Directe vloeistofkoeling en immersion cooling zijn beide vormen van vloeistofgebaseerde serverkoeling, maar ze werken fundamenteel anders. Bij directe vloeistofkoeling wordt koelvloeistof via buizen of koelplaten rechtstreeks naar warmtebronnen in de server geleid, terwijl bij immersion cooling de volledige server ondergedompeld wordt in een niet-geleidende vloeistof. De keuze tussen beide methoden hangt af van de thermische belasting, het budget en de infrastructuur van je datacenter. In dit artikel beantwoorden we de meest gestelde vragen over beide koelingsmethoden.

Hoe werkt directe vloeistofkoeling in een server?

Directe vloeistofkoeling, ook wel direct liquid cooling (DLC) of cold plate cooling genoemd, werkt door koelvloeistof via een gesloten circuit rechtstreeks langs de warmtebronnen in een server te leiden. Koelplaten worden direct op de processor, geheugenmodules of GPU’s bevestigd, waarna de vloeistof de warmte absorbeert en afvoert naar een warmtewisselaar buiten de server. Luchtkoeling speelt hierbij een minimale of zelfs geen rol meer.

Het systeem bestaat doorgaans uit een interne koelplaat per component, flexibele slangen die de koelplaten verbinden met een manifold, en een extern koelcircuit dat de warmte afvoert naar een gebouwkoeling of droge koeler. De vloeistof zelf is meestal water of een water-glycolmengsel, wat het systeem relatief eenvoudig te integreren maakt in bestaande datacenterinfrastructuur.

Het grote voordeel van directe vloeistofkoeling is dat het systeem modulair en per component toepasbaar is. Een rack hoeft niet volledig omgebouwd te worden: je kunt beginnen met het koelen van de zwaarst belaste componenten en het systeem later uitbreiden. Dit maakt DLC bijzonder geschikt voor datacenters die stap voor stap willen overstappen van luchtkoeling naar vloeistofkoeling.

Hoe werkt immersion cooling voor servers?

Bij immersion cooling worden complete servers ondergedompeld in een bad met diëlektrische vloeistof, een niet-geleidende stof die elektronica niet beschadigt. De vloeistof absorbeert de warmte direct van alle componenten tegelijk, waarna de opgewarmde vloeistof naar een warmtewisselaar stroomt en gekoeld terugkeert in het bad. Er zijn geen ventilatoren of koelplaten nodig.

Er zijn twee varianten van immersion cooling:

  • Single-phase immersion cooling: De vloeistof blijft in vloeibare toestand en circuleert via een pomp door het systeem. Dit is de meest gebruikte variant en relatief eenvoudig te beheren.
  • Two-phase immersion cooling: De vloeistof verdampt door de warmte van de componenten, stijgt op, condenseert aan een koelspiraal bovenin de tank en druppelt terug. Dit proces is extreem efficiënt maar vraagt om speciale vloeistoffen en nauwkeuriger beheer.

Immersion cooling biedt de hoogste koelcapaciteit van alle beschikbare methoden. Omdat alle componenten volledig omgeven zijn door vloeistof, is de warmteoverdracht vele malen efficiënter dan bij lucht of zelfs directe vloeistofkoeling. Dat maakt het bijzonder interessant voor de zwaarst belaste omgevingen, maar het vereist ook een complete herinrichting van de serverinfrastructuur.

Wat zijn de belangrijkste verschillen tussen beide koelingsmethoden?

Het kernverschil tussen directe vloeistofkoeling en immersion cooling zit in de manier waarop warmte wordt afgevoerd en de mate van infrastructuurwijziging die daarvoor nodig is. DLC koelt gericht per component met minimale aanpassingen aan bestaande systemen, terwijl immersion cooling de volledige server onderdompelt voor maximale koelcapaciteit maar een volledig nieuwe infrastructuur vereist.

De belangrijkste verschillen op een rij:

  • Installatie: DLC is relatief eenvoudig te integreren in bestaande racks en datacenters. Immersion cooling vereist speciale tanks, aangepaste servers en een geheel nieuwe opstelling.
  • Koelcapaciteit: Immersion cooling kan aanzienlijk hogere warmteloads aan dan DLC, wat het geschikter maakt voor extreme GPU-dichtheden.
  • Onderhoud: Bij DLC zijn servers gewoon toegankelijk in het rack. Bij immersion cooling moeten servers uit de tank gehaald worden, wat extra handelingen vereist.
  • Energieverbruik: Beide methoden zijn efficiënter dan luchtkoeling, maar immersion cooling behaalt doorgaans de laagste PUE-waarden (Power Usage Effectiveness).
  • Investeringsdrempel: DLC heeft een lagere instapdrempel. Immersion cooling vraagt om een grotere initiële investering in infrastructuur en aangepaste hardware.

