Kühlmittelverteilungseinheiten (CDU) für KI- und HPC-Rechenzentren

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Geregelter Kühlmittelfluss für Rechenzentren mit hoher Leistungsdichte

Geregelter Kühlmittelfluss für Rechenzentren mit hoher Leistungsdichte

Eine effiziente Kühlmitteldistribution ist entscheidend, um stabile thermische Bedingungen in flüssigkeitsgekühlten Rechenzentren, KI-Servern und Hochleistungsrechnern (HPC) aufrechtzuerhalten. Eine gut konzipierte Kühlmitteldistributionsarchitektur steuert den Transport des Kühlmediums zwischen der Kältequelle, den Verteilungseinrichtungen und den wärmeerzeugenden IT-Komponenten. Je nach Systemanforderungen kann die Lösung Kühlmittelverteilungseinheiten, Pumpen, Verteiler (Manifolds), Ventile, Schläuche, Schnellkupplungen, Filter, Sensoren sowie Überwachungs- und Regelungseinrichtungen umfassen. Die Systemkonfiguration lässt sich an die thermische Last, die Durchflussrate, den Druck, die Ein- und Rücklauftemperaturen, die Art des Kühlmediums sowie die Rackdichte anpassen. Durch eine geordnete Führung der Zu- und Rücklaufwege für das Kühlmedium trägt das System zu einer gleichmäßigen Kühlung von CPUs, GPUs und anderen hochleistungsfähigen Komponenten bei. Dieser Ansatz unterstützt skalierbare Infrastrukturen für KI-Training, HPC-Workloads, Cloud-Computing, Telekommunikationsausrüstung sowie moderne, hochdichte Serverbereitstellungen.
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Fallstudie

Kühlflüssigkeitsverteilung für GPU-Racks

Ein KI-Rechenzentrum erforderte eine gesteuerte Kühlflüssigkeitsverteilung für Racks mit mehreren Hochleistungs-GPU-Servern. Die Kühlarchitektur basierte auf einer Kühlflüssigkeitsverteilungseinheit, die mit rackinternen Verteilern, Schläuchen und Schnellkupplungen verbunden war. Jeder Server erhielt Kühlflüssigkeit über dedizierte Zu- und Rücklaufleitungen, die an GPU-Kaltplatten angeschlossen waren. Bei der Planung der Verteilungsanordnung berücksichtigten Ingenieure die thermische Last pro Rack, die erforderliche Durchflussrate, den Druckabfall, die Eintrittstemperatur, die Austrittstemperatur sowie die Anzahl der angeschlossenen Kühlkreisläufe. An zentralen Stellen konnten Durchfluss- und Temperaturüberwachungssysteme integriert werden, um abweichende Betriebszustände frühzeitig zu erkennen. Diese Konfiguration gewährleistete einen strukturierten Kühlflüssigkeitspfad von der Kühleinheit zu den einzelnen GPU-Servern und ermöglichte gleichzeitig eine zukünftige Erweiterung der Rechenkapazität für hochdichte KI-Anwendungen.

HPC-Cluster-Kühlung

Ein Hochleistungs-Computing-Cluster benötigte eine Flüssigkeitskühlungsinfrastruktur, die in der Lage war, Kühlmittel auf mehrere Server-Racks zu verteilen. Das System nutzte eine zentrale Kühlquelle, die mit Verteilermanifolds verbunden war, welche wiederum dedizierte sekundäre Kühlkreisläufe für CPU- und GPU-Kaltplatten bereitstellten. Jeder Zweig konnte entsprechend den thermischen Anforderungen der Geräte und der verfügbaren Durchflusskapazität konfiguriert werden. Zu den Konstruktionsüberlegungen gehörten die gesamte Wärmebelastung des Clusters, die Durchflussbalancierung der Zweige, der Betriebsdruck, die Kompatibilität des Kühlmittels, die Eintritts- und Austrittstemperaturen sowie der Zugang für Wartungsarbeiten. Sensoren und Ventile konnten zur Überwachung und Regelung integriert werden. Die strukturierte Verteilungsarchitektur trug dazu bei, eine vorhersehbare Kühlmittelversorgung innerhalb der HPC-Umgebung sicherzustellen und bot zugleich eine praktische Grundlage für die spätere Erweiterung um zusätzliche Racks, sobald der Rechenbedarf stieg.

