Direct-to-Chip Kühlung

Zuverlässige Kühlung im White Space mit speziell entwickelten Durchflusslösungen für Technology Cooling Systems (TCS).

Anwendung

Direct-to-Chip Flüssigkeitskühlng

Direct Liquid Cooling (DLC) oder Direktkühlung, einschliesslich Direct-to-Chip- oder Cold-Plate-Kühlung, wird in Hochleistungsrechenzentren unerlässlich, wo konventionelle Luftkühlung mit den steigenden Leistung moderner, KI-basierter CPUs und GPUs nicht mehr Schritt hält. Durch die direkte Wärmeableitung von den Prozessoren zu einem umlaufenden Kühlmittel wie Propylenglykol 25% (PG25) oder anderen speziell entwickelten Flüssigkeiten ermöglicht DLC überragende thermische Leistungunterstützt Rackdichte von 100 kW und mehr und verbessert die Energieeffizienz signifikant.

Typischerweise fliesst das Kühlmittel durch ein Technology Cooling System (TCS) zu Cold-Plates, die auf Wärmequellen angebracht sind. Die aufgenommene Wärme wird über eine Coolant Distribution Unit (CDU) zum Facility Water System (FWS) abgeleitet, wo die Abwärme abgegeben wird. Die Reinheit der Kühlflüssigkeit, die Druckstabilität und ein leckagefreier Betrieb sind dabei entscheidend – insbesondere aufgrund der sehr kleinen Mikrokanalstrukturen in Cold-Plates und der Nähe der Flüssigkeit zu empfindlicher Elektronik.

Hier bieten Polymer-Rohrleitungssysteme entscheidende Vorteile gegenüber Metallrohrleitungen. Werkstoffe wie Polypropylen (PP) und Polyvinylidenfluorid (PVDF) sind korrosionsbeständigchemisch kompatibel und helfen, die Kühlmittelqualität zu erhalten. Sie arbeiten zuverlässig in einem Temperaturbereich von -20 °C bis +140 °C (PVDF) bzw. 0 °C bis 80 °C (PP-H) und halten Drücken bis zu 10 bar stand. Erhältlich in Grössen von d16 bis d500 mm, werden diese Materialien mit moderner Infrarot-Schweisstechnik (IR-Fusion) verbunden, für eine lückenlose Dokumentation der Schweissungen und druckgeprüfte Systemleistung.

Leichter und einfacher zu installieren als metallische Alternativen, erlauben Polymersysteme zudem Vorfertigung und modulare Umsetzung, so reduzieren sich Montagezeit, Kosten und Komplexität vor Ort. Das macht sie ideal für Neubauten und Nachrüstungen und unterstützt eine zukunftssichere, nachhaltige Kühlinfrastruktur.

Quick Connect Valve 700: Verbindungen für Systeme, die nicht ausfallen dürfen.

Das weltweit erste vollständig aus Kunststoff gefertigte Quick-Connect-Ventil revolutioniert die Verbindungstechnologie in DLC-Anwendungen.

Das Quick Connect Valve 700 ist ein patentiertes Doppel-Kugelhahnventil, das speziell für Direct Liquid Cooling (DLC) in Rechenzentren entwickelt wurde. Gefertigt aus korrosionsfreiem PVDF-Polymer, ist es über 50 % leichter und bietet eine 25 % höhere Durchflussleistung als metallische Alternativen. Konzipiert für den Einsatz zwischen Cooling Distribution Unit (CDU) und Server-Rack, ermöglicht es eine schnelle, tropffreie Wartung dank einer einzigartigen Zwei-Hand-Sicherheitsverriegelung. Mit einer Lebensdauer von 25 Jahren, UL 94 V-0 Brennbarkeitsklassifizierung und einer verifizierten Environmental Product Declaration (EPD) ist es die clevere und nachhaltige Wahl für Kühlsysteme, bei denen Ausfallsicherheit entscheidend ist.

Referenzen

Tropische DC-Kühlung

NUS, Singapur

NUS' Sustainable Tropical Data Center Testbed setzt neue Massstäbe fuer energieeffiziente Kühlung in heissem, feuchtem Klima. Dank korrosionsfreien, leistungsstarken Thermoplast-Rohrleitungssystemen werden bis zu 40% Energie eingespart. Diese Anlage setzt neue Standards fuer tropische Rechenzentren.

D2C mit PVDF-Verteiler

LG U+, Suedkorea

Im AI Data Center Testbed in Pyeongchon 2 hat LG U+ gemeinsam mit GF ein Polymer-Multiverteiler-System fuer die Direct-to-Chip-Kuehlung von 100kW-Racks mit einem Propylenglykol-Gemisch (PG25) erfolgreich validiert. Das leichte, korrosionsfreie Design ermoeglicht eine langfristig zuverlässige, einfache Installation sowie geringeren Energiebedarf bei der Förderung und unterstützt mit dieser sauberen, effizienten Lösung die Green-IT-Strategie von LG U+.

