Flüssigkühlung senkt die Kosten und steigert die Effizienz

Luft ist ein schlechter Wärmeleiter. Wenn Sie effizienter und kostengünstiger kühlen wollen, dann sollten Sie sich die Flüssigkühlung genauer ansehen und nachrechnen.

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Sein Mode-Geschmack sei etwa alle 20 Jahre modern, pflegte mein Vater zu scherzen. Nicht lange nach dieser Aussage katapultierte die Grunge-Bewegung seine berüchtigten Flanell-Hemden und abgenutzten Jeans tatsächlich zurück in den Mainstream.

Kühltechnik für Rechenzentren könnte bald einem ähnlichen Muster folgen, denn die zunehmende räumliche Enge darin macht Flüssigkühlung wieder zu einer effizienten Option. Während der 1970er war sie bei Großrechnern, in den 1980ern bei Cray-Supercomputern modern. Nun kehrt sie zurück in Form spezieller Racks und direkt flüssiggekühlter Server von IBM und anderen Anbietern.

Warum das Wiederaufleben der Flüssigkeitskühlung? Wenn es drauf ankommt, ist Luft ein schlechter Wärmeleiter. Ein Großteil der abgeführten Wärme wird durch den Wasserdampf in der Luft transportiert. Das ist einer der Gründe dafür, dass die American Society of Heating, Refrigeration and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) minimale relative Luftfeuchte und Server-Betriebstemperaturen spezifiziert.

Hinzu kommt: Um effektiv mit Luft zu kühlen, muss man kältere Luft einsetzen, deren Herstellung Energie benötigt. Lässt sich die Luft nicht kalt genug machen, muss man sie schneller bewegen; dann verbrauchen die Ventilatoren mehr Energie.

Das ist enorm ineffizient. Die von der ASHRAE eingeführte Maßeinheit „Power Usage Effectiveness“ (PUE) zeigt, wie viel Energie bei der Bereitstellung von 1 Watt Rechenleistung verschwendet wird. Wie das Uptime Institute feststellte, erreicht das durchschnittliche Data Center einen PUE-Wert von 1,8. Das heißt: Von jeweils 1,8 Watt Stromverbrauch werden nur 1 Watt in Rechenleistung umgesetzt.

Der zweigleisige Ansatz

Wie erhöhen wir also die Effizienz und senken die Kosten? Zunächst müssen die Anbieter den Betriebstemperatur-Bereich ihrer Server erhöhen. Zum Beispiel hat die Fresh Air Initiative von Dell mehrere Server-Modelle so optimiert, dass sie ständig bei 27 Grad Celsius laufen können, der Obergrenze der ASHRAE-Temperaturempfehlungen. So können Sie den Thermostat hochdrehen und eine Menge Geld sparen – oder die vorhandene Luft zur kostenlosen Kühlung nutzen.

Zweitens, bringen Sie Flüssigkühlung voran. Viele Rechenzentren setzen keine Raumklimageräte mehr ein. Stattdessen installieren sie Racks mit integrierter Kühlung und planen Flüssigkühlung direkt an den Servern ein. Ebay hat sein Data Center in Phoenix so konzipiert, dass es Reihen-, Rücktür- oder direkte Flüssigkühlung nutzen kann – das gilt sogar für seine modularen Einheiten auf dem Dach. Das Online-Auktionshaus rühmt sich einer bisher unerreichten PUE von 1,018 für einzeln flüssiggekühlte Dachmodule im Winter, einer ganzjährigen PUE von 1,35 und der Flexibilität, nach Belieben flüssiggekühlte Server hinzuzufügen.

Müssen wir uns angesichts der Cloud über solche Effizienzfragen überhaupt noch Gedanken machen? Natürlich, denn sie senkt die Preise. Und während einige Organisationen auf öffentliche Clouds umgestiegen sind, behalten viele andere ihre Rechenzentren. Die Senkung der Betriebskosten addiert sich dabei zu den Kostenvorteilen durch Konsolidierung, Automatisierung und Standardisierung.

Viele Leute denken gar nicht an Flüssigkeitskühlung, weil Kühlung durch bewegte Luft so fest etabliert ist. Doch wie die Flanellhemden meines Vaters hatte auch Flüssigkühlung einst weite Verbreitung, und ihre Zeit kommt wieder.

Über den Autor: 
Bob Plankers ist Virtualisierungs- und Cloud-Architekt bei einer großen Universität im Mittleren Westen der USA. Er ist zudem Autor des Blogs
The Lone Sysadmin.

Artikel wurde zuletzt im Januar 2013 aktualisiert

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