Wahrscheinlich haben Sie die Diskussionen in der Branche über generative künstliche Intelligenz (KI) und die Auswirkungen auf unsere Rechenzentrumsbranche mitbekommen.

Die Nachfragewelle, die KI wahrscheinlich auslösen wird, wird die Rechendichte noch weiter in die Höhe treiben, als bisher prognostiziert wurde.

Angesichts der erheblichen Rechenleistung, die KI erfordert, wird der Stromverbrauch der nächsten Hardware-Generation wiederum erhebliche Wärmemengen erzeugen. Diese Wärme verursacht Leistungsprobleme und kann zum Ausfall der IT-Gerätehardware führen, wenn diese nicht innerhalb der Betriebsgrenzen gekühlt wird.

Für Betriebsteams, die High-Density-Lösungen für aufkommende Technologien wie KI, Streaming mit niedriger Latenz und Spiele einsetzen, ist die Bewältigung der Herausforderung des Wärmemanagements von größter Bedeutung.

Bei der Betrachtung der Infrastruktur, die für die Bereitstellung von Hochleistungsrechnern erforderlich ist, die für generative KI benötigt werden, stellen wir fest, dass Flüssigkeitskühlsysteme eine überzeugende Lösung für das Problem der hohen Wärmeentwicklung darstellen, das mit Luftkühlung nicht effizient gelöst werden kann.

Laut der Dell’Oro Group wird der Markt für Flüssigkeitskühlung bis 2027 einen Umsatz von fast 2 Milliarden US-Dollar erzielen, mit einer CAGR von 60 % für die Jahre 2020 bis 2027, da Unternehmen immer mehr Cloud-Dienste einführen und künstliche Intelligenz (KI) nutzen, um fortschrittliche Analysen und automatisierte Entscheidungsfindung zu betreiben und Blockchain- und Kryptowährungsanwendungen zu ermöglichen.

Da KI mittlerweile ein Trendthema für den Durchschnittsverbraucher ist, werden Unternehmen, die diese aufstrebende Technologie in ihren Betrieb integrieren möchten, von der Prüfung der heute verfügbaren Flüssigkeitskühlungsoptionen profitieren, die für die Zukunft skaliert werden können.

Die Implementierung von Flüssigkeitskühlungslösungen für KI-Computer erfordert den Einsatz innovativer Racksysteme, die speziell für die Aufnahme und effiziente Verwaltung der Flüssigkeitskühlungsinfrastruktur entwickelt wurden. Diese Rack-Systeme sind in der Regel mit Lösungen wie einem Hintertür-Wärmetauscher (RDHx) ausgestattet.

Da ein RDHx keinen zusätzlichen Platz im Rechenzentrum beansprucht, ist er eine hervorragende Option zur Einführung einer Flüssigkeitskühlungsarchitektur im Rechenzentrum, ohne dass der gesamte weiße Bereich überarbeitet werden muss.

Diese Wärmetauscher werden in Konfigurationen mit verschiedenen Kühlmedien angeboten: Kältemittel, Kaltwasser und Glykol, wobei jedes Kühlmedium seine eigenen Leistungsunterschiede aufweist.

Medien auf Kältemittelbasis haben eine hervorragende Wärmeleitfähigkeit, so dass sie die Wärme effektiv von den Komponenten ableiten können, was zu einer verbesserten Kühleffizienz führt. Außerdem haben sie eine hohe Wärmekapazität, d. h. sie können große Wärmemengen aufnehmen, bevor sie in die Sättigung gehen, und gewährleisten so eine gleichbleibende Kühlleistung auch bei hoher Arbeitsbelastung.

Kaltwassersysteme bieten auch Skalierbarkeit, da sie so ausgelegt werden können, dass sie unterschiedliche Wärmelasten bewältigen und künftige Erweiterungen zulassen. Darüber hinaus können Kaltwassersysteme die vorhandene Infrastruktur, wie Kühltürme oder Wärmetauscher, nutzen, was zu Kosteneinsparungen und einer verbesserten Energieeffizienz führt.

