Tauchkühlung für Rechenzentren
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Die zunehmende Digitalisierung führt zu einer grundlegenden Veränderung unserer Lebensweise. Aufgrund der heutigen hochgradigen Vernetzung, die einen immensen Datenverkehr mit sich bringt, müssen Unternehmen ihre Datenverarbeitung und -verwaltung anpassen. Viele Aspekte unseres täglichen Lebens – Smart Devices, unser Heim, Städte und autonome Fahrzeuge – hängen von Prozessen in Rechenzentren ab.
Der Betrieb von Rechenzentren ist jedoch mit enormen Kosten u. a. für Energie, Wasser und Fläche verbunden. Schnellere, intelligentere, energieeffizientere und nachhaltigere Rechenzentren sind ein Muss, um mit den Anforderungen Schritt zu halten.
Die Umstellung ihrer Rechenzentren von herkömmlichen Kühlverfahren auf die Tauchkühlung mit 3M Flüssigkeiten ermöglicht es Unternehmen, die immensen zukünftigen Leistungsanforderungen auf effizientere Weise zu erfüllen und gleichzeitig die natürlichen Ressourcen zu schonen.
Setzen Sie neue Maßstäbe in Ihren Rechenzentren, um das Unmögliche möglich zu machen.
Erfahren Sie anhand von fünf verschiedenen Anwendungen, wie 3M Flüssigkeiten in Rechenzentren eingesetzt werden können.
Durch die Tauchkühlung mit 3M™ Novec™ High-Tech Flüssigkeiten können Sie nicht nur die Effizienz steigern, sondern auch die Kosten und den Verbrauch von natürlichen Ressourcen reduzieren – angefangen von der Entwicklung und Konstruktion bis hin zur Wartung und zum Betrieb. Machen Sie Ihr Rechenzentrum zukunftsfähig – 3M Innovation unterstützt Sie dabei.
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Hyperscale
Strategie. Leistung. Kosten. Nachhaltigkeit.
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Geografische- und Umweltaspekte
Stellen Sie Rechenzentren mit einer konsistenteren Kühlungsinfrastruktur weltweit bereit, unabhängig von Standortentscheidungen.
Gesteigerte Effizienz durch einfachere Rechenzentrumsgestaltung
Verbessern Sie die Skalierbarkeit durch kleinere Rechenzentren mit vereinfachten mechanischen, elektrischen und Netzwerktopologien. Vereinfachen Sie Ihr Rechenzentrum, indem Sie die komplexe Luftstromregelung eliminieren.
Senkung der Investitions- und Betriebskosten
Bewältigen Sie die steigenden Arbeitslasten bei gleichzeitiger Senkung der Investitionskosten. Minimieren oder eliminieren Sie die für die Luftkühlung erforderliche Infrastruktur (z. B. Kühlaggregate, CRACs, CRAHs, PDUs, RPPs, Telekommunikation/Netzwerk, Flächenbedarf). Dank der erhöhten Kühleffizienz lassen sich die Stromkosten für die Kühlung erheblich reduzieren.
Reduzierter PUE-Wert und Wasserverbrauch
Senken Sie den PUE-Wert auf bis zu 1,03, um die Leistungseffizienz und die Nachhaltigkeit Ihrer Rechenzentren zu verbessern. Reduzieren oder eliminieren Sie durch die Ein- oder Zwei-Phasen-Tauchkühlung mit Trockenkühlern außerdem den Wasserverbrauch.
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Supercomputer
Strategie. Leistung. Kosten. Nachhaltigkeit
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Erhöhte Leistung und Kühleffizienz
Bewältigen Sie durch die Erhöhung der Gleitkommaoperationen pro Sekunde (Floating Point Operations Per Second bzw. FLOPS) neue oder rechenintensivere Arbeitslasten effektiver und kostengünstiger als mit herkömmlichen Kühllösungen.
Reduzierter PUE-Wert und Wasserverbrauch
Senken Sie den PUE-Wert auf bis zu 1,03, um die Leistungseffizienz und die Nachhaltigkeit Ihrer Supercomputer zu verbessern. Reduzieren oder eliminieren Sie durch die Ein- oder Zwei-Phasen-Tauchkühlung mit Trockenkühlern außerdem den Wasserverbrauch. Bei der Zwei-Phasen-Tauchkühlung mit Trockenkühlern können Sie den Wasserverbrauch sogar eliminieren.
Senkung der Betriebskosten
Dank der erhöhten Kühleffizienz lassen sich die Stromkosten für die Kühlung reduzieren.
