Flüssigkeitskühlpumpen für KI-Rechenzentren: Ein Auswahlleitfaden für CDU-, Kühlplatten- und Immersionssysteme

Im Jahr 2024 lag die durchschnittliche Leistungsdichte eines Racks in einem Hyperscale-Rechenzentrum bei 12–20 kW. Im Jahr 2026 überschreiten KI-Trainingsracks mit NVIDIA Blackwell GB200- oder GB300-Systemen routinemäßig 130 kW, wobei einige flüssigkeitsgekühlte Systeme sogar über 250 kW pro Rack erreichen. Luftkühlung hat sich vor etwa 18 Monaten als Standardlösung für die Wärmeentwicklung abgesetzt, und die Branche befindet sich mitten in einem strukturellen Umbruch: Jeder große Hyperscaler, jedes neue Colocation-Rechenzentrum der Stufen III und IV sowie jeder moderne HPC-Standort wird standardmäßig mit Flüssigkeitskühlung ausgestattet. Die zentrale Komponente dieses Flüssigkeitskreislaufs – diejenige, die als erstes ausfällt, den Geräuschpegel im Rechenzentrum bestimmt und darüber entscheidet, ob die Kühlverteilungseinheit (CDU) die vereinbarte Verfügbarkeit (SLA) einhält – ist die Pumpe.

Seit über einem Jahrzehnt entwickeln und fertigen wir Magnetkupplungs- und Spaltrohrmotorpumpen für Anwendungen im Wärmemanagement der Halbleiter-, Elektrofahrzeug- und Prozessindustrie. Der Betriebszyklus von KI-Rechenzentren weist Gemeinsamkeiten mit allen drei Branchen auf, bringt aber auch einige neue Herausforderungen mit sich. Dieser Leitfaden beschreibt die Auswahl von Pumpen für DLC-Kühlplattenkreisläufe (Direct-to-Chip), ein- und zweiphasige Immersionssysteme, primäre und sekundäre Kühlkreisläufe von CDUs (Cold Distribution Units) sowie für die rückseitigen Wärmetauscher (RDHx), die in Übergangseinrichtungen luft- und flüssigkeitsgekühlte Racks verbinden.

1. Die Landschaft der Kühlpumpen für Rechenzentren im Jahr 2026: Warum die Luftkühlung versagte

Drei Faktoren verändern gleichzeitig die Beschaffung von Pumpen für Rechenzentren. Erstens ist die thermische Verlustleistung von KI-Chips von ca. 700 W pro Beschleuniger bei der H100-Generation auf 1.200–2.000 W bei Blackwell- und Rubin-Chips sprunghaft angestiegen. Zweitens hat die Leistungsdichte der Racks die 100-kW-Grenze überschritten, ab der eine Skalierung der Luftkühlung aus thermodynamischer Sicht ohne inakzeptable Luftstrom- und Geräuscheinbußen nicht mehr möglich ist. Drittens machen Nachhaltigkeitsziele (PUE unter 1,2, Vorschriften zur Wassernutzungseffizienz in Europa und Teilen der USA) die reine Verdunstungskühlung an vielen neuen Standorten unwirtschaftlich.

Die fünf Fluidhandhabungsstationen eines flüssigkeitsgekühlten Rechenzentrums aus dem Jahr 2026 umfassen:

Direkter Kühlplattenkreislauf zum Chip (Sekundärseite) — Aufbereitetes Wasser oder PG25 (25 % Propylenglykol) zirkuliert durch Kühlplatten, die auf GPUs, CPUs, Switches und HBM-Stacks montiert sind. Strenge Druckregelung. Durchflussraten: 5–20 l/min pro Server, 200–1200 l/min pro Rack.

CDU-Primärschleife — leitet Wärme von der Sekundärseite an das gekühlte Wasser der Anlage oder an einen Trockenkühler ab. Höherer Durchfluss (1.000–6.000 l/min pro Kühlaggregat), höhere Förderhöhe, weniger strenge Reinheitsanforderungen als auf der Sekundärseite.

Einphasen-Tauchtanks — Dielektrische Flüssigkeit (Mineralöl, synthetischer Kohlenwasserstoff oder fluoriertes Kühlmittel) zirkuliert von einer Pumpe am Tank durch einen Wärmetauscher und zurück. Geringere Förderhöhe (Tauchtanks sind baulich niedrig), aber sehr hoher Durchfluss.

