Leitfaden zur Leistungsdichte bei Container-Datenzentren

Leistungsdichte eines Container-Data-Centers: Beginnen Sie mit der Rack-Liste

Schnelle Antwort

• 5–8 kW/Rack  — Edge-, Speicher- und allgemeine IT-Anwendungen;
• 15–30 kW/Rack  — Inferenz- und gemischte beschleunigte Rechenanwendungen;
• 100 kW/Rack oder höher  — KI-Trainingsanwendungen mit chipbasierter Flüssigkeitskühlung.

Eine Anmerkung vom Sizing-Desk

Eine typische Anfrage beginnt so:

Es gibt noch keine sinnvolle Antwort darauf. Zwei Megawatt konventioneller Server und zwei Megawatt dicht gepackter GPU-Racks erfordern kein identisches Raumlayout. Die Kabelwege unterscheiden sich. Ebenso die Kühlanlage, die Rohrleitungen, das Gewicht der Schränke und die Batterieanordnung.

Das erste Dokument, das ZT-Ingenieure benötigen, ist keine Containeranzahl. Es ist vielmehr eine Rackliste, die mindestens Folgendes enthält:

• die in jedem Rack eingebauten Geräte;
• erwartete und maximale Leistung in kW für jedes Rack;
• spannung und Zuleitungsanordnung;
• erforderliche USV-Redundanz;
• autonomie der Batterien;
• luftgekühlte und flüssigkeitsgekühlte Lasten;
• auslegungstemperatur des Standorts.

Ein Container besitzt feste Wände. Wenn zwei GPU-Schränke eine lokale Wärme-Konzentration erzeugen, steht kein zusätzlicher Gang zur Verfügung, den man später nutzen könnte. Das Problem muss bereits in der Zeichnung gelöst werden – vor der Montage im Werk.

Berechnen Sie die Werte, bevor Sie das Kühlsystem auswählen

Hier ist die grundlegende Prüfung für die Standard-Layouts mit geringer Leistungsdichte:

Diese Berechnung ist lediglich ein Ausgangspunkt. Ein Durchschnittswert kann einen ungleichmäßigen Rack-Betrieb verbergen. Beispiel:

Dieser Aufbau weist weiterhin einen Durchschnitt von 5 kW/Rack auf, doch die letzten beiden Racks bestimmen die lokale Luftstromanforderung. Ein Zeilen-Durchschnitt kühlt kein heißes Rack.

ZT prüft daher die Last auf Rack-Ebene und verlässt sich nicht auf eine einzige Kennzahl für den gesamten Container.

Drei Gestaltungskonzepte

Konzept A – 5–8 kW pro Rack

Dies ist der vertraute Leistungsbereich für Edge-Systeme, Speicherlösungen, Telekommunikation und allgemeine Geschäftsanwendungen. Eine N+1-Klimatisierung in Reihenkonfiguration ist normalerweise geeignet.

Eine Installation in Kasachstan bietet eine nützliche Referenz. ZT lieferte drei 40-Fuß-Container mit 168 kW gesamter IT-Leistung , verteilt auf 24 Racks . Die resultierende Kennzahl betrug 7 kW/Rack . Das Paket umfasste:

• 2N-USV;
• 20 Minuten VRLA-Akku-Notstromversorgung;
• N+1 In-Row-Klimatisierung;
• FM200-Feuerlöschsystem;
• ein IP55-Außengehäuse.

Die Rechnung ist entscheidend:

Für einen einzelnen Standardcontainer lauten die angegebenen Werte:

Die Spalte ‚Gesamtlast‘ darf nicht in ein Feld ‚kW/Rack‘ kopiert werden. Sie beschreibt etwas anderes.

Fall B – 15–30 kW pro Rack

Dieser Bereich umfasst KI-Inferenz, Feinabstimmung und gemischte CPU/GPU-Arbeitslasten. Luftkühlung kann weiterhin praktikabel sein, allerdings nur bei gezielter Gangsteuerung und einer wärmespezifischen Rack-für-Rack-Analyse.

ZTs In-Row-Ausrüstung umfasst:

• 15–62,6 kW für Direktverdampfer-Einheiten;
• 32,9–61,4 kW für Kaltwassereinheiten;
• ein Verhältnis von fühlbarer Wärme über 95%.

Die Kühlgeräte-Leistung ist nicht identisch mit der Rack-Leistung. Eine In-Row-Einheit kann je nach Betriebspunkt, Redundanz und Luftstromanordnung mehrere Racks versorgen.

Dies ist zudem der Bereich, in dem Durchschnittswerte am wenigsten aussagekräftig werden. Angenommen, eine Reihe mit sechs Racks ist wie folgt geplant:

Der Reihendurchschnitt beträgt etwa 18,7 kW/Rack. Die letzten beiden Racks bestimmen jedoch das thermische Risiko. Sie erfordern möglicherweise eine andere Anordnung als die ersten vier.

