Intel hat es schon vor ein paar Jahren prophezeit, Microsoft tut es und bald braucht es jeder: alternative Kühlmethoden im Rechenzentrum. Spätestens seit der Schlagzeilen über die unter der sommerlichen Hitze leidenden Server von Google und Oracle sollte jedem RZ-Betreiber klar sein: mit Luft allein lässt sich kein Wettbewerbsvorteil mehr erzielen.
Das Konzept der Flüssigkühlung ist nicht neu. Bereits in den 1980er Jahren nutzen Hersteller von Supercomputern verschiedene Flüssigkühltechniken. Das von 3M entwickelte Fluorinert war eine der ersten Kühlflüssigkeiten. Zum Einsatz kam sie z. B. in der Cray 2 von Cray Research. Je nach molekularer Zusammensetzung war der Siedepunkt der Flüssigkeit höher oder niedriger. Das ermöglichte den Einsatz in „Einphasen“- oder „Zweiphasen“-Systemen. Die Cray 2 nutzte die 1-Phasen-Kühlung. Dazu wurde die Kühlflüssigkeit unter Druck seitlich durch die Module gepresst. Die erhitzte Flüssigkeit wurde mit Hilfe von Kaltwasser-Wärmetauschern abgekühlt und in den Haupttank zurückgeführt.
Klimaanlage für Prozessoren
In der modernen Einphasen-Kühlung wird heute Wasser genutzt. CoolIT Systems bietet den Wärmetausch mit anderen Flüssigkeiten (CHX) oder mit Luft (AHX) an. Auf diese Weise kann die Wärme z. B. für die Gebäudetechnik genutzt werden. Das Besondere an CoolIT ist, dass die Kühlkörper so konzipiert sind, dass sie den Layout-Vorgaben einer Vielzahl von OEM-Servern und -Switches entsprechen und nachgerüstet werden können.
Die Technologie von CoolIT verwenden u. a. Gigabyte und Supermicro.
Dampfer im Rack
Eine andere Möglichkeit ist Verdunstungskühlung (Evaporative Cooling). Eine kleine Menge dielektrischer Flüssigkeit leitet in einem zweiphasigen Siede- und Kondensationsprozesses die Wärme von den Chips ab. In einem geschlossenen Kreislauf verdampft die Flüssigkeit dazu und kondensiert anschließend.
Ein Hersteller von Evaporative Cooling Solutions ist ZutaCore. Wir sprachen mit Shahar Belkin, EVP Product & Innovation bei ZutaCore, auf dem Boston Technology Innovation Day 2022.
Im eigenen Lab hat Boston Server & Storage Solutions die Lösung getestet. Dafür wurde das ZutaCore Liquid Cooling System mit einem gängigen Kühlsystem mit Ventilatoren verglichen.
Next Generation Cooling
Cooling der nächsten Generation verspricht Incooling. Deren Kühlsystem basiert auf der Phase Change Technology – einer Technologie, wie sie auch das CERN verwendet.
Phase-change cooling nutzt die natürliche latente Verdampfungswärme einer Kühlflüssigkeit genutzt, d. h. der Punkt, an dem sie von einer flüssigen in eine gasförmige Phase übergeht (und umgekehrt). Anstatt gekühlte Luft zu verwenden, um die elektrische Abwärme in einem Gehäuse zu beseitigen, kann die Flüssigkeit eines Wärmetauschers die Wärme auffangen, bis sie verdampft, ohne dass es zu einem nennenswerten Anstieg der Gehäusetemperatur kommt. Sobald die Flüssigkeit zu einem Gas wird, hat sie eine geringere Dichte und wandert auf natürliche Weise in den kühleren Teil des Wärmetauschers, wo sie die Wärme abführen kann. Dabei verwandelt sich das Gas wieder in eine Flüssigkeit, wird wieder dicht und zirkuliert zurück zur Wärmequelle.
Wir sprachen mit den Gründern von Incooling auf dem auf dem Boston Technology Innovation Day 2022.
Sowohl ZutaCore als auch Incooling bieten ihre Lösung nicht zum Nachrüsten, sondern ausschließlich als Appliance an.
Wenn der Server baden geht…
Ein weiteres verbreitetes Verfahren ist das als Immersion Cooling bekannte System. Dabei wird das komplette Board in eine Kühlflüssigkeit getaucht. Die bekanntesten Hersteller dieser Variante sind Submer und Asperitas.
Sowohl Submer als auch Asperitas sind Komplettsysteme mit eigener Bauform. Die Boards sind eigens für diese Hersteller angepasst. Während es Submer nur mit Intel-CPUs gibt, bietet Asperitas auch Varianten mit AMD-Prozessoren und sogar NVIDIA-GPUs.
Alle hier aufgeführten Hersteller sind Partner der französischen 2CRSi-Gruppe. In Deutschland können die Lösungen über Boston Server & Storage Solutions, einem 100%-Tochterunternehmen der 2CRSi, bezogen werden. Flüssigkühlung ist ebenfalls für 21″-Server, wie sie im Rahmen des Open Compute Projects verwendet werden möglich. Bei 2CRSi sind das die Lösungen aus der OCtoPus-Serie.