Aufrüstung bestehender Rechenzentren

Ein herkömmliches Rechenzentrum führte flüssigkeitsgekühlte Server ein, um eine höhere Rechendichte zu unterstützen, ohne die gesamte bestehende Kühlinfrastruktur des Standorts neu zu konzipieren. Ein Kühlmittelverteilungssystem wurde eingeführt, um die vorhandene Kühleinheit mit speziellen technologieorientierten Kreisläufen zu verbinden. Verteilungsverteiler leiteten das Kühlmittel zu ausgewählten Server-Racks weiter, während Schläuche und Schnellkupplungen den Anschluss und die Wartung der Geräte vereinfachten. Das System ließ sich entsprechend der erforderlichen Durchflussrate, des Drucks, der Eintrittstemperatur, der Austrittstemperatur sowie der Wärmelast pro Rack konfigurieren. Zusätzliche Pumpen, Ventile, Filter und Überwachungssensoren konnten bei Bedarf integriert werden. Dieser Ansatz ermöglichte es, die Flüssigkeitskühlung schrittweise einzuführen und dem Standort damit Flexibilität zu geben, von ausgewählten Hochdichte-Racks sukzessive auf weitere KI- oder HPC-Ausrüstung auszudehnen.

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Ein Kühlmittel-Verteilungssystem steuert die Zufuhr und Rückführung von flüssigem Kühlmittel in Hochdichte-Computing-Infrastrukturen. Es kann eine Kühlmittelquelle oder eine Kühlmittel-Verteilungseinheit mit Rack-Manifolds, Server-Kühlkreisläufen, Kühlplatten und anderen Komponenten für das thermische Management verbinden. Je nach Anwendungsfall kann die Architektur Pumpen, Ventile, Filter, Schläuche, Schnellkupplungen, Sensoren und Steuergeräte umfassen. Das Kühlmittel kann über dedizierte Zu- und Abführleitungen an CPU, GPU, Beschleuniger oder andere hochleistungsfähige Komponenten verteilt werden. Wichtige Konstruktionsparameter sind die gesamte thermische Last, die Kühlmitteldurchflussrate, der Druckabfall, die Ein- und Austrittstemperaturen, die Fluidverträglichkeit, der Anschlusstyp sowie die Rackdichte. Die Kühlmittelverteilung eignet sich für KI-Rechenzentren, HPC-Cluster, Cloud-Computing-Einrichtungen, Telekommunikationsinfrastrukturen und Unternehmens-Serverumgebungen. Eine modulare Verteilungsarchitektur unterstützt zudem eine schrittweise Bereitstellung, sodass zusätzliche Racks oder Kühlkreisläufe bei wachsender Rechenkapazität integriert werden können.

Häufig gestellte Fragen

Was ist eine Kühlmittelverteilung in einem Flüssigkeitskühlsystem?

Die Kühlmittelverteilung ist der Prozess, bei dem Kühlflüssigkeit von einer Kühllquelle oder einem CDU an wärmeerzeugende IT-Ausrüstung geleitet und das erwärmte Kühlmittel zur Wärmeabfuhr zurückgeführt wird. Verteiler, Pumpen, Ventile, Schläuche und Überwachungskomponenten können eingesetzt werden, um den Fluss zwischen der Hauptkühlkreislauf und einzelnen Server- oder Rack-Kreisläufen zu steuern.
AI-Server können aufgrund leistungsstarker GPUs und Beschleuniger erhebliche Wärme erzeugen. Ein sorgfältig konzipiertes Kühlmittelverteilungssystem stellt sicher, dass jeder Kühlkreislauf ausreichend Durchfluss erhält, während Druck- und Temperaturbedingungen kontrolliert werden. Eine ausgewogene Verteilung trägt zur stabilen thermischen Funktionsweise mehrerer hochdichter Server und Racks bei.
Zu den typischen Komponenten zählen Kühlmittelverteilungseinheiten, Pumpen, Zuführ- und Rücklaufverteiler, Ventile, Schläuche, Schnellkupplungen, Filter, Sensoren und Steuergeräte. Die genaue Konfiguration hängt von der Rackdichte, der thermischen Last, der Art des Kühlmittels, den Durchflussanforderungen, der Installationsanordnung sowie davon ab, ob das System eine Direct-to-Chip- oder eine andere Flüssigkeitskühlarchitektur verwendet.
Ja. Die Kühlmittelverteilung wird häufig in Verbindung mit Direct-to-Chip-Kühlung eingesetzt, bei der Flüssigkeit direkt zu den Kühlplatten von CPU oder GPU geleitet wird. Ein Verteilerverteiler kann das Kühlmittel auf mehrere Serverkreisläufe aufteilen, während Rücklaufleitungen erwärmte Flüssigkeit sammeln und zum CDU- oder Wärmeabfuhrsystem zurückleiten.
Die Dimensionierung sollte die gesamte thermische Last, den erforderlichen Kühlmittelfluss, den Druckabfall, die Ein- und Rücklauftemperaturen, die Eigenschaften des Kühlmediums, die Anzahl der Kühlzweige, die Rackdichte sowie zukünftige Erweiterungen berücksichtigen. Die Verteilungsausrüstung muss eine ausreichende Kapazität für die aktuellen Lasten bereitstellen und gleichzeitig eine praktikable Integration zusätzlicher Server oder Racks ermöglichen.