Offsite-Vorfertigung

Rhodium ENT, USA

Rhodium Enterprises, ein Unternehmen für Bitcoin-Mining-Rechenzentren, setzt zur Effizienzsteigerung auf Immersionskühlung, bei der Server komplett in Kühlfluessigkeit getaucht werden. Fuer das neue Data Center in Temple (TX) hat Rhodium ein umfangreiches Rohrleitungsnetz für diese fortschrittliche Kühltechnologie konzipiert.

FAQs

Welche Anforderungen gelten an die Flüssigkeitsqualität bei Direct-to-Chip Kühlsystemen und wie wird sie überwacht?

In DLC-Systemen ist die Qualität des Kühlmediums entscheidend, um empfindliche Geräte zu schützen und eine zuverlässige Wärmeübertragung sicherzustellen. Das Technology Cooling System (TCS) verwendet in der Regel behandeltes Wasser oder propylene-glykol-basierte Medien (z. B. PG25), während das Facility Water System (FWS) andere chemische Toleranzen besitzen kann.

Während ältere ASHRAE-Richtlinien noch kursieren, werden heutzutage meist strengere, projektspezifische Flüssigkeitsanforderungen gestellt, oftmals gemeinsam mit OEMs. Die Reinheit des Kühlsystems wird gewährleistet durch:

  • Erstanalyse des Kühlmittels: Erfolgt zur Inbetriebnahme des Systems.

  • Online-Monitoring: CDUs bieten oft Echtzeitsensoren fuer Temperatur, Druck, Leitfähigkeit und pH-Wert.

  • Regelmässige Laboruntersuchungen: Alle 2–6 Monate für Wasser/Glykol-Gemische; bis zu 12 Monate bei stabilen Dielektrika.

  • Ereignisbezogene Analysen: Ausgelöst durch Alarme, sichtbare Verunreinigung oder Systemänderung.

  • Filterwartung: Regelmässiger Tausch der Filter in CDUs, um Ablagerungen oder Biofilmbildung zu verhindern.

     

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Wie beeinflusst das Rohrleitungs­material die Kühlmittelqualität und Systemperformance?

Das Rohrleitungs­material hat einen entscheidenden Einfluss auf die Reinheit des Kühlsystems und dauerhafte Durchflussraten. Metallrohrleitungen setzen durch Korrosion und Auslaugung unweigerlich Verunreinigungen frei – die Menge hängt von der Zusammensetzung des Fluids und der Stahlsorte ab. Im Gegensatz dazu korrodieren Polymere wie PP-H und PVDF nicht, sind beständig gegen chemische Zersetzung, behalten ihre glatten Innenseiten und minimieren damit:

  • Biofilm- und Kalkablagerungen

  • Partikelverschmutzung

  • Hydraulischen Widerstand auf lange Sicht

Ein Vergleich mit Edelstahl zeigt, dass Korrosionsprodukte das Durchflussvolumen innerhalb von 10 Jahren um bis zu 8% verringern können, was einen messbaren Leistungsverlust bedeutet. Polymere verhindern solche Ablagerungen und erhalten einen stabilen Durchfluss im Kühlkreislauf.

Korrosion von boriertem Edelstahl in Wasser und feuchter Luft | Rohrleitungen mit geringem ReibungswiderstandKontaktieren Sie unsere Experten, um mehr zu erfahren

Sind Polymer-Rohrleitungssysteme mit den in DLC verwendeten Kühlmitteln kompatibel?

Ja, Polymere sind mit einer Vielzahl von speziell entwickelten Flüssigkeiten kompatibel, darunter:

  • Entionisiertes Wasser (DI-Wasser)

  • Glykolgemische wie Ethylenglykol (EG oder MEG) und Propylenglykol (PG oder MPG) als Basis

  • Ausgewählte Dielektrika (nach Kompatibilitätsprüfung)

GF-Rohrleitungssysteme garantieren chemische Stabilität und Druckbeständigkeit in einem breiten Betriebsbereich. Wir empfehlen die Konsultation unseres Chemikalienbestaendigkeits-Tools oder unserer Experten fuer Ihren Anwendungsfall.

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Warum empfehlen Sie PP-H anstatt PP-R oder andere Polypropylen-Typen?

PP-H (Homopolymer-Polypropylen) ist die bevorzugte Wahl für Anwendungen in der Flüssigkeitskühlung, da es durch seine höhere Kristallinität überzeugt. Dies bedeutet:

  • Höhere mechanische Festigkeit

  • Überragende chemische Beständigkeit gegen oxydierende Medien

  • Zuverlässiges Infraot-Schweissen mit vollständiger Rückverfolgbarkeit und Automatisierung

  • Höherer Auslegungsfaktor (2.0 gegenueber 1.25) für unternehmenskritische Anwendungen

PP-R wurde für die Gebäudetechnik konzipiert, während PP-H gezielt für industrielle Medien bei thermischer und chemischer Belastung entwickelt wurde. Das GF PROGEF System bietet zudem ein vollständiges Portfolio an Fittingen, Armaturen und Werkzeugen speziell für anspruchsvolle Kühlkreisläufe.