Glykol verfügt über hervorragende Wärmeübertragungseigenschaften, die es ihm ermöglichen, Wärme von den Komponenten, mit denen es in Kontakt kommt, effizient aufzunehmen und abzuleiten. Außerdem hat Glykol im Vergleich zu Wasser einen höheren Siedepunkt, was das Risiko der Verdampfung von Kühlmittel und der Überhitzung des Systems verringert.

Darüber hinaus werden bei der Einrichtung eines RDHx entweder passive oder aktive Kühlgebläse verwendet, um die Luft durch die Wärmetauscherspule zu ziehen.

Die Einführung dieser Technologie in das Rechenzentrum bietet auch eine „raumneutrale Kühllösung“, was bedeutet, dass die Lufttemperatur, die aus dem RDHx austritt, nahe der Raumtemperatur liegt, wodurch die Kühlgeräte in der Umgebung weniger belastet werden.

Ein RDHx ist eine großartige Lösung für das Hinzufügen von Racks mit höherer Dichte in einer Rechenzentrumslandschaft, die auf Flüssigkeitskühlung umsteigen möchte. Wenn Sie heute mit einer passiven Hintertür beginnen, können Sie für die Zukunft skalieren, wenn die Dichte steigt.

RDHx-Lösungen bieten auch einen Einstieg in die Flüssigkeitskühlung, aber viele Unternehmen suchen nach einer gezielteren Lösung für ihre Cluster. Bei der Betrachtung der Konfigurationsoptionen für einen Einsatz von Flüssigkeitskühlung ohne Retrofit liegen die Schwerpunkte auf zwei Ansätzen: Eintauchkühlung und Direct-to-Chip-Kühlung.

Bei der Direct-to-Chip-Flüssigkeitskühlung liegt der Schwerpunkt auf der direkten Kopplung einer Kühlplatte mit den Komponenten mit hoher Wärmeentwicklung, also CPU, GPU und in einigen Fällen Speichermodule und Netzteile.

Direct-to-Chip-Kühlplatten sitzen auf den wärmeerzeugenden Komponenten des Boards und leiten die Wärme entweder über Einphasen-Kühlplatten oder Zweiphasen-Flüssigkeiten ab. Mit diesen Kühltechnologien können etwa 70-75 % der von den gesamten Geräten im Rack erzeugten Wärme abgeführt werden, so dass 25-30 % durch Luftkühlungssysteme abgeführt werden können.

Die Eintauchkühlung ist eine weitere Variante der Flüssigkeitskühlung, bei der 100 Prozent der Wärme in Flüssigkeit abgeführt werden können. Der Umgang mit dielektrischen Flüssigkeiten ist sehr komplex und stellt für die Betriebsteams einen völlig anderen Kühlungsansatz dar als die traditionelle Luftkühlung.

Flüssigkeitskühlung versus Luftkühlung: Wie sich Wärmemanagementsysteme weiterentwickeln

Mit der Flüssigkeitskühlung sind natürlich einige Herausforderungen verbunden. Die größte Sorge ist das Risiko von Leckagen oder anderen Fehlern, die die kritische Hardware beschädigen könnten. Mit einem sorgfältigen Design und einer gut durchdachten Implementierung können diese Risiken jedoch minimiert und die Vorteile der Flüssigkeitskühlung effektiv genutzt werden.

Betreiber von Rechenzentren müssen bereit sein, auf Flüssigkeitskühlung umzusteigen, um im Zeitalter der generativen KI wettbewerbsfähig zu bleiben. Die Vorteile der Flüssigkeitskühlung, wie z. B. die höhere Effizienz, die größere Rackdichte und die verbesserte Kühlleistung, machen sie zu einem unverzichtbaren Ansatz für Unternehmen, die Spitzentechnologien einbinden und den Kühlungsbedarf der daraus resultierenden Workloads mit hoher Dichte erfüllen möchten.