Künstliche Intelligenz (KI) ermöglicht es Maschinen, aus Daten zu lernen, Muster zu erkennen und Inhalte zu generieren. Mit der zunehmenden Verbreitung in Unternehmen und im Alltag wächst die Infrastruktur, die für das Training und den Betrieb von KI-Modellen erforderlich ist, rasant. Laut der International Energy Agency (IEA) stieg der Stromverbrauch von KI-orientierten Rechenzentren im Jahr 2025 um 50 %. Für Colocation-Anbieter, Betreiber und Investoren eröffnet dies die Möglichkeit, neue Rechenkapazitäten zu schaffen, bringt jedoch auch eine Herausforderung mit sich: Diese Kapazitäten effizient und zuverlässig bereitzustellen. Höhere Rack-Leistungsdichten und veränderte Lastprofile stellen neue Anforderungen an Kühlsysteme. Die heute gewählte Architektur beeinflusst die Betriebskosten, die Nutzung der verfügbaren elektrischen Leistung sowie die Fähigkeit des Rechenzentrums, zukünftige IT-Installationen aufzunehmen.
KI-Workloads basieren auf leistungsstarken Beschleunigern, die erhebliche Rechenleistung innerhalb einzelner Racks konzentrieren. Die IEA berichtet, dass sich die Leistungsdichte von KI-Servern zwischen 2020 und 2025 verelfacht hat. Dies verdeutlicht die Geschwindigkeit, mit der sich die Infrastrukturanforderungen verändern, und die Auswirkungen sowohl auf Neubauten als auch auf bestehende Rechenzentren, die KI-Kunden bedienen möchten. Um diese Nachfrage zu erfüllen, reicht es nicht aus, lediglich zusätzliche Kühlkapazität bereitzustellen. Entwickler müssen die Beschaffung von Ausrüstung und die Bauarbeiten mit der Verfügbarkeit elektrischer Leistung koordinieren und gleichzeitig IT-Spezifikationen berücksichtigen, die sich während des Projekts noch ändern können. Für einen Colocation-Betreiber können Verzögerungen den Zeitpunkt verschieben, zu dem vertraglich zugesicherte Kapazitäten verfügbar werden. Für Investoren können sie den Zeitpunkt verzögern, ab dem die Anlage Erträge generiert. Frühzeitig getroffene Entscheidungen zur Kühlung können spätere Änderungen an Layouts, Geräteschnittstellen und Installationsanforderungen vermeiden. Sobald die KI-Infrastruktur in Betrieb ist, weist sie zudem ein anderes Lastprofil auf. NVIDIA erklärt, dass große Trainingscluster Tausende von GPUs synchronisieren können, wodurch es zu abrupten Wechseln zwischen hoher und niedriger elektrischer Leistungsaufnahme kommt. Traditionelle Enterprise-Workloads sind häufig vielfältiger und asynchroner, sodass sich einzelne Schwankungen über die gesamte Anlage hinweg eher ausgleichen. Diese koordinierten Schwankungen beeinflussen die Wärmeerzeugung, wobei ihre Auswirkungen auf die Kühlmitteltemperaturen von den thermischen Eigenschaften der Server und des gesamten Kühlkreislaufs abhängen. Planer müssen daher nicht nur die maximale unterstützbare Last berücksichtigen, sondern auch das zeitliche Verhalten des Systems.
Die Herausforderung besteht darin, diese betrieblichen Anforderungen mit einem realisierbaren Projekt zu verbinden: einer Architektur, die hochdichte IT aufnehmen, variable Lasten bewältigen und innerhalb des vorgegebenen Zeitplans installiert werden kann.
Das Verständnis dieses Betriebsprofils verändert die Art und Weise, wie die Kühlleistung bewertet werden sollte. Ein System, das ausschließlich auf seinen Auslegungspunkt bei Spitzenlast ausgelegt ist, kann sich bei Teillast oder bei Veränderungen der IT-Aktivität anders verhalten. Die Bewertung muss die Bedingungen berücksichtigen, denen die Anlage im Laufe des Jahres tatsächlich ausgesetzt ist. Die Kennzahl Power Usage Effectiveness (PUE) bietet eine Möglichkeit, den Energieaufwand zur Unterstützung des IT-Betriebs zu bewerten. Sie wird berechnet, indem der gesamte Energieverbrauch der Anlage durch den Energieverbrauch der IT-Ausrüstung im selben Zeitraum geteilt wird. Ein PUE von 1,20 bedeutet, dass für jede von der IT verbrauchte Energieeinheit weitere 0,20 Energieeinheiten für Infrastruktur wie Kühlung und Stromverteilung benötigt werden. Bei gleichem IT-Energiebedarf bedeutet ein niedrigerer PUE einen geringeren Stromverbrauch der Gesamtanlage. Für Betreiber und Investoren macht dies die Energieeffizienz der Kühlung zu einem wichtigen Faktor für die langfristigen Betriebskosten. Zudem kann eine begrenzte elektrische Anschlussleistung effizienter genutzt werden, sodass möglicherweise mehr Leistung für die IT verfügbar bleibt. Auch das dynamische Verhalten verdient bei dieser Bewertung besondere Aufmerksamkeit. Thermische Pufferspeicher und koordinierte Regelstrategien können dazu beitragen, die Wassertemperaturen bei wechselnden IT-Lasten zu stabilisieren. Wenn dadurch ineffiziente Betriebszustände der Anlage vermieden werden, kann sich die jährliche Energieeffizienz verbessern. Die tatsächliche Wirkung hängt jedoch vom Gesamtsystem und seiner Regelstrategie ab. Temperaturstabilität unterstützt zudem die Betriebssicherheit, ein Vorteil, der allein durch die PUE-Kennzahl nicht beschrieben wird. Projektteams sollten daher die Energieeffizienz gemeinsam mit der Fähigkeit bewerten, geeignete Kühlbedingungen für Server aufrechtzuerhalten. So wird sichergestellt, dass Effizienzziele mit den Verfügbarkeitsanforderungen der vorgesehenen KI-Workloads kompatibel sind. Dies ist besonders relevant bei der schrittweisen Inbetriebnahme eines Rechenzentrums, bevor die geplante IT-Endlast erreicht wird.
