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Hitzewelle im Server

Wie die IT der Zukunft gekühlt werden soll

13. März 2025, 8:00 Uhr | Corinne Schindlbeck

Marc Stubert, Vertiv, auf dem Tech-Forum München: »Unsere Liquid-Cooling-Strategie ist flexibel und praxistauglich.« Datacenter-Betreiber können mit dem Vertiv CoolPhase Flex schrittweise modernisieren, ohne die bestehende Infrastruktur direkt ersetzen zu müssen.

Wie umgehen mit der zunehmenden Rack-Dichte im Rechenzentrum? Marc Stubert, Senior Application Engineer Thermal bei Vertiv, hat auf dem Tech-Forum München über die Herausforderungen der Rechenzentrumskühlung referiert.

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Auf dem Tech-Forum München sprach Marc Stubert, über die Zukunft der Rechenzentrumskühlung und welche Technologien die Datacenter-Landschaft künftig dominieren werden. Denn Rechenzentren stehen vor einer Herausforderung: Die zunehmende Rack-Dichte von KI-Systemen und anderen leistungshungrigen IT-Anwendungen stellt Betreiber vor neue kühlungstechnische Anforderungen. Prognosen, wie etwa von Omdia, deuten darauf hin, dass die Rack-Dichte von IT-Umgebungen wohl exponentiell zunehmen wird. »Diesen Trend sehen wir bereits jetzt«, sagt Marc Stubert, Senior Application Engineer Thermal bei Vertiv.

Während herkömmliche Luftkühlsysteme an ihre Grenzen stoßen, wird die Bedeutung von Flüssigkeitskühllösungen immer größer. »Wir erwarten, dass die Luftkühlung von der Flüssigkeitskühlung als dominierende Kühltechnologie für Rechenzentren über 1 MW überholt wird«, so Stubert. Diese Umstellung werde aber nicht nur durch technische, sondern auch durch TCO- (Total Cost of Ownership)- und Nachhaltigkeitsvorteile vorangetrieben.

Die wachsende Herausforderung: Steigende Rack-Dichten

»Derzeit werden die meisten Racks mit bis zu 20 kW belastet, aber bereits jetzt sind Projekte mit 70 kW bis 100 kW live«, erklärte Stubert und verwies auf Studien, die eine exponentielle Zunahme der Leistungsdichte in Rechenzentren prognostizieren. Laut dem Uptime Institute Global Data Center Survey stimmen 80 Prozent der IT-Manager zu, dass sich dieser Trend fortsetzen wird. Bis 2032 soll die durchschnittliche Rack-Leistungsaufnahme um das Fünffache steigen.

Flüssigkeitskühlung auf dem Vormarsch

Da die Wärmeströme an modernen Prozessoren zunehmend zu hoch für die Luftkühlung werden, gewinnen alternative Kühlungsmethoden an Bedeutung. »Wir gehen davon aus, dass die Flüssigkeitskühlung in den kommenden Jahren die Luftkühlung überholen wird«, so Stubert. Besonders für Hochleistungsserver mit GPUs über 600 W und CPUs mit mehr als 300 W ist eine effiziente Wärmeableitung entscheidend.

Zwei Hauptmethoden der Flüssigkeitskühlung zeichnen sich dabei ab:

Direkte Chip-Kühlung (Direct-to-Chip, DtC): Hierbei werden Kühlkörper direkt auf CPUs und GPUs montiert, um die Wärme effizient abzuleiten. »Bis zu 100 kW pro Rack sind damit möglich«, so Stubert.
Tauchkühlung (Immersion Cooling): Server werden dabei komplett in Flüssigkeit getaucht, wodurch 100 Prozent der Wärme direkt abgeführt wird. »Diese Methode ist besonders für Anwendungen mit extrem hoher Dichte interessant und kann bis zu 200 kW pro Tauchbecken bewältigen.« Tauchkühlung ist auch für einzelne Server möglich, die Schallemission ist gering.

Hybrid-Konzepte als Brückentechnologie

Für viele Rechenzentren bietet sich ein hybrider Ansatz an, der Luft- und Flüssigkeitskühlung kombiniert. So können beispielsweise Rücktür-Wärmetauscher mit direkter Chip-Kühlung verbunden werden, um eine optimale Wärmeableitung zu erreichen. »Bei einer Leistung von etwa 30 bis 50 kW pro Rack ist es an der Zeit, den Einsatz von Flüssigkeiten in Erwägung zu ziehen«, erklärt Stubert. »Wir geben unseren Kunden keine starren Lösungen vor, sondern erarbeiten gemeinsam eine solide Basis für KI- und High-Density-Umgebungen. Statt Einheitslösungen biete man maßgeschneiderte Konzepte für komplett flüssigkeitsbasierte Redesigns oder Hybridsysteme, die Luft- und Flüssigkeitskühlung intelligent kombinieren. So können Betreiber etwa mit dem Vertiv CoolPhase Flex schrittweise modernisieren, ohne die bestehende Infrastruktur direkt ersetzen zu müssen. »Ergänzend bieten unsere Vertiv CoolChip-Systeme bis zu 2,3 MW Kühlleistung für Projekte mit GPU-intensiven KI-Workloads. Das CDU-System (für Coolant Distribution Unit) eignet sich sowohl für das Training von Modellen als auch für die spätere Bereitstellung in der Inferenzphase«, so Stubert.

Nachhaltigkeit durch Abwärmenutzung

Ein weiterer wichtiger Aspekt ist die nachhaltige Nutzung der Abwärme. Stubert erläuterte, dass Rechenzentren als Wärmequelle für Nahwärmenetze, Schwimmbäder oder industrielle Prozesse dienen könnten. »Flüssigkeitskühlung bietet hier einen klaren Vorteil, da die Wärme gezielt abgeführt und weiterverwendet werden kann.«

Fazit: Die Zukunft ist flüssig

Angesichts steigender Leistungsdichten und wachsender Anforderungen an Energieeffizienz wird die Umstellung auf Flüssigkeitskühlung immer drängender. »Die Industrie muss sich auf diese Veränderung einstellen, denn klassische Luftkühlsysteme können mit den Anforderungen der nächsten Rechenzentrumsgeneration nicht mehr mithalten«, resümierte Stubert. Die Weichen für die Zukunft der Rechenzentrumskühlung sind somit gestellt – und sie führen immer stärker in Richtung Flüssigkeitskühlung.