Thermischer Lasttest: Einhausung von Kalt- und Warmgängen – erklärt

Da Rechenzentren zunehmend KI-Workloads übernehmen, erzeugt die dahinterstehende Rechenleistung enorme Wärme. Ohne eine präzise Temperaturregelung kann diese thermische Energie zu Hardware-Fehlfunktionen, beschädigten Komponenten oder kostspieligen Ausfallzeiten führen. Dieser Artikel erläutert, warum die Einhausung von Kalt- und Warmgängen für die Planung, Spezifikation und Wartung effizienter Kühlsysteme in Rechenzentren entscheidend ist.

Was versteht man unter einer Warmgangeinhausung (Hot Aisle Containment, HAC)?

Die Warmgangeinhausung funktioniert durch die räumliche Abtrennung des Gangs, in den die Geräte ihre Abluft abgeben. Die Schränke sind Rücken an Rücken zueinander angeordnet, wobei der gemeinsame Gang dazwischen abgedichtet ist: Kühlluft tritt von vorne ein, strömt durch die Geräte, nimmt Wärme auf und wird dann im eingehausten Warmgang aufgefangen. Diese Konfiguration sorgt dafür, dass die Warmluft aufgefangen und direkt zu den Kühlgeräten (CRAC/CRAH) geleitet wird, anstatt sie in den übrigen Raum entweichen zu lassen.

Die HAC-Konfiguration eignet sich hervorragend für moderne Umgebungen mit höherer Leistungsdichte und bietet eine verbesserte Kühleffizienz sowie eine saubere Trennung von Zuluft und Abluft. Sie bietet zudem eine hohe Skalierbarkeit bei zunehmender Rack-Dichte sowie Kompatibilität mit etablierten und neuen Kühlstrategien.

Während eines thermischen Lasttests ermöglicht diese Konfiguration Technikern, die tatsächliche Temperatur der Abluft zu messen und genau zu ermitteln, wie effektiv das Kühlsystem diese abführt. Für einen tieferen Einblick in dieses Thema siehe Warmgangeinhausung für Rechenzentren: Die flexiblen Lösungen von Westgate Global.

Was versteht man unter einer Kaltgangeinhausung (Cold Aisle Containment, CAC)?

Die Kaltgangeinhausung verfolgt den entgegengesetzten Ansatz: Sie schließt den Gang ein, in dem den Geräten Kühlluft zugeführt wird, und isoliert diese Zuluft vom restlichen Raum. Sie wird häufig in Umgebungen mit Doppelboden eingesetzt und ist daher ideal für Nachrüstprojekte.

Der entscheidende Unterschied zur HAC-Konfiguration liegt darin, wie die heiße Abluft gesteuert wird. Anstatt durch ein geschlossenes Kanalsystem geleitet zu werden, steigt die heiße Abluft bei einer CAC-Konfiguration in den Raum auf und kehrt durch diesen zum Luftkühlsystem zurück, anstatt einen geschlossenen Weg zu nehmen.

Die CAC-Konfiguration bringt ihre eigenen Stärken mit sich: Sie bietet konstante Zulufttemperaturen für Geräte, reduziert den Bypass-Luftstrom, verbessert die Kühleffizienz und schafft angenehme Arbeitsbedingungen für Techniker außerhalb des eingehausten Ganges und bietet eine einfachere Nachrüstung.

Während der Tests können die Techniker bei einer CAC-Konfiguration überprüfen, ob die Zulufttemperaturen über die gesamte simulierte Last hinweg innerhalb der Spezifikationen bleiben, anstatt abzuweichen, wenn warme Luft von einer anderen Quelle eindringt. Weitere Details hierzu finden Sie unter Kaltgangeinhausung: Steigern Sie die Effizienz Ihres Rechenzentrums von Westgate Global.

HAC vs. CAC: Welcher Ansatz passt zu Ihrer Einrichtung?

Die Warmgang- sowie Kaltgangeinhausung verfolgt dasselbe Ziel: Sie verhindert die Vermischung von warmer und kalter Luft. Durch die Steuerung der Luftstromführung können beide Methoden die Kühleffizienz verbessern, indem sie den unnötigen Bedarf senken und die Kapazität der Kühlinfrastruktur maximieren. Die Wahl zwischen den beiden hängt stark von der jeweiligen Einrichtung ab.

