Welches Kühlsystem eignet sich am besten?

Ist ein Wechsel vom Rack- zum Row-Cooling ratsam?

| Redakteur: Ulrike Ostler

„Liquid Cooling Package LCP Inline CW“ bezeichnet das Rittal-System für eine wasserbasierte Reihenklimatisierung. Ein Web-basiertes Tool, der „IT Cooling Kalkulator“, hilft bei der Auswahl des passenden LCP-Systems.
„Liquid Cooling Package LCP Inline CW“ bezeichnet das Rittal-System für eine wasserbasierte Reihenklimatisierung. Ein Web-basiertes Tool, der „IT Cooling Kalkulator“, hilft bei der Auswahl des passenden LCP-Systems. (Bild: Rittal)

Wer aktuell nur einige wenige IT-Racks betreibt, aber einen starken Ausbau der IT-Umgebung erwartet, muss eventuell das Klimakonzept komplett umstellen, zum Beispiel von einer Rack-basierten Einzelkühlung mit kältemittelbasierten Systemen auf ein System, das mit Reihenkühlung und Einhausung der IT-Racks arbeitet und ein wasserbasiertes Kühlkonzept verwendet.

Der zunehmende Einsatz von IT-Systemen wird dazu führen, dass der Energiebedarf deutscher Rechenzentren bis zum Jahr 2025 auf 16,4 Milliarden Kilowattstunden wächst, so die Schätzungen des Borderstep Instituts. Bei den hohen Stromkosten wird es für Unternehmen immer wichtiger, die Energiekosten im Rechenzentrum zu senken.

Einer der großen Kostenblöcke im laufenden Betrieb ist die Kühlung: Je nach Gesamteffizienz der IT-Anlage kann bis zu einem Drittel der zugeführten Energie auf die Klimatechnik entfallen. Ein wasserbasiertes Kühlkonzept für mittlere und hohe Leistungsklassen von bis zu 40 Kilowatt pro Rack bietet ein hohes Sparpotenzial bei den laufenden Betriebskosten, wenn die Umsetzung richtig erfolgt.

Rack-basierte Kühlung weist die beste Energie-Effizienz auf

Im Vordergrund sollte die hohe Energie-Effizienz der Gesamtanlage stehen. Generell gilt, dass die Rack-basierte Kühlung die beste Energie-Effizienz aufweist. Dabei bilden das IT-Rack und das Kühlgerät eine geschlossene Einheit. Hiermit sind auch hohe Lasten von 40 Kilowatt pro Rack kühlbar, allerdings sind die Anschaffungskosten vergleichsweise hoch.

Die Reihenkühlung arbeitet mit dem Prinzip der Einhausung von Schrankreihen. Hier sind die Bereiche vor und hinter den Racks jeweils in einen Warm- und einen Kaltgang geschottet. Ein Kalt- und Warmgang helfen dabei, die Effizienz zu steigern. Weniger effizient ist im Vergleich die herkömmliche Raumkühlung, da hier große Luftmengen bewegt werden müssen.

Tipps für die Gangschottung

Wer sich für eine Gangschottung entscheidet, muss nicht in jedem Fall sein Rechenzentrum komplett umbauen. Auch für gewachsene IT-Umgebungen gibt es Produktangebote zum Nachrüsten. Hersteller wie Rittal, Schneider Electric, Emerson Network Power und Schäfer IT-Systems etwa bieten neben ihren Standardsystemen eine Sondergangschottung an, wenn beispielsweise unterschiedliche hohe Racks, bauseitige Gegebenheiten wie Säulen, Unterzüge oder Feuerlöschung und Beleuchtung mit integriert werden sollen. Grundsätzliche Anforderungen wie Warm- und Kaltgang oder nur ein Kaltgang, Gangbreiten, Fluchtwege und Türöffnungswinkel werden hierbei ebenfalls berücksichtigt.

