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Kühlung für die Serverreihe Was ist eigentlich In-Row-Kühlung?

| Autor / Redakteur: lic.rer.publ. Ariane Rüdiger / Ulrike Ostler

Wenn einige Server-Reihen besonders effektiv gekühlt werden müssen, andere aber nicht, kann es sich lohnen, zur In-Row-Kühlung (In-Row Cooling, Seitenkühlung) zu greifen. Es gibt sie in unterschiedlichen Varianten.

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Raumkühlung stößt bei Rackleistungen größer 10 kW an Grenzen, hier hilft In-Row-Kühlung
Raumkühlung stößt bei Rackleistungen größer 10 kW an Grenzen, hier hilft In-Row-Kühlung
(Bild: © djama - stock.adob.com)

Manchmal muss ein besonders leistungsstarkes Rack oder eine Rack-Reihe effektiver gekühlt werden als die übrige Rechenzentrumsumgebung. Bei mehr als 10 Kilowatt (kW) Leistungsdichte kann die Abwärme nämlich normalerweise nicht mehr verlässlich durch Raumkühlsysteme entsorgt werden.

Gelegentlich ist auch keine zentrale Kühlung vorhanden. Dann ist die In-Row-Kühlung eine Alternative. Sie wird manchmal auch als Inline-Kühlung bezeichnet. Der Datacenter-Integrator Innovit beispielsweise gibt an, dass sich mit dieser Technologie bis zu 20 kW kühlen lassen. Besonders kühlbedürftig sind Hochleistungssysteme, Grafik- und KI-Prozessoren, wie sie beispielsweise zum Anlernen neuronaler Netze verwendet werden.

Neben der individuellen Intensivkühlung der einbezogenen Racks,hat die In-Row-Kühlng einen weiteren großen Vorteil: Sie erspart den Doppelboden im Rechnerraum. Damit macht sie auch niedrigere Räume Rechenzentrumstauglich. Zudem passen bei In-Row-Kühlung mehr Racks auf dieselbe Fläche als bei anderen Kühlformen.

Zielgerichtete Wirkung

In-Row-Kühlung steigert die Effizienz der Kühlung. Denn jede Rack-Reihe verbraucht nur das Maß an Kühlleistung, das dort wirklich nötig ist. Die Kühleinheiten stehen nahtlos zwischen den einzelnen Racks. Sie saugen die die erhitzte Luft auf einer Seite ein und stoßen auf der anderen abgekühlte Luft aus.

Diese fließt dann wiederum in die Server-Racks, die ihrerseits die Kaltluft ansaugen und erhitzte Luft an den Reihenkühler zurückgeben. Im Kühlsystem wird die Wärme von einem Kältemittel übernommen und diesem in klassischen Designs durch einen Kompressor wieder entzogen.

Direkte freie Kühlung als Kompressorersatz

Als primäres Kühlmittel wird bei der In-Row-Kühlung meist Luft verwendet, die durch die Server zirkuliert. Wasser oder ein Kühlmittel befinden sich im sekundären Kühlkreislauf im Kühlaggregat. Die erhitzte Luft aus den Servern gibt ihre Wärme über einen Wärmetauscher an das sekundäre Kühlmedium ab, das dann heruntergekühlt wird.

Als Kompressorersatz zur Abkühlung des Kältemittels wird direkte freie Kühlung erprobt. Zur Abkühlung von Wasser als Kältemittel dienen in Einzelfällen Geothermie, die Verwendung von Brunnenwasser oder adiabatische Kühlung sowie Solarkälte.

Zusätzliche Kalt-/Warmgangeinhausung

Um ihre Effizienz zu steigern, kombiniert man die In-Row-Kühlung gern mit einer Kalt- oder Warmgangseinhausung. Effizienzsteigernd wirkt die hier in der Regel eine geringe Entfernung zwischen Wärmequelle und Kühlaggregat.

Zudem kann die Kühlung im laufenden Betrieb entsprechend angepasst werden, wenn das Rack, dessen Warmluft ein bestimmtes In-Row-Kühlgerät aufnimmt, aufgrund geringerer Belastung aktuell weniger Wärme produziert. Eine In-Row-Kühlanlage passt sich also jederzeit flexibel an den aktuellen Wärmeausstoß der Server an.

Sicherheitsrisiko Klimatechniker?

Sicherheitstechnisch könnte es als Problem angesehen werden, dass bei dieser Kühlform Rechner und Kühlung im selben Raum sind, der Kühltechniker also theoretisch Zugriff auf die Server hat. Dagegen hilft es, die Racks im Gegensatz zu den Kühlaggregaten abzuschließen.

Eine Spezialform der In-Row-Kühlung ist die Kühlung für nur ein Rack, beispielsweise für ein Mikrorechenzentrum. Hier befestigt man die Kühleinheiten meist an einer der Seitenwände. Bei manchen Rack-Kühlanlagen befinden sich Module wie die Stromversorgung außerhalb des Racks, um Platz zu sparen. Ein Beispiel für diese Bauform ist „Rittal Liquid Cooling“.

Kühler in der Rücktür

Möglich ist auch, das Kühlaggregat in der Rücktür unterzubringen, die dann einen Wärmetauscher enthält (siehe: Abbildung). An Entwürfen für Standard-Racks mit Wärmetauscher arbeitet mit beispielsweise auch das OCP (Open Compute Project).

Ein Rack mit Wärmetauscher in der Rücktür ist eine Form der In-Row-Kühlung
Ein Rack mit Wärmetauscher in der Rücktür ist eine Form der In-Row-Kühlung
(Bild: Schroff)

Es gibt viele Hersteller von In-Row- und Rack-Kühlanlagen der unterschiedlichen Bauarten. Meist bieten diese Lieferanten daneben andere Komponenten aus dem Bereich Datacenter-Infrastruktur an. In Deutschland gut bekannte Beispiele sind APCby Schneider Electric, Rittal, Schroff, Stulz und Vertiv.

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Über den Autor

lic.rer.publ. Ariane Rüdiger

lic.rer.publ. Ariane Rüdiger

Freie Journalistin, Redaktionsbüro Rüdiger