AT30–50 kW/Rack , ZT prüft normalerweise Wärmeaustauscher für die hinteren Türen oder ein hybrides Luft-/Flüssigkeits-Design. Die konkrete Wahl hängt von der Server-Hardware, den Wassertemperaturen und den Standortbedingungen ab.

Fall C — 100 kW pro Rack und mehr

An diesem Punkt ist das Design nicht mehr eine maßstabsgetreue Erweiterung von Fall A. Oberhalb 50 kW/Rack , verwendet ZT flüssigkeitsbasierte Kühlung auf Chip-Ebene als praktikablen Weg zur Wärmeabfuhr.

Die Hardware für die Flüssigkeitskühlung umfasst:

• rack-Unterstützung von 30 kW bis 100 kW+ ;
• edelstahl-Manifolds aus 304er-Stahl;
• EPDM-Schläuche;
• trocken-Trenn-Schnellkupplungen;
• CDUs ab 200 bis 1400 kW ;
• sekundärseitige Temperaturregelung innerhalb von ±1°C ;
• einer verfügbaren 1+1-Anordnung für Pumpen, Messgeräte, Stromversorgung und Kommunikation.

Ein US-Cloud-Projekt verwendete fünf 40-Fuß-ISO-Container bei 100 kW/Rack , für eine gesamte Projektkapazität von 5 mW . Das Paket umfasste 2N-USV, 10-minütige Lithium-Akku-Notstromversorgung, hybride Luft-/Flüssigkeitskühlung, magnetisch gelagerte Freikühlungs-Kältemaschinen, Novec 1230, VESDA und integriertes DCIM.

Die dokumentierte Lieferfrist betrug sechs Monate. Der Vergleich mit konventioneller Bauweise im Projektbericht lag bei 18 bis 24 Monaten. Die Architektur war so ausgelegt, dass sie von 5 MW auf 50 MW erweitert werden kann.

Dies sind Projektberichte, keine allgemeingültigen Zusagen. Vor-Ort-Arbeiten, Genehmigungen und Netzbereitschaft beeinflussen nach wie vor den Zeitplan.

Welche Kühlroute passt zum Rack-Zeitplan?

Verwenden Sie die Tabelle als Entwurfsauswahlhilfe. Sie ersetzt weder die Serverliste noch das thermische Modell.

Vier Prüfpunkte für einen Lieferantenentwurf

1. Sind die Einheiten eindeutig beschriftet?

Ein Entwurf sollte unterscheiden zwischen:

• kW pro Rack;
• gesamte IT-Leistung in kW pro Container;
• kühlgeräteleistung in kW;
• CDU-Wärmeleistung in kW;
• gesamte Projektleistung in MW.

Falls diese Werte in einer Tabelle ohne Beschriftung erscheinen, fordern Sie einen korrigierten Zeitplan an.

2. Beschreibt die Redundanzangabe eine tatsächliche Topologie?

‚Hohe Verfügbarkeit‘ ist keine Topologie. Erkundigen Sie sich, ob das System nach dem N+1-, 2N- oder einem anderen Konzept ausgelegt ist. Bestätigen Sie, welche Komponenten redundant ausgeführt sind und was während der Wartung geschieht.

ZT-Referenzprojekte verwenden 2N-USV-Systeme mit Lithium- oder VRLA-Batterien. USV-Geräte für den Rack-Einbau entsprechen ISO/IEC 62040-3, weisen eine Umschaltzeit von null auf und erreichen im ECO-Modus einen Wirkungsgrad von 98,5 %. Turmgeräte haben einen Wirkungsgrad von 95,5 %, akzeptieren eine Eingangsspannung von 138–485 Vac und ermöglichen den Parallelbetrieb von bis zu vier Einheiten.

3. Hat der Lieferant das Rackgewicht und die verbleibende Luftströmung geprüft?

ZT-Racks weisen eine statische Tragfähigkeit von 3000 kg und perforation von über 80 % beide Werte sind für moderne GPU-Hardware entscheidend. Flüssigkeitskühlung leitet Wärme von kaltplattierten Komponenten ab, doch andere Teile des Servers können weiterhin Wärme an die Umgebungsluft abgeben.

4. Gibt es einen Werks-Testplan?

Vor der Auslieferung sollte der Käufer den vorgeschlagenen Werksabnahmetest einsehen. Nützliche Unterlagen umfassen:

• einschleifendiagramme;
• rack-Pläne;
• alarm- und Verriegelungslisten;
• kühlleistungspunkte;
• CDU-Steuersequenzen;
• thermische oder CFD-Ergebnisse;
• batterieautonomieberechnungen;
• leistungsschalter-Koordination;
• dichtheitsprüfungen;
• integrierte Systemtestverfahren.

Die Werkseingliederung reduziert die Montage vor Ort. Sie entbindet jedoch nicht von der Notwendigkeit einer Verifizierung.

