Kühlung tropischer Rechenzentren: Technische Feldnotizen

Kühlung von Rechenzentren in tropischen Regionen: Beginnen Sie mit den Standortbedingungen

Schnelle Antwort

Die ersten Kühlstufen von ZT sind:  

• 5–8 kW/Rack: N+1 In-Row-Klimatisierung;
• 15–30 kW/Rack: In-Row-Kühlung mit Luftstromkontainment;
• 30–50 kW/Rack: Heat-Exchange-Tür an der Rückseite des Racks oder eine hybride Luft-/Flüssigkeits-Kühlung;
• über 50 kW/Rack: Flüssigkeitskühlung auf Chip-Ebene als praktikabler Weg;
• über 100 kW/Rack: projektspezifische Flüssigkeitskühlung, wobei die verbleibende Luftkühlung separat überprüft wird.

Praxis-Hinweis: Die Wetterdatei ist eine Eingangsgröße für die Planung

Eine Anfrage trifft oft mit zwei Angaben ein: „tropischer Standort“ und „hohe Umgebungstemperatur“. Keine dieser Angaben stellt einen Geräte-Betriebspunkt dar.

Verwenden Sie die genehmigte Projekt-Wetterdatei. Die Trockenkugeltemperatur beeinflusst luftseitige Komponenten und Wärmeabfuhrgeräte; die Feuchtkugeltemperatur ist entscheidend, wo Verdunstung eine Rolle spielt; die Luftfeuchtigkeit bestimmt das Taupunktrisiko. Staub, Salzbelastung und Wassereinschränkungen können die Geräteauswahl ebenfalls beeinflussen. Übernehmen Sie Klimawerte nicht von einer anderen Stadt oder aus einer allgemeinen Broschüre.

ASHRAEs Datacom-Serie bietet thermische Leitlinien, während Singapurs IMDA Green Data Centre Roadmap den politischen Rahmen liefert. Die Projekt-Wetterdaten und die IT-Betriebsgrenzwerte bleiben jedoch maßgeblich für die Planung.

Planungseingaben auf einem Blatt zusammenfassen

Kennzeichnen Sie Unbekannte als offen – verstecken Sie sie nicht in Annahmen.

IT- und Rack-Eingaben

• ausstattung und Spitzenlast in jedem Rack;
• server-Luftstrom und zulässige Einlassbedingungen;
• kaltplattenabdeckung und verbleibende Luftlast;
• rack-Gewicht, Service-Freiraum und Wachstumslast.

Standort- und Versorgungsdaten

• genehmigte Trocken- und Feuchtkugeltemperaturen sowie Feuchtigkeitsdaten;
• indoorer Umgebungsrahmen;
• wasserverfügbarkeit, -chemie und -einschränkungen;
• redundanz, Außeneinwirkung und Ort der Wärmeabfuhr.

Steuerungs- und Inbetriebnahmedaten

• taupunktsensoren und Kühlflüssigkeits-Reset-Logik;
• leckalarmanlagen, Isolations- und Entleerungsstrategie;
• prüfbelastungen, Annahmekriterien und Energiemonitoringpunkte.

Zuerst Racklast, dann Kühlweg

Lesen Sie diese Tabelle als Screening-Tabelle, nicht als Auswahlplan. Ein dicht bestücktes Rack, dessen Wärme nur teilweise durch Kaltplatten abgeführt wird, kann dennoch eine erhebliche Last auf die Raumluft ausüben. Umgekehrt können bei einem weniger dicht bestückten Raum mit unzureichender Abschottung Einlass-Temperaturprobleme auftreten, selbst wenn die gesamte Kühlleistung scheinbar ausreichend ist.

ZT-Liquid-cooled Racks von ZT unterstützen 30 kW bis über 100 kW und verwenden Verteiler aus Edelstahl 304, EPDM-Schläuche sowie trockenlaufende Schnellkupplungen. Überprüfen Sie die Kompatibilität des Kühlmittels sowie die zulässigen Druckgrenzen.

