{"id":31903,"date":"2026-09-07T09:56:31","date_gmt":"2026-09-07T07:56:31","guid":{"rendered":"https:\/\/www.sysbus.eu\/?p=31903"},"modified":"2026-09-02T12:15:11","modified_gmt":"2026-09-02T10:15:11","slug":"der-thermische-pfad-als-integriertes-system-in-ki-rechenzentren","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/www.sysbus.eu\/?p=31903","title":{"rendered":"Der thermische Pfad als integriertes System in KI-Rechenzentren"},"content":{"rendered":"\n

Autor: Sascha Horn \u2013 Strategic Account Manager bei Vertiv<\/strong>\/dcg<\/p>\n\n\n\n

Mit dem rasanten Anstieg von KI-Workloads erf\u00e4hrt der thermische Pfad moderner Rechenzentren eine grundlegende Transformation. W\u00e4hrend klassische Luftk\u00fchlung weiterhin eine wichtige Rolle f\u00fcr eine Vielzahl von Lasten in Rechenzentren spielt, verlagert sich  der Fokus zunehmend auf die Direct-to-Chip-Fl\u00fcssigkeitsk\u00fchlung. Entscheidend ist dabei jedoch nicht allein die W\u00e4rmeaufnahme direkt an den GPUs, sondern vielmehr auch die ganzheitliche Beherrschung des W\u00e4rmetransports, der Abfuhr sowie der energetischen Weiterverwertung. Damit wird K\u00fchlung zur Systemaufgabe: Die Effizienz des Gesamtsystems h\u00e4ngt nicht mehr prim\u00e4r von einzelnen Komponenten ab, sondern von deren Zusammenspiel entlang des gesamten thermischen Pfads.<\/p>\n\n\n\n

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Sascha Horn \u2013 Strategic Account Manager bei Vertiv – Quelle: Vertiv<\/figcaption><\/figure>\n\n\n\n

Neue Generationen von Kaltwassers\u00e4tzen, insbesondere mit \u00f6lfreien Zentrifugalverdichtern, erm\u00f6glichen gr\u00f6\u00dfere Temperaturspreizungen sowie erweiterte Betriebsbereiche. Dadurch k\u00f6nnen deutlich h\u00f6here R\u00fccklauftemperaturen verarbeitet werden, was wiederum die Grundlage f\u00fcr effizientere W\u00e4rmer\u00fcckgewinnung und einen erweiterten Einsatz von Freik\u00fchlung schafft. Parallel dazu etablieren sich Trim-Cooler-Konzepte, die ein flexibles Zusammenspiel von freier und mechanischer K\u00fchlung erlauben und den thermischen Pfad dynamisch optimieren.<\/p>\n\n\n\n

Die CDU als Schl\u00fcsselkomponente der thermischen Architektur<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Die Charakteristik von KI-Workloads stellt neue Anforderungen an die thermische Regelung. KI-Workloads k\u00f6nnen ausgepr\u00e4gte und schnelle Lastwechsel verursachen. Trainings- und Inferenzanwendungen wiesen dabei unterschiedliche, teils stark dynamische Leistungsprofile auf, auf die die thermische Infrastruktur zuverl\u00e4ssig reagieren muss.  Klassische K\u00fchlsysteme, die f\u00fcr statische Betriebspunkte ausgelegt sind, sto\u00dfen hier an ihre Grenzen. Verz\u00f6gerte Reaktionen aufgrund thermischer Tr\u00e4gheit k\u00f6nnen zu instabilen Temperaturverh\u00e4ltnissen f\u00fchren und im Extremfall eine Leistungsdrosselung der Hardware (GPU-Throttling) ausl\u00f6sen.<\/p>\n\n\n\n

Moderne K\u00fchlsysteme m\u00fcssen daher hochdynamisch reagieren k\u00f6nnen und sind zunehmend als adaptive Systeme ausgelegt. In diesem Kontext gewinnen Liquid-to-Liquid-CDUs (Coolant Distribution Units) zunehmend an Bedeutung und fungieren als Kernkomponente, die die Schnittstelle zwischen IT-Hardware und Geb\u00e4udek\u00fchlung bildet. Sie erm\u00f6glichen eine pr\u00e4zise Temperaturf\u00fchrung sowie die hydraulische und thermische Entkopplung zwischen dem Technology Cooling System TCS (Technology Cooling System) auf der IT-Seite und dem Facility Water System (FWS) auf der Infrastrukturseite. Durch integrierte Pumpen, Regelmechanismen und Qualit\u00e4ts\u00fcberwachung des K\u00fchlmediums gew\u00e4hrleisten sie eine zuverl\u00e4ssige und effiziente W\u00e4rmeabfuhr sowie stabile Betriebsbedingungen selbst bei stark fluktuierenden Lastprofilen.<\/p>\n\n\n\n