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Kunden-Testimonials

Michael Carter ist ein

Die Anordnung der Kühlmittelverteilung ermöglichte es uns, mehrere flüssigkeitsgekühlte Racks über ein strukturiertes Versorgungs- und Rücklaufnetz anzuschließen. Durch das modulare Layout wurden auch die Geräteanschlüsse einfacher zu verwalten.

- Ich weiß.

Wir verwendeten spezielle Verteilerstücke und Schnellkupplungen für mehrere GPU-Kühlkreisläufe. Die übersichtliche Gestaltung der Verteilungspfade erleichterte die Erweiterung der Rack-Kühlarchitektur während der Inbetriebnahme.

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Ausgewogene Kühlmittelzufuhr

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Eine ordnungsgemäß konfigurierte Kühlmittel-Verteilungsarchitektur trägt dazu bei, Kühlflüssigkeit konsistent über mehrere Server- und Rack-Kreisläufe zu liefern. Versorgungsverteiler können das Kühlmittel von einer CDU oder einer zentralen Kühleinrichtung in einzelne Abzweigungen aufteilen, während Rücklaufverteiler die erwärmte Flüssigkeit sammeln und zum Wärmeabfuhrgerät zurückleiten. Die Durchflussausgleichung hängt von den Anforderungen der Abzweigungen, dem Druckverlust, den Rohrabmessungen, den Ventileinstellungen und der thermischen Last ab. Überwachungssensoren können an wichtigen Versorgungs- und Rücklaufstellen positioniert werden, um Einblick in Temperatur- und Durchflussbedingungen zu ermöglichen. Dieser strukturierte Ansatz ist besonders wertvoll in KI- und HPC-Umgebungen, in denen mehrere Hochleistungs-Server innerhalb desselben Racks oder Clusters betrieben werden. Verteilungsanordnungen können für unterschiedliche Rack-Anordnungen und Kühlkapazitäten konfiguriert werden.
Modulare Rack-Kühlarchitektur

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Die Kühlmittelverteilung kann als modulare, rackbasierte Architektur gestaltet werden, die einzelne Server-Kühlkreisläufe mit einem gemeinsamen Versorgungs- und Rücklaufnetz verbindet. Verteiler, Schläuche, Ventile und Schnellkupplungen bieten flexible Anschlusspunkte für CPU- und GPU-Kühlsysteme. Jeder Zweig kann entsprechend den thermischen Anforderungen der angeschlossenen Geräte ausgelegt werden, während der Hauptverteilungspfad die gesamte Rack-Leistung übernimmt. Dieser modulare Ansatz vereinfacht Installation und Wartung, da einzelne Server-Kühlkreisläufe bei Bedarf isoliert werden können. Er bildet zudem eine praktische Grundlage für eine schrittweise Bereitstellung. Mit zunehmenden AI-Arbeitslasten können zusätzliche flüssigkeitsgekühlte Server oder Racks an die Verteilungsinfrastruktur angeschlossen werden – vorausgesetzt, verfügbare Durchflussmenge, Druck, Kühlleistung und Systemkompatibilität sind bestätigt.
Skalierbare AI-Kühlungsinfrastruktur

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Moderne KI- und HPC-Anlagen erfordern häufig Kühlsysteme, die eine steigende Leistungsdichte pro Rack bewältigen können. Ein skalierbares Kühlmittelverteilungssystem bietet strukturierte Zuführ- und Rückführwege zwischen Kühleinrichtungen und leistungsstarken IT-Komponenten. Das System kann je nach Projektanforderung Kühlmittelverteilungseinheiten (CDUs), Pumpen, Verteiler, Ventile, Schläuche, Schnellkupplungen, Filter und Überwachungseinrichtungen umfassen. Zu den Auslegungsparametern zählen unter anderem die thermische Last pro Rack, die Durchflussrate, der Druck, die Kühlmitteltemperatur, die Fluidverträglichkeit sowie die Anzahl der Kühlstränge. Die Verteilungsarchitektur kann GPU-Server, CPU-Plattformen, Beschleuniger und andere flüssigkeitsgekühlte Geräte versorgen. Durch den Einsatz modularer Anschlusspunkte und entsprechend dimensionierter Verteilungskomponenten können Betreiber die Kühlinfrastruktur an aktuellen Anforderungen ausrichten und gleichzeitig Kapazitätsreserven sowie Anschlussmöglichkeiten für zukünftige Hochdichterechenanwendungen offenhalten.

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