Generative KI verändert nicht nur die Rechenleistung, sondern auch die Anforderungen an die Infrastruktur von Rechenzentren. Mit steigender Leistungsdichte werden Flüssigkeitskühlungen zunehmend relevant, insbesondere für hochverdichtete KI-Systeme. Gleichzeitig bleibt die klassische Luftkühlung für viele bestehende Workloads unverzichtbar. Statt eines vollständigen Technologiewechsels entstehen deshalb zunehmend hybride Rechenzentrumsarchitekturen, in denen beide Technologien gezielt zusammenspielen.
„Die Frage lautet deshalb nicht Luft- oder Flüssigkeitskühlung. In der Praxis benötigen Betreiber flexible Architekturen, die beide Technologien sinnvoll miteinander verbinden. Entscheidend ist, Stromversorgung, Kühlung, IT und Betrieb von Anfang an als Gesamtsystem zu denken und zu planen. Nur so lassen sich neue KI-Kapazitäten schnell integrieren und über mehrere Hardwaregenerationen hinweg skalieren“, so Bastian Schammann, Head of Sales Data Center Segment DACH bei Schneider Electric.
1. KI verändert die Kühlung, aber nicht jedes Rack
Mit dem Einsatz leistungsfähiger KI steigt die Wärmelast einzelner Server und Racks deutlich. Flüssigkeitskühlung kann diese Wärme besonders effizient direkt an den Prozessoren und Beschleunigerchips abführen. Für hochverdichtete KI-Cluster wird sie damit zu einer wichtigen Technologie.
Das bedeutet jedoch nicht, dass Luftkühlung ausgedient hat. In vielen Rechenzentren wird KI künftig neben klassischer Unternehmens-IT betrieben. Während hochverdichtete KI-Racks auf Direct-to-Chip-Systeme setzen können, lassen sich konventionelle Workloads weiterhin über bestehende Klimatisierungssysteme versorgen.
Auch Rear-Door Heat Exchanger können eine Brücke zwischen beiden Welten bilden: Sie führen die von den Servern erzeugte Wärme über einen Wärmetauscher ab, ohne dass die Server selbst vollständig auf eine Flüssigkeitskühlung umgerüstet werden müssen. Damit wird die Kühlarchitektur zunehmend zu einer Frage der richtigen Kombination. Welche Technologie sinnvoll ist, hängt unter anderem von Leistungsdichte, Anwendung, Hardware, verfügbarem Platz und den baulichen Voraussetzungen des Standorts ab.
2. Brownfield wird zur entscheidenden Bewährungsprobe
Besonders anspruchsvoll ist die Integration von KI in bestehende Rechenzentren. Stromversorgung, Klimatisierung und Flächenkonzepte wurden dort häufig für deutlich geringere Leistungsdichten ausgelegt. Ein kompletter Umbau wäre technisch aufwendig und würde bestehende Workloads gefährden.
Gefragt sind deshalb Lösungen, mit denen Betreiber neue KI-Kapazitäten schrittweise integrieren können. Je nach Anforderungen kommen dafür beispielsweise Rear-Door Heat Exchanger, Liquid-to-Air-Systeme oder rackbasierte Direct-to-Chip-Lösungen infrage.
Liquid-to-Air-Systeme können sich insbesondere für kleinere Nachrüstungen eignen, wenn keine direkte Anbindung an einen Gebäudewasserkreislauf möglich ist. Bei größeren Installationen können hingegen bodenmontierte Coolant Distribution Units, kurz CDUs, mehrere Racks mit Kühlmittel versorgen. Sie bilden die Schnittstelle zwischen den sensiblen Kühlkreisläufen der IT und der Gebäudekühlung.
Der modulare Ausbau wird damit zu einem wichtigen Prinzip: Neue KI-Kapazitäten müssen dort entstehen können, wo sie tatsächlich benötigt werden, ohne dass dafür die gesamte bestehende Infrastruktur ersetzt werden muss.
3. Kühlung wird vom IT-Thema zur Systemaufgabe
Mit Flüssigkeitskühlung rücken IT und Gebäudetechnik enger zusammen. Server, Cold Plates, Rohrleitungen, CDUs und die Wärmeabfuhr des Gebäudes müssen als zusammenhängendes System geplant und betrieben werden.
Damit verändern sich auch die Anforderungen an den Betrieb. Temperatur, Druck und Durchfluss müssen überwacht, Kühlmittelqualität kontrolliert und Leckagen frühzeitig erkannt werden. Gleichzeitig müssen Stromversorgung und Kühlung auf dynamische KI-Lasten reagieren können.
Für Betreiber bedeutet das: Die bisherige Trennung zwischen IT-Infrastruktur und Gebäudetechnik wird zunehmend schwieriger. Monitoring- und DCIM-Lösungen können dabei helfen, Betriebsdaten aus unterschiedlichen Systemen zusammenzuführen und Abweichungen frühzeitig zu erkennen.
Gleichzeitig steigt der Bedarf an standardisierten Referenzarchitekturen, Schulungen und Technologiepartnerschaften. Gerade bei bestehenden Standorten wird es darauf ankommen, IT-, Kühlungs-, Automatisierungs- und Gebäudetechnik zusammenzubringen, ohne den laufenden Betrieb unnötig zu verkomplizieren.
4. Nicht für jede Hardwaregeneration auf maximale Leistung bauen
Eine weitere Herausforderung liegt in der Planung für künftige Hardware. Die Technologie entwickelt sich rasend schnell, und mit jeder neuen Hardwaregeneration können sich Leistungsdichten und Kühlungsanforderungen verändern.
Wer Leitungen, Anschlüsse oder CDUs zu knapp dimensioniert, riskiert, spätere Erweiterungen zu erschweren. Eine pauschale Überdimensionierung ist jedoch ebenfalls keine Lösung: Sie bindet Kapital in Kapazitäten, die möglicherweise über Jahre nicht benötigt werden.
Modulare Architekturen können diesen Zielkonflikt entschärfen. Unterschiedliche Leistungszonen ermöglichen es beispielsweise, hochverdichtete KI-Systeme gezielt mit leistungsfähiger Kühlung auszustatten, während bestehende Unternehmens-IT weiterhin mit der vorhandenen Infrastruktur betrieben wird.
So entsteht eine Art „Brücke“ zwischen heutiger Infrastruktur und künftigen Hardwaregenerationen. Betreiber können Kapazitäten schrittweise erweitern, anstatt bereits heute auf ein vollständig auf die nächste Generation ausgelegtes Rechenzentrum setzen zu müssen.
5. Abwärme wird zur nächsten Planungsfrage
Bei geeigneten Temperaturen und entsprechender Infrastruktur kann die Abwärme perspektivisch beispielsweise für die Beheizung von Gebäuden oder die Einspeisung in Wärmenetze genutzt werden.
Ob sich ein solches Konzept technisch und wirtschaftlich rechnet, hängt allerdings stark von den Bedingungen vor Ort ab. Entscheidend sind unter anderem das Temperaturniveau der Abwärme, die Entfernung zu möglichen Abnehmern und die vorhandene Infrastruktur.
Damit wird die Kühlung zunehmend Teil einer größeren Standortfrage: Nicht nur Stromversorgung und Netzanschluss müssen bei der Planung berücksichtigt werden, sondern perspektivisch auch die Frage, was mit der entstehenden Wärme passiert.
Fazit: Die Zukunft liegt nicht in einer Kühltechnologie
Die zentrale Planungsfrage für KI-Rechenzentren lautet damit nicht mehr „Luft oder Flüssigkeit“. Entscheidend ist vielmehr, wie beide Technologien zu einer flexiblen und skalierbaren Infrastruktur verbunden werden können. Gerade bestehende Rechenzentren werden dabei eine wichtige Rolle spielen. Sie müssen nicht zwangsläufig vollständig neu gebaut werden, um KI-fähig zu werden. Mit modularen Kühlungskonzepten können Betreiber neue Hochleistungs-Workloads schrittweise integrieren und gleichzeitig ihre bestehende Infrastruktur weiter nutzen. Wer IT, Stromversorgung, Kühlung und Betrieb frühzeitig als Gesamtsystem betrachtet, schafft damit nicht nur Kapazität für heutige KI-Anwendungen. Er legt zugleich die Grundlage dafür, neue Hardwaregenerationen künftig schneller und mit weniger tiefgreifenden Umbauten zu integrieren.
