Kühlwasser-Rechenzentrum
Die Anzahl der Rechenzentren wächst stetig, um der enormen Menge an gespeicherten und gestreamten digitalen Informationen gerecht zu werden. Trotz des technologischen Fortschritts steigt der Energieverbrauch, da immer mehr Kerne und CPUs auf kleinerem Raum untergebracht werden und die Serverdichte kontinuierlich zunimmt.
Der hohe Energieverbrauch erzeugt enorme Wärme, die Server verlangsamen oder zu Fehlfunktionen führen kann. Daher ist eine effiziente Kühlung zu einer zentralen Anforderung an Rechenzentren geworden, und herkömmliche Kühlsysteme genügen den heutigen Anforderungen nicht mehr. Zudem zwingen steigende Energiepreise viele IT-Techniker dazu, die Ineffizienz gängiger Verfahren zu hinterfragen.
Wasser- vs. Luftkühlung
Es gibt verschiedene Möglichkeiten, Rechenzentren zu kühlen, abhängig von ihrer Rechenkapazität, den Energiekosten, der Wasserverfügbarkeit, der Datenlast und der Serverdichte. Gängige Optionen auf dem Markt sind wassergekühlte und luftgekühlte Anlagen. Beim Vergleich von Wasser- und Luftkühlung in Rechenzentren zeigt sich, dass Luftkühlung zwar verbreiteter ist, Wasserkühlung aber kostengünstiger sein kann.
Da Luft ein Gas ist, besitzt sie eine geringe Wärmeleitfähigkeit. Das bedeutet, dass der Energieaufwand für das Abkühlen der Luft auf die erforderlichen Temperaturen und deren Transport relativ hoch ist. Wasser hat eine deutlich höhere Wärmekapazität als Luft und kann daher, bei korrekter Auslegung und Implementierung, wesentlich effektiver zur Kühlung von Hotspots eingesetzt werden. Der Einsatz wassergekühlter Systeme im Vergleich zu luftgekühlten Systemen kann die Kühlenergiekosten erheblich senken. Überraschenderweise kann dadurch auch der Wasserverbrauch reduziert werden. Denn die Wassermenge, die in einem Kraftwerk zur Erzeugung des zusätzlichen Stroms für das Luftsystem benötigt wird, ist tatsächlich größer als die Wassermenge, die ein wassergekühltes System lokal verbrauchen würde.
Die Vorteile von Wasserkühlsystemen umfassen:
- Zehnfache Steigerung der Serverdichte,
- Deutlich geringerer Energiebedarf für die Kühlung,
- Kürzere Produktionszeiten und schnellere Amortisation,
- Keine Notwendigkeit für individuelle Gebäudearchitektur,
- Erhöhte Zuverlässigkeit der Infrastruktur,
- Keine Notwendigkeit zur Neuberechnung der Luftströmung vor Umzügen, Erweiterungen oder Änderungen,
- Deutlich verbessertes Arbeitsumfeld (Geräuschreduzierung).
Die Wasserkühlung war aufgrund möglicher Leckagen lange Zeit ein Problem für viele Rechenzentrumsbetreiber. Mittlerweile ist diese Technologie jedoch so weit ausgereift, dass dies kein Problem mehr darstellen sollte. Der Einsatz von Wasser zur effektiveren Kühlung von Hotspots ermöglicht eine optimierte Energienutzung und den Betrieb hochverfügbarer und hochdichter Rechenzentren für die Zukunft. In den meisten Fällen gilt die Wasserkühlung als Best-Practice-Methode. Wassergekühlte Technologien sind besonders effizient, wenn in kühleren Perioden die „freie Kühlung“ genutzt wird.
Tatsächlich kühlen Kühltürme nicht direkt, sondern führen Wärme ab. Dies geschieht durch die Wärmeabgabe des Wassers an die Atmosphäre mittels Verdunstung (latente Wärme) und fühlbarer Wärmeübertragung, wodurch die Wassertemperatur sinkt. Da Kühlwasser in der Industrie für verschiedene Zwecke eingesetzt wird, gibt es auch unterschiedliche Arten von Kühltürmen.
Ein sachgemäß ausgewählter und gewarteter Kühlturm kann Unternehmen helfen, Betriebsstörungen zu vermeiden. Die Auswahl muss anhand von Größe, Effizienz, Dynamik und anderen Faktoren erfolgen.
Kühlendes Make-up-Wasser
Wasserquellen, die in Kühltürmen verwendet werden, enthalten häufig Salze (wie Chlor, Sulfate und Carbonate), gelöste Gase (wie Sauerstoff und Kohlendioxid) sowie Metallionen (wie Eisen und Mangan). Das Vorhandensein dieser Schadstoffe kann eine Reihe von Problemen verursachen, darunter Ablagerungen, Kesselsteinbildung, Korrosion und biologisches Wachstum. Krankheitserregende Mikroorganismen wie Legionellen müssen inaktiviert werden. Daher sind Wasseraufbereitungs- und Desinfektionssysteme für Kühltürme von zentraler Bedeutung, um die Anforderungen zu erfüllen, die sich von den Standardanforderungen für Trinkwasser und Schwimmbadwasser unterscheiden.
Figure 1. Schema der Wasserkühlungstechnologie für Rechenzentren mit Vorbehandlung des Speisewassers durch Umkehrosmosemembranen
Lenntech hat mehrere schlüsselfertige Wasseraufbereitungsanlagen für die Kühlwasserversorgung von Rechenzentren entwickelt, gefertigt und montiert. Die Lösungen von Lenntech ermöglichen eine Reduzierung des Wasserverbrauchs in den Kühlaggregaten um 20–30 % und damit eine Minimierung des Abwassers (Abschlämmwasser). Darüber hinaus reduziert das gereinigte Wasser und die hohe Rückgewinnungsrate den Bedarf an Chemikalien zur Aufrechterhaltung der Kühlwasserqualität.
Das System ist als Container- oder Skid-Montage erhältlich und bietet eine kompakte Plug-and-Play-Lösung, die den Aufwand für Montagearbeiten und Platzbedarf minimiert.
