Kühlluftführung von SCS FACO

Warum ist eine optimale Kühlluftführung wichtig?

Eine optimale Kühlluftführung ist wichtig, um die Effizienz der Kühlung und Belüftung von Servern und anderer Hardware im Rechenzentrum zu gewährleisten.

Eine optimale Kühlluftführung stellt die Trennung von Warm- und Kaltluft sicher. Das Ziel der Kühlluftführung besteht darin, dass die gekühlte Luft als Zuluft an den Lufteinlässen der Server ankommt und die erwärmte Luft ohne Umwege zu den Rückläufen der Kühlung gelangt. 

Komponenten zur Kühlluftführung stellen sicher, dass die Temperatur im Rechenzentrum konstant bleibt und die Luft optimal verteilt wird. Dazu zählen Klimageräte (CRAC/CRAH), die die Lufttemperatur im Rechenzentrum konstant halten, sowie Lüfter in den Klimageräten und in den Servern selbst, die die Luft verteilen und die warme Luft abführen. Luftkanäle oder Doppelbodensysteme übernehmen den Transport der gekühlten Luft zu den Racks, während die warme Abluft über definierte Rückführungswege wieder zum Kühlsystem gelangt. Wird zusätzlich eine Kaltgangeinhausung eingesetzt, bleibt die gekühlte Luft im Kaltgang eingeschlossen, was die Luftversorgung der Servereinlässe stabilisiert und die thermische Trennung weiter verbessert.

Der praktische Nutzen einer präzisen Kühlluftführung liegt in einem optimierten Abtransport der Wärmelasten. In vielen Rechenzentren geht ohne konsequente Lufttrennung ein relevanter Teil der erzeugten Kaltluft als sogenannte Bypass Luft verloren. Bypass Luft ist Luft, die den Server gar nicht erreicht, sondern ungenutzt in den Rücklauf gelangt. Eine durchdachte Kühlluftführung senkt das Risiko für Bypass Luft, indem die kalte Luft möglichst vollständig in die Cold Aisles geleitet wird, während die erwärmte Abluft in die Warmgänge (Hot Aisles) abgeführt wird. Von dort aus wird die warme Luft wieder von den Kühlsystemen aufgenommen. Das Ergebnis ist eine verbesserte Effizienz und Betriebssicherheit.

Eine optimale Kühlluftführung ist zur Vermeidung von Hotspots wichtig. Hotspots bilden sichhäufig durch Luftkurzschlüsse. Luftkurzschlüsse entstehen, wenn warme Abluft von der Rackrückseite durch Lücken, offene Höheneinheiten oder nicht abgedichtete Rackbereiche wieder an die Vorderseite gelangt und von den Servern erneut angesaugt wird. Diese Rezirkulation führt lokal zu deutlich höheren Einlasstemperaturen, einzelne Systeme überhitzen schneller, Lüfter drehen hoch und IT-Komponenten drosseln ihren Betrieb, um sich zu schützen. Eine saubere Luftführung mit klar getrennten Warm- und Kaltzonen minimiert das Überhitzungsrisiko und trägt zu gleichmäßigen Temperaturprofilen im gesamten Rack bei.

Eine optimale Kühlluftführung senkt die Energiekosten nachhaltig, denn Kühlung verursacht im Rechenzentrum bis zu 40 % der Gesamtkosten. In vielen IT-Umgebungen liegt der Anteil der Kühlung an den gesamten Stromkosten bei etwa 30 bis 40 Prozent. Wenn die Kaltluft ohne Verluste gezielt zu den Servern geführt wird, ist es möglich, die benötigte Kühlleistung reduzieren oder Spielraum zu schaffen, um mit höheren, effizienteren Sollwerten zu arbeiten. Das wirkt sich positiv auf die Betriebskosten aus und stabilisiert gleichzeitig die Betriebsbedingungen.

Eine stabile Kühlluftführung verlängert die Lebensdauer der Hardware. Mit konstanten Temperaturen durch gute Kühlluftführung wird vermieden, dass interne Serverlüfter permanent auf maximaler Drehzahl laufen, was den Verschleiß reduziert. Die mögliche Leistungsdichte steigt, da die Kühlung effizient arbeitet. Moderne Server Racks erzeugen auf engem Raum enorme Abwärme. Mit optimierter Luftführung in Kombination mit Einhausungen ist es möglich, Leistungsdichten im Bereich von etwa 15 kW bis 30 kW pro Rack sicher zu betreiben, weil die Zuluftversorgung und die Abfuhr der warmen Abluft besser kontrollierbar sind.