Diese Anforderungen machen die Wahl zwischen Luft- und Flüssigkeitskühlung zu einem wichtigen Bestandteil der Planung. Bei der Luftkühlung wird die Wärme von den Servern an die Luft abgegeben, die anschließend von Geräten wie Computer Room Air Handlern (CRAHs) oder Fan-Wall-Systemen verarbeitet wird. Sie eignet sich weiterhin für viele Anwendungen, doch steigende Rack-Leistungsdichten erschweren es, die Wärme allein durch Luft effizient abzuführen. Bei der Direct-to-Chip-Flüssigkeitskühlung wird die Wärme über Cold Plates direkt an Prozessoren und Beschleuniger abgeführt. Das erwärmte Kühlmittel transportiert diese Energie zu einer Coolant Distribution Unit (CDU), die die Wärme üblicherweise über einen Wärmetauscher an den Gebäudewasserkreislauf überträgt. Die Trennung dieser Kreisläufe ermöglicht eine unabhängige Regelung des Kühlmittels für die empfindliche IT-Ausrüstung.
Erfahren Sie, wie die Daikin CDU die Wärme von KI-Prozessoren effizient verwaltet.
Die direkte Wärmeaufnahme an der Quelle reduziert die für die Kühlung erforderliche Luftmenge. Wenn die IT-Spezifikationen höhere Kühlmitteltemperaturen zulassen, können zudem Außenbedingungen über einen größeren Betriebsbereich für Freikühlung genutzt werden, wodurch die Abhängigkeit von kompressorbasierten Kühlsystemen reduziert wird. Das US Department of Energy betrachtet die direkte Flüssigkeitskühlung als einen Ansatz mit erheblichem Potenzial zur Verbesserung der Energieeffizienz von Rechenzentren. Allerdings entfernt die Direct-to-Chip-Kühlung nicht zwangsläufig die gesamte in einem Rack erzeugte Wärme. Komponenten außerhalb des Flüssigkeitskreislaufs können weiterhin eine Luftkühlung benötigen, wodurch ein abgestimmtes Management beider Systeme wichtig wird. Die optimale Architektur hängt daher von der IT-Konfiguration und dem Anteil der Wärme ab, der durch Flüssigkeitskühlung erfasst wird. Kaltwassersätze, CDUs und Luftkühlungssysteme müssen zusammenarbeiten. Ihre gemeinsame Leistung bestimmt, wie effektiv das Rechenzentrum hochdichte Rechenlasten unterstützen und gleichzeitig den Energieaufwand für den Betrieb kontrollieren kann.