Doppelboden-Umgebungen, bei denen Kaltluft durch perforierte Bodenplatten aus dem Hohlraum unter dem Boden zugeführt wird, eignen sich gut für die CAC-Konfiguration. Er kann mit minimaler Unterbrechung um die bestehende Unterflurversorgung herum aufgebaut werden, weshalb dies bei Nachrüstungsprojekten oft die einfachere Option ist.

Bei Umgebungen mit Bodenplatten ohne diese Unterflurversorgung wird häufiger die HAC-Konfiguration bevorzugt, da hier die heiße Abluft direkt eingekapselt und abgeführt wird. Da die HAC-Konfiguration auf einen Rückluftweg, in der Regel ein Deckenhohlraum, angewiesen ist, der die Luft zu den Kühlgeräten zurückführt, eignet sie sich hervorragend für Neubauumgebungen, bei denen die Infrastruktur von Anfang an in den Grundriss integriert werden kann und nicht nachträglich hinzugefügt werden muss.

Beide Ansätze sind gleich gut. Die Entscheidung hängt von der bestehenden Infrastruktur, der Bodenbeschaffenheit und dem Grundriss der Einrichtung ab. Wenn dies frühzeitig und richtig erfolgt, werden spätere kostspielige Nachbesserungen vermieden. Deshalb lohnt es sich, diese Faktoren sorgfältig zu berücksichtigen, bevor eine Einhausungsstrategie festgelegt wird.

Warum eine Einhausung in puncto Kühleffizienz und Kosten wichtig ist

Die leistungsstarken Server, Prozessoren und die elektrische Infrastruktur, aus denen moderne Rechenzentren bestehen, erzeugen eine außergewöhnliche Menge an Wärme. Im Zuge der zunehmenden Rack-Dichte wird sich dieser Trend auch in Zukunft fortsetzen. Ohne eine präzise Temperaturregelung kann die erzeugte Wärme zu Hardware-Fehlfunktionen führen, Komponenten über den Zeitverlauf beeinträchtigen oder beschädigen und im schlimmsten Fall sowohl finanziell als auch betrieblich kostspielige Ausfallzeiten verursachen.

Durch eine Einhausung kann dies alles besser kontrolliert werden. Die physische Trennung von heißer Abluft und kühler Zuluft verhindert, dass sich beide vermischen, und verhindert damit, dass Kühlsysteme stärker als nötig arbeiten müssen, um dies auszugleichen.

Das Ergebnis sind besser vorhersehbare Zulufttemperaturen der Geräte, eine geringere Belastung der Kühlinfrastruktur und ein geringeres Risiko für thermisch bedingte Ausfälle. Neben der direkten Senkung der Betriebskosten kann eine ordnungsgemäße Einhausung die Ausfallsicherheit des Rechenzentrums erhöhen und das Risiko kostspieliger Ausfallzeiten im Zuge weiter zunehmender Rack-Dichte verringern.

Warum für einen thermischen Lasttest eine Einhausung erforderlich ist

Bevor ein Rechenzentrum in Betrieb genommen werden kann, muss sein Kühlsystem unter realer thermischer Belastung nachgewiesen werden. Beim thermischen Lasttest wird mithilfe einer Lastbank die Wärme, die ein Serverraum bei Vollauslastung erzeugt, sicher simuliert, sodass Betreiber überprüfen können, ob die Kühlinfrastruktur den Anforderungen des Raums entspricht.

Wird bei der Inbetriebnahme kein präziser thermischer Lasttest durchgeführt, kann dies zu unterdimensionierten Kühlsystemen führen, deren Mängel erst nach der Inbetriebnahme des Rechenzentrums zum Vorschein kommen – ein Risiko, das sich die meisten Betreiber kaum leisten können.

Während der thermische Lasttest ein entscheidender Schritt bei der Inbetriebnahme von Rechenzentren ist, fällt er nur so gut aus wie die Testbedingungen selbst. Ohne Einhausung vermischen sich heiße Abluft und kalte Zuluft ungehindert im Raum, wodurch die Messergebnisse, die durch den Test erzielt werden sollen, verfälscht werden.

Eine Einhausung löst dieses Problem durch die physische Trennung von warmen und kalten Luftströmen, sodass die während des Tests gemessenen Temperaturen widerspiegeln, was tatsächlich passieren wird, sobald eine IT-Last in einer ordnungsgemäß eingehausten Umgebung betrieben wird.

