Kühlmethoden für Rechenzentren: von CRAC bis Freecooling

Deutsche Rahmenbedingungen

Das gemäßigte Klima Deutschlands bietet erhebliche Potenziale für Freecooling, besonders in Norddeutschland und in den Übergangsmonaten. GEFMA 520 beschreibt Anforderungen an technische Infrastruktur in Rechenzentren, einschließlich Kühlkonzepte. DIN EN 50600-2-3 regelt Anforderungen an Kühl- und Lüftungssysteme. Das Bundesministerium für Wirtschaft und Klimaschutz (BMWK) fördert Abwärmenutzung aus Rechenzentren über das Energieeffizienzgesetz (EnEfG), das ab 2024 für Rechenzentren ab 1 MW Abwärmenutzung vorschreibt.

Schlüsselbegriffe

CRAC (Computer Room Air Conditioning)

Traditionelle Kühleinheit, die Luft über einen Kältemittelkreislauf kühlt. Steht typischerweise an den Wänden des Serverraums und bläst Kaltluft in den Kaltgang.

Freecooling

Kühlung mittels kalter Außenluft oder kaltem Wasser ohne mechanische Kompressionskühlung. In Deutschland während eines Großteils des Jahres effektiv einsetzbar.

Warm-/Kaltgang-Trennung

Physische Trennung von warmer Abluft und kalter Zuluft in Serverreihen. Verhindert Luftvermischung und steigert die Kühleffizienz erheblich.

In-Row-Kühlung

Kühleinheiten, die zwischen Serverracks in derselben Reihe platziert werden. Kurzer Kühlweg, schnelle Reaktion auf wechselnde Lasten, bessere Temperaturverteilung als CRAC.

Flüssigkühlung

Direct Contact Liquid Cooling (DCLC) oder Immersionskühlung. Führt Wärme effizienter ab als Luft und wird bei hohen Leistungsdichten eingesetzt.

Schritt für Schritt vorgehen

Beginnen Sie mit der Erfassung der aktuellen Kühlkonfiguration und der Temperaturmessung auf Rack-Ebene. Verwenden Sie Sensoren im Kaltgang (Einlass) und Warmgang (Auslass), um Hotspots zu identifizieren. ASHRAE A1-Richtlinien erlauben Einlasstemperaturen bis 27 °C, aber viele Rechenzentren kühlen unnötigerweise zu kalt.

Die ersten Verbesserungspotenziale liegen oft im Luftmanagement. Installieren Sie Blindplatten in leeren Rackpositionen, schließen Sie Kabelöffnungen ab und erwägen Sie eine Warm- oder Kaltgang-Einhausung. Diese Maßnahmen sind relativ kostengünstig und können den Kühlbedarf um 20 bis 30 Prozent senken. Passen Sie erst danach die Sollwerte der Kühlgeräte an.

Für größere Verbesserungen evaluieren Sie den Wechsel zu Freecooling oder einem hybriden System. In Deutschland ist Freecooling während 65 bis 80 Prozent des Jahres möglich. Bei Neubauten oder Erweiterungen ist Flüssigkühlung eine Option für High-Density-Racks (über 15 kW pro Rack). Planen Sie stets mit N+1-Redundanz: Wenn eine Kühleinheit ausfällt, muss die verbleibende Kapazität die gesamte Last übernehmen.