Zweiphasen-Tauchsysteme Die dielektrische Flüssigkeit verdampft am Chip und kondensiert am Deckel. Aktives Pumpen ist minimal, aber oft erforderlich für Nachfüllen, Dampfrückgewinnung und Kondensatrückführung.

Wärmetauscherkreisläufe an der Hecktür — Rackmontierte, wassergekühlte Wärmetauscher ersetzen die Luftzufuhr an der Rückwand. Mittelstarke, niedrige Förderhöhe; häufig Nachrüstungen mit bereits vorhandenem Kaltwassersystem.

Fünf technische Einschränkungen gelten für jede dieser Stationen: absolute Leckagefreiheit (ein einzelner Tropfen auf stromführende Elektronik ist ein Notfall, kein Wartungsereignis), geringe Pulsation (die Kühlplatten haben enge Mikrokanäle, und Pulsation führt zu Erosion), geringe akustische Signatur (24/7-Betrieb in von Menschen genutzten Rechenzentren), Dauerbetrieb mit einer mittleren Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF) von mehr als 5 Jahren und Materialverträglichkeit mit dem Kühlmittel, das die Anlage zum Zeitpunkt der Planung ausgewählt hat.

2. Kühlplattenkreislaufpumpen: Aufbereitetes Wasser, PG25 und die Mikrokanalbeschränkung

Direkt auf den Chip gekühlte Kühlplatten werden 2026 die gängigste Flüssigkeitskühlungslösung sein, da sie sich in bestehende Rack-Formfaktoren integrieren lassen und einen Großteil der vorhandenen Kaltwasserinfrastruktur weiterverwenden können. Die Pumpen, die sie speisen, sind vier technischen Belastungen ausgesetzt, die im restlichen Rechenzentrum nicht auftreten:

Anfälligkeit von Mikrokanälen für Erosion. Moderne GPU-Kühlplatten verwenden Mikrokanäle aus Kupfer oder Edelstahl mit einem hydraulischen Durchmesser von 200–500 µm. Partikel mit einer Größe von über ca. 50 µm können diese verstopfen; anhaltende Pulsationen beschleunigen die Erosion der Kanalwände. Der Einsatz einer Pumpe mit geringer Pulsation (z. B. regenerative Turbinenwirbelpumpen gegenüber Außenzahnradpumpen) schont die Kühlplatte.

Enges Druckfenster. Die Kühlplatten von Servern sind typischerweise für einen Betriebsdruck von 4–6 bar ausgelegt. Die Sekundärkreisläufe der Kühlaggregate arbeiten in einem schmalen Druckbereich um 3 bar, um eine Reserve gegen kurzzeitige Druckspitzen zu gewährleisten. Pumpen in diesem Betrieb benötigen flache Förderhöhen-Durchfluss-Kennlinien und ein vorhersehbares Ansprechverhalten auf Drehzahländerungen des Frequenzumrichters.

Chemische Zusammensetzung des aufbereiteten Wassers. Das gebräuchlichste Kühlmittel ist Propylenglykol-Wasser (PG25) mit Korrosionsschutzzusätzen. Die Richtlinien des ASHRAE TC 9.9 und die Spezifikationen für Kühlplatten des OCP (Open Compute Project) empfehlen Kupfer, Messing, Edelstahl 316L und EPDM als kompatible Materialien. Eisen, verzinkter Stahl und zinkhaltige Lötmittel sind nicht geeignet.

Reinraumähnliche Reinheit bereits bei der ersten Befüllung. Die ersten 1000 Betriebsstunden eines Kühlplattenkreislaufs entscheiden über dessen zuverlässigen Betrieb. Pumpen, die mit internen Verunreinigungen oder Bearbeitungsspänen ausgeliefert werden, können selbst durch gründlichste nachgeschaltete Filtration nicht mehr gereinigt werden. Die meisten Hersteller von Kühlaggregaten fordern daher mittlerweile eine Werksreinigung gemäß ISO 14644 Klasse 7.

