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Kälte- und Klimatechnik - Engineering Direkte Chipkühlung ergänzt das Cooling in Rechenzentren

Ein Gastbeitrag von Kai Hartmann* 2 min Lesedauer

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Als Rechenzentrumsplaner kommen wir aktuell an dem Thema Direkte Chipkühlung nicht mehr vorbei.

Ein mit Flüssigkeits gekühltes Tray mit „Nvidia Blackwell“-Chips(Bild: Nvidia)
Ein mit Flüssigkeits gekühltes Tray mit „Nvidia Blackwell“-Chips
(Bild: Nvidia)

Von vielen Rechenzentrumsbetreibern wird das Direct Chip Cooling, (auch: D2C oder DCC) noch es als Nische zum Beispiel im Forschungsbereich gesehen, aber nun werden die Techniken für „klassische“ Rechenzentren eine echte Alternative beziehungsweise eine sinnvolle Erweiterungsmöglichkeit. Denn steigende Energiepreise, strengere Anforderungen an die Effizienz durch das Energie-Effizienzgesetz, sowie die Forderungen an Abwärmenutzung lassen zukünftig an der direkten Chipkühlung eine kaum zu umgehende Lösung in der Serverkühlung zu werden.

Die Vorteile liegen auf der Hand:

  • Durch den direkten Abgriff der Wärme auf dem Chip entfällt die klassische Wärmeübertragung über das Medium Luft, so erhält man hohe Wassertemperaturen im Bereich von 55 Grad und mehr, welche sich hervorragend für die Wärme-Auskoppelung für Heizsysteme oder Prozesswärme eignen. Je nach speziellem Anwendungsfall lässt sich eine Wärmepumpe einsetzen, um höhere Temperaturen zu gewinnen
  • Bei den vorgenannten Wassertemperaturen kann auf klassische Kompressionskältemaschinen verzichtet werden. Es ist ein ganzjähriger Freikühlbetrieb möglich. Dies reduziert einerseits die Investitionskosten, andererseits auch die laufenden Betriebskosten, beispielsweise durch geringeren Wartungsaufwand, Entfall der F-Gase Verordnung, und nicht zuletzt auch die Energiekosten durch ganzjährige Freikühlung.
  • Durch intelligente Planung, etwa mit einem Zortström-Verteiler, können verschiedene Temperaturniveaus gebildet werden, so dass gleichzeitig verschiedenste Verbraucher - Heizen und Kühlen - mit ein und demselben System bedient werden können.

Unser Team konnte im letzten Monat an einem Versuchsaufbau der Firmen Rittal und Rentaload im „Green IT Cube“ genannten Rechenzentrum der GSI Helmholtzzentrum für Schwerionenforschung in Darmstadt teilnehmen . Dort wurde ein Aufbau von 2 Racks mit einer gemeinsamen „Coolant Distribution Unit“ (CDU) mit einer neu entwickelten Lastbank von Rentaload (siehe etwa „Rack-fähige Lastbanken; Rentaload erweiteret Lastbank-Portfolio “ getestet wurden die einerseits die Wärmeleistung zum Testen der Wasserkühlung bereitstellt, parallel aber auch noch bis zu 60 kW an Luftheizung simulieren kann.

Dieses simuliert eine höhere Praxisnähe, den D2C-Server-Racks geben auf Grund der hohen Wassertemperaturen auch eine große Wärmemenge über die Oberfläche ab, welche von der klassischen Infrastruktur, also zum Beispiel Klimaschränke mit gekühlt und abgeführt werden muss. Der „Green IT Cube“ wird aktuell u.a. durch den Einsatz von wassergekühlten Racks aktuell mit einem PUE-Wert von 1,07 betrieben, was sehr effizient ist und den Vorteil dieser Lösung bestätigt.

*Der Autor
Kai Hartmann ist Planungsingenieur Kälte- und Klimatechnik bei der DC-CE RZ-Beratung GmbH & Co. KG.

Bildquelle: DC-CE RZ-Beratung GmbH & Co. KG

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