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Unternehmens-HPC
Strategie. Leistung. Kosten. Nachhaltigkeit.
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Erhöhte Leistung und Kühleffizienz
Bewältigen Sie neue oder rechenintensivere Arbeitslasten effektiver und kostengünstiger, als dies mit herkömmlichen Kühllösungen möglich ist.
Verringerte Latenz
Reduzieren Sie Verzögerungen, indem Sie latenzempfindliche Arbeitslasten in dichteren, platzsparenden Rechenzentren oder Serverschränken näher beim Benutzer ausführen.
Erhöhte Hardwarezuverlässigkeit
Erhöhen Sie die Zuverlässigkeit Ihrer Betriebsabläufe, indem Sie Schnittstellentemperaturen, Temperaturschwankungen und Hot Spots reduzieren. Indem Sie die bei herkömmlichen Kühlmethoden erforderlichen beweglichen Teile (z. B. Lüfter) eliminieren, können Sie gängige Hardwarefehler vermeiden.
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Edge/5G
Strategie. Leistung. Kosten. Nachhaltigkeit.
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Geografisch und umwelttechnisch agnostisch
Schaffen Sie bei Ihren Edge-Systemen ungeachtet der Umgebungsbedingungen des jeweiligen Standorts global eine konsistente Kühlungsinfrastruktur. Dank der dichteren Formfaktoren lassen sich auch der Platzbedarf und die erforderliche Tragkraft der Flächen reduzieren.
Roadmap für zukünftige Anforderungen hinsichtlich der Rechenleistungsdichte
Nutzen Sie kompakte und hochdichte Edge-Einheiten, die auf Ihre aktuellen und zukünftigen Arbeitslasten ausgelegt sind.
Verringerte Latenz
Reduzieren Sie Verzögerungen, indem Sie latenzempfindliche Arbeitslasten in dichteren, platzsparenden Edge-Einheiten näher beim Benutzer ausführen.
Verlängerung der Lebensdauer von Anlagen
Abgedichtete tauchgekühlte Einheiten schützen die IT-Hardware vor Umwelteinflüssen wie Staub und Feuchtigkeit. Durch die Reduzierung der beweglichen Teile verbessern Sie außerdem die Zuverlässigkeit und verlängern die Lebensdauer von Edge-Einheiten.
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Bitcoin-Mining
Strategie. Leistung. Kosten. Nachhaltigkeit.
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Erhöhte Leistung pro Watt
Verbessern Sie durch Tauchkühlung Ihre Wettbewerbsfähigkeit, indem Sie die Hashraten durch Übertaktung erhöhen. Profitieren Sie durch die erhöhte Kühleffizienz von mehr Leistung für das Mining und andere gewinnbringende Vorgänge.
Senkung der Investitions- und Betriebskosten
Senken Sie die Investitionskosten, indem Sie die für die Luftkühlung erforderliche Infrastruktur (z. B. Kühlaggregate, CRACs, CRAHs, PDUs, RPPs, Telekommunikation/Netzwerk, Flächenbedarf) minimieren oder eliminieren. Dank der erhöhten Kühleffizienz lassen sich die Stromkosten für die Kühlung reduzieren.
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Flüssigkühlung mit 3M Novec High-Tech Flüssigkeit
3M Novec High-Tech Flüssigkeiten eignen sich für die Ein- und Zwei-Phasen-Tauchkühlung in Tanks und Direct-to-Chip-Anwendungen.
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Ein-Phasen-Tauchkühlung
Bei der Ein-Phasen-Tauchkühlung verbleibt die Flüssigkeit ihren flüssigen Zustand bei. Die elektronischen Bauteile werden in einem abgedichteten, aber jederzeit zugänglichen Gehäuse direkt in die dielektrische Flüssigkeit getaucht. Diese nimmt die von den Bauteilen erzeugte Wärme auf. Oft werden Pumpen eingesetzt, um die erwärmte Flüssigkeit einem Wärmetauscher zuzuführen. Dort wird sie gekühlt und wieder an das Gehäuse zurückgeleitet.
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2-Phasen-Tauchkühlung
Bei der 2-Phasen-Tauchkühlung verdampft die erhitzte Flüssigkeit, wodurch die Wärmeableitfähigkeit exponentiell steigt. Die elektronischen Bauteile werden in einem abgedichteten, aber jederzeit zugänglichen Gehäuse direkt in die dielektrische Flüssigkeit getaucht. Die durch die Bauteile erhitzte Flüssigkeit verdampft an der Bauteiloberfläche. Der Dampf kondensiert an einem integrierten Wärmetauscher (Kondensator). Die Wärme wird aus dem Rechenzentrum geleitet und kann zum Beispiel zur Erwärmung von Betriebswasser genutzt werden.
