Kühlkonzepte anpassen, Klimatechnik modernisieren So bleiben Server und Storage-Systeme schön kühl

Ineffiziente Kühlung in Serverräumen und Rechenzentren verursacht nicht nur hohe Kosten, sondern kann auch zu einer Überhitzung empfindlicher Systemkomponenten führen. Doch schon kleine Anpassungen können große Wirkung entfalten. Dell Technologies nennt Verbesserungsmöglichkeiten.

Gerade in älteren Serverräumen und Rechenzentren kann die Kühlung für 50 Prozent und mehr des Stromverbrauchs verantwortlich sein. Optimierungen führen hier zu deutlichen Einsparungen und verhindern zudem ein mögliches Überhitzen von Systemkomponenten, das zu IT-Ausfällen und Datenverlusten führen kann.

Erhöhung des Temperaturniveaus

Die einfachste Maßnahme, die Kühlkosten zu senken, ist eine Erhöhung des Temperaturniveaus im Rechenzentrum. Wird die Luft nicht mehr auf 20 Grad Celsius heruntergekühlt, haben die Kühlanlagen deutlich weniger Arbeit und verbrauchen weniger Strom. Bis zu 25 °C sind inzwischen üblich; einige große Rechenzentrumsbetreiber arbeiten sogar mit 27 °C. Für die IT-Systeme ist das in der Regel kein Problem, da sie zumeist für einen Betrieb bei bis zu 35 °C ausgelegt sind. Allerdings sollten Unternehmen die Temperaturen im Inneren kontinuierlich mit ihren Systemmanagement-Tools überwachen, um das Überhitzen von Komponenten zu vermeiden.

Sorgfältige Trennung von kalter und warmer Luft

Eine gezielte Zuführung der kalten Luft an die Vorderseite der Racks sorgt dafür, dass sie die Systeme optimal erreicht und von diesen perfekt angesaugt werden kann. Üblicherweise erfolgt die Zuführung über einen Kaltgang oder einen Doppelboden unterhalb der Racks. Lässt sich ein solcher aufgrund niedriger Räumlichkeiten nicht einrichten, können In-Row-Kühler helfen. Sie sitzen zwischen den Racks, nehmen an der Rückseite die warme Luft auf, kühlen sie ab und stoßen sie an der Vorderseite wieder aus. Unabhängig davon sollten Unternehmen nicht belegte Einschübe mit Blenden abdichten, damit die warme Abluft nicht durchs Rack nach vorn strömen und sich mit der kalten Luft vermischen kann.

Richtige Positionierung der Systeme

Da leistungsstarke Systeme mehr Wärme produzieren und somit einen größeren Kühlbedarf haben, sollten sie möglichst nah am Kaltluftauslass platziert werden – bei einem Kaltgang im Doppelboden, also unten im Rack. Befinden sich nämlich noch andere Systeme zwischen ihnen und dem Auslass, kommt womöglich nicht mehr genug vom kühlenden Luftstrom bei ihnen an. Um die Bildung von Hotspots zu vermeiden, kann es zudem sinnvoll sein, die Systeme mit etwas Abstand zu installieren – ausreichend Platz im Rack vorausgesetzt.

Wechsel auf größere Formfaktoren

Systeme mit einem größeren Formfaktor – seien es 19-Zoll-Systeme mit zwei statt einer Höheneinheit oder die sich wachsender Beliebtheit erfreuenden 21-Zoll-Systeme – besitzen eine größere Gerätefront, sodass mehr kalte Luft ins Innere gelangen kann. Mehr Luft bedeutet, dass sich mehr Wärme abführen lässt – die Kühlleistung steigt. Zugleich gibt es in den Systemen mehr Platz, sodass größere Kühlkörper und Lüfter verbaut werden können. Größere Kühlkörper haben mehr Fläche, um die Abwärme der Komponenten an den kalten Luftstrom abzugeben. Größere Lüfter müssen nicht so schnell drehen wie kleinere Lüfter, um dieselbe Menge an Luft zu bewegen, was Strom spart.

Kühlung mit Flüssigkeiten statt Luft

Bei Racks mit hoher Leistungsdichte bzw. einzelnen Servern mit sehr leistungsstarken CPUs und GPUs gerät die Kühlung mit Luft an ihre Grenzen. Es werden Flüssigkeiten benötigt, um die produzierte Wärme abzuführen. Diese haben eine höhere Wärmekapazität als Luft, können also mehr Wärme aufnehmen. Üblicherweise kommt ein Wasser-Glykol-Gemisch zum Einsatz, das über Leitungen und Schläuche zu einer Cold Plate geführt wird, die direkt auf den Chips sitzt. Dieses Direct Liquid Cooling (DLC) lässt sich bei den meisten Racks und Servern nachrüsten und ist ab 800 W CPU/GPU-Leistung und bei Racks mit einem Energiebedarf ab 45 kW eigentlich Pflicht.

Einbau von Rücktürkühlungen

Die meisten Komponenten abseits von CPUs und GPUs können nicht so einfach mit Flüssigkeiten gekühlt werden und sind daher weiterhin auf Luft angewiesen. Mit leistungsstärkeren CPUs und GPUs muss aber auch die Leistung von Netzteilen steigen, und es stecken in der Regel auch leistungsfähigere Speicher und Netzwerkkarten in den Systemen, um die Prozessoren mit Daten zu versorgen, sodass die Wärmeproduktion zunimmt. Ab einem Energiebedarf von 90 kW pro Rack ist daher eine Rücktürkühlung zu empfehlen, in der sich von einer Kühlflüssigkeit durchströmte Wärmetauscher befinden, die die Abluft schnell herunterkühlen. Die Abwärme wird dann über einen Kühlkreislauf von den Systemen wegtransportiert.

Nutzung eines intelligenten Energiemanagements

Gute Lösungen für die Serververwaltung bieten ein umfassendes Energiemanagement, das nicht nur über Temperaturen und Stromverbräuche wacht, sondern richtlinienbasiert Anpassungen vornimmt. In diesem Bereich kommt zunehmend KI zum Einsatz, um Auslastung, Kühleffizienz und Stromverbrauch in Echtzeit zu optimieren.

„Angesichts wachsender IT-Arbeitslasten, insbesondere durch KI-Workloads, wird die Kühlung von Systemen und Komponenten zu einer immer wichtigeren Aufgabe für IT-Teams. Um Ausfälle durch Überhitzen und steigende Energiekosten zu vermeiden, müssen sie ihre Kühlkonzepte anpassen und die Klimatechnik modernisieren“, erklärt Peter Dümig, Senior Product Manager Server bei Dell Technologies Deutschland. „Darüber hinaus gibt es noch zahlreiche weitere Maßnahmen, die helfen, den Stromverbrauch zu reduzieren, aber oft unterschätzt werden: vom Right Sizing der Systeme über die Konsolidierung von VMs bis hin zum Abfangen von Lastspitzen in der Cloud.“

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