Heisswassergekühlter Supercomputer

Rechenzentrumsbetreiber geben heute jeden zweiten Franken für die Kühlung der Systeme aus. Luftkühlung ist dabei die am weitesten verbreitete Technologie; jedoch ist Luftkühlung sehr ineffizient. Im Vergleich zu Luft hat zum Beispiel Wasser eine rund 4000-mal höhere Wärmekapazität und kann Wärme daher wesentlich effizient transportieren. Dies wird ausgenutzt bei Wasserkühlungen für Hochleistungscomputer.

An der ETH Zürich ist jetzt ein wassergekühlter Supercomputer in Betrieb: Aquasar. Das System verbraucht nach Angaben der Entwickler von IBM Research bis zu 40 Prozent weniger Energie als ein luftgekühlter Rechner. Da die Abwärme von Aquasar für die Gebäudeheizung genutzt wird, lassen sich die Emissionen um 85 Prozent reduzieren.

Kühlen mit heissem Wasser
Besonderheit von Aquasar ist die Heisswasserkühlung der Prozessoren und Bauteile in den BladeCenter-Servern von IBM. Durch direkt auf die Chips montierte Mikrokanalkühler kann die Elektronik selbst von 60 Grad Celsius heissem Wasser noch auf die Betriebstemperatur von gut 80 Grad Celsius gebracht werden. Die so produzierte Abwärme wird über einen Wärmetauscher an das Gebäudeheizsystem der ETH Zürich weitergegeben.

Für den direkten Vergleich sind in dem System auch herkömmliche, luftgekühlte BladeCenter installiert. Damit prüft die ETH Zürich einerseits, wie zuverlässig die Wasserkühlung arbeitet und wie viel thermische Energie damit zu gewinnen ist. «Künftig wird es zunehmend entscheidend sein, wie leistungsfähig ein Rechner pro Watt und pro Gramm CO2 ist», weiss Professor Dimos Poulikakos, Projektleiter und Leiter des Laboratoriums für Thermodynamik in neuen Technologien der ETH Zürich.

Andererseits wird die Rechenleistung von Aquasar für Forschungszwecke benötigt. Das System erreicht laut IBM Research eine Leistung von circa 6 Teraflops (Billion Gleitkommaoperationen pro Sekunde). Das Labor für Computational Science and Engineering am Lehrstuhl für Computerwissenschaften rechnet auf Aquasar komplexe Strömungssimulationen.