Die rasante Entwicklung rechenintensiver KI-Anwendungen zwingt Betreiber von Rechenzentren zu einem grundlegenden Umdenken bei der Kühlstrategie. Mit prognostizierten 463 Exabyte täglich zu verarbeitender Daten bis 2025 reicht klassische Luftkühlung nicht mehr aus – weder aus energetischer noch aus wirtschaftlicher Sicht.
Die Antwort darauf ist kein radikaler Technologiesprung, sondern eine gezielte Neuausrichtung: Moderne Kühlarchitekturen kombinieren Direct-to-Chip (DTC) Cooling, präzise Luftführung und Immersionskühlung zu einem hybriden Gesamtsystem. Doch wie unterscheiden sich diese Technologien – und wo liegen ihre jeweiligen Stärken, Schwächen und Einsatzgrenzen?
Dieser Blog analysiert die drei führenden Kühlverfahren anhand technischer Kennzahlen, wirtschaftlicher Implikationen und praktischer Einsatzszenarien. Ziel ist es, Ihnen eine belastbare Grundlage für Ihre technologieoffenen Investitionen zu bieten.
Direct-to-Chip Cooling hat sich in den letzten Jahren zur bevorzugten Lösung für Hochleistungsanwendungen entwickelt. Das Grundprinzip: Dielektrisches Kühlmittel zirkuliert in geschlossenen Kreisläufen direkt über den wärmeerzeugenden Komponenten – typischerweise CPUs, GPUs oder AI-Beschleunigern –, abgeführt über sogenannte Cold Plates. Diese Anordnung maximiert den Wärmetransfer lokal am Hotspot und minimiert die Energieverluste im Gesamtsystem.
Die technischen Vorteile sind eindeutig:
Diese Vorteile machen DTC Cooling zur Referenztechnologie für alle Rechenzentren, die KI-Training, High-Performance-Computing oder andere hochdichte Workloads betreiben. Entsprechend dynamisch entwickelt sich der Markt: Mit einer prognostizierten durchschnittlichen jährlichen Wachstumsrate (CAGR) von 20,5 Prozent wird das globale DTC-Segment bis 2034 auf 11,89 Milliarden US-Dollar anwachsen.
Ein nicht zu unterschätzender Faktor bei der Implementierung von DTC-Systemen ist die Wahl des Rohrleitungsmaterials. Die Temperatur- und Druckanforderungen, kombiniert mit der Notwendigkeit absoluter Dichtigkeit und Korrosionsfreiheit, machen metallische Rohr-Materialien ungeeignet. Hier bietet das Rohrsystem aquatherm blue die Lösung: Die Rohre aus PP-RCT sind dauerhaft leckagefrei, widerstehen dynamischen Drucklasten und eignen sich für geschlossene Flüssigkreisläufe.
Trotz des Effizienzvorsprungs flüssigkeitsbasierter Systeme bleibt Luftkühlung ein unverzichtbares Element in der Kühlarchitektur moderner Rechenzentren. Ihre Rolle hat sich jedoch grundlegend verändert: Weg vom Primärsystem – hin zur gezielten Ergänzung für Restwärmeabfuhr, Infrastrukturanpassung und Übergangsmanagement.
Direct-to-Chip Cooling kann selbst bei idealer Implementierung durchschnittlich nur etwa 70 bis 75 Prozent der Gesamtwärmelast eines Racks eliminieren. Die verbleibenden 25 bis 30 Prozent entstehen durch thermische Leckage, Abstrahlung an die Umgebung oder periphere Komponenten außerhalb der Flüssigkreisläufe.
Typische Einsatzszenarien für Luftkühlung in hybriden Umgebungen:
Zwei Entwicklungen sind dabei zentral:
Wo punktuelle Hotspots im Raum auftreten – etwa bei nicht abgedeckten Einbauten, Stromverteilungen oder Wandnähe – kann Flächenkühlung zur thermischen Entzerrung beitragen. Das Flächenheiz- und Kühlsystem aquatherm black, ursprünglich für Niedertemperaturflächenheizungen konzipiert, ist auch in der reversiblen Kühlung einsetzbar: modular aufgebaut, platzsparend installierbar und mit konstanter Temperaturverteilung. Besonders in Retrofit-Projekten bietet diese Lösung eine Möglichkeit, Luftsysteme raumseitig zu entlasten.
Immersionskühlung steht für einen Paradigmenwechsel: Statt die Wärme an Bauteiloberflächen abzuführen, werden Server vollständig in ein elektrisch nichtleitendes Kühlfluid getaucht. Dieses Verfahren reduziert die Anzahl thermischer Übergänge auf ein Minimum und erschließt damit Effizienzreserven, die selbst moderne DTC-Systeme nicht mehr erreichen.
Die Zielanwendungen sind eindeutig: High-Density-Workloads mit GPU-Arrays über 350 W pro Einheit, speziell im Umfeld von KI-Training, maschinellem Lernen und Inferenz in Echtzeit. In solchen Umgebungen übersteigt die spezifische Wärmebelastung pro Rack häufig 100 kW – ein Niveau, bei dem herkömmliche Luft- oder sogar DTC-Lösungen strukturell an ihre Grenzen stoßen.
Die Technologie gilt derzeit noch als Nischenlösung, wächst jedoch dynamisch:
Die Integration von Immersion Cooling stellt hohe Anforderungen an Infrastruktur und Material:
Die Kühlung von Rechenzentren wird sich in den kommenden Jahren nicht durch disruptive Einzeltechnologien, sondern durch die systemische Kombination spezialisierter Verfahren weiterentwickeln. Die Richtung ist eindeutig: Hybridlösungen – bestehend aus Direct-to-Chip, Luftkühlung und Immersionskühlung – werden zum Standard für leistungsorientierte, skalierbare und nachhaltige IT-Infrastrukturen.
Drei Entwicklungslinien prägen diese Transformation:
Wer die Energieeffizienz, Skalierbarkeit und Betriebskosten seiner Rechenzentren optimieren will, muss Kühlung als strategische Disziplin verstehen. Die Herausforderung liegt nicht in der Wahl einer dominanten Technologie – sondern in der richtigen Kombination. Und in der Fähigkeit, Materialien, Systeme und regulatorische Anforderungen frühzeitig aufeinander abzustimmen. aquatherm liefert mit seinen Rohrleitungslösungen für Flüssig- und Flächenkühlung eine Grundlage für diese Zukunft.
Falls Sie weitere Fragen haben, sprechen Sie gerne mit unseren Experten. Gemeinsam entwickeln wir eine Lösung, die zu Ihrer IT-Strategie passt:
