Kühlflüssigkeit mit Blasen
Innovationen für die nächste Generation von Rechenzentren.

Tauchkühlung für Rechenzentren

  • Die zunehmende Digitalisierung führt zu einer grundlegenden Veränderung unserer Lebensweise. Aufgrund der heutigen hochgradigen Vernetzung, die einen immensen Datenverkehr mit sich bringt, müssen Unternehmen ihre Datenverarbeitung und -verwaltung anpassen. Viele Aspekte unseres täglichen Lebens – Smart Devices, unser Heim, Städte und autonome Fahrzeuge – hängen von Prozessen in Rechenzentren ab.

    Der Betrieb von Rechenzentren ist jedoch mit enormen Kosten u. a. für Energie, Wasser und Fläche verbunden. Schnellere, intelligentere, energieeffizientere und nachhaltigere Rechenzentren sind ein Muss, um mit den Anforderungen Schritt zu halten.

    Die Umstellung ihrer Rechenzentren von herkömmlichen Kühlverfahren auf die Tauchkühlung mit 3M Flüssigkeiten ermöglicht es Unternehmen, die immensen zukünftigen Leistungsanforderungen auf effizientere Weise zu erfüllen und gleichzeitig die natürlichen Ressourcen zu schonen.

    Setzen Sie neue Maßstäbe in Ihren Rechenzentren, um das Unmögliche möglich zu machen.


Datenpunktdiagramm

Erfahren Sie anhand von fünf verschiedenen Anwendungen, wie 3M Flüssigkeiten in Rechenzentren eingesetzt werden können.

Durch die Tauchkühlung mit 3M™ Novec™ High-Tech Flüssigkeiten können Sie nicht nur die Effizienz steigern, sondern auch die Kosten und den Verbrauch von natürlichen Ressourcen reduzieren – angefangen von der Entwicklung und Konstruktion bis hin zur Wartung und zum Betrieb. Machen Sie Ihr Rechenzentrum zukunftsfähig – 3M Innovation unterstützt Sie dabei.

  • Hyperscale

    Strategie. Leistung. Kosten. Nachhaltigkeit.

    • Grafik zu Hyperscale-Rechenzentrum

      Geografische- und Umweltaspekte

      Stellen Sie Rechenzentren mit einer konsistenteren Kühlungsinfrastruktur weltweit bereit, unabhängig von Standortentscheidungen.

      Gesteigerte Effizienz durch einfachere Rechenzentrumsgestaltung

      Verbessern Sie die Skalierbarkeit durch kleinere Rechenzentren mit vereinfachten mechanischen, elektrischen und Netzwerktopologien. Vereinfachen Sie Ihr Rechenzentrum, indem Sie die komplexe Luftstromregelung eliminieren.

      Senkung der Investitions- und Betriebskosten

      Bewältigen Sie die steigenden Arbeitslasten bei gleichzeitiger Senkung der Investitionskosten. Minimieren oder eliminieren Sie die für die Luftkühlung erforderliche Infrastruktur (z. B. Kühlaggregate, CRACs, CRAHs, PDUs, RPPs, Telekommunikation/Netzwerk, Flächenbedarf). Dank der erhöhten Kühleffizienz lassen sich die Stromkosten für die Kühlung erheblich reduzieren.

      Reduzierter PUE-Wert und Wasserverbrauch

      Senken Sie den PUE-Wert auf bis zu 1,03, um die Leistungseffizienz und die Nachhaltigkeit Ihrer Rechenzentren zu verbessern. Reduzieren oder eliminieren Sie durch die Ein- oder Zwei-Phasen-Tauchkühlung mit Trockenkühlern außerdem den Wasserverbrauch.

  • Supercomputer

    Strategie. Leistung. Kosten. Nachhaltigkeit

    • Grafik zu Supercomputer-Regierungsgebäude

      Erhöhte Leistung und Kühleffizienz

      Bewältigen Sie durch die Erhöhung der Gleitkommaoperationen pro Sekunde (Floating Point Operations Per Second bzw. FLOPS) neue oder rechenintensivere Arbeitslasten effektiver und kostengünstiger als mit herkömmlichen Kühllösungen.

      Reduzierter PUE-Wert und Wasserverbrauch

      Senken Sie den PUE-Wert auf bis zu 1,03, um die Leistungseffizienz und die Nachhaltigkeit Ihrer Supercomputer zu verbessern. Reduzieren oder eliminieren Sie durch die Ein- oder Zwei-Phasen-Tauchkühlung mit Trockenkühlern außerdem den Wasserverbrauch. Bei der Zwei-Phasen-Tauchkühlung mit Trockenkühlern können Sie den Wasserverbrauch sogar eliminieren.

      Senkung der Betriebskosten

      Dank der erhöhten Kühleffizienz lassen sich die Stromkosten für die Kühlung reduzieren.

  • Unternehmens-HPC

    Strategie. Leistung. Kosten. Nachhaltigkeit.

    • Grafiken zu Krankenhaus, Bank und Fabrik mit Unternehmens-HPC

      Erhöhte Leistung und Kühleffizienz

      Bewältigen Sie neue oder rechenintensivere Arbeitslasten effektiver und kostengünstiger, als dies mit herkömmlichen Kühllösungen möglich ist.

      Verringerte Latenz

      Reduzieren Sie Verzögerungen, indem Sie latenzempfindliche Arbeitslasten in dichteren, platzsparenden Rechenzentren oder Serverschränken näher beim Benutzer ausführen.

      Erhöhte Hardwarezuverlässigkeit

      Erhöhen Sie die Zuverlässigkeit Ihrer Betriebsabläufe, indem Sie Schnittstellentemperaturen, Temperaturschwankungen und Hot Spots reduzieren. Indem Sie die bei herkömmlichen Kühlmethoden erforderlichen beweglichen Teile (z. B. Lüfter) eliminieren, können Sie gängige Hardwarefehler vermeiden.

  • Edge/5G

    Strategie. Leistung. Kosten. Nachhaltigkeit.

    • Grafik zu Edge-Remote-Box mit autonomem Fahrzeug

      Geografisch und umwelttechnisch agnostisch

      Schaffen Sie bei Ihren Edge-Systemen ungeachtet der Umgebungsbedingungen des jeweiligen Standorts global eine konsistente Kühlungsinfrastruktur. Dank der dichteren Formfaktoren lassen sich auch der Platzbedarf und die erforderliche Tragkraft der Flächen reduzieren.

      Roadmap für zukünftige Anforderungen hinsichtlich der Rechenleistungsdichte

      Nutzen Sie kompakte und hochdichte Edge-Einheiten, die auf Ihre aktuellen und zukünftigen Arbeitslasten ausgelegt sind.

      Verringerte Latenz

      Reduzieren Sie Verzögerungen, indem Sie latenzempfindliche Arbeitslasten in dichteren, platzsparenden Edge-Einheiten näher beim Benutzer ausführen.

      Verlängerung der Lebensdauer von Anlagen

      Abgedichtete tauchgekühlte Einheiten schützen die IT-Hardware vor Umwelteinflüssen wie Staub und Feuchtigkeit. Durch die Reduzierung der beweglichen Teile verbessern Sie außerdem die Zuverlässigkeit und verlängern die Lebensdauer von Edge-Einheiten.

  • Bitcoin-Mining

    Strategie. Leistung. Kosten. Nachhaltigkeit.

    • Grafik zu Rechenzentrum für Bitcoin-Mining

      Erhöhte Leistung pro Watt

      Verbessern Sie durch Tauchkühlung Ihre Wettbewerbsfähigkeit, indem Sie die Hashraten durch Übertaktung erhöhen. Profitieren Sie durch die erhöhte Kühleffizienz von mehr Leistung für das Mining und andere gewinnbringende Vorgänge.

      Senkung der Investitions- und Betriebskosten

      Senken Sie die Investitionskosten, indem Sie die für die Luftkühlung erforderliche Infrastruktur (z. B. Kühlaggregate, CRACs, CRAHs, PDUs, RPPs, Telekommunikation/Netzwerk, Flächenbedarf) minimieren oder eliminieren. Dank der erhöhten Kühleffizienz lassen sich die Stromkosten für die Kühlung reduzieren.


Flüssigkühlung mit 3M Novec High-Tech Flüssigkeit

3M Novec High-Tech Flüssigkeiten eignen sich für die Ein- und Zwei-Phasen-Tauchkühlung in Tanks und Direct-to-Chip-Anwendungen.

  • Diagramm zu Ein-Phasen-Tauchkühlung
  • Ein-Phasen-Tauchkühlung

    Bei der Ein-Phasen-Tauchkühlung verbleibt die Flüssigkeit ihren flüssigen Zustand bei. Die elektronischen Bauteile werden in einem abgedichteten, aber jederzeit zugänglichen Gehäuse direkt in die dielektrische Flüssigkeit getaucht. Diese nimmt die von den Bauteilen erzeugte Wärme auf. Oft werden Pumpen eingesetzt, um die erwärmte Flüssigkeit einem Wärmetauscher zuzuführen. Dort wird sie gekühlt und wieder an das Gehäuse zurückgeleitet.

  • Diagramm zu 2-Phasen-Tauchkühlung
  • 2-Phasen-Tauchkühlung

    Bei der 2-Phasen-Tauchkühlung verdampft die erhitzte Flüssigkeit, wodurch die Wärmeableitfähigkeit exponentiell steigt. Die elektronischen Bauteile werden in einem abgedichteten, aber jederzeit zugänglichen Gehäuse direkt in die dielektrische Flüssigkeit getaucht. Die durch die Bauteile erhitzte Flüssigkeit verdampft an der Bauteiloberfläche. Der Dampf kondensiert an einem integrierten Wärmetauscher (Kondensator). Die Wärme wird aus dem Rechenzentrum geleitet und kann zum Beispiel zur Erwärmung von Betriebswasser genutzt werden.

  • Diagramm zu Direct-to-Chip-Kühlung
  • Direct-to-Chip-Kühlung

    Bei der Direct-to-Chip-Kühlung werden die sich erwärmenden elektronischen Bauteile mit Kühlplatten versehen, durch die eine Kühlflüssigkeit strömt. Die elektronischen Bauteile kommen nicht mit der Flüssigkeit in Kontakt. Oft werden für die Direct-to-Chip-Kühlung nicht dielektrische Flüssigkeiten (z. B. Wasserglykol) verwendet. Mit dielektrischen Flüssigkeiten lassen sich jedoch die mit Leckagen verbundenen Risiken mindern, wodurch sich die zuverlässige Verfügbarkeit der Hardware und IT-Ausrüstung erhöht. Die Direct-to-Chip-Kühlung eignet sich für Ein- und Zwei-Phasen-Technologien.


Die passende 3M Novec High-Tech Flüssigkeit bestimmen

  • Novec High-Tech Flüssigkeit

    3M Novec High-Tech Flüssigkeiten

    3M Novec High-Tech Flüssigkeiten bieten diverse Vorteile für anspruchsvolle, innovative Lösungen. Sie schonen die Umwelt und erhöhen die Arbeitssicherheit. Die Medien sind für verschiedene Anwendungen geeignet, wie zum Beispiel für das Wärmemanagement, als Trägermedium in Präzisionsreinigungs- und Oberflächenbeschichtungsprozessen, als Feuerlöschmittel und im Qualitätswesen zur Prüfung der Durchschlagsfestigkeit von elektrischen Baugruppen. Die nicht entflammbaren Flüssigkeiten sind korrosions- und wärmebeständig, basieren nicht auf Öl und haben eine geringe Toxizität sowie eine gute Materialverträglichkeit. 3M Novec High-Tech Flüssigkeiten zeichnen sich außerdem durch ihr geringes Erderwärmungspotenzial (GWP) aus und haben keinerlei Ozonabbaupotenzial (ODP). Sie bieten den Inhabern von Rechenzentren eine innovative, zuverlässige und nachhaltige Lösung für die Ein- und Zwei-Phasen-Flüssigkühlung (Direct-to-Chip und Tauchkühlung) ihrer Anlagen. 3M empfiehlt für die Kühlung von Rechenzentren 3M Novec High-Tech Flüssigkeiten auf Hydrofluorether-Basis.


