Während Rechenzentren weiterentwickelt werden, um KI, HPC und andere rechenintensive Workloads zu unterstützen, stößt das Wärmemanagement an seine Grenzen. Herkömmliche Präzisionsluftkühlung reicht nicht mehr aus. Flüssigkeitskühlung hat sich als kritische Notwendigkeit erwiesen. Coolant Distribution Units (CDUs) sind von zentraler Bedeutung für viele dieser Systeme. Sie fungieren als Control Hub für technische Kühlsystemkreisläufe (Technical Cooling System, TCS) in Direct-to-Chip-Kühlsystemen.
Diese CDUs sind das Herzstück der Infrastruktur für Flüssigkeitskühlung. Sie regeln Durchfluss, Temperatur, Reinheit und sogar Systemintelligenz. Erstaunlicherweise haben dennoch nur wenige technische Teams Zugang zu zuverlässigen, öffentlichen Richtlinien für die effektive Spezifikation dieser Systeme.
Im Folgenden erläutern wir die Grundlagen des Verfassens eindeutiger und umfassender CDU-Spezifikationen. Wir greifen auf aktuelle ASHRAE-Richtlinien und vorgeschlagene Bemessungsbedingungen, einschließlich Erkenntnisse vom Ausschuss TC 9.9, zurück und identifizieren 13 zentrale Bereiche, die jeder Ingenieur und Verfasser von Spezifikationen thematisieren sollte.
Warum sind gute CDU-Spezifikationen entscheidend
Unzureichend definierte Spezifikationen können zu falschen Erwartungen zwischen Ingenieuren und Lieferanten, Leistungsmängeln und kostspieligen Feldausfällen führen. Das Verfassen präziser, anforderungsorientierter Spezifikationen gewährleistet:
- Konsistente Lieferantenangebote
- Ordnungsgemäße Integration mit IT-Systemen
- Zuverlässige Kühlleistung unter Last
Egal, ob Sie ein KI-Cluster der nächsten Generation entwickeln oder eine Anlage für Flüssigkeitskühlung nachrüsten – die folgenden Erwägungen bringen Ihr CDU-Projekt auf Erfolgskurs.
13 zentrale Bereiche für die CDU-Spezifikation
1. Allgemeine Bauweise
- Was muss spezifiziert werden: Montagetyp (Kufe, Rack oder Montageschienen), Werkstoffe (Stahlstärke, Pulverbeschichtung) und NEMA-Gehäuseklasse.
- Wofür ist es wichtig: Diese Optionen haben Einfluss auf Langlebigkeit, Umweltbeständigkeit und Wartungszugang.
2. Thermische Anforderungen
- Was muss spezifiziert werden: TCS Zulauf-/Rücklauftemperaturen, Durchflussmengen (z. B. 1,5 l/min/kW), Temperaturspreizung (normalerweise ≤3 °C) und Flüssigkeitseigenschaften.
- Wofür ist es wichtig: Gewährleistet Kompatibilität mit IT-Ausstattung und ermöglicht einen Eins-zu-Eins-Vergleich zwischen Lieferanten.
3. Wärmetauscher
- Was muss spezifiziert werden: Typ (z. B. Platten und Rahmen), Werkstoff (z. B. Edelstahl), Druckverlust und Leistungskurven.
- Wofür ist es wichtig: Steuert den Wirkungsgrad der Wärmeübertragung und unterstützt die Langlebigkeit des Kühlkreislaufs.
4. Pumpen
- Was muss spezifiziert werden: Typ (Zentrifugal), VFD-Unterstützung, Betriebsdruck, Wirkungsgrad an Lastpunkten und N+1 Redundanz.
- Wofür ist es wichtig: Gewährleistet auch unter sich ändernden Lasten oder Komponentenausfall einen stabilen Kühlmittelfluss.
5. Elektrischer Aufbau
- Was muss spezifiziert werden: Spannung, Frequenz, duale Stromversorgungen, SCCR-Bemessung und Oberwellenfilterung (nach IEEE 519).
- Wofür ist es wichtig: Verhindert Abschaltungen, unterstützt elektrische Sicherheit und minimiert Oberwellenrauschen in der Stromversorgung der Einrichtung.
6. Kühlmittelführende Materialien
- Was muss spezifiziert werden: Zugelassene Werkstoffe für Kühlmittelkontakt (z. B. Edelstahl, PEX), keine unterschiedlichen Werkstoffe ohne Isolierung.
- Wofür ist es wichtig: Verhindert Korrosion, Partikelzerfaserung und Verschmutzung der Cold-Plate.
7. Filterung
- Was muss spezifiziert werden: Mikrometerbemessung (normalerweise 50 µm oder 25 µm), Filterpatronentyp und Überwachung des Druckverlusts.
- Wofür ist es wichtig: Verhindert das Eindringen von feinen Partikeln in Kühlplatten und Wärmetauscher, um das Verstopfungsrisiko zu mindern.
8. Systemsteuerungen und Betriebsablauf
- Was muss spezifiziert werden: Anlauf-/Abschaltsequenzen, Sollwerte, Alarme und Sensorintegration.
- Wofür ist es wichtig: Unterstützt den sicheren, stabilen Betrieb und die schnelle Reaktion auf Wärme- oder Durchflussanomalien.
9. HMI (Human-Machine Interface)
- Was muss spezifiziert werden: Touchscreen-Oberfläche (IP65), Fernzugriff, Alarmverlauf und Datenprotokollierung.
- Wofür ist es wichtig: Vereinfacht die Überwachung und beschleunigt die Fehlerdiagnose.
10. Chemie und Sauberkeit
- Was muss spezifiziert werden: Versandbedingung (trocken, Stickstoff-gefüllt), Spülanforderungen sowie Überwachung der Kühlmittelqualität.
- Wofür ist es wichtig: Saubere Systeme halten länger, und saubere Flüssigkeiten schützen die IT-Ausstattung.
11. Telemetrie
- Was muss spezifiziert werden: Erforderliche E/A-Punkte und unterstützte Protokolle (z. B. Modbus, BACnet, SNMP).
- Wofür ist es wichtig: Ermöglicht die Integration in Gebäude oder DCIM-Systeme für Remote Management und Alarmierung.
12. Sensor- und Präzisionserwartungen
- Was muss spezifiziert werden: Erforderliche Sensoren (Temperatur, Druck, Durchfluss), mit allgemeinen Präzisionserwartungen und Kalibrierungsbedarf.
- Wofür ist es wichtig: Ungenaue oder unzuverlässige Sensordaten bewirken eine unzureichende Steuerung und Verzögerungen durch Fehlerbehebung.
13. Ausfallsicherheits-Strategie
- Was muss spezifiziert werden: N+1 Pumpenkonfiguration, Umschaltlogik, Handhabung der dualen Stromversorgung und manuelle Rückfallmodi.
- Wofür ist es wichtig: Im High-Density Bereich können schon wenige Sekunden ohne Durchfluss zu dauerhaften Schäden führen.
Zusammenfassung
KI und beschleunigtes Computing stellen die Infrastrukturplanung vor völlig neue Herausforderungen. Flüssigkeitskühlung wird heute mehr und mehr zum Mainstream, und CDUs sind das Rückgrat dieser Systeme.
Das Verfassen von eindeutigen Spezifikationen verbessert nicht nur die Abstimmung zwischen Beschaffung und Lieferanten. Es stellt langfristige Leistung sicher, schützt wertvolle Rechenanalgen und gibt Ingenieuren die Sicherheit, dass ihr System unter Druck zuverlässig funktioniert.
