Flüssigkühlung

Wie der Name bereits andeutet, nutzt die Flüssigkühlung eine Flüssigkeit – in diesem Fall Kühlmittel – zur Wärmeübertragung. Für Server sind auf dem Markt zwei gängige Flüssigkühlungstechnologien erhältlich: die direkte Flüssigkühlung (DLC), auch als Direct-to-Chip-Flüssigkühlung (D2C) bezeichnet, und die Immersionskühlung, die sich wiederum in einphasige und zweiphasige Immersionskühlung unterteilen lässt. Weitere Informationen zur Immersionskühlung finden Sie in unserem Glossareintrag oder direkt auf der Seite zur entsprechenden Lösung.

Bei der direkten Flüssigkühlung wird die Wärme mithilfe abgedichteter, mit Kühlmittel gefüllter Leitungen – sogenannter Kühlkreisläufe – aus dem Server abgeführt. Die Kühlkreisläufe verlaufen um wichtige Komponenten im Servergehäuse. Die Wärmeenergie wird über wärmeleitende Kupferplatten, auch Kaltplatten genannt, von den Komponenten auf das Kühlmittel übertragen. Anschließend wird das erwärmte Kühlmittel aus dem Server zu einem Wärmetauscher geleitet. Dieser entzieht dem Kühlmittel die Wärme, bevor es zurück in den Server geführt wird und der Kreislauf von Neuem beginnt.

Der Wärmetauscher kann im selben Serverrack wie der flüssigkeitsgekühlte Server installiert werden, sodass die Wärme direkt in den Warmgang eines luftgekühlten Rechenzentrums abgeführt wird. Diese Konfiguration wird als Flüssig-zu-Luft-Kühlung bezeichnet. Sie erleichtert herkömmlichen Rechenzentren den Einstieg in die Flüssigkühlung, ohne dass die gesamte Infrastruktur umgebaut werden muss. Bei einer Flüssig-zu-Flüssig-Kühlung wird das erwärmte Kühlmittel dagegen aus allen Serverracks zu einem zentralen Wärmetauscher geleitet, der Bestandteil des Flüssigkeitskühlkreislaufs der Anlage ist. Diese Methode führt die Wärme noch effektiver ab. Dafür muss der Serverraum von Anfang an für den Einsatz flüssigkeitsgekühlter Server ausgelegt sein.

Flüssigkühlung überträgt Wärme effizienter als herkömmliche luftgekühlte Systeme. Daher wird sie häufig zur Kühlung von Servern eingesetzt, die eine große Wärmemenge erzeugen, beispielsweise bei High Performance Computing (HPC) zur Unterstützung der Entwicklung künstlicher Intelligenz (KI) oder der Erstellung digitaler Zwillinge. Im Gegensatz zur Luftkühlung, die für die Wärmeabfuhr Lüfter und Kühlkörper benötigt, kommt Flüssigkühlung ohne diese Komponenten aus und erfordert auch keinen zusätzlichen Platz für den Luftstrom. Dadurch lässt sich die Stellfläche der Server insgesamt reduzieren und die CPU- und GPU-Dichte deutlich erhöhen, sodass auf begrenztem Raum mehr Rechenleistung bereitgestellt werden kann. Eine effiziente Kühlung schützt die Server davor, ihre vorgesehene TDP zu überschreiten, und führt dadurch zu höherer Zuverlässigkeit, besserer Verfügbarkeit und sogar zu einer höheren Chip-Leistung. Flüssigkühlung senkt außerdem den Energieverbrauch und verbessert die PUE (Power Usage Effectiveness) des Rechenzentrums.

GIGABYTE arbeitet mit mehreren Branchenpartnern zusammen, um für seine Serverprodukte eine Vielzahl von Flüssigkühlungslösungen anzubieten – von der einphasigen Tauchkühlung über die zweiphasige Tauchkühlung bis hin zur direkten Flüssigkühlung. Diese Lösungen unterstützen unsere Kunden dabei, die optimale Leistung aus ihren Serversystemen herauszuholen und gleichzeitig die Ziele umweltfreundlicher, nachhaltiger Datenverarbeitung zu erfüllen.

Ein aktuelles Beispiel für die DLC-Lösung von GIGABYTE ist die Implementierung eines neuen GIGABYTE-HPC-Clusters im Deutschen Zentrum für Luft- und Raumfahrt. Dazu wurden der H261-Z60 Hyper-Converged-Infrastructure-(HCI-)Server aus der H-Serie der High-Density-Server mit einem DLC-System von CoolIT kombiniert. Die Lösung bot bis zu doppelt so viel maximale Rechenleistung wie vergleichbare Produkte auf dem Markt, reduzierte die Stellfläche der Server um 50 % und erfüllte die Anforderung des Kunden, Hochleistungsserver bei einer Umgebungstemperatur von 40 °C ohne Klimatisierung zu betreiben, um die Ziele hinsichtlich Energieeffizienz und CO₂-Reduktion besser zu erreichen.