Häufig gestellte Fragen zur Tauchkühlung

  • Bei der Tauchkühlung wird die wärmeerzeugende IT-Hardware, die Rechenzentren zum Einsatz kommt (z.B. Server, Netzteile), direkt in eine nicht leitende 3M™ Novec™ High-Tech Flüssigkeit getaucht. Die von den elektronischen Bauteilen erzeugte Wärme wird auf effiziente Weise direkt über die Flüssigkeit abgeleitet. Dadurch reduziert sich der Bedarf an Wärmeleitmitteln, Kühlbecken, Ventilatoren, Ummantelungen, Schutzblechen und anderen bei herkömmlichen Kühlverfahren gängigen Komponenten.
  • Die Tauchkühlung mit 3M Flüssigkeiten bietet gegenüber der herkömmlichen Luftkühlung zahlreiche Vorteile. Sie erhöht unter anderem die Leistung und die Zuverlässigkeit von Rechenzentren und erhöht den thermischen Wirkungsgrad (d. h. der PUE-Wert verringert sich). Durch die Tauchkühlung erübrigt sich außerdem die komplexe Luftstromregelung. Die Anwendung der Tauchkühlung in High-Perfomance Rechenzentren trägt zur Senkung der Investitions- und Betriebskosten bei, reduziert den Aufwand für die Konzeptionierung und Systemplanung und vereinfacht die Kühlung. Aufgrund der gesteigerten Rechenleistungsdichte, die durch Tauchkühlung möglich ist, lassen sich Rechenzentren flexibler anordnen. Auch die Standortwahl vereinfacht sich, da infolge des verringerten Platzbedarfs auch Gebiete mit hohen Immobilienkosten oder Platzbeschränkungen in Erwägung gezogen werden können. Schließlich trägt die Tauchkühlung mit 3M Novec High-Tech Flüssigkeit zur Senkungen der Kosten für den Wasser- und Stromverbrauch bei, da sich Kühlaggregate mit Economisern sowie komplexe Steueranlagen für die Luftkühlung erübrigen. Anstatt das Wasser zu kühlen, kann es in vielen Klimazonen in seiner natürlichen Temperatur verwendet werden, um eine vollständige Kühlung der Elektronik in Rechenzentren ohne eine zusätzliche externe Verdampfungsinfrastruktur zu realisieren.
  • Bei der Tauchkühlung wird die IT-Hardware in einem abgedichteten, aber jederzeit zugänglichen Gehäuse direkt in die dielektrische Flüssigkeit getaucht. Die von den elektronischen Bauteilen erzeugte Wärme wird direkt an die Flüssigkeit abgeleitet. Bei der Direct-to-Chip-Kühlung kommen die elektronischen Bauteile nicht mit der Flüssigkeit in Kontakt. Stattdessen werden die elektronischen Bauteile mit Kühlkörpern versehen, durch die Kühlflüssigkeit strömt, um die Wärme abzuleiten.

    Sowohl die Tauchkühlung als auch die Direct-to-Chip-Kühlung eignen sich für Ein- und Zwei-Phasen-Verfahren mit 3M Flüssigkeiten.
  • Es gibt bei der Tauchkühlung zwei gängige Konfigurationen: die Tankkühlung und die Kühlung ohne Zugang zur Elektronik.

    Bei der Tauchkühlung im Tank werden die zu kühlenden Bauteile in einem abgedichteten, aber jederzeit zugänglichen Tank zur Wärmeableitung in die dielektrische Flüssigkeit getaucht. Dadurch sind keine hermetisch abgedichteten Anschlüsse, Druckbehälter, Dichtungen und Clamshells erforderlich. Die Server werden vertikal im Tank installiert.

    Bei der Kühlung ohne Zugang zur Elektronik wird das Servergehäuse mit der elektrisch nicht leitenden Flüssigkeit befüllt und komplett abgedichtet. Die dielektrische Flüssigkeit zirkuliert zur Ableitung der Wärme von den elektronischen Bauteilen durch das gesamte Servergehäuse. Die Server werden in der Regel horizontal in ein Rack installiert.
  • Bei der Entscheidung zwischen Ein- und Zwei-Phasen-Tauchkühlung sind mehrere wichtige Faktoren zu berücksichtigen.

    Die Ein-Phasen-Tauchkühlung zeichnet sich durch eine einfachere Tankkonstruktionen aus. Außerdem lässt sich die Flüssigkeit leichter eindämmen. Gegenüber der 2-Phasen-Tauchkühlung ist auch die Materialverträglichkeit höher, und die Flüssigkeitshygiene lässt sich einfacher sicherstellen.

    Die passive 2-Phasen-Tauchkühlung bietet hingegen aufgrund der Verdampfung eine effizientere Wärmeableitung, wodurch eine höhere Rechenleistungsdichte bis zu 250–500 kW pro Tank möglich ist. Auch die für die Kühlung erforderliche Infrastruktur ist bei der 2-Phasen-Tauchkühlung weniger komplex, da außer einem Trockenkühler keine weitere adiabatische Kühlung erforderlich ist.
  • Für die Ein-Phasen-Tauchkühlung können sowohl Fluorchemikalien (oder Fluorkohlenwasserstoffe) als auch Kohlenwasserstoffe (z. B. Mineral-, Synthetik- und Naturöle) verwendet werden. Die Flüssigkeit darf nicht verdampfen, weshalb ihr Siedepunkt über der von der Anlage erreichten Höchsttemperatur liegen muss.