Voor de meeste organisaties die nu overstappen van luchtkoeling is DLC de logischere eerste stap. Immersion cooling is eerder weggelegd voor nieuwbouwdatacenters of omgevingen met extreem hoge thermische eisen.

Welke koelingsmethode past het best bij AI- en HPC-workloads?

Voor AI-training en high-performance computing (HPC) is directe vloeistofkoeling momenteel de meest gebruikte en praktische keuze, maar bij de allerhoogste GPU-dichtheden biedt immersion cooling een duidelijk voordeel. De keuze hangt af van de specifieke warmtelast per rack en de bestaande datacenterinfrastructuur.

Moderne AI-servers met meerdere high-end GPU’s genereren warmteloads die traditionele luchtkoeling simpelweg niet meer aankan. Een rack gevuld met krachtige GPU-servers kan al snel een thermische belasting van honderd kilowatt of meer produceren. Dat is het punt waarop vloeistofkoeling niet langer een luxe is, maar een technische noodzaak.

Directe vloeistofkoeling is voor AI- en HPC-omgevingen aantrekkelijk omdat het compatibel is met standaard serverformats en bestaande datacenteropstellingen. Veel Supermicro GPU-servers zijn al voorzien van ondersteuning voor DLC, waardoor de overstap relatief snel gemaakt kan worden. Voor organisaties die werken met AI-infrastructuuroplossingen is dit vaak de meest pragmatische route.

Immersion cooling is de betere keuze wanneer je een volledig nieuwe faciliteit bouwt of wanneer de GPU-dichtheid zo hoog is dat zelfs DLC niet meer toereikend is. In dat geval biedt de volledige onderdompeling de thermische ruimte om hardware op maximale capaciteit te laten draaien zonder risico op thermische throttling.

Welke koeling ondersteunt Supermicro in zijn serversystemen?

Supermicro ondersteunt zowel directe vloeistofkoeling als immersion cooling in zijn serversystemen, afhankelijk van de productlijn en de toepassing. Supermicro loopt hierin voorop in de industrie: meerdere server- en GPU-platforms zijn specifiek ontworpen met geïntegreerde ondersteuning voor DLC, inclusief koelplaatmontage voor CPU’s en GPU’s direct af fabriek.

Voor immersion cooling biedt Supermicro speciale immersion-ready servers waarbij ventilatoren en andere componenten die niet bestand zijn tegen onderdompeling zijn vervangen of verwijderd. Dit maakt de integratie in single-phase en two-phase immersionsystemen aanzienlijk eenvoudiger dan bij generieke serverhardware.

Omdat Supermicro nieuwe technologieën als eerste naar de markt brengt, inclusief ondersteuning voor de nieuwste Nvidia GPU-generaties, zijn hun koeloplossingen ook ontworpen voor de thermische eisen van die nieuwste hardware. Dat is een belangrijk voordeel voor organisaties die nu al investeren in toekomstbestendige infrastructuur. Wij leveren als grootste en oudste Supermicro-distributeur in Nederland het volledige portfolio, inclusief systemen met geïntegreerde vloeistofkoeling en advies over de meest geschikte configuratie voor jouw specifieke workload.

Of je nu kiest voor directe vloeistofkoeling of immersion cooling: de juiste opslag- en serveroplossing begint met een goede analyse van je thermische eisen, je bestaande infrastructuur en je plannen voor de komende jaren. Daar helpen wij je graag bij.

Veelgestelde vragen

Kan ik directe vloeistofkoeling combineren met bestaande luchtkoeling in hetzelfde rack?

Ja, dat is zelfs een van de grootste voordelen van directe vloeistofkoeling. DLC is modulair toepasbaar, waardoor je hybride configuraties kunt opzetten waarbij de zwaarst belaste componenten (zoals GPU’s en CPU’s) via koelplaten worden gekoeld en minder warmte-intensieve componenten nog steeds via lucht worden gekoeld. Dit maakt een gefaseerde overgang mogelijk zonder dat je de volledige datacenterinfrastructuur in één keer hoeft aan te passen.

Wat zijn de grootste valkuilen bij de implementatie van immersion cooling?

