Da Rackdichten und Wärmelasten neue Höchststände erreichen, möchten Rechenzentrumsbetreiber die Kühleffizienz über die Auswahl bestimmter Einheiten hinaus verbessern. Flexible Konfigurationen und allgemeine Anlagenpläne sollten mit Raumlayouts, Luftstrompfaden, Geschäftszielen und Expansionsplänen übereinstimmen.
Die Eindämmung von Rechenzentren ist eine Strategie, die physische Barrieren wie Türen, Deckenplatten oder Vorhänge verwendet, um heiße und kalte Luftströme innerhalb der IT-Umgebung zu isolieren, um eine Vermischung zu verhindern. Abhängig von der Sicherheitslösung und der Strategie, die an die Umgebung angepasst ist, wird der Luftstrom entweder auf die Einlässe von IT-Geräten gerichtet oder auf eine kontrollierte Rückführung in Kühleinheiten beschränkt, was die Energieeffizienz erleichtert.
Eindämmungsstrategien – durch die Trennung von heißer und kalter Luft – beinhalten die Steuerung des Luftstroms. Durch die Minimierung des Bypass-Luftstroms, der Mischung aus heißer und kalter Luft nach dem Zufallsprinzip und der Rezirkulation kann der IT-Raum höhere Rackdichten unterstützen, konsistentere Einlasstemperaturen unterstützen und die Belastbarkeit der Ausrüstung ermöglichen.
Warum die Eindämmung von Rechenzentren wichtig ist
Einhausung stabilisiert den Luftstrom über gemischte Einsatzbereiche hinweg, begrenzt die Wärmeableitung von flüssigkeitsgekühlten Racks und unterstützt konsistente Einlasstemperaturen. Während die Flüssigkeitskühlung für die Verwaltung extremer Rackdichten entscheidend ist, erfassen und isolieren HAC-Systeme (Hot Aisle Containment) heiße Abluft und ACC-Systeme (Cold Aisle Containment) kalte Zuluft und leiten diese. Beide Ansätze sind nach wie vor unerlässlich, da sich die meisten Umgebungen mit hoher Dichte immer noch in luftgekühlten oder hybriden Reihen mischen.
Abb. 1. Vertiv™ SmartAisle™ ist eine Containment-Lösung, die Racks, Kühlung, Leistung und Überwachung integriert, um den Luftstrom zu optimieren, den Energieverbrauch zu reduzieren und die Effizienz von Rechenzentren zu verbessern.
Die Einhausung von Rechenzentren leitet den Luftstrom durch thermische Zonen und Rack-Layouts und sorgt für stabile Temperaturen, wenn Dichte und Rechenlasten steigen. Die frühzeitige Planung von Containment-Strategien verbessert die Kühlleistung, senkt den Energieverbrauch und optimiert die Infrastruktur. Sie kann bei wachsenden betrieblichen Anforderungen effizient skaliert werden.
- Der Kühlbedarf steigt: Die Uptime Institute Global Data Center Survey 2025 zeigt, dass eines von acht Rechenzentren jetzt Racks mit 30-59 kW einsetzt, wobei einige über 100 kW liegen. Diese Dichten werden immer häufiger bei Neubauten und Nachrüstungen verwendet, angetrieben von KI-Workloads und beschleunigter Rechenleistung. Wenn die thermischen Belastungen steigen, benötigen Betreiber Kühlstrategien, die sich mit der Nachfrage skalieren lassen, ohne die Effizienz oder die Layout-Flexibilität zu beeinträchtigen.
- Strom ist eine feste Quelle: Da der Stromverbrauch des Rechenzentrums sich bis 2030 verdoppeln wird, geben Regierungen und Versorgungsunternehmen keine zusätzlichen Stromzuweisungen mehr, sodass Rechenzentren innerhalb definierter Energieschwellen arbeiten müssen. Eindämmungsstrategien reduzieren den Energiebedarf für die Kühlung, ermöglichen die Umverteilung der Energie auf wichtigere Funktionen wie Rechen-Workloads und können die Economizer-Stunden verlängern.
- Umweltstandards prägen die Erwartungen an das Kühlmanagement: Die Effizienzanforderungen entwickeln sich weltweit weiter, und Betreiber benötigen praktische Möglichkeiten, um innerhalb ihrer Energieallokation zu arbeiten. Eindämmungsstrategien wirken sich direkt auf den Stromverbrauch von Rechenzentrumseinrichtungen aus, da – zusammen mit anderen Methoden und Techniken – die Betriebs- und Kosteneinsparungen auf andere Anlagenanforderungen umverteilt werden können.
Eindämmung in Umgebungen mit hoher Dichte und Flüssigkeitskühlung
Eindämmungstechniken sind nicht auf die herkömmliche Luftkühlung beschränkt. In hochdichten Einsatzbereichen, die Rücktürwärmetauscher (RDHX) oder Direct-to-Chip (DtC)-Schleifen verwenden, können diese dazu beitragen, die Raumtemperaturen durch die Trennung von Warm- und Kaltzonen zu stabilisieren. Dies ermöglicht den Betrieb von Flüssigkeitskühlsystemen ohne Beeinträchtigung durch rückgeführte Luft und hilft, konsistente Bedingungen im gesamten Raum aufrechtzuerhalten.
