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3M Innovation: Tauchkühlung mit 3M ™ Novec ™High-Tech Flüssigkeiten

3M hat ein neuartiges Zwei-Phasen Immersionskühlsystem entwickelt. Server werden in einem Novec Bad komplett eingetaucht. Die Flüssigkeit ist elektrisch nicht leitend und bietet dadurch die Möglichkeit ganz neue Effizienz und Schutzziele zu erreichen.

Computerplatinen, Chips, UPS-Systeme und andere Elektronikbauteile geben sehr viel Wärme ab. Sie muss abgeleitet werden, um einen zuverlässigen Betrieb dieser Teile zu gewährleisten.

Luftkühlung (in der Regel Nutzung von gekühltem Wasser, um die Luft, die in ein Servergehäuse strömt, zu kühlen) ist die am häufigsten verwendete Methode zur Kühlung von Servergehäusen. Allerdings verbrauchen die sogenannten Chiller sehr viel Strom – ebenso wie die Lüftungsanlagen für die Bewegung der Luft im Rechenzentrum und die Ventilatoren, die die gekühlte Luft durch die Server befördern. So kamen die US-amerikanische Umweltbehörde (EPA) und Industrieverbände wie die ASHRAE (American Society of Heating, Refrigeration and Air Conditioning Engineers) zu dem Schluss, dass die herkömmliche Luftkühlungstechnologie eine der grössten Ursachen für Unwirtschaftlichkeit und häufig einer der grössten Energiefresser in einem Rechenzentrum ist.

Zur Lösung dieser Probleme hat 3M eine einfache, passive Zweiphasen-Kühltechnik mit Verdunstungsprinzip entwickelt. Dabei werden die Server in ein Bad mit elektrisch nicht leitender Flüssigkeit wie beispielsweise 3M™ Novec ™High-Tech Flüssigkeiten getaucht. Diese Flüssigkeiten sind nicht brennbar und nur sehr gering toxisch und haben ein Erderwärmungspotenzial von eins (in etwa identisch mit dem von natürlich vorkommendem Kohlendioxid).

Zur Kühlung wertvoller Elektronik wie Supercomputer, Transformatoren und Traktionswechselrichter wird seit Jahrzehnten die passive Zweiphasen-Tauchkühlung genutzt. Diese Technologie ist wegen ihrer Einfachheit, Zuverlässigkeit, Leistungsdichte und Effizienz so beliebt.

Neu an dem 3M Konzept für die Kühlung in Rechenzentren ist die Nutzung von halboffenen anstelle von hermetisch abgeschlossenen Tauchbädern. Novec 649 High-Tech Flüssigkeit entfernt Wärme durch direkten Kontakt mit den Heizelementen, wodurch sich die 3M Flüssigkeit bis auf ihren Siedepunkt erwärmt. Der dadurch entstehende Dampf steigt nach oben und wird durch die Aussenluft oder das normale Wasser in der Anlage kondensiert. Es wird keine Energie für die Dampfbewegung benötigt. Der Dampf steigt auf natürliche Weise nach oben und fällt dann im Flüssigzustand wieder zurück in das Bad. Eine Kühlvorrichtung ist nicht erforderlich.

Durch die passive Kühlung in zwei Phasen kann der für die Serverkühlung erforderliche Energieverbrauch im Vergleich zu herkömmlichen Luftkühlungsmethoden deutlich verringert werden. Auch der Bau der Anlage lässt sich dadurch vereinfachen: Es wird weniger Platz benötigt, da Luftkühlungsvorrichtungen wie Sammelrohre, Luftsparsysteme, erhöhte Decken usw. entfallen. Auch die Steckverbinder, Rohrleitungen, Pumpen und Kühlplatten, die man aus der konventionellen Flüssigkeitskühlung, kennt, werden überflüssig.

3M Innovation: Tauchkühlung mit 3M ™ Novec ™High-Tech Flüssigkeiten