Hotspots & Coldspots erkennen

Die Identifizierung von Hotspots erkennen Rechenzentrum und das Vermeiden von Coldspots vermeiden Data Center sind entscheidende Elemente eines effektiven Temperaturmanagements. Durch fortschrittliche Temperaturüberwachung AKCP Thermal Map Sensor und passende Sensoren wie der AKCP Cabinet Analysis Sensor lassen sich thermische Ungleichgewichte frühzeitig erkennen und beheben. 

Dieser Artikel erläutert Ursachen, Auswirkungen, Methoden zur Messung, Strategien zur Behebung und Best Practices – basierend auf aktuellen Daten, Prognosen und AKCP‐Produkten.

Warum Hotspots und Coldspots so kritisch sind

Moderne Rechenzentren verbrauchen enorme Mengen an Energie: Rund 536 Terawattstunden (TWh) weltweit allein im Jahr 2025, was etwa 2 % des globalen Stromverbrauchs entspricht. Ein großer Teil davon entfällt auf Kühlungssysteme – bis zu 40 % des Energiebedarfs kann allein durch Kühlung verursacht werden. Hotspots – also lokal überhöhte Temperaturen – belasten Hardware, führen zu Leistungseinbußen, höheren Ausfallraten und potenziellen Kurzschlüssen, wenn Kühlmaßnahmen nicht ausreichen. Coldspots vermeiden Data Center ist dagegen wichtig, um unnötige Verluste durch Überkühlung zu vermindern.

Ein weiteres Problem: 

Hotspots & Überhitzung senken die Zuverlässigkeit von Systemen. Coldspots kosten dagegen Geld ohne Nutzen, da Kühlanlagen und Lüfter über ihre Notwendigkeit hinaus betrieben werden. Prognosen gehen davon aus, dass die Stromnachfrage von Rechenzentren bis 2030 jährlich um etwa 15 % wachsen wird – besonders unter dem Einfluss von AI und Hyperscale-Computing. Damit steigt die Bedeutung eines exakten Temperatur- und Umweltmonitorings und damit auch der Einsatz von Lösungen wie AKCP sensorProbe+ und AKCP securityProbe Rack Monitoring, AKCPro Server Heatmap und Differentialdrucksensoren.

Ursachen von Hotspots und Coldspots

Die folgenden Faktoren führen typischerweise zu Temperaturungleichgewichten:

• Ungleichmäßige Stromverteilung / High Density Racks: Viele Server auf engem Raum erzeugen Wärme, die Kühlinfrastruktur kann an ihre Grenzen stoßen.
• Schlechter Luftstrom: Wenn Kühlluft nicht effektiv durch Racks geleitet wird, z. B. durch Kabelsalat oder fehlende Belüftungspanels, entsteht Front-Rear Temperaturdifferenz Rack Front-Rear.
• Überkühlung: Coldspots können entstehen, wenn Kühlaggregate oder Lüfter zu stark betrieben werden, oder wenn Kühlluft unbeachtet zurückgeführt wird („Bypass Luft“).
• Lecks und Undichtigkeiten: Raised Floors, Wand- oder Racköffnungen, die nicht abgedichtet sind, lassen Luft entweichen oder vermischen heiße und kalte Luftströme.
• Mangelnde Druckdifferenz: Wenn der vordere Teil eines Racks (Cold Aisle) nicht genügend Druck erhält oder der hintere Teil (Hot Aisle) nicht abführenden Druck besitzt, kann effiziente Kühlung gestört sein.
• Fehlende Überwachung: Ohne Thermal Map Sensoren oder Cabinet Analysis Sensoren bleibt vielen Hotspots verborgen, besonders innen in Racks oder unter Böden.

Wie AKCP Lösungen helfen, Hotspots & Coldspots zu erkennen

AKCP bietet eine Reihe spezialisierter Sensoren und Geräte, die auf die Früherkennung und Bewertung von thermischen Problemen ausgelegt sind.