Besonders relevant ist dabei die F\u00e4higkeit zur pr\u00e4zisen Regelung im Zusammenspiel mit Prim\u00e4rsystemen wie Kaltwassers\u00e4tzen. W\u00e4hrend das \u00fcbergeordnete K\u00fchlsystem f\u00fcr die erforderliche W\u00e4rmeabfuhr sorgt, regelt die CDU auf IT-Seite unter anderem Vorlauftemperatur, Durchfluss und Druckverh\u00e4ltnisse und erm\u00f6glicht damit stabile Betriebsbedingungen auch bei dynamischen Lastwechseln. W Die Kombination erm\u00f6glicht eine stabile Temperaturf\u00fchrung auch unter dynamischen Bedingungen und bildet die Grundlage f\u00fcr hochverdichtete KI-Umgebungen.<\/p>\n\n\n\n

Freik\u00fchlung, Trim Cooling und die Aufl\u00f6sung starrer Systemgrenzen<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Ein zentraler Paradigmenwechsel im thermischen Design besteht in der Abkehr von statischen Auslegungspunkten. Traditionell wurden Komponenten wie Chiller, Luftf\u00fchrung und CDUs unabh\u00e4ngig voneinander dimensioniert. In modernen Architekturen hingegen wird der thermische Pfad als kontinuierlich optimierbares Gesamtsystem betrachtet.<\/p>\n\n\n\n

Die maximal zul\u00e4ssige K\u00fchlmitteltemperatur auf Serverseite wird dabei zur entscheidenden Kenngr\u00f6\u00dfe. Je h\u00f6her diese ist, desto gr\u00f6\u00dfer ist der Anteil der W\u00e4rme, der durch Freik\u00fchlung abgef\u00fchrt werden kann. Trim-Cooling-L\u00f6sungen erweitern dieses Konzept, indem sie mechanische K\u00fchlung nur dann zuschalten, wenn die Umgebungsbedingungen es erfordern. Dadurch entsteht ein gleitender \u00dcbergang zwischen freier und mechanischer K\u00fchlung, der die Effizienz \u00fcber einen deutlich erweiterten Betriebsbereich maximiert.<\/p>\n\n\n\n

Diese Flexibilisierung ist insbesondere vor dem Hintergrund sich schnell entwickelnder Servertechnologien essenziell. W\u00e4hrend sich Hardware-Anforderungen innerhalb weniger Monate \u00e4ndern k\u00f6nnen, bleibt die mechanische Infrastruktur langfristig bestehen. Adaptive K\u00fchlsysteme m\u00fcssen daher in der Lage sein, diese Entwicklung ohne grundlegende Umbauma\u00dfnahmen zu begleiten.<\/p>\n\n\n\n

W\u00e4rmer\u00fcckgewinnung und regulatorische Rahmenbedingungen<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Mit steigenden R\u00fccklauftemperaturen er\u00f6ffnen sich neue M\u00f6glichkeiten zur direkten W\u00e4rmer\u00fcckgewinnung. Insbesondere in Deutschland gewinnt dieser Aspekt durch gesetzliche Vorgaben wie das Energieeffizienzgesetz an Bedeutung, welches die Nutzung unvermeidbarer Abw\u00e4rme fordert. Die h\u00f6heren K\u00fchlmittel- und R\u00fccklauftemperaturen fl\u00fcssigkeitsgek\u00fchlter KI-Systeme verbessern die Voraussetzungen f\u00fcr die W\u00e4rmer\u00fcckgewinnung erheblich. Abh\u00e4ngig vom Temperaturniveau des Rechenzentrums und den Anforderungen des jeweiligen W\u00e4rmenetzes kann die Abw\u00e4rme direkt genutzt oder \u00fcber W\u00e4rmepumpen auf das erforderliche Temperarturniveau angehoben werden. Neben \u00f6kologischen Vorteilen ergeben sich daraus auch wirtschaftliche Potenziale sowie eine st\u00e4rkere Integration von Rechenzentren in lokale Energiesysteme. Technisch erfordert dies jedoch eine pr\u00e4zise Auslegung der hydraulischen Schnittstellen sowie eine stabile Einhaltung von Temperatur-, Druck- und Qualit\u00e4tsparametern. Parallel dazu beeinflussen regulatorische Anforderungen und Nachhaltigkeitsziele \u2013 etwa hinsichtlich Energieeffizienz, Abw\u00e4rmenutzung, K\u00e4ltemittel mit niedrigem GWP sowie, Wasserverbrauch \u2013 zunehmend die Auslegung zuk\u00fcnftiger K\u00fchlsysteme.  Die Auswahl geeigneter Technologien wird damit zunehmend zu einer multidimensionalen Optimierungsaufgabe, bei der Effizienz, Sicherheit und Compliance gleicherma\u00dfen ber\u00fccksichtigt werden m\u00fcssen.<\/p>\n\n\n\n

Planung und Integration in bestehende Infrastrukturen<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Die Planung von KI-Rechenzentren ist zunehmend von Unsicherheiten gepr\u00e4gt. Einerseits variieren zuk\u00fcnftige Workloads stark, andererseits entwickeln sich Servertechnologien deutlich schneller als die zugeh\u00f6rige Infrastruktur. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, K\u00fchlsysteme nicht mehr auf einen festen Betriebspunkt auszulegen, sondern als flexible Plattformen zu konzipieren.<\/p>\n\n\n\n