Bei Hybrid-Kühleinrichtungen begrenzt die Eindämmung die Restwärme von flüssigkeitsgekühlten Racks auf die unmittelbare Zone, reduziert die luftseitige Last und hält gemischte Umgebungen stabil. Nach geschätzten Durchschnittswerten sollte ein hochdichtes Design Folgendes unterstützen können:
- 20–30 kW pro Rack in luftgekühlten Reihen
- 35–50 kW mit RDHXs und
- Bis zu 100–130 kW in Flüssig- oder Hybrid-KI-Bereitstellungen
Ein präzises Luftstrommanagement ist dabei von zentraler Bedeutung, um Bypass zu verhindern und konditionierte Luft direkt an die Last abzugeben.
Die Entwicklung der künstlichen Intelligenz (KI) und des maschinellen Lernens (ML), hauptsächlich durch Technologien wie ChatGPT und Large Language Models (LLM), hat die Nachfrage nach High-Performance Computing (HPC) erhöht.
Lösungen für Warmgang- und Kaltgangeinhausungen
• Heißgangeinhausung (HAC): Dieses Design verwendet geschlossene Räume um Serverabluftbereiche, um Heißluft direkt über physische Barrieren (z. B. Türen und Deckenplatten) zu Kühlsystemen zu leiten. Diese Isolierung verhindert die Heißluftrückführung, besonders effektiv für dichte Serverracks, die erhebliche Wärme erzeugen.
Abb. 2. Heißgassen sind umschlossen, um die Serverabgase zu erfassen, während kühle Luft vom Doppelboden in die Serverfronten eintritt. Die Heißluft wird zur Rückführung von Kanälen oder zur Überkopfkühlung geleitet, um die Effizienz zu verbessern. Pfeile markieren Luftstromwege.
• Kaltgangeinhausung (CAC): Dieses Design umschließt Servereinlassbereiche mit Seitenwänden und Deckenbarrieren, um den gekühlten Luftstrom zu konzentrieren. Es lässt sich nahtlos in Umgebungen mit erhöhtem Boden integrieren und lässt sich mit der Luftverteilung unter dem Boden kombinieren, um eine präzise Kühlung zu gewährleisten. CAC trennt Warm- und Kaltluftströme effektiver, konzentriert sich auf die Leitung der Zuluft zu den Servereinlässen und gilt bei Nachrüstungen im Hochboden als vorteilhaft.
Abb. 3. Kalte Gänge sind eingeschlossen, um kühle Luft in die Serverfronten zu leiten, während heiße Abgase in den heißen Gang freigesetzt und weggeleitet werden, um die Effizienz zu verbessern. Pfeile markieren Luftstromwege.
Operative Strategien für die Eindämmung von Rechenzentren mit hoher Dichte
Hybridsysteme kombinieren HAC, CAC und vertikale Abgaskanäle für ein anpassbares Luftstrommanagement. Sie sind ideal für Hyperscale- oder Colocation-Rechenzentren mit sich verschiebenden Workloads und Layouts. Hybridsysteme balancieren Flexibilität und Kühleffizienz aus, indem sie reihenbasierte Luft, Rücktürwärmetauscher und Direkt-zu-Chip-Schleifen kombinieren, um Wärme zu trennen und stabile Einlasstemperaturen aufrechtzuerhalten.
Anpassung der Strategie an die erforderlichen Workloads
HAC zeichnet sich in Umgebungen mit hoher Dichte durch wärmeintensive Workloads und Umgebungen wie künstliche Intelligenz (KI) und maschinelles Lernen aus, in denen die Heissluftisolation die Kühleffizienz erheblich verbessert. Der zielgerichtete Ansatz von CAC verhindert Hotspots und optimiert die Kühlleistung, wodurch er sich ideal für die folgenden Anwendungen eignet:
- Moderne Rechenzentren mit variablen Rackdichten
- Nachrüstungen von angehobenen Böden oder
- Umgebungen, die eine präzise Temperaturregelung erfordern.
Die Wahl zwischen Systemen hängt in erster Linie von der Rackdichte, der vorhandenen Kühlinfrastruktur und den Einschränkungen des Anlagenlayouts ab.
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KI-Workloads mit hoher Dichte drängen Rechenzentren in Richtung adaptiver Hybridkühlung, um den Anforderungen des Wärmemanagements gerecht zu werden. So bleibt die Branche der Hitze immer einen Schritt voraus.
Eindämmung, die Schritt hält
Da die Nachfrage nach einer erhöhten Rechendichte zunimmt, wird die Eindämmung zunehmend zu einer zentralen Designwahl. Es wirkt sich direkt auf Betriebskosten, Energieeffizienz und Skalierbarkeit der Infrastruktur aus. Vertiv entwickelt Eindämmungsstrategien, die auf Ihr Standortlayout, Ihre Rackdichteziele und Ihre Energieprioritäten zugeschnitten sind. Kontaktieren Sie noch heute das Vertiv-Team.
