Wärmemanagement von Rechenzentren
Wärmemanagement ist für Rechenzentren von entscheidender Bedeutung. Server mit hoher Dichte erzeugen enorme Mengen Wärme. Effektive Systeme wie moderne Kühleinheiten und optimierte Luftstromdesigns sind unerlässlich, um Überhitzung zu vermeiden und einen stabilen Betrieb und langfristige Zuverlässigkeit zu gewährleisten.
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Was ist ein Computer-Rechenzentrum?
Ein Rechenzentrum ist ein zentraler Ort für die Datenverarbeitung und -berechnung im großen Maßstab. Es ist mit einer Vielzahl leistungsstarker Computergeräte wie Servern und Supercomputern ausgestattet, die über schnelle Netzwerkverbindungen verschiedene komplexe Rechenaufgaben schnell bearbeiten können. Es umfasst nicht nur Rechenfunktionen, sondern auch die Speicherung, Verwaltung und Übertragung von Daten. Das Rechenzentrum verfügt über eine große Anzahl an Speichergeräten zur Speicherung unterschiedlichster Daten und eine gut ausgebaute Netzwerkinfrastruktur für eine effiziente Datenübertragung zwischen verschiedenen Systemen und Benutzern. Darüber hinaus benötigen Rechenzentren ein Wärmemanagement auf Systemebene, um die Datensicherheit und einen kontinuierlichen Geschäftsbetrieb zu gewährleisten und umfassende Datenservice-Unterstützung für Unternehmen, Institutionen und andere bereitzustellen.
Wie wird das Wärmemanagement in Rechenzentren durchgeführt?
Das Rechenzentrum führt das Wärmemanagement mithilfe verschiedener kollaborativer Methoden durch, um einen stabilen Gerätebetrieb zu gewährleisten. Im Folgenden wird das Wärmemanagement von Rechenzentren anhand von drei Aspekten vorgestellt: Luftkühlung, Flüssigkeitskühlung und Immersionssystem.
Luftkühlsystem
Durch die Installation von Klimaanlagen im Rechenzentrum, wie beispielsweise einer Computerraum-Klimaanlage (CRAC), wird kalte Luft in das Rechenzentrum geleitet. Durch den Einsatz von Lüftungskanälen im Hochboden oder an der Decke entstehen Kalt- und Warmluftkanäle. So gelangt die Kaltluft gezielt zum Lufteinlass von Servern und anderen Geräten, während die Warmluft durch den Warmluftkanal abgeführt wird. Dies sorgt für eine Isolierung von Kalt- und Warmluft und verbessert die Kühleffizienz. Server und andere Geräte sind zudem mit Lüftern ausgestattet, die die Wärmeableitung unterstützen, den Luftstrom beschleunigen und eine rechtzeitige Ableitung der internen Wärme gewährleisten.
Flüssigkeitskühlsystem
Unterteilt in direkte und indirekte Flüssigkeitskühlung. Bei der direkten Flüssigkeitskühlung wird Kühlmittel direkt an die Heizkomponenten von Servern wie CPUs, GPUs usw. geleitet und die Wärme durch die Zirkulation der Flüssigkeit abgeführt. Bei der indirekten Flüssigkeitskühlung wird Wärme auf ein Zwischenmedium übertragen und anschließend mit einem Kühlmittel gekühlt. Flüssigkeitskühlsysteme können Probleme mit hoher Wärmedichte effizienter bewältigen. Im Vergleich zur Luftkühlung können sie den Energieverbrauch deutlich senken, die Wärmeableitung verbessern und lokale Hotspots reduzieren.
Das Flüssigkeitskühlsystem von Walmate Thermal verwendet üblicherweise Kupfer-Flüssigkeitskühlplatten als Kernkomponenten für die Kühlung von CUPs und GPUs. Die Mikrokanäle in den Kupfer-Flüssigkeitskühlplatten werden im Skived-Fin-Verfahren hergestellt. Anschließend werden Kupferrohre gelötet, um ein Flüssigkeitskühlmodul zu bilden. Dieses wird dann zur Chipkühlung an das gesamte Kühlkreislaufsystem angeschlossen.
Tauchkühlsystem
Unter Immersionskühlung versteht man das vollständige Eintauchen zentraler Geräte, beispielsweise Server, in nicht leitfähiges Wasser. Je nachdem, ob das Kühlmittel während der Zirkulation und Wärmeableitung einen Phasenwechsel durchläuft, kann man zwischen einphasiger und zweiphasiger Immersionsflüssigkeitskühlung unterscheiden. Einphasige, flüssigkeitsgekühlte Kühlmittel haben typischerweise einen hohen Siedepunkt und durchlaufen nach der Wärmeaufnahme keinen Phasenwechsel. Sie zirkulieren durch natürliche Konvektion oder pumpenbetriebene Kühlung, um die Wärme zur Kühlung an einen externen Wärmetauscher zu übertragen. Bei der zweiphasigen Immersionsflüssigkeitskühlung wird ein Kühlmittel mit niedrigem Siedepunkt verwendet. Die von den Geräten erzeugte Wärme bringt das Kühlmittel zum Sieden, wodurch es sich vom flüssigen in den gasförmigen Zustand verwandelt. Der Dampf steigt zur Kondensatorspule auf, kondensiert zu Flüssigkeit und fließt zurück, wobei die latente Wärme des Phasenwechsels genutzt wird, um eine effiziente Wärmeableitung zu erreichen.
Hier sind einige aktuelle Artikel, die unsere Ingenieure während des eigentlichen Bewerbungsprozesses für die Konstruktion und als Referenz für Kundeningenieure geschrieben haben:
- Wie wählt man das Kühlmittel für ein Flüssigkeitskühlsystem aus?
- Was ist eine flüssige Kühlplatte für die GPU?
- Wie entwirft man Mikrokanäle für flüssigkeitsgekühlte Platten?
- Aus welchen Materialien bestehen flüssigkeitsgekühlte Platten?