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Direct-to-Chip-Kühlung
Bei der Direct-to-Chip-Kühlung werden die sich erwärmenden elektronischen Bauteile mit Kühlplatten versehen, durch die eine Kühlflüssigkeit strömt. Die elektronischen Bauteile kommen nicht mit der Flüssigkeit in Kontakt. Oft werden für die Direct-to-Chip-Kühlung nicht dielektrische Flüssigkeiten (z. B. Wasserglykol) verwendet. Mit dielektrischen Flüssigkeiten lassen sich jedoch die mit Leckagen verbundenen Risiken mindern, wodurch sich die zuverlässige Verfügbarkeit der Hardware und IT-Ausrüstung erhöht. Die Direct-to-Chip-Kühlung eignet sich für Ein- und Zwei-Phasen-Technologien.
Die passende 3M Novec High-Tech Flüssigkeit bestimmen
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3M Fluorinert Electronic Liquids3M Fluorinert Elektronik Flüssigkeiten setzen seit mehr als 60 Jahren Maßstäbe in der direkten Kontaktkühlung von Elektronik. Die extrem inerten, vollfluorierten Flüssigkeiten zeichnen sich durch ihre außergewöhnlich hohe elektrische Durchschlagsfestigkeit und eine erstklassige Materialverträglichkeit aus. 3M Fluorinert Elektronik Flüssigkeiten sind klar, geruchlos, nicht entflammbar, korrosionsbeständig, basieren nicht auf Öl und haben eine geringe Toxizität. Sie eignen sich für einen breiten Betriebstemperaturbereich und sind thermisch und chemisch äußerst stabil. Aufgrund ihrer niedrigen Dielektrizitätskonstanten eignen sie sich optimal für die Ein- und Zwei-Phasen-Tauchkühlung in Rechenzentren.
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3M Novec High-Tech Flüssigkeiten3M Novec High-Tech Flüssigkeiten bieten diverse Vorteile für anspruchsvolle, innovative Lösungen. Sie schonen die Umwelt und erhöhen die Arbeitssicherheit. Die Medien sind für verschiedene Anwendungen geeignet, wie zum Beispiel für das Wärmemanagement, als Trägermedium in Präzisionsreinigungs- und Oberflächenbeschichtungsprozessen, als Feuerlöschmittel und im Qualitätswesen zur Prüfung der Durchschlagsfestigkeit von elektrische Baugruppen. Die nicht entflammbaren Flüssigkeiten sind korrosions- und wärmebeständig, basieren nicht auf Öl und haben eine geringe Toxizität sowie eine gute Materialverträglichkeit. 3M Novec High-Tech Flüssigkeiten zeichnen sich außerdem durch ihr geringes Erderwärmungspotenzial (GWP) aus und haben keinerlei Ozonabbaupotenzial (ODP). Sie bieten den Inhabern von Rechenzentren eine innovative, zuverlässige und nachhaltige Lösung für die Ein- und Zwei-Phasen-Flüssigkühlung (Direct-to-Chip und Tauchkühlung) ihrer Anlagen. 3M empfiehlt für die Kühlung von Rechenzentren 3M Novec High-Tech Flüssigkeiten auf Hydrofluorether-Basis.
Häufig gestellte Fragen zur Tauchkühlung
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Was ist Tauchkühlung?
Bei der Tauchkühlung wird die wärmeerzeugende IT-Hardware, die Rechenzentren zum Einsatz kommt (z.B. Server, Netzteile), direkt in eine nicht leitende über die 3M™ Novec™ High-Tech Flüssigkeit getaucht. Die von den elektronischen Bauteilen erzeugte Wärme wird auf effiziente Weise direkt über die Flüssigkeit abgeleitet. Dadurch reduziert sich der Bedarf an Wärmeleitmitteln, Kühlbecken, Ventilatoren, Ummantelungen, Schutzblechen und anderen bei herkömmlichen Kühlverfahren gängigen Komponenten.
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Was sind die Vorteile der Tauchkühlung gegenüber der Luftkühlung?