Thermal Map Sensor von AKCP

Der AKCP Thermal Map Sensor misst Temperaturen an mehreren Positionen innerhalb eines Racks – meist oben, in der Mitte und unten, an Vorder- und Rückseite. Dadurch kann die Luftansaugung und der Luftauslass überwacht werden sowie die Temperaturdifferenz (∆T) zwischen Front und Rear. Überhöhte ∆T‐Werte sind ein klarer Hinweis auf Hotspots oder unzureichenden Luftdurchfluss. 

Technische Daten / Eigenschaften:

• Mehrere Temperatursensoren (6× Temp, optional Dual Temp + Feuchtigkeit) pro Rack.
• Konnektivität zu AKCP sensorProbe+ Base Units.
• Messbereich von etwa -40 °C bis etwa +75 °C, Auflösung 0,1°C.
• Länge der Sensorleitungen (Kabel) bis zu ~18 Meter, sodass mehrere Racks mit einem Gerät verbunden werden können.
• Kompatibel mit VHB Klebebefestigung oder magnetischen Haltern zur Montage im Rack.

Cabinet Analysis Sensor

Der AKCP Cabinet Analysis Sensor (CAS) kombiniert Thermal Mapping mit Differentialdruckmessung, was mehr Einblick in Luftstrom und Druckverhältnisse ermöglicht. Dieser Sensor überwacht Temperatur an Front und Rückseite eines Racks, oben, Mitte, unten, und misst gleichzeitig den Druckunterschied (Front zu Rear). 

Funktionen im Überblick:

• Front-Rear Temperatur Differential (∆T) animiert über Rack Maps in AKCPro Server.
• Druckmessung (Differentialdruck – ∆P) um Hot/Cold Aisle Containment Effekte und Luftleckagen sichtbar zu machen.
• Feuchtesensoren zur Erfassung von RH, falls nötig als Kombisensor.
• Konfiguration über AKCPro Server zur Visualisierung der Rack-Maps und Containment Views. 

Sensor-Basiseinheiten & Software

Um Thermal Map und Cabinet Analysis Sensoren effektiv zu nutzen, benötigt man passende Basisgeräte (z. B. sensorProbe+, sensorProbeX+, sensorProbe2+, securityProbe etc.), die die Sensoren versorgen, Daten sammeln und Alarmierung ermöglichen. Die Daten werden zentral im AKCPro Server visualisiert, z. B. als Heatmap, Rack Maps, mit animierten Pfeilen für ∆T, Druck-Differenzen etc.

Wie erkennt man konkret Hotspots & Coldspots?

Mit AKCP Sensorik und Monitoring lassen sich Hotspots und Coldspots wie folgt identifizieren:

1. Messung an mehreren Punkten im Rack: oben, Mitte und unten; jeweils vorne und hinten. So erkennt man, ob z. B. die Rückseite des Racks überhitzt ist. (Thermal Map Sensor)
2. Messung der Luftfeuchtigkeit: Besonders wichtig bei Cold Spots, da überkalte Luft die Luftfeuchte senken kann und statische Aufladung begünstigt. Oder bei hoher Feuchtigkeit durch Kondensation. Feuchtesensoren / Dualsensoren sind hier hilfreich.
3. Druckdifferenz messen: Über Cabinet Analysis Sensor – wenn vorne höherer Druck herrscht als hinten, vermischt sich Wärme weniger stark, Belüftung wirkt effizienter.
4. Datenvisualisierung: Heatmaps, Rack Maps mit animierten Indikatoren für ∆T und Luftströmungen. So werden Hotspots übersichtlich dargestellt.
5. Alarmierung bei Grenzwertüberschreitung: Sobald z. B. ∆T über einem definierten Schwellenwert ist oder Temperaturen an einer Stelle über z. B. 27 °C steigen, oder Luftfeuchtigkeit außerhalb des empfohlenen Bereichs sind.
6. Langzeit-Trendanalysen: Durch Historie erkennt man, ob Hotspots regelmäßig auftreten, z. B. bei hoher Last oder zu bestimmten Zeiten. Damit lassen sich präventiv Maßnahmen planen. (Coldspots z. B. wenn Kühlung immer übertrieben)