Was sind die Vorteile unserer Kühlluftführung?

Die Vorteile unserer Kühlluftführung durch Einhausungen sind die hohe Kostenersparnis und verbesserte Energieeffizienz für maximale Leistungsdichte im Rechenzentrum.

Der zentrale Wirkmechanismus ist die gezielte thermische Trennung zwischen der von Kühlgeräten bereitgestellten, gekühlten Luft und der warmen Serverabluft. Wenn kalte und warme Luft nicht miteinander vermischt werden, arbeitet das Gesamtsystem planbarer: Die IT erhält die notwendige Zulufttemperatur dort, wo sie benötigt wird, und die Rückluft erreicht die Kühlung wärmer und vor allem unvermengt, was in luftbasierten Konzepten ein wichtiger Effizienzhebel ist.

Unsere Kühlluftführung hilft dabei, Betriebskosten zu senken. Je nach Ausgangslage und Umsetzungsgrad sind Einsparpotenziale in den Betriebskosten zwischen 10-30% durch Containment möglich. Entscheidend ist dabei nicht ein einzelnes Bauteil, sondern die Konsequenz in der Ausführung. Eine Einhausung reduziert die Vermischung der Luftmassen, verhindert unnötige Bypass-Ströme und reduziert Rezirkulation. Für die IT-Geräte bringt Bypass-Luft keine Kühlwirkung, sie verursacht aber dennoch Energieaufwand. Eine konsequente Kühlluftführung mit Einhausung stellt eine strikte Abdichtung und klare Luftwege sicher. Dazu gehören sauber abgedichtete Kabeldurchführungen und Öffnungen sowie Blindpaneele in leeren Rackbereichen, damit die Luft tatsächlich durch die Server strömt.

Unsere Kühlluftführung unterstützt die Vermeidung von Rezirkulation. Rezirkulation bedeutet, dass warme Abluft wieder an den Einlass gelangt, sich mit der gekühlten Luft mischt und dadurch die Einlasstemperatur erhöht. Eine Einhausung unterstützt eine effiziente Wärmeabfuhr, weil die warme Luft in der Warmzone bleibt und nicht zurück in die Kaltzone drängt. Das senkt das Hotspot Risiko und sorgt dafür, dass auch in oberen Höheneinheiten im Rack ähnliche Temperaturen erreicht werden wie in unteren Bereichen, was die Kühlung aller IT-Komponenten gleichmäßiger macht.

Ein weiterer Vorteil unserer Kaltluftführung ist die Erhöhung der Delta-T-Werte. Delta T ist eine zentrale Kennzahl im Rechenzentrum und beschreibt die Temperaturdifferenz zwischen kühler Zuluft und warmer Abluft. Gängige Delta-T- Werte liegen zwischen 10 und 12 °C. Als Ziel wird in hocheffizienten IT-Umgebungen ein Delta T von 14 °C angestrebt. Wenn warme Abluft die Kühlgeräte ungemischt erreicht, steigt die Rücklauftemperatur und damit häufig auch das Delta T. Ein höherer Temperaturunterschied verbessert in vielen Systemen die Effizienz des Wärmetauschers in der Klimaeinheit. Ein möglichst hoher Delta T Wert ist daher oft Gegenstand gängiger Rechenzentrumsleitlinien, die sich an anerkannten Empfehlungen wie ASHRAE Thermal Guidelines orientieren.

Unsere Kühlluftführung ermöglicht eine maximale Ausnutzung freier Kühlung. Wärmetauscher arbeiten effizienter, wenn die Rücklauftemperatur hoch ist, weil keine Vermischung mit Kaltluft stattfindet. So ergeben sich in vielen Klimazonen mehr Stunden pro Jahr, in denen freie Kühlung mit Außenluft nutzbar ist. Das reduziert den Bedarf an energieintensiver mechanischer Kälteerzeugung und stärkt die Wirtschaftlichkeit des Betriebs, ohne die IT-Sicherheit zu kompromittieren.

Kühlluftführung von SCS FACO

Die Kühlluftführung von SCS FACO basiert auf effizienten Kaltgangeinhausungen, die individuell an die Gegebenheiten vor Ort angepasst werden. 

In Rechenzentren unterscheiden sich Rackreihen, Gangbreiten, Deckenhöhen und Schnittstellen teils erheblich. Durch die Einhausung wird die Kaltzone klar definiert, die kalte Zuluft bleibt dort, wo die Server sie benötigen, und die Warmzone bleibt thermisch separiert, sodass die warme Abluft kontrolliert abgeführt wird.