Hinweise zur Effizienz und Konformität

ZT verzeichnete einen jährlichen PUE unter 1.2für volle Kaltplatten-Flüssigkeitskühlung im Jahr 2024. In seiner Parameterbibliothek ist 1.5–2.0als Vergleichsbereich für herkömmliche luftgekühlte Anlagen angegeben. Der PUE hängt vom Klima, der Last und der Wärmeabfuhr ab; daher muss das endgültige Ziel anhand der jeweiligen Projektbedingungen überprüft werden.

ZT listet ISO 9001, CE, CCC, TÜV, RoHS, UL und TIA-942 zu seinen Zertifizierungen auf. Die Produktparameterbibliothek identifiziert zudem UL 1741 für Container-Stromversorgungssysteme, UL 94 V-0 für die Flammwidrigkeit des AI-Container-Gehäuses sowie IP55 für den Schutz gegen das Eindringen von Fremdkörpern und Wasser.

Bestätigen Sie vor dem Kauf den Geltungsbereich und die Nummer des Zertifikats für die angebotene Konfiguration. Ein Logo in einer Broschüre reicht nicht aus.

Für einen umfassenderen Gestaltungskontext siehe die TIA-942-Übersicht und der Ressourcen des US-amerikanischen Energieministeriums (Department of Energy) für Rechenzentren .

Häufig gestellte Fragen

Was soll ich an ZT zur ersten Überprüfung der Containerdimensionierung senden?

Senden Sie den Rackplan, die Liste der Server oder GPUs, die maximale Last pro Rack, die Spannung, die Redundanzanforderung, die gewünschte Notstromdauer, die bevorzugte Kühlung sowie die Standortbedingungen.

Ist ein Container mit 40–70 kW eine Hochdichte-Auslegung?

Nicht unbedingt. In ZTs Standardbezug ist 40–70 kW die gesamte IT-Leistung des 40-Fuß-Containers. Eine Anordnung mit 40 kW auf acht Racks ergibt durchschnittlich 5 kW pro Rack.

Kann ich die durchschnittliche Racklast zur Dimensionierung der Kühlung verwenden?

Verwenden Sie es nur für eine erste Überprüfung. Der heißeste Rack – nicht der Durchschnitt – kann die Luftströmung, die Rohrleitungen und die Platzierung der Kühleinheit bestimmen.

Wann sollte ich Flüssigkeitskühlung in Betracht ziehen?

ZT prüft normalerweise Kühlung über die Rückwand oder Hybridkühlung bei 30–50 kW/Rack. Bei mehr als 50 kW/Rack ist Chip-Ebene-Flüssigkeitskühlung der praktikable Weg.

Welche CDU-Größen sind verfügbar?

ZT listet CDU-Leistungen von 200 bis 1400 kW mit einer Sekundärseiten-Temperaturregelung von ±1 °C und einer optionalen 1+1-Redundanzkonfiguration auf.

Wie viel Zeit kann Vorfertigung einsparen?

ZT verzeichnet im Vergleich zur herkömmlichen Bauweise eine Reduzierung der Bauzeit vor Ort um 50–70 %. Die tatsächliche Projektdauer hängt weiterhin von Bauleistungen, Genehmigungen, Versorgungsanschlüssen und Transport ab.

Drei Punkte für das Deckblatt der RFP

• Geben Sie die höchste Rack-Last an – nicht nur den Durchschnitt.
• Beschriften Sie Gesamtlast des Containers, Rack-Last und Kühllast separat.
• Zeichnungen, Berechnungen und einen Werks-Testplan vor der Genehmigung erforderlich.
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ÜBER ZT

Gegründet im Jahr 2009, ZT (ZheJiang ZhiTing Information Technology Co., Ltd) entwirft und fertigt vorgefertigte Rechenzentrums-Infrastruktur in einer 30.000-m²-großen Produktionsstätte in Zhejiang, China, mit über 200 Mitarbeitern. Zum Produktportfolio gehören 20-Fuß- und 40-Fuß-ISO-Container-Systeme, CDUs, In-Row-Kühlung, USV-Anlagen, Racks und DCIM. Zu den von ZT genannten Zertifizierungen zählen ISO 9001, CE, CCC, TÜV, RoHS, UL und TIA-942.

Rack-Plan mit ZT besprechen

Für eine sinnvolle erste Prüfung bitte die tatsächliche Rack- und Geräteliste statt nur eines projektspezifischen MW-Ziels senden. Das Ingenieurteam von ZT kann dann Layout des Containers, Stromversorgungskette und Kühlkonzept an die angegebene Last anpassen.

Technisches Beratungsgespräch anfordern oder überprüfen Sie die containerbasierte Rechenzentrums-Lösung .

Quellen

• ASHRAE Datacom-Reihe
• TIA: White Paper zum Rechenzentrum – Flüssigkeitskühlung
• Überblick über den TIA-942-Standard
• US-amerikanisches Energieministerium: Rechenzentren und Server