    Bei der Wahl der Fluorchemikalie und des Kohlenwasserstoffs sind folgende Faktoren zu berücksichtigen: Wärmeübertragungsleistung (langfristige Stabilität und Zuverlässigkeit usw.), Wartungsfreundlichkeit der IT-Hardware, Hygieneanforderungen und Wechselintervalle der Flüssigkeit, Materialverträglichkeit, elektrische Leitfähigkeit, Entflammbarkeit/Brennbarkeit, Umweltverträglichkeit, Arbeitssicherheit sowie die Gesamtkosten der Flüssigkeit über die Lebenszeit des Tanks oder Rechenzentrums.
  • Für die 2-Phasen-Tauchkühlung werden vorwiegend fluorhaltige Flüssigkeiten mit einem niedrigeren Siedepunkt verwendet. Kohlenwasserstoffe kommen bei der 2-Phasen-Tauchkühlung in der Regel nicht zum Einsatz, da die meisten davon brennbar und/oder entflammbar sind. Daher werden Kohlenwasserstoffe für gewöhnlich nur für die Ein-Phasen-Kühlung verwendet.

    Bei der Wahl der Fluorchemikalie sind folgende Faktoren zu berücksichtigen: Auswirkung auf die IT-Leistung (Konsistenz, Zuverlässigkeit usw.) Wartungsfreundlichkeit der IT-Hardware, Hygieneanforderungen und Wechselintervalle der Flüssigkeit, Materialverträglichkeit, elektrische Leitfähigkeit, Entflammbarkeit/Brennbarkeit, Umweltverträglichkeit, Arbeitssicherheit sowie die Gesamtkosten der Flüssigkeit über die Lebenszeit des Tanks oder Rechenzentrums.
  • Zusätzliche technische Information zum Herunterladen

    Hier finden Sie detaillierte technische Informationen zum Einsatz von 3M Fluiden im Immersion Cooling

    Download Datei Technische FAQ in Englisch

  • Gerücht oder Fakt?

    Unsere Experten klären gängige Unklarheiten über die Tauchkühlung und 3M Flüssigkeiten auf.

    Zur Aufklärung


Ressourcen zur Tauchkühlung

  • Herstellung von Systemen für die 2-Phasen-Tauchkühlung – Empfehlungen (PDF, 242 KB)

    Erfahren Sie mehr über bewährte Verfahren bei der Tankkonstruktion (z. B. Materialien, Abdeckung/Dichtung), Vorbereitung der IT-Hardware, Flüssigkeitsaufbereitung und -reinigung, Feuchtigkeits- und Druckregulierung sowie Lüftung.

  • Video zu Tauchkühltank – Miniaturansicht

    Video: Sehen Sie sich die Tauchkühlung in Aktion an

    Sehen Sie sich das Hinter-den-Kulissen-Video an, um zu erleben, wie Ein- und Zwei-Phasen-Tauchkühlungssysteme funktionieren. Erfahren Sie außerdem, wie durch die Tauchkühlung mit 3M Flüssigkeiten gegenüber der Luftkühlung die Rechenleistungsdichte und die Leistung erhöht werden können, und dies mit unter 10 % des Platzbedarfs.

  • Infografik: Kühlung ohne Kompromisse (PDF, 3,15 MB)

    In herkömmlichen Rechenzentren fließen durchschnittlich 40 % des Energieaufwands in die Kühlung, plus mehrere Milliarden Liter Wasser. Entdecken Sie, wie dies durch Innovationen bei Wärmetauschprozessen und Wärmemanagement-Technologien geändert werden kann.

  • BitFury-Fallstudie (PDF, 2,19 MB)

    BitFury erreicht mit Novec 7100 in seinem tauchgekühlten Bitcoin-Mining-Rechenzentrum mit über 40 MW und einem PUE-Wert von 1,02 bis zu 250 kW pro Tank bzw. bis zu 100 kW pro m².


Die Zukunft ist flüssig.

Profitieren Sie bei Ihrem nächsten Rechenzentrumsprojekt von unserer einzigartigen Erfahrung im Bereich der Tauchkühlung.

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