Strategien zur Behebung & Prävention

Wenn Hotspots oder Coldspots erkannt sind, helfen folgende Maßnahmen:

Maßnahmen bei Hotspots

• Erhöhung des Kühlvolumens: Temporär oder dauerhaft zusätzliche Kühlgeräte einsetzen, oder Lüfterleistung erhöhen, bis der Hotspot stabil bleibt.
• Verbesserte Luftführung: Kabelmanagement verbessern, perforierte Bodenplatten hinzufügen, Durchlässe öffnen, Hot Aisle / Cold Aisle Containment einführen.
• Rack Layout überarbeiten: Racks so positionieren, dass Front- und Rückseite der Geräte möglichst effizient gekühlt werden. Unbenutzte Rackplätze mit Blanking Panels schließen.
• Korrekte Druckverhältnisse: Dafür z. B. den Rückraum (Hot Aisle) so gestalten, dass Abluft gut abgezogen wird, und die Vorgaben für Druckunterschiede eingehalten werden. Hier hilft der Cabinet Analysis Sensor mit Differentialdrucksensor.
• Überwachung & Alarmierung optimieren: Grenzwerte definieren, die bei ∆T, Temperatur oder Feuchte ausgelöst werden. AKCP Systeme erlauben SMS-, E-Mail-, SNMP-Trap-Alarme etc.

Maßnahmen bei Coldspots / Überkühlung

• Kühlung drosseln: Kühlleistung zonenweise anpassen, Lüfterzahlen reduzieren, Kühlaggregate energiesparender steuern.
• Zonenbildung: Cold Aisles klar definieren, Zone für kalte Luft isolieren, keine Kühlenergie an Stellen verschwenden, wo keine Geräte sind.
• Lecks abdichten: Öffnungen im Boden, Wände oder Rackfronten schließen, Kabeldurchführungen abdichten.
• Containment Systeme nutzen: Cold Aisle oder Hot Aisle Containment um Verwirbelungen und Luftmischung zu vermeiden.
• Automatisierte Steuerung: Systeme einsetzen, die auf Sensordaten reagieren, z. B. Lüfterdrehzahl, Kühlaggregatleistung etc., gesteuert über AKCP Basisgeräte und Software.

Energieeffizienz & Kosteneinsparung

Durch Eliminierung von Hotspots und Coldspots kann ein Rechenzentrum deutlich effizienter betrieben werden. 

Ein paar Vorteile im Überblick:

• Verminderter Stromverbrauch für Kühlungssysteme, da keine Überkühlung nötig ist.
• Steigerung der Power Usage Effectiveness (PUE) durch bessere Auslastung der Kühlanlagen und weniger Energieverlust. In vielen Fällen kann PUE von 1,5-2,0 auf unter 1,3 gesenkt werden.
• Freigabe sogenannter „stranded capacity“ – Bereiche, die vorher überkühlt wurden, können nun mit Servern bestückt werden, ohne zusätzliche Kühlkapazität zu benötigen.
• Längere Lebensdauer der Hardware, weniger Ausfälle durch thermische Belastung.
• Reduzierte Betriebskosten und CO₂-Emissionen – sowohl durch geringeren Strombedarf als auch effizientere Nutzung bestehender Kühlressourcen.

Integration in bestehende AKCP Systeme

Damit die Temperature Sensors als Schlüssel zu umfassendem Monitoring funktionieren, muss die Integration in das AKCP Ökosystem passen.

