Liquid Cooling für KI-Rechenzentren

Steigende Rechenlasten durch KI machen innovative Kühlkonzepte wie Liquid Cooling zu einer wichtigen Komponente für zukunftsfähige Rechenzentren.
Bild: Clipdealer

Der breite Einsatz von Modellen Künstlicher Intelligenz (KI) in Forschung, Industrie und Wirtschaft verändert die thermischen und energetischen Anforderungen an moderne Rechenzentren. Dabei wird die Kühlungsmethode Liquid Cooling (Flüssigkeitskühlung) immer relevanter, denn sie gilt als Voraussetzung für den zukunftsfähigen Betrieb rechenintensiver KI-Workloads. „Insbesondere im Bereich Machine und Deep Learning generiert KI enorme Rechenlasten, die eine hohe Energiedichte pro Server-Rack mit sich bringen. Herkömmliche, mit Luft kühlende Systeme arbeiten bei durchschnittlichen Rechenlasten effektiv, jedoch reichen sie bei KI-Workloads oft nicht mehr aus, um thermische Stabilität sicherzustellen“, erläutert Jerome Evans, Gründer und Geschäftsführer der Firstcolo GmbH. Hier setzt Liquid Cooling an: Es ermöglicht an der Quelle eine präzise und direkte Wärmeabfuhr mit höherer thermischer Leitfähigkeit.

Effizienz, Performance und Nachhaltigkeit

Durch den direkten Einsatz von Flüssigkeiten zur Wärmeabfuhr lassen sich deutlich mehr Server auf einer kleinen Fläche ­unterbringen, ohne dass Überhitzung droht. Im Vergleich zur Luftkühlung ermöglicht Liquid Cooling eine bis zu dreifach höhere Energie­effizienz in der Kühlung. Dadurch lässt sich der PUE-Wert (Power Usage Effectiveness) signifikant verbessern. „Das ist nicht nur ein technologischer Vorteil, sondern zahlt auch auf die ökologische Verantwortung ein, der moderne Rechenzentren heute gerecht werden müssen“, so Evans.

Es gibt verschiedene Arten von Liquid Cooling. „Bei Direct-to-Chip, kurz DTC, sitzt eine von Flüssigkeit durchströmte Kühlplatte direkt auf den Hauptwärmequellen wie CPU und GPU“, sagt Evans. „Die Wärme wird dabei über geschlossene Kühlkreisläufe effizient abgeführt.“ Eine weitere Variante ist die Immersionskühlung: Hierbei werden komplette Server-Komponenten in eine elektrisch nichtleitende Flüssigkeit eingetaucht. Besonders effektiv ist das sogenannte Single-Phase-Immersion-Cooling, das mit thermisch optimierten Dielektrika arbeitet und sowohl eine hohe Kühlleistung als auch einen geringen Energieverbrauch ermöglicht. Daneben existieren hybride Systeme, bei denen etwa DTC für besonders leistungsstarke Server eingesetzt wird.

Basis für zukunftsfähige Colocation

Nicolaj Kamensek.
Bild: André dalla Valle / Firstcolo

Die Integration von Liquid Cooling soll nicht nur eine Antwort auf aktuelle KI-Trends sein – die Methode liefert auch das passende Fundament für die Anforderungen von High-Performance-Computing, autonomen Systemen und Edge-Infrastrukturen. Evans erklärt: „Regulatorische Vorgaben zur Energieeffizienz und CO₂-Reduktion werden künftig nur mit innovativen Kühllösungen zu erfüllen sein. Bspw. sind so PUE-Werte von unter 1,2 erreichbar.“ Zudem sind Liquid-Cooling-Systeme wartungsfreundlich, lassen sich skalieren und in Kombination mit Rückkühlern auch wasserneutral betreiben. Somit ist intelligente Kühltechnologie ein Baustein für innovative, nachhaltige und zukunftsfähige Colocation-Rechenzentren.