Die Küh­lung von Rechen­zen­tren wird immer wichtiger. Ins­be­son­de­re durch die zuneh­men­de Digi­ta­li­sie­rung benö­ti­gen Rechen­zen­tren deut­lich leis­tungs­fä­hi­ge­re Tech­no­lo­gien für eine höhe­re Spei­cher- und Ver­ar­bei­tungs­leis­tung. Die damit ein­her­ge­hen­de, erhöh­te Wär­me­be­las­tung durch den all­ge­mei­nen Anstieg der Ver­lust­leis­tun­gen hat für Hyperscale‑, Enterprise‑, Edge‑, Colo­ca­ti­on- und ande­re Rechen­zen­tren Priorität. 

Wo in der Ver­gan­gen­heit kon­vek­ti­ve Kühl­sys­te­me, also klas­si­sche Luft­küh­ler aus­ge­reicht haben, wer­den inzwi­schen ver­mehrt Flüs­sig­keits­kühl­sys­te­me ein­ge­setzt. Nur so kann der Anstieg der Leis­tun­gen bewäl­tigt wer­den. Neben den Flüs­sig­keits­küh­lern an sich kommt es eben­falls auf die Ent­wick­lung und das Design der Kühl­mit­tel­ver­tei­ler an, damit die opti­ma­le Kühl­leis­tung erreicht wer­den kann.  

Coo­lant Dis­tri­bu­ti­on Units (CDU) sind Sys­te­me, die eine effi­zi­en­te Flüs­sig­keits­küh­lung in einem Rechen­zen­trum in Rei­hen oder auf Rack-Ebe­ne ermög­li­chen. CDUs las­sen Kühl­mit­tel in einem geschlos­se­nen Kreis­lauf­sys­tem zir­ku­lie­ren, um Racks, Chas­sis, Blades oder sogar bis hin­un­ter zu den Pro­zes­so­ren und dem Spei­cher zu kühlen. 

In Rechen­zen­tren, in denen Platz­erspar­nis von ent­schei­den­der Bedeu­tung ist, machen CDUs gro­ße Kühl­kör­per, Lüf­ter­ein­schü­be und ande­re not­wen­di­ge Kom­po­nen­ten in luft­ge­kühl­ten Sys­te­men über­flüs­sig und schaf­fen zusätz­li­chen Platz in einem Ser­ver-Rack, um die Leis­tungs­dich­te wei­ter zu erhö­hen. Dank ihrer Fle­xi­bi­li­tät und Anpas­sungs­fä­hig­keit sind CDUs die bes­te Opti­on für die Flüs­sig­keits­küh­lung in Rechenzentren.

Es gibt zwei Haupt­ty­pen von CDUs

In-Rack-CDUs sind klein, kön­nen direkt in ein ein­zel­nes Ser­ver­ge­häu­se inte­griert wer­den und ver­tei­len das Kühl­mit­tel an eine Rei­he von Ser­vern oder ande­re Wär­me­quel­len. 

In-Row CDUs sind grö­ßer, frei­ste­hend und für höhe­re Wär­me­las­ten in einer Rei­he von Ser­ver­ge­häu­sen aus­ge­legt. 

Unter­stüt­zung bei der Implementierung

Eines der größ­ten Pro­ble­me bei der Imple­men­tie­rung eines Flüs­sig­keits­kühl­sys­tems besteht dar­in, sicher­zu­stel­len, dass der Flüs­sig­keits­kreis­lauf opti­mal mit Kühl­mit­tel gefüllt ist und die gesam­te Luft aus dem Sys­tem abge­saugt wird. Wenn über­schüs­si­ge Luft zurück­bleibt, kann sie sich um die Pum­pe her­um ansam­meln und die Lebens­dau­er der Kom­po­nen­ten im Kreis­lauf ver­kür­zen. 

Zwar ver­fü­gen CDUs in der Regel über klei­ne, ein­ge­bau­te Pum­pen zur Zuga­be von zusätz­li­chem Kühl­mit­tel, Kor­ro­si­ons­schutz­mit­teln oder ande­ren Addi­ti­ven, doch sind die­se für die Erst­be­fül­lung des Sys­tems meist zu klein.

Für gro­ße Netz­wer­ke, die ein hohes Volu­men an Kühl­mit­tel benö­ti­gen, kann man exter­ne Pum­pen ein­set­zen, um das Kühl­mit­tel effi­zi­ent durch das Sys­tem zu bewe­gen. Dies spart nicht nur wich­ti­gen Platz inner­halb des Ser­vers, da kei­ne per­ma­nen­te Pum­pe benö­tigt wird, son­dern ver­kürzt auch die Zeit, die für die Erst­be­fül­lung des Sys­tems erfor­der­lich ist, um es so schnell wie mög­lich in Betrieb zu neh­men. Die grö­ße­re Pum­pe sorgt auch dafür, dass kei­ne Luft im Sys­tem ver­bleibt, die emp­find­li­che Kom­po­nen­ten beschä­di­gen könn­te. 

