Immersionskühlung (Tauchkühlung)

Was ist Immersionskühlung (Tauchkühlung)?

Bei der Immersions- oder Tauchkühlung wird IT-Hardware in eine dielektrische Flüssigkeit getaucht, die thermisch leitfähig ist, und so gekühlt.

Eines der einfachsten Beispiele der Tauchkühlung ist das Eintauchen standardmäßig luftgekühlter Computerhardware in Mineralöl. Mineralöl leitet nicht, ist nicht kapazitiv und stellt für die Elektronik damit keine Gefahr dar. Computer-Enthusiasten nutzen diese Methode manchmal mit handelsüblichen Aquarien, in denen die Hardware untergebracht wird. Die Ventilatoren drehen sich weiter, so dass das Öl über die Kühler zirkuliert – natürlich mit geringerer Geschwindigkeit als in der Luft, dafür aber mit einer viel effizienteren Wärmeleitfähigkeit. Somit werden die Komponenten gekühlt, während das Öl zunächst die Hitze absorbiert und dann von der Verdunstungskühlung profitiert. Allerdings kann diese Methode nicht mit starken Hitzebelastungen umgehen und benötigt von Zeit zu Zeit nachgefülltes Öl.

Anspruchsvollere Methoden der Immersionskühlung werden in Vorzeige-Computern, Mainframes und Rechenzentren eingesetzt. Diese Systeme nutzen oft noch immer Verdunstungskühlung und tauchen die Teile unter, doch sie sind oftmals ein geschlossenes System, eher wie eine Hybridlösung aus Immersionskühlung und herkömmlicher Flüssigkühlung mitsamt Pumpen und externen Radiatoren. Die von ihnen eingesetzte Flüssigkeit ist in den meisten Fällen eine künstliche dielektrische Flüssigkeit mit tieferem Siedepunkt als Wasser. Die Flüssigkeit verdampft, kondensiert und tropft zurück in den dafür vorgesehen Tank. Dieses Vorgehen reduziert den Bedarf an Flüssigkeit, die oft proprietär und teuer ist.

Tauchkühlung verbraucht bis zu 99 Prozent weniger Elektrizität als eine herkömmliche Kühlung eines Rechenzentrums mit Kühlgeräten, Wärmepumpe und Klimageräten. Die höhere Kühlleistung zu geringeren Kosten ermöglicht auch höhere Systemdichten. Viele Immersionskühlungsanlagen sind komplex. Allerdings verursachen einfachere – und dennoch sehr effektive – Systeme mit offenem Bad die geringsten Betriebskosten. Weitere Vorteile liegen in dem nahezu geräuschlosen Betrieb und verringerter Staubbildung, da nur ein deutlich reduzierter Luftstrom benötigt wird.

Die Flüssigkühlung kann die Flexibilität eines Rechenzentrumsdesigns deutlich einschränken, da mit der Wasserversorgung verbundene Systeme nicht ganz so einfach umgesetzt werden können. Die Kombination elektronischer Systeme und Wasser verkompliziert darüber hinaus auch die Disaster-Recovery-Planung (DRP). Administratoren müssen vorab wissen, wie sie mit möglichen Problemen umgehen werden, so wie etwas Rost oder Leckagen. Immersionskühlung mit dielektrischen Flüssigkeiten vereinfacht viele dieser Sorgen ebenso wie die allgemeine Angst vor dem Zusammenspiel von Elektrik und Wasser.

Das Kühlmittel kann kreativ eingesetzt werden, um die Hitze an einen Ort zu transportieren, an dem sie sich nützlich machen kann. Auch das führt effektiv zu Wärmeeinsparungen. Die meisten Immersionskühlungen für Rechenzentren sind sehr kostenintensiv bezüglich ihrer Installation. Allerdings stellen die Stromverbrauchskosten für Kühlung einen der größten Posten bei den Betriebskosten dar, so dass sich die Investition in die Immersionskühlung üblicherweise schon nach kurzer Zeit durch die Energieeinsparungen amortisiert.