• Sensor-Basiseinheiten: SensorProbe2+, sensorProbeX+, sensorProbe2+, securityprobe etc.; diese liefern Ports für Sensorsignale, Netzwerkanschluss, Konfigurationsmöglichkeiten, Alarmierung.
• Softwareplattform: AKCPro Server bietet Heatmap-Visualisierung, Rack Map Ansicht, Cabinet Analysis Sensor Daten, Differentialdruckanzeige, ∆T, etc.
• Alarmkonfiguration: Für Temperaturgrenzen, ∆T Maximalwerte, Feuchtigkeit, Druckunterschied; Alarme über SNMP, E-Mail, SMS oder andere Kanäle.
• Datenanalyse & Trends: Langzeitdaten ermöglichen Vorhersagen (Predictive Maintenance) und Optimierungen.
• Skalierbarkeit: Systeme müssen mitwachsen – größere Rackanzahl, höhere Leistungsdichten, mehr Sensoren. Die Thermal Map Sensoren von AKCP sind so konzipiert, dass bis zu 16 Thermal Maps an eine sensorProbeX+ Einheit angeschlossen werden können. 

Empfohlene Grenzwerte & Standards

Für den Betrieb von Rechenzentren gelten Richtlinien wie ASHRAE, die empfohlene Temperatur- und Feuchtebereiche vorgeben. Diese sind wichtig, um die Auswirkungen von Hotspots und Coldspots einzuschätzen und Schwellenwerte für Alarme festzulegen.

• Empfohlene Umgebungstemperatur: typischerweise 18-27 °C.
• Maximal akzeptable Umgebungstemperatur: bis etwa 32 °C bei Klasse A1 - jedoch nicht empfohlen langfristig.
• Feuchterichtwerte (relative Luftfeuchtigkeit, RH): idealerweise 40-60 %; zulässig ca. 20-80 %.
• ∆T zwischen Front und Rückseite des Racks: Werte je nach Dichte und Kühlkonfiguration definieren – z. B. mehr als 5-7 °C Differenz kann auf Hotspot-Risiken hinweisen. (Indikativ)

Fallstudien & Praxisbeispiele

Einige AKCP Kunden konnten durch Thermal Map Sensoren und Cabinet Analysis Sensoren Hotspots entdecken, die vorher nicht sichtbar waren – z. B. überlastete Lüfter, blockierte Luftwege oder falsch dimensionierte Containment-Maßnahmen. Nach Intervention (Verbesserung der Luftführung, Abdichten, Umverteilung der Kühlung) sank der Stromverbrauch der Kühlung messbar und die Stabilität der Systeme stieg.

Ein weiterer Fall: Ein Kunde hatte in einem Rechenzentrum Coldspots in Randracks – Kühlaggregatleistung war unverhältnismäßig hoch ausgelegt. Durch Temperatursensoren und Heatmaps wurde erkannt, dass dort mehr Leistung abgerufen werden kann, ohne Kühlung zu überfordern. Dadurch konnte zusätzliche IT-Last zugeschaltet werden und die Kosten pro Rack gesenkt werden.

Hotspots erkennen und Coldspots vermeiden sind zentrale Herausforderungen in modernen Rechenzentren. Mit AKCP Geräten wie dem Thermal Map Sensor, Cabinet Analysis Sensor und sensorProbe+ Basiseinheiten sowie der Software AKCPro Server lassen sich Temperaturdifferenzen, Luftströmung und Druckverhältnisse genau überwachen. Auf Basis dieser Daten können Maßnahmen zur Behebung und Prävention umgesetzt werden – von Containment bis zur gezielten Steuerung der Kühlung. Das Resultat sind niedrigere Energiekosten, bessere Hardwarezuverlässigkeit und gesteigerte Effizienz.