Dieser Koordinationsbedarf steht im Mittelpunkt des patentierten Kühlkonzepts, das gemeinsam von Daikin Applied Europe und der CTS Group entwickelt wurde. Das Konzept kombiniert optimierte Gebäudewassersysteme, fortschrittliche Regelungen, umfangreiche Freikühlung und eine spezielle Pufferohr-Technologie, um die Betriebsanforderungen moderner KI-Infrastrukturen zu erfüllen. Der Ansatz betrachtet die Erzeugung, den Transport und die Regelung der Kühlung als ein Gesamtsystem. Die Pufferohr-Technologie trägt dazu bei, stabile Wassertemperaturen für flüssigkeitsgekühlte Server auch bei plötzlichen Laständerungen und kurzen Stromunterbrechungen aufrechtzuerhalten. Gleichzeitig ist die Architektur darauf ausgelegt, die Möglichkeiten für einen energieeffizienten Kühlbetrieb zu maximieren. Die prognostizierten PUE-Werte liegen in nordischen Klimazonen bei bis zu 1,09 und in anspruchsvollen Umgebungen des Nahen Ostens unter 1,20. Diese Werte sind projektspezifische Prognosen, deren tatsächliche Leistung vom Klima sowie vom Anteil der IT-Last abhängt, der durch Flüssigkeitskühlung versorgt wird. Sie beschreiben das Gesamtkonzept und nicht den isolierten Beitrag einzelner Komponenten. Die wirtschaftliche Bedeutung ergibt sich direkt aus der PUE-Berechnung. Bei identischem IT-Energieverbrauch reduziert eine Verringerung des Energie-Overheads den für den Betrieb benötigten Strom. Ist die Netzanschlussleistung begrenzt, kann eine effizientere Infrastruktur zudem ermöglichen, einen größeren Anteil der verfügbaren Leistung für die IT bereitzustellen, abhängig von den Anforderungen an Design und Redundanz. Die Partnerschaft vereint komplementäre Kompetenzen. Die in der Schweiz ansässige CTS Group ist ein weltweit tätiger Design-and-Build-Generalunternehmer, der sich ausschließlich auf Rechenzentren spezialisiert hat. Die Kombination aus Planung, Engineering und eigener Fertigung unterstützt modulare und vorgefertigte Lösungen, wobei digitale Werkzeuge vom ersten Konzept bis zur Inbetriebnahme eingesetzt werden. Dies ergänzt die Expertise von Daikin im Bereich Kühltechnik und Anwendungstechnik. Das integrierte Liefermodell unterstützt Kunden dabei, skalierbare Kapazitäten mit höherer Projektsicherheit und gleichbleibender Qualität über den gesamten Projektverlauf hinweg zu realisieren. Die neue Daikin CDU bildet die Schnittstelle zwischen Gebäude- und Technologiekühlkreislauf. Sie überträgt Wärme und unterstützt gleichzeitig die Temperatur- und Druckanforderungen flüssigkeitsgekühlter IT-Systeme. Die gemeinsame Betrachtung dieser Schnittstelle mit Kaltwassersätzen und Regelungssystemen hilft dabei, die Geräteauswahl auf die vorgesehenen Betriebsbedingungen abzustimmen. Für Betreiber liegt der Mehrwert darin, diese Elemente bereits in der Planungsphase gemeinsam zu bewerten. Erfahren Sie mehr über das Daikin-CTS-Kühlkonzept und darüber, wie Sie die richtige CDU für die Flüssigkeitskühlung von Rechenzentren auswählen.
Die Erreichung der vorgesehenen Leistungswerte erfordert auch einen Lieferanten, der die Projektumsetzung zuverlässig unterstützen kann. In der Uptime Institute Data Center Staffing and Recruitment Survey 2025 nannten 42 % der Befragten bei der entsprechenden Frage die Lieferzeiten der Hersteller als eine der größten Herausforderungen ihres Unternehmens, während 17 % auf eine uneinheitliche Fertigungsqualität verwiesen.
Daher sind Engineering-Kompetenz, Fertigungskapazitäten und Testerfahrung wichtige Auswahlkriterien. Daikin Applied Europe verfügt über eine spezialisierte Rechenzentrumsorganisation und hat in den vergangenen zehn Jahren mehr als 30 Millionen Euro in Forschung, Entwicklung und Produktionskapazitäten investiert. Der Umsatz stieg von 442 Millionen Euro im Geschäftsjahr 2023 auf 472 Millionen Euro im Geschäftsjahr 2024 und 504 Millionen Euro im Geschäftsjahr 2025, was einem Wachstum von rund 14 % zwischen 2023 und 2025 entspricht. Die Erfahrung mit Großprojekten zeigt sich beispielsweise im Projekt OSL-Hamar in Norwegen, bei dem Daikin 71 Freikühl-Kaltwassersätze und 330 Fan-Array-Einheiten geliefert hat.
Darüber hinaus ermöglichen Factory Acceptance Tests (FAT) mit Leistungen von bis zu 10 MW die Überprüfung der Systemleistung vor der Auslieferung. Dies hilft Kunden dabei, technische Anforderungen bereits vor der Installation vor Ort zu validieren.
Das Daikin-Portfolio umfasst Freikühl-Kaltwassersätze, CDUs, Fan-Wall-Systeme, CRAHs und Regelungslösungen. Diese Breite unterstützt die optimale Abstimmung der Komponenten entlang der gesamten Kühlkette, während vorkonfigurierte Skid-Lösungen den Integrationsaufwand auf der Baustelle reduzieren können.
CDU-Skid-Konfiguration von Daikin
Die Vorfertigung rückt die Diskussion über die Projektabwicklung in einen praktischen Kontext: Die Montage und Konfiguration der Ausrüstung vor der Installation kann die Arbeiten vor Ort sowie die Inbetriebnahme erheblich vereinfachen. Die CTS Group fertigt Skids speziell für Kaltwassersätze und CDUs vor, sodass jede Einheit schnell in das System vor Ort integriert werden kann. Die frühzeitige Abstimmung von Schnittstellen, Zugängen und Testanforderungen unterstützt Projektteams dabei, die Komplexität zu reduzieren und die Kühlinfrastruktur optimal auf den Bauzeitplan abzustimmen.