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09.10.2006

Server besser kühlen

Ein großes Problem bei Servern ist die Abfuhr der Verlustwärme. Je kleiner die Gehäuse, desto mehr Aufwand muss bei der Kühlung betrieben werden. Das deutsche Unternehmen Hertweck IT-Consulting will nun die Kühlung von Blade-Servern revolutionieren.

Von Hans-Jürgen Humbert

Blade-Server erfreuen sich immer größerer Beliebtheit. Vereinen sie doch hohe Rechenleistung auf kleinstem Raum. Dank ihrer genormten und festen Anschlüsse beschränkt sich die Installation auf das Einschieben des Blades in das Rack - fertig.

Da in einem Blade bis zu vier Hochleistungs-Server-Prozessoren untergebracht werden können, wird es ohne geeignete Kühlmaßnahmen sehr heiß. Die entstehende Verlustwärme ließ sich bislang nur durch einen extrem schnellen Luftstrom durch den Server abführen. Ganze Lüfterbatterien im Server schaufeln kühle Luft durch das Gerät. Luftaustrittstemperaturen von bis zu 50 Grad werden dabei schnell erreicht. Damit diese heiße Luft den Serverschrank nicht zusätzlich aufheizt, sind im Schrank mit Wasser gekühlte Wärmetauscher installiert. Warum also die Wasserkühlung nicht gleich im Blade integrieren? Auch solche Lösungen gibt es. Die sind aber wieder aufwändiger zu installieren, da jetzt Wasserschläuche zusätzlich an das Blade angeklemmt werden müssen. Mit einem innovativen Konzept will das deutsche Unternehmen Hertweck IT-Consulting jetzt eine Wasserkühlung für Blade-Server etablieren.

Die Lösung: Blade-Cooling-System

Die clevere Idee des Blade-Cooling-Systems, kurz BCS, besteht darin, mit zwei Kühlsystemen zu arbeiten. Ein kleines System ist fest im Blade integriert, und ein großes Kühlsystem, das mehrere Blades bedienen kann, befindet sich außerhalb des Serverraumes.

Mittels Wärmetauscher auf jeder CPU im Server wird deren Abwärme auf die Kühlflüssigkeit übertragen und anschließend zur Rückwand des Blades transportiert. Als Wärmetauscher zwischen Primär- und Sekundärkühlung fungiert eine Kupferplatte mit Abmessungen von 109 x 38 Millimetern. Diese Fläche reicht laut Aussage von Hertweck aus, um eine maximale Wärmeleistung von 1.500 Watt bei einem Temperaturunterschied von 38 Grad transportieren zu können. Beim Einstecken des Blades in seine Halterung wird die Kupferplatte an ihr Gegenstück, nämlich eine zweite Platte im Rack, gepresst. An dieser ist der Primärkreislauf angeschlossen. Über die beiden Kontaktplatten wird die gesamte Abwärme des Servers zum Primärkreislauf übertragen.

Hinter der Kontaktplatte im Primärkreislauf befindet sich eine kleine Turbine. Diese nutzt die Strömungsenergie des einfließenden Kühlwassers und wandelt sie in eine Drehbewegung um. Auf der Gegenseite im Sekundärkreislauf sitzt der Turbine gegenüber eine Pumpe, ein einfaches Flügelrad, das mittels Magnetkupplung mit der Turbine gekoppelt ist. Deren Drehbewegung überträgt sich nun auf die Pumpe und erzwingt so eine Umwälzung der Kühlflüssigkeit im Sekundärkreislauf. Dank dieser Magnetkupplung können alle Dichtungen im Sekundärsystem statisch ausgeführt werden. Das heißt, man muss keine rotierenden Wellen wie bei herkömmlichen Pumpen abdichten. Das System arbeitet deshalb völlig wartungsfrei und sicher. Wasser kann nicht austreten.

Wo gibt’s das Kühlsystem zu kaufen?

Da nun die Wasserkühlung in den Blades integriert ist, können die Wärmetauscher in den Serverschränken eingespart werden, was Platz für zusätzliche Blades schafft.

Trotz aller Vorteile besitzt das Blade-Cooling-System aber auch ein paar kleine Nachteile. Durch die Wasserkühlung wird die Hitze gezielt von den Hotspots (Prozessoren) abgeführt. Die behalten also immer einen kühlen Kopf. Die daneben liegenden Spannungsregler und auch die Kondensatoren bekommen davon allerdings nichts ab. Und da jetzt auch noch der kühlende Luftstrom komplett entfällt, können sich weitere Komponenten aufheizen.

IT-Techniker betreiben manchmal Server zu Service- oder Reparaturzwecken in geöffnetem Zustand außerhalb des Racks. Mit dem Blade-Cooling-System geht das nun nicht mehr. Es sei denn, auch am Labortisch steht ein Gegenstück des Kühlkreislaufs zur Verfügung. Ohne die Turbine des Primärkreislaufes würde nicht einmal mehr die Flüssigkeit im Sekundärkreislauf umgewälzt werden.

Kaufen kann man das inzwischen patentierte Kühlsystem leider noch nicht. Prototypen sind fertig und haben erste Erprobungen hinter sich. Das Projekt steht vor der Serienreife, und Hertweck IT-Consulting ist auf der Suche nach Partnern, die das System bauen wollen.

Infos: www.hertweck-consulting.de