Maximierung der Gesamtkühlleistung Die Nvent-CDUs haben ihren Ursprung in Hyperscale-Datacenter

Anbieter zum Thema

Stäubli TEC-Systems GmbH Connectors

DAXTEN GmbH

DeRZ - Deutsche Rechenzentren GmbH

Nach eigenen Angaben gehören mehrere Hyperscale-Rechenzentren zur Kundschaft von Nvent. diese arbeiten, so der Hersteller von Datacenter-Ausstattung, in der Regel mit einer Auslastung von etwa 20 Prozent … viel zu wenig.

Eine Auslastung von 20 Prozent bedeutet, so Nvent, dass zu einem bestimmten Zeitpunkt etwa 20 Prozent des verfügbaren Platzes in den Racks mit Servern belegt sind. Die geringe Auslastung trägt dazu bei, den Energiebedarf zu minimieren und die Temperaturen in den Server-Racks niedrig zu halten.

Denn die Tausende an Server-Racks brauchen viel Energie und diese erzeugt Wärme. Aber auch in der Hyperscale-Datacenter sind wie überall die Computerchips und Serverkomponenten empfindlich und dürfen keinesfalls überhitzen. Aus diesem Grund sind effektive und effiziente Kühllösungen eine wichtige Voraussetzung für die Erweiterung der weltweiten digitalen Möglichkeiten.

Zugleich stiege die Nachfrage nach Netzwerkkapazitäten. Der Bau weiterer Rechenzentren würde es den Betreibern ermöglichen, die Auslastung zu verringern. Tatsächlich geschieht das aus. Aber der Bau eines Rechenzentrums dauert Jahre, und die Nachfrage nach mehr Kapazität ist bereits vorhanden.

Bei 70 Prozent Auslastung

Deshalb bleibt die Option des Betrieb von mehr Servern in bestehenden Rechenzentren, was bedeute, dass die Rechenzentren heute oft mit einer Auslastung von mehr als 70 Prozent arbeiten müssen. Mehr Server aber bedeuten noch mehr Wärme, was eine effektivere Kühlung erfordert.

Nach Nvent-Angaben ist Flüssigkeitskühlung die Lösung. Denn viele Kühlsysteme können so viel Strom verbrauchen wie die Server selbst, so dass eine Steigerung der Kühleffizienz notwendig ist, um die Energiekosten einzudämmen und die CO₂-Bilanz zu verringern. Durch das Pumpen von Kühlflüssigkeit durch die Serverschränke lässt sich die Temperaturen regulieren und zugleich die Geräte effektiver und effizienter schützen als durch Luftkühlung.

Bei Nvent geht die Erkenntnis nach eigenen Angaben auf das Jahr 2020 zurück, als die Nachfrage nach Internet-Leistung stieg. Damals hätten die Ingenieure von Nvent erkannt, dass ein unmittelbarer Bedarf an einer standardisierten Flüssigkeitskühlungslösung bestand.

Bedarf für Standardsysteme

Zwar hatte der Hersteller schon früher Flüssigkeitskühlungseinheiten gebaut, aber jede Einheit war eine Sonderanfertigung und der Prozess dahinter, sowohl zeitaufwendig als auch teuer. Die Kunden benötigten jedoch eine Standardsystem mit einer Standardaufstellfläche, so dass diese schnell in ihre bestehenden Einrichtungen passen.

Die Ingenieurteams von Nvent machten sich an die Arbeit, um ein neues Produkt für die Flüssigkeitskühlung zu entwickeln. Dabei verwendeten sie dieselben virtuellen Tools, die das Produkt später unterstützen sollte. Normalerweise bedeutet die Entwicklung neuer Produkte für die globalen Teams von Nvent Reisen und Laborbesuche, aber in diesem Fall führte das Team seine gesamte Arbeit aus der Ferne durch. Sie tauschten Videos von Mock-ups aus, klemmten Kameras an Geräte, um Prozesse zu teilen, und erstellten und untersuchten virtuelle Renderings, um technische Herausforderungen zu lösen.