F\u00fcr Bestandsrechenzentren stellt insbesondere die Integration von Fl\u00fcssigkeitsk\u00fchlung eine Herausforderung dar. Hohe Wassertemperaturen m\u00fcssen mit bestehenden Kaltwassersystemen kompatibel gemacht werden, was in der Regel eine hydraulische Entkopplung durch CDUs oder W\u00e4rmetauscher erfordert. Optimierte Temperaturspreizungen erm\u00f6glichen es jedoch, bestehende Infrastruktur weiter zu nutzen und gleichzeitig die Effizienz zu steigern.<\/p>\n\n\n\n

Ein pragmatischer Ansatz besteht in der schrittweisen Integration von KI-Pods innerhalb bestehender Fl\u00e4chen. Dies erm\u00f6glicht eine skalierbare Erweiterungsstrategie mit der Implementierung von Hochleistungsanwendungen ohne Beeintr\u00e4chtigung des laufenden Betriebs.<\/p>\n\n\n\n

Fazit<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Der thermische Pfad in KI-Rechenzentren entwickelt sich von einzelnen eigenst\u00e4ndigen Komponenten hin zu einem hochintegrierten, dynamisch regelbaren Gesamtsystem. Schl\u00fcsseltechnologien wie Fl\u00fcssigkeitsk\u00fchlung, CDUs, Trim Cooling und Freik\u00fchlung bilden dabei die Basis f\u00fcr eine effiziente und zukunftssichere Infrastruktur. Entscheidend ist jedoch weniger die Verf\u00fcgbarkeit einzelner L\u00f6sungen als deren intelligente Orchestrierung.<\/p>\n\n\n\n

Nur durch eine ganzheitliche Betrachtung des W\u00e4rmemanagements lassen sich die steigenden Leistungsdichten moderner KI-Hardware beherrschen und gleichzeitig Effizienz-, Nachhaltigkeits- und Regulierungsanforderungen erf\u00fcllen.<\/p>\n\n\n\n

Sascha Horn \u2013 Strategic Account Manager bei Vertiv<\/strong><\/p>\n\n\n\n

Sascha Horn ist seit mehreren Jahren im Au\u00dfendienst in NRW f\u00fcr den Unternehmensbereich Thermal Management bei Vertiv aktiv, zus\u00e4tzlich hat er die Funktion des Thermal Management Champions f\u00fcr die Region D-A-CH inne. Insgesamt ist er seit 15 Jahren f\u00fcr VERTIV in der K\u00e4lte- und Klimabranche t\u00e4tig und ist kompetenter Ansprechpartner, wenn effiziente und hochverf\u00fcgbare Klima- und K\u00e4ltetechnik gefordert ist. Sascha Horn unterst\u00fctzt und ber\u00e4t bei der richtigen Wahl von L\u00f6sungen im gesamten IT-Infrastrukturbereich. Sei es in kleineren Serverr\u00e4umen oder gr\u00f6\u00dferen Rechenzentren.<\/p>\n\n\n\n

Link zu Vertiv: Vertiv | A global leader in critical digital infrastructure<\/a><\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"

Mit dem rasanten Anstieg von KI-Workloads erf\u00e4hrt der thermische Pfad moderner Rechenzentren eine grundlegende Transformation. W\u00e4hrend klassische Luftk\u00fchlung weiterhin eine wichtige Rolle f\u00fcr eine Vielzahl von Lasten in Rechenzentren spielt, verlagert sich \u00a0der Fokus zunehmend auf die Direct-to-Chip-Fl\u00fcssigkeitsk\u00fchlung. Entscheidend ist dabei jedoch nicht allein die W\u00e4rmeaufnahme direkt an den GPUs, sondern vielmehr auch die ganzheitliche Beherrschung des W\u00e4rmetransports, der Abfuhr sowie der energetischen Weiterverwertung. Damit wird K\u00fchlung zur Systemaufgabe: Die Effizienz des Gesamtsystems h\u00e4ngt nicht mehr prim\u00e4r von einzelnen Komponenten ab, sondern von deren Zusammenspiel entlang des gesamten thermischen Pfads.<\/p>\n","protected":false},"author":1,"featured_media":31910,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"colormag_page_container_layout":"default_layout","colormag_page_sidebar_layout":"default_layout","footnotes":""},"categories":[8,274,10036],"tags":[26646,26650,26648],"class_list":["post-31903","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-artikel","category-infrastructure","category-kuenstliche-intelligenz","tag-aicooling","tag-heatreuse","tag-hybridcooling"],"amp_enabled":true,"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/www.sysbus.eu\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/31903","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/www.sysbus.eu\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/www.sysbus.eu\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sysbus.eu\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/1"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sysbus.eu\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=31903"}],"version-history":[{"count":2,"href":"https:\/\/www.sysbus.eu\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/31903\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":31911,"href":"https:\/\/www.sysbus.eu\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/31903\/revisions\/31911"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sysbus.eu\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/31910"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/www.sysbus.eu\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=31903"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sysbus.eu\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=31903"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/www.sysbus.eu\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=31903"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}