So unterstützen temporäre Einhausungen thermische Lasttests

Temporäre Einhausungen bieten eine praktische Möglichkeit, den Zeitplan einzuhalten: Durch die Trennung von Warm- und Kaltgängen vor dem endgültigen Ausbau können thermische Lasttests bereits früher im Projektablauf begonnen werden, anstatt sie bis zur Installation der permanenten Einhausung aufzuschieben. Flexiscreen, die temporäre Trenn- und Schutzwandlösung von Westgate Global, ist genau für diesen Einsatzzweck konzipiert.

Während der Tests benötigen die Techniker weiterhin Zugang zu den Geräten. Die temporäre HAC von Flexiscreen verfügt über integrierte Zugangsklappen und Öffnungen für Wärmebänke, die eine weitere Überwachung und Anpassung ohne Beeinträchtigung der Einhausung ermöglichen. Da es sich bei den Trenn- und Schutzwänden um eine temporäre Installation handelt, können sie angebracht und wieder entfernt werden, ohne Spuren zu hinterlassen oder den fertiggestellten Weißraum zu beschädigen.

Für Auftragnehmer, die in mehreren Bauphasen oder an verschiedenen Standorten arbeiten, sind die Trenn- und Schutzwände wiederverwendbar und können an einen anderen Ort versetzt werden. Dieselben Trenn- und Schutzwände, die bei einem Projekt für Testzwecke eingesetzt wurden, können bei einem Folgeprojekt wiederverwendet werden, wodurch sie eine kosteneffiziente Möglichkeit darstellen, Inbetriebnahmetätigkeiten vorzuziehen.

Worauf bei der Bewertung der Einhausungsleistung zu achten ist

Eine wirksame Einhausung stellt sicher, dass die Luft dort bleibt, wo sie bleiben soll. Die Beachtung der Details macht den Unterschied zwischen einer wirksamen und einer unwirksamen Einhausung aus.

• Kabeldurchführungen sind einer der häufigsten Schwachpunkte. Selbst kleine, nicht abgedichtete Öffnungen um Kabeleinführungen lassen warme und kalte Luft vermischen und untergraben so die Trennung, die die Einhausung eigentlich schaffen soll.
• Auch die korrekte Montage der Paneele macht einen großen Unterschied. Wenn auch nur ein Paneel leicht versetzt montiert wird, kann dies die durchgehende Barriere zwischen den Gängen unterbrechen und dazu führen, dass Luft entweicht. Ebenso führt eine Tür, die nicht richtig schließt, schnell zu einer Lücke im System.
• In Umgebungen mit Doppelboden kann die Platzierung von perforierten Bodenplatten die Einhausung beeinträchtigen. Bei dieser Art von Konfiguration wird Kühlluft in den Hohlraum unter dem Boden geleitet, wobei an bestimmten Stellen perforierte Bodenplatten platziert werden, damit die gekühlte Luft durch den Boden nach oben in die Ansaugbereiche der Geräte strömen kann. Wenn eine perforierte Bodenplatte an der falschen Stelle sitzt oder zu viele davon in einem Bereich angeordnet sind, kann dies dazu führen, dass ein Bereich nicht ausreichend gekühlt wird, während ein anderer zu viel gekühlt wird.

Keiner dieser Punkte stellt für sich genommen einen dramatischen Ausfall dar, doch zusammen können sie Einfluss darauf haben, ob die Einhausung ihre Aufgabe in der Praxis erfüllt.

Die Wahl des richtigen Einhausungsansatzes für Ihr Projekt

Die richtige Einhausungslösung hängt davon ab, an welchem Punkt des Lebenszyklus sich ein Projekt befindet und welche Ziele es verfolgt. Bevor ein Ansatz festgelegt wird, lohnt es sich, einige Schlüsselfragen zu klären:

• Handelt es sich um eine laufende operative Einhausung oder um eine vorübergehende Einhausung zur Unterstützung von Tests vor der Übergabe?
• Hat die Einrichtung einen Doppelboden oder eine Bodenplatte?
• Handelt es sich um einen Neubau oder ein Nachrüstungsprojekt?
• Welcher Zugang zu den Geräten ist während der Tests erforderlich? Benötigen Sie Paneele, Lastwiderstandsöffnungen oder Ähnliches?
• Muss die Einhausung über verschiedene Projektphasen hinweg wiederverwendet oder versetzt werden?
• Wer übernimmt das Management für Design, Installation und Abnahme?

Die Antworten bestimmen alles – von der Art der spezifizierten Einhausung bis hin zu deren Art und Zeitpunkt der Installation. Fehler zu Beginn können später zu kostspieligen Nachbesserungen führen. Wenn Sie die Optionen für ein spezifisches Projekt abwägen, kann das Team von Westgate Global Ihnen dabei helfen, den für Ihre Einrichtung und Ihr Projekt am besten geeigneten Einhausungsansatz zu ermitteln.