Für Sekundärkreisläufe mit mittlerem Durchfluss und Kühlplatten in Edelstahl 316L bieten wir unsere MDH Edelstahl-Wirbelmagnetpumpe Und MDS Edelstahl-Wirbelmagnetpumpe Diese Einheiten spezifizieren wir typischerweise in CDU-Integrationsprojekten. Die hydraulische Wirbelturbinenfamilie (Regenerativturbine) bietet von Natur aus eine hohe Förderhöhe im Verhältnis zum Druckabfall, der durch einen Kühlplattenverteiler entsteht, und hält die Pulsation (Spitze-Spitze) unter 2 %. Weitere Informationen zur Architektur finden Sie in unserer [Website/Dokumentation]. Auswahlhilfe für industrielle WirbelpumpenDie

3. Tauchkühlpumpen: Dielektrische Flüssigkeit, Dichte und das Problem der Pumpfähigkeit

Bei der Immersionskühlung wird die thermische Schnittstelle von der Kühlplatte direkt auf die Chipoberfläche verlagert. Die Server werden in eine nichtleitende dielektrische Flüssigkeit eingetaucht, die Wärme durch direkten Kontakt aufnimmt. Es gibt zwei Betriebsmodi:

Einphasen-Immersion

Das Dielektrikum bleibt im gesamten Betriebsbereich flüssig. Eine Pumpe zirkuliert es vom Tank durch einen externen Wärmetauscher und zurück. Als Arbeitsflüssigkeiten werden typischerweise synthetische Kohlenwasserstoffe (GRC ElectroSafe, Submer SmartCoolant), Polyalphaolefine (PAO) oder Spezialmineralöle mit Viskositäten im Bereich von 5–15 cP bei Betriebstemperatur verwendet. Die Dichte liegt zwischen 0,78 und 0,85 g/cm³, was bedeutet, dass mit der gleichen hydraulischen Leistung ein etwas größeres Volumen als mit Wasser bewegt wird.

Zweiphasen-Eintauchverfahren

Das Dielektrikum siedet an der Chipoberfläche (FC-, HFE- oder PFPE-Typen mit Siedepunkten im Bereich von 40–60 °C) und kondensiert am Tankdeckel. Der Pumpenbedarf ist deutlich geringer – der Thermosiphon übernimmt den Großteil der Arbeit –, jedoch wird eine kleine Hilfspumpe für die Zufuhr von Nachfüllflüssigkeit, die Kondensatabführung auf der Dampfseite und die Reservoirzirkulation benötigt. Da das Arbeitsmedium üblicherweise fluoriert ist, gelten für die Pumpenauswahl alle chemischen Einschränkungen, die wir in unserem Abschnitt behandelt haben. Auswahlhilfe für Halbleiterkühlmittelpumpen — insbesondere die Migration nach 3M hin zu Galden PFPE- und HFE-Alternativen von Drittanbietern.

Drei speziell für das Eintauchen relevante Entscheidungen bei der Pumpenauswahl:

Materialverträglichkeit mit dem Dielektrikum. Kohlenwasserstoffdielektrika greifen Standard-NBR- und EPDM-Elastomere an; Dichtungen aus FKM (Viton) oder PTFE sind daher zwingend erforderlich. Magnetkupplungspumpen ohne dynamische Dichtung umgehen das Elastomerproblem vollständig. Fluorierte Dielektrika erfordern mindestens PTFE-ausgekleidete medienberührende Teile.

Einschränkungen der Tankgeometrie. Die meisten Tauchbecken sind flach (700–1200 mm tief). Die im Becken installierten Pumpen müssen kompakt und horizontal ausgerichtet sein; die extern installierten Pumpen müssen die kurze Saugleitung ohne Kavitation bewältigen können.

Flüssigkeitsverlustunverträglichkeit. Kohlenwasserstoff-Dielektrikum kostet 15–50 USD pro Liter; PFPE kostet 200–500 USD pro kg. Selbst bei günstigeren Varianten stellt ein 5.000-Liter-Tank eine erhebliche Investition dar, und dielektrische Verluste durch Verdunstung, Leckage oder Verunreinigung verursachen beträchtliche Betriebskosten. Eine dichtungslose Pumpenkonstruktion ist daher unerlässlich.

