Die Kehrseite hoher Packungsdichten
Um eine hohe Packungsdichte von IT-Räumen zu erreichen, muss der Platzbedarf der Komponenten möglichst gering sein. Die Kehrseite einer hohen Packungsdichte ist allerdings, dass sich die Abwärme der im Rack verbauten Komponenten schnell summiert. Beispielsweise gibt der Hersteller eines Core Switches eine Wärmeabgabe von sechs Kilowatt an. Bei einem Bladesystem sind vier Kilowatt pro Unit nicht ungewöhnlich. Werden nun fünf Bladesysteme und zwei Core Switches in einem Rack installiert, entstehen bereits 32 Kilowatt Wärme im Rack. Systeme mit einer thermischen Verlustleistung von 18 Kilowatt bis 24 Kilowatt sind heute keine Seltenheit mehr. Ohne eine adäquate Kühlung würde die Raumtemperatur bereits nach kurzer Betriebszeit stark ansteigen. Ein Großteil der installierten Systeme wäre aufgrund von Überhitzung nicht mehr funktionsfähig und laufende Geschäftsprozesse gefährdet.
Umluft-Kühlung für Systeme bis fünf Kilowatt
In Rechenzentren mit einer Wärmeentwicklung von bis zu fünf Kilowatt pro Schrank erfüllen Umluft-Klimasysteme in der Regel die Anforderungen an eine effiziente Kühlung. Diese saugen die warme Luft der Server an, kühlen diese über einen Wärmetauscher herunter und blasen sie in den Doppelboden ein. Von dort gelangt sie durch Schlitze oder Perforierung in den Bodenplatten wieder vor die Serverracks. Die Erfahrung hat gezeigt, dass bis zu fünf Kilowatt pro Serverrack und einer homogenen Verteilung der Rechenlast im Rack eine Doppelboden-Klimatisierung im gesamten Rechenzentrum eingesetzt wird. Ab fünf Kilowatt bis 15 Kilowatt findet meist die Reihenklimatisierung Anwendung. Übersteigen die Verlustleistungen 15 Kilowatt, wird erfahrungsgemäß eine direkte Rackklimatisierung eingesetzt. Sowohl bei Reihen- als auch bei Rackklimatisierung kommt eine Kühlung mit Luft/Wasser-Wärmetauschern (LWWT) in Frage.
Kalt-/Warmgangklimatisierung von Rackreihen
Bei der Reihenklimatisierung werden typischerweise die Serverracks nach dem Prinzip des kalten und warmen Ganges im Rechenzentrum aufgestellt. Hierbei stehen sich jeweils die Vorderseiten von zwei Rackreihen gegenüber und bilden den Kaltgang. In diesen wird die Kaltluft durch entsprechende Kühleinheiten eingeblasen und diese Luft vom IT-Equipment in den Racks angesaugt. Die sich gegenüberstehenden Rückseiten der Server-Racks bilden den sogenannten Warmgang. Aus diesem wird die Warmluft mittels der Kühleinheiten angesaugt, abgekühlt und wieder in den Kaltgang eingeblasen. Je nach Bedarf kann man den Warm- oder Kaltgang einhausen und spricht dann von der sogenannten Warm- oder Kaltgangeinhausung. Sie verhindert die Vermischung von kalter und warmer Luft, wodurch ein größtmögliches luftseitiges ‚Delta T‘ erreicht wird, so dass die Kühleinheiten mit maximaler Effizienz beim Generieren der Kühlleistung arbeiten. Der entstandene Gang in der Mitte der Rackreihen wird nach oben mit Deckenelementen verschlossen, eine seitliche Abschottung erfolgt über Schiebetüren. Transparente Deckenelemente lassen genug Licht durch, eine zusätzliche Beleuchtung im Kaltgang ist nicht notwendig.
Entscheidend ist die saubere Trennung des Kalt- und Warmluftbereiches. Die Kühleinheiten sind seitlich am Rack montiert und blasen die kalte Luft in den Kaltgang ein. Die in den Racks befindlichen Server saugen die Kaltluft durch perforierte Racktüren an, führen sie über die zu kühlende interne Peripherie wie Festplatten, Platinen und zentrale Processing Units und blasen die nun erwärmte Luft über die perforierte Rücktür wieder aus. Die Kühleinheit saugt sie wiederum gezielt ab, kühlt sie herunter und bläst sie erneut in den Kaltgang ein. Sind die Anforderungen an die IT-Klimatisierung höher, das gilt etwa ab 15 Kilowatt, kann das Rack auch direkt durch den Luft-/Wasser-Wärmetauscher klimatisiert werden. Hierbei hat das Rack eine geschlossene Fronttür aus Glas sowie eine geschlossene Rücktür. Der Kalt- und Warmgang wird somit direkt in das Rack ‚hinein verlegt‘. In diesem Fall wird die kalte Luft direkt vor die 19-Zoll-Ebene in das IT-Rack eingeblasen und im hinteren Bereich aus dem Rack abgesaugt. Diese Anwendung ermöglicht die Kühlung von zwei IT-Racks pro Kühleinheit.
