Was ist die richtige Temperatur für Wasser in flüssigkeitsgekühlten Systemen?
Wasser ist ein zentraler Bestandteil vieler Kühlsysteme für Rechenzentren. Da jedoch die Dichten – und damit die Temperaturen – zunehmen, müssen Fragen nach den richtigen Temperaturen des Wassers zur Kühlung dieser Systeme gestellt werden. Da die Chips, auf denen Server laufen, immer dichter und leistungsfähiger werden, stehen Betreiber vor der Frage, ob die Temperatur gesenkt werden soll Wenn das Wasser zu diesen Chips fließt, müssen wir uns mehr auf die Kühlung der Wassersysteme konzentrieren.
In der Vergangenheit wurde in Rechenzentren eine Temperatur von etwa 20 bis 22 Grad gehalten, aber Gruppen wie die American Society of Heating, Refrigeration and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) raten Organisationen seit Jahren, die Thermostate höher einzustellen. Infolgedessen steigen die Temperaturen in Rechenzentren schleichend an: Facebook-Mutterkonzern Meta erhöhte die Temperaturen auf 29,4 Grad, Google erhöhte die Temperatur auf 26,6 Grad und Microsoft hat Richtlinien veröffentlicht, denen zufolge die Temperaturen auf bis zu 27 Grad steigen könnten. Typische ältere Rechenzentren haben Kaltwasser-Sollwerte zwischen 42-45 Grad F (6-7 Grad). Anlagen, die ihre Kühlsysteme optimiert haben, konnten ihre Kaltwassertemperaturen erfolgreich auf 50 Grad F (10 Grad) oder mehr erhöhen.
Die Kühlung war schon immer nach der IT-Last der zweitgrößte Energieverbraucher im Rechenzentrum. Hierbei handelt es sich hauptsächlich um Energie, die zum Kühlen des Wärmeübertragungsmediums verwendet wird – sei es Luft oder Flüssigkeit. Je weniger Energie dort verbraucht wird, desto besser ist die Gesamteffizienz der Anlage. Das Bild ändert sich, da die Branche überwiegend auf flüssigkeitsgekühlte Rechenzentren umsteigt, bei denen eine Flüssigkeit wie Wasser direkt über den wärmeerzeugenden Komponenten zirkuliert und Wärme abführt. Wasser hat eine viel höhere Wärmekapazität als Luft, was bedeutet, dass Rechenzentren Chips mit höherer Dichte unterstützen und weniger Energie für deren Kühlung verbrauchen können.
Die über Flüssigkeitssysteme laufende Flüssigkeit hat eine viel höhere Temperatur als die in Kaltwassersystemen, aber die Industrie muss sich noch auf den besten Ansatz einigen. Gleichzeitig werden die Späne immer dichter und die Temperaturen des diesen Systemen zugeführten Wassers sinken. Den Betreibern von Rechenzentren wird schon lange vorgeworfen, dass sie zu vorsichtig seien und ihre luftgekühlten Rechenzentren überkühlen, um die IT-Hardware zu schützen und auch nur die geringste Gefahr einer Überhitzung der Datenhallen zu vermeiden. Wenn man bei der Flüssigkeitskühlung zu große Bedenken zeigt, riskiert man das gleiche Problem. Höhere Wassertemperaturen bedeuten, dass weniger Energie für die Kühlung aufgewendet wird – gut für PUE –, aber es besteht die Gefahr, dass die Chips näher an ihre thermische Grenze geraten.
Es gibt keine optimale Temperatur für Wasser in flüssigkeitsgekühlten Systemen, da die beste Temperatur je nach Aufbau der Anlage variiert. „Dies hängt vollständig von der Art der verwendeten Flüssigkeitskühlung sowie der Umgebung des Flüssigkeitskühlsystems ab Es kommt auf die Art des Chips und seine TDP sowie auf die Nutzung des Chips an. Die Wassertemperaturen in flüssigkeitsgekühlten Systemen scheinen sich heute für Anlagenwasser um etwa 32 Grad (89,6 Grad F) anzunähern – was als „gut“ beschrieben wird „Balance“ zwischen Anlageneffizienz, Kühlkapazität und Unterstützung für eine breite Palette von DLC-Systemen. Das Unternehmen weist jedoch darauf hin, dass dies häufig eine zusätzliche Wärmeableitungsinfrastruktur erfordert, entweder in Form von Wasserverdunstung oder mechanischer Kühlung für Chips mit höherer Dichte.
Viele Betreiber haben sich bereits für konservative Wassertemperaturen entschieden, als sie ihre Anlagen auf eine Mischung aus luft- und flüssigkeitsgekühlter IT aufrüsten. Andere werden DLC-Systeme installieren, die nicht an eine Wasserversorgung angeschlossen sind, sondern mithilfe von Ventilatoren und großen Kühlern luftgekühlt werden. Da die Chips immer leistungsfähiger und energiehungriger werden, erfordert die interne Verlustleistung, die im Chipgehäuse entstehen muss, kälteres Wasser, um weiterhin eine zuverlässige Kühlung dieser Chips zu gewährleisten.