De meest voorkomende uitdagingen zijn het onderschatten van de initiële investering, het ontbreken van immersion-ready serverhardware en onvoldoende aandacht voor vloeistofbeheer en -kwaliteit. Standaard servers zijn niet geschikt voor onderdompeling zonder aanpassingen, omdat componenten zoals ventilatoren en bepaalde condensatoren niet bestand zijn tegen de diëlektrische vloeistof. Zorg daarom altijd voor specifiek voor immersion cooling ontworpen hardware, zoals de immersion-ready systemen van Supermicro, en plan ruim tijd in voor de initiële configuratie en het testen van het systeem.

Hoe hoog zijn de operationele kosten van vloeistofkoeling vergeleken met traditionele luchtkoeling?

Op de lange termijn zijn vloeistofkoelingsoplossingen doorgaans goedkoper in operationele kosten, ondanks de hogere initiële investering. Zowel DLC als immersion cooling reduceren het energieverbruik voor koeling aanzienlijk, wat direct zichtbaar wordt in een lagere PUE-waarde en lagere elektriciteitsrekening. Immersion cooling kan de koelingsenergie met 95% of meer reduceren ten opzichte van traditionele luchtkoeling, terwijl DLC typisch 30-50% energiebesparing oplevert op koelingskosten.

Welke diëlektrische vloeistoffen worden gebruikt bij immersion cooling en zijn ze veilig?

De meest gebruikte diëlektrische vloeistoffen zijn synthetische oliën, fluorinert-vloeistoffen (zoals die van 3M of Solvay) en speciale engineered fluids van aanbieders zoals GreenCool of Submer. Deze vloeistoffen zijn niet-geleidend, niet-ontvlambaar en chemisch stabiel, waardoor ze veilig zijn voor zowel de hardware als de medewerkers die ermee werken. Bij two-phase immersion cooling is het extra belangrijk om de juiste vloeistof te kiezen die past bij de operationele temperatuurrange van je hardware, en om de vloeistofkwaliteit regelmatig te monitoren.

Hoe beïnvloedt vloeistofkoeling de garantie en levensduur van serverhardware?

Correct geïmplementeerde vloeistofkoeling heeft doorgaans een positief effect op de levensduur van hardware, omdat componenten op lagere en stabielere temperaturen opereren, wat thermische stress vermindert. Voor DLC geldt dat fabrikanten zoals Supermicro koelplaatintegratie al in het ontwerp meenemen, waardoor de garantie intact blijft. Bij immersion cooling is het cruciaal om uitsluitend immersion-ready hardware te gebruiken, want het onderdompelen van standaard servers kan de fabrieksgarantie ongeldig maken.

Zijn er minimale rack-dichtheden waarbij vloeistofkoeling verplicht of sterk aanbevolen wordt?

Er is geen wettelijke verplichting, maar als vuistregel geldt dat bij rack-dichtheden boven de 20-25 kW per rack luchtkoeling steeds minder effectief en efficiënt wordt. Vanaf 30-40 kW per rack wordt directe vloeistofkoeling sterk aanbevolen, en bij dichtheden van 100 kW per rack of meer is immersion cooling vaak de enige praktisch haalbare oplossing. Moderne AI-servers met meerdere high-end GPU’s bereiken deze drempelwaarden al snel, waardoor vloeistofkoeling voor veel organisaties die inzetten op AI-infrastructuur geen optie maar een noodzaak is.

Hoe begin ik met het evalueren welke koelingsmethode het beste past bij mijn datacenter?

Begin met een grondige analyse van je huidige en verwachte thermische belasting per rack, je beschikbare vloeroppervlak en de staat van je bestaande koelinfrastructuur. Breng ook je plannen voor de komende drie tot vijf jaar in kaart: ga je uitbreiden met AI- of HPC-workloads, dan is het slim om nu al te kiezen voor een koeloplossing die daarmee meegroeit. Een gespecialiseerde partner zoals NCS kan je helpen bij deze analyse en adviseren over de meest geschikte Supermicro-configuratie voor jouw specifieke situatie, zodat je een weloverwogen en toekomstbestendige keuze maakt.

Gerelateerde artikelen

NCS International

Den Sliem 89
7141 JG Groenlo
The Netherlands
+31 544 470 000
info@ncs.nl

Meer berichten

Wat is een GPU-server?

GPU-servers verwerken duizenden berekeningen parallel — ontdek wanneer ze onmisbaar zijn voor jouw organisatie.


read more

Wat is een AI-server?

Wat is een AI-server en wanneer heb je er een nodig? Ontdek de techniek, hardware en toepassingen.


read more