Die Tauchkühlung mit 3M Flüssigkeiten bietet gegenüber der herkömmlichen Luftkühlung zahlreiche Vorteile. Sie erhöht unter anderem die Leistung und die Zuverlässigkeit von Rechenzentren und erhöht den thermischen Wirkungsgrad (d. h. der PUE-Wert verringert sich). Durch die Tauchkühlung erübrigt sich außerdem die komplexe Luftstromregelung. Die Anwendung der Tauchkühlung in High-Perfomance Rechenzentren trägt zur Senkung der Investitions- und Betriebskosten bei, reduziert den Aufwand für die Konzeptionierung und Systemplanung und vereinfacht die Kühlung. Aufgrund der gesteigerten Rechenleistungsdichte, die durch Tauchkühlung möglich ist, lassen sich Rechenzentren flexibler anordnen. Auch die Standortwahl vereinfacht sich, da infolge des verringerten Platzbedarfs auch Gebiete mit hohen Immobilienkosten oder Platzbeschränkungen in Erwägung gezogen werden können. Schließlich trägt die Tauchkühlung mit 3M Novec High-Tech Flüssigkeit zur Senkungen der Kosten für den Wasser- und Stromverbrauch bei, da sich Kühlaggregate mit Economisern sowie komplexe Steueranlagen für die Luftkühlung erübrigen. Anstatt das Wasser zu kühlen, kann es in vielen Klimazonen in seiner natürlichen Temperatur verwendet werden, um eine vollständige Kühlung der Elektronik in Rechenzentren ohne eine zusätzliche externe Verdampfungsinfrastruktur zu realisieren.
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Was ist der Unterschied zwischen Tauchkühlung und Direct-to-Chip-Kühlung?
Bei der Tauchkühlung wird die IT-Hardware in einem abgedichteten, aber jederzeit zugänglichen Gehäuse direkt in die dielektrische Flüssigkeit getaucht. Die von den elektronischen Bauteilen erzeugte Wärme wird direkt an die Flüssigkeit abgeleitet. Bei der Direct-to-Chip-Kühlung kommen die elektronischen Bauteile nicht mit der Flüssigkeit in Kontakt. Stattdessen werden die elektronischen Bauteile mit Kühlkörpern versehen, durch die Kühlflüssigkeit strömt, um die Wärme abzuleiten.
Sowohl die Tauchkühlung als auch die Direct-to-Chip-Kühlung eignen sich für Ein- und Zwei-Phasen-Verfahren mit 3M Flüssigkeiten. -
Welche gängigen Implementierungsarten von Tauchkühlung gibt es?
Es gibt zwei gängige Möglichkeiten der Tauchkühlung: Tankkühlung und Kühlung ohne Zugang zur Elektronik.
Bei der Tauchkühlung im Tank werden die zu kühlenden Bauteile in einem abgedichteten, aber jederzeit zugänglichen Tank zur Wärmeableitung in die dielektrische Flüssigkeit getaucht. Dadurch sind keine hermetisch abgedichteten Anschlüsse, Druckbehälter, Dichtungen und Clamshells erforderlich. Die Server werden vertikal im Tank installiert.
Bei der Kühlung ohne Zugang zur Elektronik wird das Servergehäuse mit der elektrisch nicht leitenden Flüssigkeit befüllt und komplett abgedichtet. Die dielektrische Flüssigkeit zirkuliert zur Ableitung der Wärme von den elektronischen Bauteilen durch das gesamte Servergehäuse. Die Server werden in der Regel horizontal in ein Rack installiert. -
Was ist bei der Wahl zwischen Ein-Phasen- und Zwei-Phasen-Tauchkühlung zu berücksichtigen?
Bei der Entscheidung zwischen Ein- und Zwei-Phasen-Tauchkühlung sind mehrere wichtige Faktoren zu berücksichtigen.
Die Ein-Phasen-Tauchkühlung zeichnet sich durch eine einfachere Tankkonstruktionen aus. Außerdem lässt sich die Flüssigkeit leichter eindämmen. Gegenüber der 2-Phasen-Tauchkühlung ist auch die Materialverträglichkeit höher, und die Flüssigkeitshygiene lässt sich einfacher sicherstellen.
Die passive 2-Phasen-Tauchkühlung bietet hingegen aufgrund der Verdampfung eine effizientere Wärmeableitung, wodurch eine höhere Rechenleistungsdichte bis zu 250–500 kW pro Tank möglich ist. Auch die für die Kühlung erforderliche Infrastruktur ist bei der 2-Phasen-Tauchkühlung weniger komplex, da außer einem Trockenkühler keine weitere adiabatische Kühlung erforderlich ist. -
Welche Arten von Flüssigkeiten kann ich für die Ein-Phasen-Tauchkühlung verwenden?