Monteure nehmen vor Ort das Aufmaß und entwickeln anschließend ein individuelles Konzept. Insgesamt lohnt sich der Aufbau einer Gangschottung eigentlich für jede IT-Umgebung im mittleren und kleinen Leistungsbereich, da sich die Energiekosten für die Klimatisierung langfristig deutlich verringern.

Video: Rittal IT-Cooling: Raumkühlung, Reihenkühlung, Rack-Kühlung

Bei der Auswahl eines Anbieters sollten Unternehmen die Lösung komplett aus einer Hand beziehen, empfiehlt Rittal. Nur so sei sichergestellt, dass alle Elemente der Gangschottung und des Kühlsystems aufeinander abgestimmt seien. Passen Elemente nicht zusammen, entweicht die gekühlte Luft und das System wird ineffizient.

Darüber hinaus sollten die IT-Verantwortlichen darauf achten, dass die Schottung nur mit flammenhemmenden und hochwertigen Materialen durchgeführt wird. Experten raten davon ab, eine Schottung im Selbstbau zu realisieren.

Simulation schafft mehr Sicherheit

Nicht immer gibt die theoretische Planung klare Antworten darüber, wie sich neue Kühlsysteme in bestehenden IT-Infrastrukturen verhalten. Für mehr Planungssicherheit sorgt eine Simulierung der Luftströme im Rechenzentrum mithilfe spezieller Software: Computational Fluid Dynamics, CFD (siehe: Bildergalerie). Hiermit erhalten Kunden eine präzise Angabe zum thermodynamischen Verhalten und zur Wärmeverteilung auf Basis einer maßgeschneiderten 3D-Simulationen. So können Entwickler im Rechenzentrum eventuell vorhandene Wärmenester sicher identifizieren und sehen auch die Auswirkungen von Ausfällen einzelner Klimasysteme.

Eine CFD-Simulation ist besonders dann wertvoll, wenn in gewachsenen IT-Infrastrukturen Veränderungen anstehen. Als Faustformel gilt: Je komplexer das Rechenzentrum aufgebaut ist, desto wertvoller sind die Ergebnisse der Strömungssimulation. Eine solche Simulation ist allerdings aufwändig und lohnt sich eher für größere IT-Umgebungen. Die damit erreichte Planungssicherheit reduziert das Risiko jedoch erheblich und hilft dabei, die Entscheidung für ein IT-Projekt bei der Geschäftsführung argumentativ abzusichern.

LCP Inline Geräte mit Wasser als Kühlmedium ermöglichen eine Kühlleistung von bis zu 55 Kilowatt.
LCP Inline Geräte mit Wasser als Kühlmedium ermöglichen eine Kühlleistung von bis zu 55 Kilowatt. (Bild: Rittal)

Das Rittal-Produkt für die Reihenkühlung

Das Angebot von Rittal trägt die Bezeichnung „Liquid Cooling Package LCP Inline CW“ und steht für eine kompakte wasserbasierte Kühllösung, mit der sich eine Reihenklimatisierung einfach realisieren lässt. Ein Luft-/Wasserwärmetauscher wird direkt neben den IT-Racks installiert. Die warme IT-Abluft wird an der Geräterückseite angesaugt, gekühlt und nach vorne in den Kaltgang ausgeblasen.

In Kombination mit einer Gangschottung wird die größtmögliche Effizienz und somit die Absenkung von Betriebskosten erreicht. LCP Inline Geräte mit Wasser als Kühlmedium ermöglichen eine Kühlleistung von bis zu 55 Kilowatt. Einheiten mit Kältemittel als Kühlmedium sind bis 12 Kilowatt Kühlleistung einsetzbar.

Berechnung der Kühlleistung

Mit dem neuen Web-basierten „IT Cooling Kalkulator“ lässt sich das passende LCP einfach auswählen. Unter Angabe verschiedener physikalischer Parameter wird die Kühlleistung der LCPs errechnet. Zur Projektdokumentation lassen sich die kompletten Kalkulationsergebnisse als PDF speichern.

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