Allied Control Zweiphasen-Kühlung

Von wenigen hundert Watt bis zu 1,4 MW

Bereits mehrfach haben wir über die Kühlung mittels Zweiphasen-Flüssigkeit berichtet. Einige Hersteller hatten eine solche Kühlung als Konzept bereits mehrfach auf Messen ausgestellt – darunter Gigabyte. Zur Gamescom zeigte Caseking dann sogar ein Gaming-Komplettsystem mit dieser Kühlungsvariante. Derzeit findet in Denver in den USA die Supercomputing 2017 (SC17) statt und auch hier gibt es wieder Neuigkeiten rund um Systeme mit eben dieser Zweiphasen-Flüssigkeit.

Allied Control hat sich bei der sogenannten Immersion Cooling bereits einen Namen gemacht und bietet unterschiedliche Konzepte an. Auf der Computex wurde ein Tank präsentiert, der ebenfalls die Zweiphasen-Flüssigkeit enthielt und in dem Mining-Systeme untergebracht werden sollten. Im Falle der Demo auf der Computex war dies ein System bestehend aus zehn GeForce GTX 1070. Die Flüssigkeit soll dabei eine Temperatur von 38 °C gehabt haben. Über den Chips verdampft diese ab einer Temperatur von 61 °C.

Bei Allied Control arbeitet man aber an unterschiedlichen Konzepten und will zukünftig ganze Server und Supercomputer bestücken. In der kleinsten Ausbaustufe verwendet Allied Control einen Container, in dem Platz für ein 19-Zoll-Server-Rack sein soll. Die Abwärme, die abgeführt werden kann, liegt bei 18 bis 225 kW. Möglich ist dabei der Einbau von unterschiedlicher Hardware. Die CPUs, GPUs, FPGAs und ASICs müssen nur je nach Abwärme mit einem kleinem passiven Kühlkörper bestückt werden.

In den größeren Ausbaustufen sollen mittels des DataTank-Systems aber auch größere Server gekühlt werden können. Allied Control sieht hier als Größenbeispiel einen Hochseecontainer vor, in dem eben erwähnte Racks verbaut sind, die gemeinsam eine Abwärme von 1,4 MW erzeugen.

Derzeit setzt noch keine größere Server-Installation auf eine Lösung von Allied Control. Man arbeitet zwar mit zahlreichen Partnern an einer entsprechenden Umsetzung, wohl aber auch aufgrund der aufwändigen Abdichtung sowie der mangelnden Erfahrung mit einer solchen Kühllösung wird bei aktuellen Supercomputern meist noch auf die klassische Luftkühlung gesetzt. Daneben gibt es inzwischen einige Installationen mit Heißwasserkühlung und einige wenige sitzen in einem Ölbad und werden über ein entsprechend aufbereitetes Mineralöl gekühlt. Dennoch sind die Zweiphasen-Flüssigkeitskühlung immer wieder ein Highlight.

Hintergrund zur Zweiphasenflüssigkeit

Bei einer Zweiphasen-Flüssigkeit wird keine Kombination aus Metallkühler und Luft oder einer Flüssigkeit als Transportmittel der Abwärme verwendet, sondern eine von 3M entwickelte Spezialflüssigkeit. 3M arbeitet dabei wiederum mit Allied Control, einem Unternehmen aus Hong Kong, zusammen. Bei der erwähnten Kühlung kommt eine inerte, also träge Flüssigkeit zum Einsatz, die nicht leitfähig ist. Bei 3M wird diese Flüssigkeit unter dem Produktnamen Novec angeboten. Mit den ersten Tests zu einer solchen Kühlung hatte 3M bereits im November 2012 begonnen. Die 3. und aktuellste Generation startete ab Oktober 2015 in die finale Testphase.

Bei einer Zweiphasen-Flüssigkeitskühlung wird die zu kühlende Hardware in die besagte Flüssigkeit eingetaucht. Dort, wo sie Wärme aufnimmt, verdampft sie und steigt in der Kühlung auf. Um dies zu erreichen, liegt der Siedepunkt der Flüssigkeit bei 61 °C. Im oberen Bereich des zu kühlenden Servers wird dieses Gas aufgefangen und kondensiert dort wieder. Daraufhin kann es in den Kühlbehälter zurücklaufen und der Kreislauf beginnt von vorne. Eine Pumpe ist nicht notwendig, da die Flüssigkeit in Form des Dampfes selbständig aufsteigt und auch wieder zurückfließt.

Die von 3M entwickelte Flüssigkeit besteht laut eigenen Angaben aus 70 % 1,2-Trans-Dichloroethylene, 4 bis 16 % Ethyl-Nonafluorobutyl-Ether, 4 bis 6 % Ethyl-Nonafluoroisobutyl-Ether und einigen weiteren Methyl-Varianten. Natürlich aber möchte 3M die genaue Zusammensetzung nicht verraten.