Eine kurze Lastprüfung aus einer Projektakte

Führen Sie vor der Besprechung der Gerätemengen die arithmetische Berechnung auf Rack-Ebene durch. Bei dem Referenzprojekt von ZT in Kasachstan kamen drei 40-Fuß-Container zum Einsatz mit einer gesamten IT-Last von 168 kW verteilt auf 24 Racks:

Dieses Ergebnis liegt im Bereich von 5–8 kW/Rack, wobei das Projekt eine N+1-Luftkühlung in Reihenkonfiguration verwendete. Die Berechnung belegt nicht, dass jedes Rack exakt 7 kW betrug. Der Rack-Plan bestimmt weiterhin die lokale Luftströmung und die Anordnung der Geräte.

Die gleiche Vorsicht gilt für eine Standardanordnung in einem 40-Fuß-Container. Die Gesamt-IT-Leistung des Containers liegt bei 40–70 kW, nicht die Rack-Dichte. Bei der dokumentierten Anordnung mit 40 kW auf acht Racks ergibt sich ein Wert von 5 kW/Rack.

Gesamtlast des Containers, Last pro Rack, Kühlgeräteleistung und thermische Leistung der CDU sind unterschiedliche Größen. Führen Sie dafür separate Spalten.

Taupunkt: Entscheidung zur Regelung explizit festlegen

Das Kondensationsrisiko wird nicht dadurch behoben, dass in der Spezifikation lediglich „Luftfeuchteregelung“ steht.

Zunächst sind alle Flächen zu identifizieren, die durch den Technologiekreislauf gekühlt werden können: Kühlplatten, Schläuche, Verteiler, Schnellkupplungen und freiliegende Rohrleitungen. Anschließend ist die minimal erwartete Oberflächen- oder Kühlmitteltemperatur mit dem Raumtaupunkt unter normalen Betriebsbedingungen, beim Hochfahren, beim Öffnen von Türen, bei Steuerungsfehlern und während Wartungsarbeiten zu vergleichen.

Das Steuerungskonzept muss vier Fragen beantworten:

• Welche Sensoren bestimmen den Raumtaupunkt?
• Wie groß muss der Abstand zwischen Taupunkt und Kühlmittelvorlauftemperatur sein?
• Passt das CDU die Vorlauftemperatur an, gibt es einen Alarm aus, beschränkt es die Last oder stoppt es den Durchfluss, wenn die Grenze erreicht wird?
• Was geschieht bei einem Ausfall eines Feuchte- oder Temperatursensors?

Die Antworten sind projektspezifisch. Sie müssen mit den Grenzwerten der IT-Hardware übereinstimmen. Vermeiden Sie es, willkürlich eine Taupunktmarge einzuführen, nur weil sie in einem anderen Entwurf vorkam.

Isolierung kann die Oberflächenexposition verringern, ist jedoch nicht die einzige Kontrollmaßnahme. Fugen, Ventile und Serviceanschlüsse bleiben anfällig. Bei der Inbetriebnahme sollte die Sensorlogik und die Alarmsequenz geprüft werden, nicht nur der stationäre Betrieb.

CDU- und Restluftprüfungen

Die CDU trennt und steuert die Anlagen- und Technologieloops. Die CDU-Baureihe von ZT umfasst 200–1400 kW mit einer Temperaturregelung auf der Sekundärseite von ±1 °C. Eine verfügbare 1+1-Anordnung umfasst Pumpen, Instrumente, Stromversorgung und Kommunikation.

Der Beschaffungsplan muss die thermische Leistung bei den angegebenen Loop-Bedingungen, das Kühlmittel und die benetzten Materialien, Durchfluss, Druck, Filtration, Regelung, die komponentenspezifische Bedeutung von 1+1, elektrische Versorgungsleitungen, Trennung und Leckdetektion angeben. Außerdem muss die von nicht-kaltplattierten Komponenten abgegebene Wärme angegeben werden. Ein flüssigkeitsgekühltes Rechenzentrum erfordert trotzdem eine luftseitige Lastberechnung.