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Wie tragen Rohrleitungssysteme aus Polymer zur Nachhaltigkeit in der Flüssigkeitskühlung bei?

Polymer-Rohrleitungssysteme bieten über den gesamten Lebenszyklus einer Direct Liquid Cooling (DLC)-Infrastruktur, von der Herstellung bis zum Betrieb, mehrere Umweltvorteile:

  • Geringerer eingesetzter Kohlenstoff: Thermoplaste wie PP-H und PVDF haben deutlich niedrigere Schmelzpunkte als Metalle wie Stahl oder Kupfer. Daher wird für die Herstellung weniger Energie benötigt, was den CO2-Fussabdruck senkt.
  • Leichte Bauweise: Gegenüber Metallrohren sind Polymere deutlich leichter, was zu geringeren Transporte­missionen in der globalen Logistik und beim Einbau führt.
  • Lange Lebensdauer: Polymer-Systeme sind für Langlebigkeit ausgelegt, beständig gegen Korrosion, Fäule und Kalk, was die Betriebszeit verlängert und Ersatz oder Reparatur seltener notwendig macht.
  • Umwelttransparenz: GF bietet Environmental Product Declarations (EPDs) für seine Durchflusslösungen, mit detaillierten, durch Dritte geprüften Angaben zu Materialbilanz, Energiebedarf und CO2-Fussabdruck.

Mit technisch optimierten Kunststoff-Rohrleitungssystemen unterstützen Sie HochleistungZuverlässigkeit und messbare CO2-Reduktionen in Ihren DLC-Prozessen.

Co2-Rechner

Sind Kunststoff-Rohrleitungssysteme umweltfreundlich und nachhaltig?

Kunststoff-Rohrleitungssysteme werden mit Blick auf Umweltverträglichkeit und Nachhaltigkeit entwickelt. Viele Typen wie HDPE, PE100, PVC-U und PVC-C bestehen aus recycelbaren Materialien – einige, wie PVC-U, enthalten sogar erneuerbare Rohstoffe. Diese Systeme sind darauf ausgelegt, den Energieverbrauch zu senken und den CO₂-Fussabdruck zu minimieren. Thermoplastische Rohre und Fittings benötigen in der Herstellung und beim Transport deutlich weniger Energie als metallische Rohrleitungssysteme, was zu einer insgesamt geringeren CO₂-Bilanz führt. GF Industry and Infrastructure Flow Solutions stellt für seine Produkte Environmental Product Declarations (EPDs) bereit, die deren Umweltauswirkungen und Nachhaltigkeitsvorteile transparent aufzeigen.

Wie unterstützt GF Kunden bei der Planung und Installation von polymerbasierter DLC-Infrastruktur?

Der Wechsel von konventionellen Metallrohrleitungen zu Polymer-Lösungen für Direct-to-Chip-Flüssigkeitskühlung (D2CLC) stellt viele Ingenieurteams vor Herausforderungen – insbesondere, wenn sie wenig Erfahrung mit Thermoplasten haben. Deshalb bietet GF umfassende Ingenieurdienstleistungen vom Konzept bis zur Inbetriebnahme:

  • Konstruktionsunterstuetzung: Unsere Experten erarbeiten gemeinsam mit Ihnen individuelle Layouts basierend auf Ihren Kühllasten, Gebäudeanforderungen und bevorzugten Kühlflüssigkeiten. Wir liefern 2D/3D-Rohrleitungsdesigns, Spannungs- und Hydraulikberechnungen, Erdbebenlasten und detaillierte Material­spezifikationen.
  • Vorfertigung: Wir bieten modulare Vorfertigung von Rohrleitungseinheiten, Baugruppen und Ventilgruppen, die unter kontrollierten Bedingungen gefertigt, geschweisst und geprüft werden, um die Qualität auf der Baustelle zu sichern und die Montage vor Ort zu vereinfachen.
  • Installationsunterweisung: In unseren zertifizierten Trainingsprogrammen lernen Ihre Monteure Best Practices für Schweissung, Handhabung und Qualitaetssicherung, für einen perfekten, dichten Betrieb vom ersten Tag an.
  • Weltweite Logistik: Dank globaler Verkaufs-, Produktions- und Vorfertigungsstandorte liefern wir weltweit und vereinfachen die Koordination, beschleunigen die Umsetzung Ihrer Projekte.

Diese integrierte Unterstützung vermindert das Risiko bei der Installation, verkürzt die Projektdauer und garantiert, dass auch Teams ohne Polymerkenntnisse DLC-fertige Lösungen erfolgreich einsetzen können.

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