Inbe­trieb­nah­me 

Sobald ein Flüs­sig­keits­kühl­sys­tem instal­liert ist, muss sicher­ge­stellt wer­den, dass es an das IT-Rack und die Anla­ge als Gan­zes ange­schlos­sen ist, um mög­li­che Pro­ble­me zu mini­mie­ren. Die CDUs soll­ten über Jah­re hin­weg lecka­ge- und kon­den­sa­ti­ons­frei ent­wi­ckelt und getes­tet wor­den sein. Trotz­dem ist es wich­tig, sich auf unwahr­schein­li­che Not­fäl­le, wie ein Sys­tem­leck, vor­zu­be­rei­ten. 

Wenn ein Sys­tem­leck auf­tritt, muss die CDU sofort benach­rich­tigt wer­den, um die Pum­pe abzu­schal­ten, bevor die Flüs­sig­keit emp­find­li­che Kom­po­nen­ten beschä­digt. Außer­dem muss die CDU nicht nur erken­nen, dass ein Leck auf­ge­tre­ten ist, son­dern auch den genau­en Ort des Lecks, damit es schnell beho­ben wer­den kann. 

Je nach CDU-Kon­struk­ti­on gibt es ver­schie­de­ne Mög­lich­kei­ten zur Erken­nung und Ver­mei­dung von Lecks. Ein­ge­bau­te Feuch­tig­keits- und Tem­pe­ra­tur­sen­so­ren stel­len sicher, dass Rechen­zen­tren unter­halb des Tau­punkts betrie­ben wer­den, um das Kon­den­sa­ti­ons­ri­si­ko an den Sys­tem­lei­tun­gen zu ver­rin­gern. Die CDU-Lei­tun­gen sind außer­dem mit iner­tem Neo­pren iso­liert, um Feuch­tig­keits­an­samm­lun­gen zu ver­hin­dern, falls Kon­den­sa­ti­on auftritt.

Sys­tem­ar­chi­tek­ten nut­zen Draht­sen­so­ren und Druck­sen­so­ren, um Feuch­tig­keit und Druck zur Leck­erken­nung zu mes­sen. Um noch spe­zi­fi­scher zu sein, kön­nen Leck­erken­nungs­fil­me auch sofort den Ort eines Lecks in ver­schie­de­nen Tei­len des Flüs­sig­keits­kreis­laufs erken­nen. Die­se Metho­den kön­nen je nach der Kon­struk­ti­on der CDU und dem Ort, an dem das Sys­tem instal­liert wird, gemischt und ange­passt wer­den.  

Die Instand­hal­tung 

Kühl­mit­tel­ver­tei­ler erfor­dern wäh­rend der gesam­ten Lebens­dau­er des Sys­tems eine regel­mä­ßi­ge vor­beu­gen­de War­tung, um Durch­fluss­ver­lus­te, die Lebens­dau­er der Pum­pe, den Betrieb der Strom­ver­sor­gung und die Qua­li­tät des Kühl­mit­tels zu über­prü­fen. 

Fil­ter, Pum­pen und Strom­ver­sor­gun­gen kön­nen pro­ak­tiv nach einem zeit­lich fest­ge­leg­ten Plan oder auf­grund von Ände­run­gen des Durch­flus­ses oder der Leis­tung aus­ge­tauscht wer­den. Um die Qua­li­tät der Kühl­flüs­sig­keit zu über­wa­chen, wäh­rend sie durch den Kreis­lauf fließt, kön­nen Leucht­di­oden (LEDs) in kun­den­spe­zi­fi­sche Licht­scha­len ent­lang kla­rer Seg­men­te ein­ge­baut wer­den, um Fremd­kör­per oder Qua­li­täts­ver­lus­te schnell zu erken­nen. Wenn Kühl­mit­tel aus­ge­tauscht oder nach­ge­füllt wer­den muss oder Addi­ti­ve wie Kor­ro­si­ons­in­hi­bi­to­ren benö­tigt wer­den, müs­sen Pro­ble­me schnell beho­ben werden.

Am ziel­füh­rends­ten ist es, wenn ein kom­pe­ten­tes Team von Ther­mo­ma­nage­ment-Exper­ten die Flüs­sig­keits­küh­lung von Rechen­zen­tren aus einer inte­grier­ten Per­spek­ti­ve betrach­tet, um die Lebens­dau­er der Sys­te­me zu ver­län­gern, die all­ge­mei­ne Zuver­läs­sig­keit zu erhö­hen und damit die gesam­ten War­tungs- und Repa­ra­tur­kos­ten zu senken.