1. Was sind Hotspots und Coldspots in einem Rechenzentrum und warum sind sie kritisch?

Hotspots sind lokal begrenzte Bereiche mit überhöhter Temperatur, die entstehen, wenn die Kühlung nicht ausreicht oder der Luftstrom blockiert ist. Sie führen zu Überhitzung von Servern, höherer Ausfallwahrscheinlichkeit, Leistungsverlust und im schlimmsten Fall zu Kurzschlüssen. Coldspots sind dagegen übermäßig gekühlte Bereiche, die keine aktive IT-Last haben oder mehr Kühlung bekommen, als nötig wäre. Das führt zu unnötigen Energiekosten, da Kühlanlagen und Lüfter überdimensioniert laufen. Beide Phänomene senken die Energieeffizienz des Rechenzentrums, belasten das Budget und können die Lebensdauer der Hardware verkürzen.

2. Welche Ursachen führen typischerweise zu Hotspots oder Coldspots?

Häufige Ursachen sind eine ungleichmäßige Wärmeverteilung durch High-Density-Racks, blockierte Luftströme (z. B. durch Kabelwirrwarr oder fehlende Blanking Panels), übermäßige Kühlleistung, Leckagen im Raised Floor oder Rack, mangelnde Druckdifferenz zwischen Cold und Hot Aisle sowie fehlende Sensorik. Ohne kontinuierliche Temperatur- und Luftstrommessung bleiben diese Probleme oft unentdeckt, bis Ausfälle auftreten oder Energiekosten unnötig steigen.

3. Wie helfen AKCP Sensoren bei der Identifizierung von Hotspots und Coldspots?

AKCP bietet mit dem Thermal Map Sensor und dem Cabinet Analysis Sensor zwei leistungsfähige Lösungen, um Temperatur und Luftstrom präzise zu überwachen.

• Thermal Map Sensor: Misst Temperaturen an bis zu sechs Positionen (oben, Mitte, unten, jeweils vorne und hinten) in einem Rack. So lassen sich Temperaturdifferenzen (∆T) und potenzielle Hotspots klar identifizieren.
• Cabinet Analysis Sensor: Kombiniert Temperaturmessung mit Differentialdrucksensoren, um zu erkennen, wie gut die Luft durch das Rack strömt. Zusätzlich können Feuchtesensoren integriert werden, um Risiken durch Kondensation oder statische Aufladung zu überwachen.

Die Daten werden zentral im AKCPro Server visualisiert, z. B. als Heatmaps oder Rack-Maps, und können Grenzwertalarme per E-Mail, SMS oder SNMP auslösen.

4. Welche Maßnahmen können ergriffen werden, um Hotspots und Coldspots zu beheben?

Sobald Hotspots erkannt sind, kann das Kühlvolumen gezielt erhöht, der Luftstrom durch besseres Kabelmanagement oder zusätzliche Bodenplatten optimiert und die Rack-Positionierung angepasst werden. Coldspots werden durch Drosselung der Kühlleistung, Abdichten von Luftlecks, klare Zonenbildung (Hot/Cold Aisle Containment) und optimierte Lüftersteuerung reduziert. AKCP-Systeme unterstützen durch automatische Alarmierung und Langzeit-Trendanalysen, sodass Maßnahmen nicht nur reaktiv, sondern auch präventiv umgesetzt werden können.

5. Welche Vorteile ergeben sich durch ein professionelles Hotspot- und Coldspot-Management?

Die Vorteile sind vielfältig:

• Energieeffizienz: Reduzierter Stromverbrauch für Kühlung, verbesserte Power Usage Effectiveness (PUE).
• Kostenersparnis: Niedrigere Betriebskosten durch bedarfsgerechte Kühlung.
• Kapazitätsgewinn: Besser genutzte Kühlressourcen ermöglichen es, zusätzliche IT-Last ohne zusätzliche Klimageräte aufzunehmen.
• Höhere Zuverlässigkeit: Weniger Hardwareausfälle durch optimale Betriebstemperatur.
• Nachhaltigkeit: Reduzierte CO₂-Emissionen und bessere Umweltbilanz des Rechenzentrums.