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Da Server immer dichter gepackt werden, kühlen immer mehr Rechenzentren diese mit Flüssigkeit statt nur mit Luft, und der Plattenwärmetauscher ist zu einer der stillen Schlüsselkomponenten der Kühlanlage geworden. Er trennt die saubere Flüssigkeit, die zu den Servern gelangt, vom größeren Wassersystem des Gebäudes, nutzt bei geeigneten Wetterbedingungen kühle Außenluft zur Kühlung und kann die Abwärme an einen Abnehmer weiterleiten, der diese nutzen möchte. Dieser Leitfaden erklärt, wo sich der Wärmetauscher befindet und warum er dort ist.
Zwei Kreisläufe, die sich nicht vermischen dürfen
Ein flüssigkeitsgekühltes Rechenzentrum verfügt über zwei Arten von Wasser. Der Gebäudekreislauf ist das gebäudeeigene System: lange Rohrleitungen, Kältemaschinen, Kühltürme oder Rückkühler, viele verschiedene Materialien und eine Wasserqualität, die zwar gut, aber nicht perfekt ist. Der Technologiekreislauf verläuft zu den Racks und durch die Kühlplatten an den Prozessoren, wobei die Kanäle so fein sind, dass jeglicher Schmutz oder Korrosionsrückstände sie verstopfen würden. Ein Plattenwärmetauscher, der sich häufig in einer Kühlmittelverteilungseinheit befindet, ermöglicht den Wärmeaustausch zwischen den beiden Kreisläufen, während die Flüssigkeiten voneinander getrennt bleiben, sodass die Server stets nur ihr eigenes sauberes, aufbereitetes Kühlmittel erhalten.
Warum ein Plattenwärmetauscher?
Platz in einem Rechenzentrum ist kostbar, und ein Plattenwärmetauscher erfüllt seine Aufgabe auf kleiner Stellfläche. Er kann die Temperaturen der beiden Kreisläufe einander annähern, wodurch das Kühlwasser mit einer höheren Temperatur zirkulieren kann und Energie beim Kältemaschinenbetrieb eingespart wird. Er reagiert schnell auf Änderungen der IT-Last und hält das Volumen des Technologiekreislaufs gering, was die Kosten für das Kühlmittel sowie den Schaden, den ein Leck verursachen könnte, begrenzt. Bei sauberen und geschlossenen Kreisläufen ist eine kompakte, versiegelte Einheit üblich; bei weniger sauberen Anlagen wird eine Einheit mit Dichtungen bevorzugt, die geöffnet werden kann.
Freikühlung und Wärmerückgewinnung
Derselbe Wärmetauscher ermöglicht die freie Kühlung. Wenn die Außenluft kühl genug ist, kühlen luftgekühlte Rückkühler auf dem Dach oder im Hof einen Glykolkreislauf, und ein Plattenwärmetauscher leitet diese Kälte an das Gebäudewasser weiter, während die Kältemaschinen ruhen. Da bei der Flüssigkeitskühlung wärmeres Wasser verwendet werden kann, verlängern sich die Betriebszeiten dieses Verfahrens. Umgekehrt kann die von den Servern abgeführte Wärme über einen Plattenwärmetauscher an ein Fernwärmenetz, ein Nachbargebäude oder einen Prozess weitergeleitet werden, wodurch Abwärme in ein Produkt umgewandelt wird.
Für den Dauerbetrieb ausgelegt
Ein Rechenzentrum steht nie still, daher sind die Wärmetauscher redundant ausgelegt: parallel geschaltete Einheiten, damit eine Einheit gewartet werden kann, Absperrventile zur Isolierung jeder einzelnen Einheit, Schmutzfänger zum Schutz der Kanäle sowie Steuerungen, die den Technologiekreislauf unabhängig von den Vorgängen auf der Gebäudeseite innerhalb seiner Grenzwerte halten. Die Wahl von Typ, Material und Anordnung richtet sich nach den Medien, der Belastung und der Ausfalltoleranz des Standorts. TECS Engineering entwickelt und liefert Plattenwärmetauscherlösungen für Motor-, Kraftwerks- und industrielle Kühlkreisläufe und fertigt die Rückkühler und Kühler, die die Wärme an die Luft abgeben; teilen Sie uns die Last, die Kreisläufe und die Standortbedingungen mit, und das Ingenieurteam wird Ihnen eine Lösung anbieten.
Kurz gesagt
- Trennt den Reinwasserkreislauf des Servers vom Gebäudewasser
- Befindet sich häufig in der Kühlmittelverteilungseinheit
- Kompakt, reaktionsschnell und mit geringer Grädigkeit
- Bei Rückkühlern wird freie Kühlung genutzt, wenn die Außenluft dies zulässt.
- Leitet die Serverwärme zur Heizung oder für Prozesszwecke weiter
- Ausgelegt mit Reserveeinheiten, Isolierung und Filterung
Was in eine Anfrage gehört
- IT-Kühlbedarf und dessen voraussichtliche Entwicklung
- Die Flüssigkeiten auf beiden Seiten und ihre Qualität
- Für den Technologiekreislauf erforderliche Temperaturen
- Die Gebäudeseite: Kältemaschinen, Kühltürme oder Rückkühler
- Gewünschte Redundanz und verfügbarer Platz
- Standortklima und geplante Wärmerückgewinnung
Häufige Fragen
Warum benötigt ein flüssigkeitsgekühltes Rechenzentrum einen Plattenwärmetauscher?
Um das saubere Kühlmittel, das zu den Servern gelangt, vom größeren Wasserkreislauf des Gebäudes zu trennen, damit Schmutz oder Korrosionsprodukte niemals in die feinen Kanäle der Kühlplatten gelangen.
Was ist eine Kühlmittelverteilungseinheit?
Die Anlage, die den Technologiekreislauf mit Pumpen, Filtern und Steuerungen versorgt; ein darin befindlicher Plattenwärmetauscher leitet die Wärme an das Gebäudewasser weiter.
Inwiefern trägt ein Plattenwärmetauscher zur freien Kühlung bei?
Die Kühlung eines Rückkühlerkreislaufs im Freien wird auf das Gebäudewasser übertragen, sodass die Kältemaschinen außer Betrieb genommen werden können, wenn die Außenluft kühl genug ist.
Kann die Wärme aus einem Rechenzentrum wiederverwendet werden?
Ja. Ein Plattenwärmetauscher kann die Wärme an ein Fernwärmenetz, ein nahegelegenes Gebäude oder einen Prozess weiterleiten.
Wie lässt sich ein Ausfall vermeiden?
Mit parallel geschalteten Einheiten, Absperrventilen, Schmutzfängern und Regelvorrichtungen, sodass ein Wärmetauscher gewartet werden kann, während die anderen die Server weiterhin kühlen.
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