Häufig gestellte Fragen

Was ist der Unterschied zwischen Warmgang- und Kaltgangeinhausung?

Beide Einhausungsstrategien verbessern die Luftströmung und die Kühleffizienz durch die Trennung von warmer und kalter Luft. Der Hauptunterschied liegt darin, wie die Luftströmung gehandhabt wird.

Warum ist eine Einhausung speziell für den thermischen Lasttest erforderlich?

Beim thermischen Lasttest wird mithilfe einer Lastbank die Last simuliert, die in einem Serversaal unter realen Betriebsbedingungen zu erwarten wäre. Dadurch kann der Betreiber überprüfen, ob die Kühlsysteme wie vorgesehen funktionieren. Ohne eine ordnungsgemäße Einhausung vermischt sich die von den Lastbänken während des Testprozesses erzeugte warme Luft einfach mit der gekühlten Luft im Serverraum. Diese Vermischung verfälscht die Messergebnisse, was wiederum dazu führen kann, dass Kühlsysteme falsch dimensioniert werden. Eine temporäre Einhausung während des Testverfahrens trennt die heißen und kalten Luftströme physisch voneinander, was zu genaueren Messergebnissen führt.

Können HAC-Trennwände installiert werden, ohne den in Betrieb befindlichen oder nahezu fertiggestellten Weißraum zu beeinträchtigen?

Temporäre HAC-Trennwände sind so konzipiert, dass sie installiert und entfernt werden können, ohne den Weißraum zu beeinträchtigen oder Staub und Schmutz zu verursachen, wie es bei herkömmlichen Bauarbeiten der Fall ist.

Können dieselben HAC-Trennwände für mehrere Testphasen oder Projekte wiederverwendet werden?

Unsere temporären HAC-Trennwände sind modular aufgebaut, versetzbar und wiederverwendbar, sodass sie im Projektverlauf einfach bewegt oder für zukünftige thermische Lasttests gelagert werden können. So profitieren Sie von Kostensenkungen und Unterstützung der Nachhaltigkeitsziele durch Reduzierung des Baustellenabfalls im Vergleich zu herkömmlichen Kunststofffolienmethoden.

Wie greifen Techniker während eines laufenden thermischen Lasttests auf die Ausrüstung zu?

Techniker können während des Tests über Zugangsklappen und Wärmeabfuhröffnungen, die direkt in das Gehäuse integriert sind, auf die Ausrüstung zugreifen, ohne die Einhausung abbauen und wieder aufbauen zu müssen.

Welche Gründe sprechen für die Verwendung der temporären HAC-Einhausung von Westgate Global anstelle der herkömmlichen Kunststoff-Wellplatten?

Das temporäre HAC-System von Westgate Global ermöglicht eine hochpräzise Gangemulation und liefert im Vergleich zu herkömmlichen Lösungen, die bei thermischen Lasttests verwendet werden, zuverlässigere Daten. Das System dichtet Stahlkonstruktionen, zusätzliche Versorgungsleitungen und Durchdringungen vollständig ab.

Fazit

Es kommt auf die korrekte Einhausung an: So funktionieren Kühlsysteme sowohl im Testbetrieb als auch im laufenden Betrieb zuverlässig. Egal ob HAC- oder CAC-Konfiguration: Der richtige Ansatz hängt von den Besonderheiten der Anlage ab, und die Genauigkeit jedes thermischen Lasttests hängt davon ab, dass die Einhausung korrekt erfolgt, bevor die Lastbänke eingeschaltet werden.

Bei Projekten, bei denen die dauerhafte Einhausung nicht rechtzeitig fertiggestellt ist, bedeuten die temporären Lösungen wie „Flexiscreen Temporary HAC screens“, dass die Tests sofort beginnen können. Dank integrierter Wartungsöffnungen und Aussparungen für Wärmebänke sowie der Flexibilität, sie phasen- und standortübergreifend wiederzuverwenden, können Inbetriebnahme-Teams ihre Kühlsysteme präziser und früher im Zeitplan testen.

Wenn Sie einen thermischen Lasttest planen oder Ihre Einhausungsstrategie für ein anstehendes Projekt überprüfen möchten, kann das Team von Westgate Global Ihnen dabei helfen, den richtigen Ansatz für Ihre Einrichtung, Ihren Zeitplan und Ihr Budget zu finden. Nehmen Sie Kontakt auf.