Unsere Kühlluftführung bietet eine hohe mechanische Stabilität. Einhausungen von SCS FACO sind Aluminium- und Stahlkonstruktionen. Einhausungen bieten die erforderliche Stabilität für einen sicheren Betrieb, ohne dass sich Türen, Paneele oder Dachmodule verziehen oder unbeabsichtigt Spalte entstehen, die die Luftführung wieder verschlechtern.

Wir bieten Türsysteme mit automatischer Schließung für eine sichere Kühlluftführung. Offene Türen sind eine der häufigsten Ursachen für eine plötzlich schlechtere Kühlluftführung, weil sie die thermische Trennung unmittelbar aufheben und kalte und warme Luft wieder vermischen. Automatisch schließende Türen reduzieren dieses Risiko und unterstützen den stabilen Betrieb, weil der Kaltgang auch dann geschlossen bleibt, wenn im Alltagstakt Türen versehentlich offengelassen würden. Zudem lässt sich die Türtechnik in elektronische Schließsysteme integrieren, was insbesondere in Umgebungen mit erhöhten Anforderungen an Zutrittskontrolle und Betriebssicherheit relevant ist.

Unsere Einhausungen sind vendor-neutral. Einhausungen von SCS FACO lassen sich an verschiedene Serverschranktypen anpassen, sodass Betreiber und Colocation Anbieter nicht auf einen bestimmten Server Rack Hersteller festgelegt sind. Dadurch bleibt die Lösung kompatibel mit gewachsenen IT-Infrastrukturen und mit künftigen Erweiterungen, bei denen sich Rack-Modelle oder Ausbaukonzepte gegebenenfalls ändern.

Für welche Rechenzentren eignet sich unsere Kühlluftführung?

Unsere Kühlluftführung eignet sich für alle Rechenzentren, die die Integration von Einhausungen erlauben, beispielsweise Colocation Rechenzentren, Bestands Rechenzentren, High Density Rechenzentren und mittelständische Serverräume.

Unsere Kühlluftführung ist für Colocation Rechenzentren geeignet. In Colocation Rechenzentren steht häufig die effiziente Klimatisierung klar abgegrenzter Kundenbereiche im Vordergrund. Containment hilft dabei, Luftströme pro Fläche besser zu kontrollieren und Betriebskosten zu senken, weil weniger Kaltluft verloren geht und die Kühlung zielgerichtet arbeitet. Eine definierte Kühlluftführung unterstützt verlässliche Betriebsbedingungen für unterschiedliche Kundensetups, ohne dass einzelne Hotspots die Rechenzentrumsumgebung destabilisieren.

In Bestands Rechenzentren ist die Nachrüstung oft eine besondere Herausforderung, weil Raumgeometrien, vorhandene Racks und bereits installierte Infrastrukturen selten ideal sind. Der modulare Aufbau unserer Einhausungen ist hier vorteilhaft, weil sich Lösungen an individuelle Höhen, Breiten und Gegebenheiten anpassen lassen. Insbesondere bei Modernisierungen ist es wichtig, dass die Kühlluftführung verbessert werden kann, ohne das gesamte Rechenzentrum neu planen zu müssen, und dass sich die Maßnahmen schrittweise umsetzen lassen.

Unsere Kühlluftführung ist ideal für High Density Rechenzentren geeignet. In High Density Rechenzentren, in denen Blade-Server oder KI-Infrastruktur auf engem Raum sehr hohe Abwärme erzeugen, ist eine saubere Lufttrennung besonders kritisch. Wenn warme Luft wieder angesaugt wird oder Kaltluft nicht zuverlässig an den Einlass gelangt, steigen die Temperaturen schnell an. Einhausungen unterstützen die Trennung der Luftströme und helfen, Überhitzung zu vermeiden, weil die warme Abluft in der Warmzone bleibt und die Kaltzone stabil mit gekühlter Luft versorgt wird. Insbesondere bei steigenden Rackleistungen ist die kontrollierte Kühlluftführung im RZ wichtig für die Betriebssicherheit und planbare Skalierung.

Mittelständische Serverräume mit etwa 5-10 Racks profitieren von der Skalierbarkeit unserer Systeme zur Kaltluftführung mit modularen Paneelen und Dachelementen. In solchen Umgebungen ist das Budget häufig enger und die Fläche begrenzt. Die klare Trennung der Kalt- und Warmbereiche und die konsequente Abdichtung von Öffnungen, wird die Kühlung gleichmäßiger, Hotspots werden reduziert und die Kühlluftführung im Rechenzentrum insgesamt effizienter.