Letztlich konnten sie in fünf Monaten die Coolant Distribution Unit (CDU) „Rack Chiller 800“ von der Spezifikation zum Prototyp zu bringen. Dieser Prozess dauert normalerweise zwölf bis 24 Monate. Die CDU war die erste standardisierte Flüssigkeitskühlung unter der Marke ‚Nvent Hoffmann‘.

Rack Chiller 800

Die CDU pumpt die Flüssigkeit mit der gewünschten Temperatur direkt auf den Chip beziehungsweise in den Server. Sie kann den Druck, den Durchfluss und die Temperatur steuern, ist sozusagen der Mittelsmann zwischen der Kühlungsinfrastruktur und der IT. Durch die Regulierung des Kühlmittelflusses ermöglichen diese Einheiten den Betrieb von Rechenzentren auf hohem Leistungsniveau bei gleichzeitiger Senkung des Energieverbrauchs und Verbesserung der allgemeinen Systemzuverlässigkeit.

Für das Betriebswasser, das in den meisten Rechenzentren nicht zur Verfügung steht, ist ein zweiter Kreislauf zwischen der CDU und den Kühlplatten erforderlich. Dadurch wird die notwendige Wasserqualität erreicht und der WUE-Wert niedrig gehalten.

Die CDU Rack Chiller 800 zeichnet sich laut Hersteller durch folgende Merkmale aus.

• Redundantes, leckagefreies Hochleistungspumpensystem

• Integrierte Antriebe mit variabler Geschwindigkeit

• Kühlmittelanschlüsse durch die obere oder untere Platte

• Integriertes 10-Zoll-Touchpanel-Display

• Fernsteuerungsfunktionen über Ethernet, SNMP v3, Modbus

• Integrierte Leckage-Erkennung: Die Nvent-Technik scannt sowohl das Innere als auch das Äußere der Einheit, um mögliche Schäden schnell zu erkennen und zu isolieren.

• Wartungsfähig während des Betriebs: Das Gerät lässt sich dank der Flüssigkeitskontrolle auf Rack-Ebene warten, während es noch läuft.

• Redundantes Systemlayout minimiert das Risiko von Single Points of Failure

• Integrierbar mit dem „Nvent Guardian Management Gateway“ und dem Sensorportfolio des Herstellers

• 800+kW Kühlleistung bei 6K (850 LPM primär)

• Rohranschluss: 3-Zoll ID hygienische Tri-Clamp

• Flüssigkeitstemperaturbereich: 20 bis 70 Grad

Primäre Leistung

• Kühlmittel: aufbereitetes Wasser mit bis zu 20 Prozent Propylenglykol (PG)

• Maximal zulässige Durchflussmenge: 1200 Liter pro Minute (LPM)

• Maximaler Druckverlust (bei 850 LPM, Wasser): 1,3 bar

• Maximaler Systemdruck: 10,3 bar

• Systemvolumen: 50 Liter

• Primärfiltergröße: 250 Mikron

Sekundäre Leistung

• Kühlmittel: aufbereitetes Wasser mit bis zu 30 Prozent PG

• Maximaler Durchfluss (Einzelpumpe): bis zu 1100 LPM bei 2,6 bar

• Maximaler Durchfluss (Doppelpumpen): bis zu 1100 LPM bei 3,4 bar

• Maximal zulässiger statischer Druck: 3,5 bar

• Maximaler Systemdruck: 8,6 bar

• Aktivierungsdruck des Druckbegrenzungsventils: 9,0 bar

• Systemvolumen: 100 Liter

• Größe des Sekundärfilters: 50 Mikron

Mittlerweile gibt es CDUs bei Nvent in drei Größen; zu der 800er Einheit kommen noch „Rack Chiller CDU100“ und „Rack Chiller CDU40“ für den Einbau in Racks hinzu (siehe: Bildergalerie).

Bildergalerie

(ID:50061398)