die Anforderungen an Verfügbarkeit und Erweiterbarkeit.

Für viele Serverräume und klassische Rechenzentren ist Luftkühlung weiterhin eine technisch sinnvolle Lösung. Bei sehr hohen Leistungsdichten können dagegen Flüssigkeitskühlung oder hybride Systeme erforderlich beziehungsweise vorteilhaft sein.

Individuelle Kühllösungen für unterschiedliche Leistungsdichten

Da sich Wärmelasten, Platzverhältnisse und Anforderungen an die Betriebssicherheit von Rechenzentrum zu Rechenzentrum unterscheiden, müssen auch luftbasierte Kühlsysteme nicht nach einem festen Standardschema aufgebaut sein.

HANSA entwickelt und fertigt Entwärmungsgeräte individuell für das jeweilige Projekt. Luftleistung, Wärmetauscherflächen, Geräteabmessungen, Luftführung, Redundanz und Regelung können dabei auf die Anforderungen des Rechenzentrums abgestimmt werden.

Dadurch lassen sich sowohl kompakte Lösungen für Serverräume als auch größere Systeme für Rechenzentren realisieren. Auch großflächige Kühllösungen nach dem Prinzip einer Kühlwand können projektspezifisch umgesetzt werden.