Für die Ein-Phasen-Tauchkühlung können sowohl Fluorchemikalien (oder Fluorkohlenwasserstoffe) als auch Kohlenwasserstoffe (z. B. Mineral-, Synthetik- und Naturöle) verwendet werden. Die Flüssigkeit darf nicht verdampfen, weshalb ihr Siedepunkt über der von der Anlage erreichten Höchsttemperatur liegen muss.
Bei der Wahl der Fluorchemikalie und des Kohlenwasserstoffs sind folgende Faktoren zu berücksichtigen: Wärmeübertragungsleistung (langfristige Stabilität und Zuverlässigkeit usw.), Wartungsfreundlichkeit der IT-Hardware, Hygieneanforderungen und Wechselintervalle der Flüssigkeit, Materialverträglichkeit, elektrische Leitfähigkeit, Entflammbarkeit/Brennbarkeit, Umweltverträglichkeit, Arbeitssicherheit sowie die Gesamtkosten der Flüssigkeit über die Lebenszeit des Tanks oder Rechenzentrums. -
Welche Arten von Flüssigkeiten kann ich für die 2-Phasen-Tauchkühlung verwenden?
Für die 2-Phasen-Tauchkühlung werden vorwiegend fluorhaltige Flüssigkeiten mit einem niedrigeren Siedepunkt verwendet. Kohlenwasserstoffe kommen bei der 2-Phasen-Tauchkühlung in der Regel nicht zum Einsatz, da die meisten davon brennbar und/oder entflammbar sind. Daher werden Kohlenwasserstoffe für gewöhnlich nur für die Ein-Phasen-Kühlung verwendet.
Bei der Wahl der Fluorchemikalie sind folgende Faktoren zu berücksichtigen: Auswirkung auf die IT-Leistung (Konsistenz, Zuverlässigkeit usw.) Wartungsfreundlichkeit der IT-Hardware, Hygieneanforderungen und Wechselintervalle der Flüssigkeit, Materialverträglichkeit, elektrische Leitfähigkeit, Entflammbarkeit/Brennbarkeit, Umweltverträglichkeit, Arbeitssicherheit sowie die Gesamtkosten der Flüssigkeit über die Lebenszeit des Tanks oder Rechenzentrums.
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Zusätzliche technische Information zum Herunterladen
Hier finden Sie detaillierte technische Informationen zum Einsatz von 3M Fluiden im Immersion Cooling.
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Gerücht oder Fakt?
Unsere Experten klären gängige Unklarheiten über die Tauchkühlung und 3M Flüssigkeiten auf.
Ressourcen zur Tauchkühlung
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Erfahren Sie mehr über bewährte Verfahren bei der Tankkonstruktion (z. B. Materialien, Abdeckung/Dichtung), Vorbereitung der IT-Hardware, Flüssigkeitsaufbereitung und -reinigung, Feuchtigkeits- und Druckregulierung sowie Lüftung.
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Video: Sehen Sie sich die Tauchkühlung in Aktion an
Sehen Sie sich das Hinter-den-Kulissen-Video an, um zu erleben, wie Ein- und Zwei-Phasen-Tauchkühlungssysteme funktionieren. Erfahren Sie außerdem, wie durch die Tauchkühlung mit 3M Flüssigkeiten gegenüber der Luftkühlung die Rechenleistungsdichte und die Leistung erhöht werden können, und dies mit unter 10 % des Platzbedarfs.
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In herkömmlichen Rechenzentren fließen durchschnittlich 40 % des Energieaufwands in die Kühlung, plus mehrere Milliarden Liter Wasser. Entdecken Sie, wie dies durch Innovationen bei Wärmetauschprozessen und Wärmemanagement-Technologien geändert werden kann.
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BitFury erreicht mit Novec 7100 in seinem tauchgekühlten Bitcoin-Mining-Rechenzentrum mit über 40 MW und einem PUE-Wert von 1,02 bis zu 250 kW pro Tank bzw. bis zu 100 kW pro m².
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Erfahren Sie mehr darüber, wie Sie die Flüssigkühlung Ihres Rechenzentrums mit 3M Flüssigkeiten optimieren können.
Branchennachrichten
Machen Sie sich mit uns auf den Weg, um die Grenzen des Möglichen zu erweitern und die Modernisierung der Rechenzentren der Zukunft voranzutreiben.
Technische Datenblätter
Die Zukunft ist flüssig.
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