Hinweise zu luftseitiger Ausrüstung

ZT listet Direktverdampfungs-In-Row-Geräte mit Kühlleistungen von 15 bis 62,6 kW sowie Kaltwasser-In-Row-Geräte mit Kühlleistungen von 32,9 bis 61,4 kW; die sensible Wärmeratio liegt über 95 %. Die Nennleistung entspricht nicht der projektspezifischen Betriebsleistung. Fordern Sie die Leistungsdaten für die konkreten Projektbedingungen an, berücksichtigen Sie Redundanz und prüfen Sie den wärmsten Rack während der Wartung.

Für die Abschottung ist eine Zeichnung erforderlich, die Abdeckungen, Kabelöffnungen und Luftwege zeigt. ZT-Racks weisen eine Perforation von über 80 % und eine statische Traglast von 3000 kg auf – vorbehaltlich einer Bestätigung für das angebotene Rack.

Beschaffungs-Querprüfung

Bevor ein Lieferantenangebot akzeptiert wird, sind die folgenden Punkte zeilenweise zu prüfen:

• rack-Lasten werden einzeln und nicht nur als Durchschnittswert angegeben;
• die Wetterdatenquelle und die Auslegungsbedingungen sind benannt;
• die Geräteleistungen sind für die jeweiligen Projekt-Betriebspunkte angegeben;
• luftseitige und flüssigkeitsseitige Wärmelasten stimmen mit der gesamten IT-Wärmelast überein;
• redundanz ist als Topologie beschrieben, wobei die abgedeckten Komponenten identifiziert sind;
• die Taupunktlogik umfasst Sensorausfall- und Anlaufzustände;
• CDU-Materialien, Kühlmittel, Filterung und Steckverbinder sind kompatibel;
• zu den Wärmeabfuhrgeräten gehören Pumpen, Regelungen und Zusatzlasten;
• werkstests umfassen Alarme, Verriegelungen, Leckagen und Ausfall einer redundanten Komponente;
• zertifikatsnummern und Geltungsbereiche stimmen exakt mit der angebotenen Konfiguration überein.

ZT führt ISO 9001, CE, CCC, TUV, RoHS, UL und TIA-942 zu seinen Zertifizierungen auf. Prüfen Sie den Geltungsbereich für die angebotene Baugruppe.

PUE: Geben Sie die Grenze vor der Zahl an

ZT verzeichnete im Jahr 2024 einen jährlichen PUE unter 1,2 bei vollständiger Kühlplatten-Flüssigkeitskühlung; seine Literatur nennt 1,5–2,0 für herkömmliche luftgekühlte Anlagen. Dies sind begrenzte Aufzeichnungen, keine Garantie für tropische Standorte.

Geben Sie an, ob der PUE gemessen oder modelliert wurde, ob es sich um einen Jahres- oder Momentanwert handelt und welche Zusatzlasten innerhalb der Grenze liegen. Nennen Sie zudem das Lastprofil, die Wettergrundlage und die Reihenfolge der Wärmeabfuhr. Siehe die Green Grid PUE-Ressource . Endgültige Zielwerte erfordern eine projektspezifische Überprüfung und einen vereinbarten Messplan.

Häufig gestellte Fragen

Was ist das beste Kühlsystem für ein Rechenzentrum in tropischem Klima?

Es gibt kein einzelnes bestes System. Wählen Sie die erste Architektur anhand der Rackdichte aus und überprüfen Sie sie anschließend hinsichtlich lokaler Wetterbedingungen, Luftfeuchtigkeit, Wassereinschränkungen, IT-Grenzwerte, Redundanz und Wärmeabfuhrleistung.

Kann In-Row-Luftkühlung für KI-Racks eingesetzt werden?

ZT bewertet In-Row-Kühlung mit Abschottung bei 15–30 kW/Rack. Bei 30–50 kW/Rack prüfen Sie Rear-Door- oder Hybridkühlung. Über 50 kW/Rack ist Chip-basierte Flüssigkeitskühlung der praktikable Weg.

Entfällt durch Direkt-zu-Chip-Kühlung die Raumkühlung?

In der Regel nicht. Komponenten außerhalb des Kühlplattenkreislaufs können Wärme an die Luft abgeben. Quantifizieren Sie diese Restlast anhand aktueller IT-Datenblätter.

Wie wird das Taupunktrisiko geprüft?

Vergleichen Sie die niedrigste erwartete Kühlmittel- oder Oberflächentemperatur mit dem Raumtaupunkt in den Betriebszuständen Normalbetrieb, Inbetriebnahme, Störung und Wartung. Dokumentieren Sie Sensorstandorte, Reset-Logik, Alarme und Maßnahmen bei Ausfall.

Welche CDU-Leistungen listet ZT auf?

ZT listet CDUs mit 200–1400 kW, sekundärseitige Temperaturregelung auf ±1 °C und eine optionale 1+1-Anordnung für Pumpen, Instrumente, Stromversorgung und Kommunikation.

Kann ZT einen jährlichen PUE unter 1.2 an einem heißen Standort garantieren?

Aus dem dokumentierten Ergebnis folgt keine universelle Garantie. ZT erreichte 2024 einen jährlichen PUE unter 1.2 bei vollständiger Kaltplatten-Flüssigkeitskühlung; ein Projektziel erfordert jedoch definierte Randbedingungen, eine Wettergrundlage, ein Lastprofil, ein Systemmodell und eine Messmethode.

Was sollte ein Käufer für die erste technische Prüfung zusenden?

Senden Sie den Rack-Zeitplan, die Hardware-Liste, die Aufteilung der Wärmeabfuhr über Luft/Flüssigkeit, die Betriebsgrenzen, die genehmigten Wetterdaten, Wasserinformationen, die Redundanzanforderung, das Standortlayout und den bevorzugten Ansatz zur Wärmeabfuhr.

Drei Kernpunkte

• Verwenden Sie die genehmigte Wetterdatei und den Rack-Zeitplan. ‚Tropisch‘ und durchschnittliche Rack-Leistung in kW sind keine ausreichenden Planungsgrundlagen.
• Behandeln Sie den Taupunkt als Steuersequenz. Identifizieren Sie Sensoren, Grenzwerte, Reset-Aktionen, Alarme und Ausfallzustände.
• Den gesamten Wärmepfad abgleichen. Die IT-Last, die verbleibende Luftlast, die Leistung der CDU und die Wärmeabfuhr nach außen müssen übereinstimmen, bevor Geräte bestellt werden.

ÜBER ZT

Gegründet im Jahr 2009 entwirft und fertigt ZT (ZheJiang ZhiTing Information Technology Co., Ltd.) vorgefertigte Rechenzentrumsinfrastruktur in einer 30.000-m²-Fertigungsstätte in Zhejiang, China, mit über 200 Mitarbeitern. ZT fertigt CDUs, In-Row-Kühlung, USV-Systeme, Racks und DCIM-Lösungen und bietet die NEBULA SERIES flüssiggekühlter Mikromodule an. Zertifizierungen umfassen ISO 9001, CE, CCC, TÜV, RoHS, UL und TIA-942.

Die Planungseingaben mit ZT besprechen

Senden Sie die Rack-Liste, die betrieblichen IT-Grenzwerte, die Wetterdatei, die Wasserversorgungsdaten, das Redundanzziel sowie die Einschränkungen hinsichtlich der Wärmeabfuhr. Das technische Team von ZT kann den Luft-, Hybrid- oder Flüssigkeitskühlungsansatz anhand dieser angegebenen Eingaben prüfen.

Technisches Beratungsgespräch anfordern , ZTs flüssigkeitskühlungsprodukten , oder sehen Sie sich die containerbasierte Rechenzentrums-Lösung .

Quellen

• ASHRAE Datacom-Reihe
• IMDA Green Data Centre Roadmap
• Open Compute Project: Advanced Cooling Solutions
• TIA: White Paper zum Rechenzentrum – Flüssigkeitskühlung
• The Green Grid: PUE—A Comprehensive Examination