Unser PWH/PWD/PWM-Serie gekapselter Wirbelpumpen Diese Konfiguration liefern wir am häufigsten für einphasige Tauchsysteme aus – die gekapselte Motorkonstruktion hat keine Kupplung und keine freiliegende Welle, was die Installation innerhalb oder neben einem Tauchtank vereinfacht und Leckagepfade ausschließt. Für zweiphasige Systeme mit fluorierten Flüssigkeiten gilt Folgendes: AMC-F PTFE-ausgekleidete Magnetkupplungspumpe bietet die für diese Anwendungen erforderliche chemische Inertheit.

4. CDU-Primärkreislaufpumpen: Die Arbeitspferde des Flüssigkeits-Rechenzentrums

Eine Kühlmittelverteilungseinheit (CDU) ist das Wärmetauscher- und Pumpenmodul, das den sekundären Kreislauf auf der Rackseite mit dem primären Kreislauf auf der Gebäudeseite verbindet. In einer typischen Installation der Blackwell-Klasse versorgt eine CDU 2–6 Racks (200–1.200 kW Gesamtlast der IT) und verfügt über ein redundantes Pumpenpaar, einen Plattenwärmetauscher, Messtechnik und Filter.

Die Pumpen der Primärseite der CDU weisen einen anderen Betriebszyklus auf als die der Sekundärseite: höherer Durchfluss, höhere Förderhöhe, aber weniger strenge Anforderungen an die Reinheit des Mediums (die Primärseite besteht aus dem gekühlten Wasser des Gebäudes, das seit Jahrzehnten von HLK-Fachbetrieben verwaltet wird). Die Auswahlkriterien sind:

Rotierende Redundanz. Die meisten Kühlaggregate sind mit einer N+1-Pumpenredundanz ausgestattet: Zwei Pumpen sind installiert, von denen jeweils eine läuft und vom Steuerungssystem des Kühlaggregats periodisch umgeschaltet wird. Die Pumpen müssen beim Warmstart schnell den Sollwert erreichen, und der Eigenverbrauch der im Leerlauf befindlichen Pumpe (Kühlung, Schmierung) muss nahezu null sein.

Weit nach unten schwenken. Die IT-Last variiert stündlich mit den sich ändernden Arbeitslasten. Eine Pumpe, die ohne Effizienzverlust oder Blockieren am Kühlplattenverteiler auf 30 % des Nennfördervolumens herunterregeln kann, ist daher unerlässlich. Dies bedeutet typischerweise eine frequenzumrichtergesteuerte Magnetkupplungspumpe mit Synchronmotor und Permanentmagnet.

Vorhersagbare akustische und Vibrationssignatur. Die CDUs befinden sich im oder in der Nähe des Serverraums, oft nur wenige Meter von den Bedienern entfernt. Ein Schalldruckpegel (SPL) über 65 dB in 1 m Entfernung ist im Allgemeinen unzulässig. Magnetkupplungspumpen von Vortex arbeiten deutlich leiser als vergleichbare Kreiselpumpen, da sie eine geringere Förderstrompulsation aufweisen und keine Geräusche durch vorbeilaufende Laufräder und Schaufeln verursachen.

Für eine 6-Rack-CDU mit einer IT-Last von 1,2 MW und einer sekundären Temperaturdifferenz von 7 °C ergibt sich ein Pumpenbedarf von ca. 2.800 l/min bei einem Förderdruck von 6–8 bar. Dies liegt deutlich innerhalb des Betriebsbereichs unserer magnetisch angetriebenen Vortex-Pumpenfamilien MDH und MDS in Standardkonfiguration. Für größere zentrale CDUs, die Installationen im Multi-Megawatt-Bereich versorgen, konfigurieren wir parallelgeschaltete Pumpen mit gemeinsam genutzten Verteilerleitungen und N+1-Redundanz.

5. Warum Magnetkupplungspumpen in Flüssigkeitskühlkreisläufen Gleitringdichtungspumpen ersetzen

Seit über 30 Jahren war die Standardumwälzpumpe in Kaltwasseranlagen von Rechenzentren eine Nassläufer- oder Blockkreiselpumpe mit einer einfachen Gleitringdichtung. Diese Wahl war sinnvoll, solange die Kühlkreisläufe normales Kaltwasser für die Klimatechnik mit niedrigem Druck transportierten, das Wartungsteam physischen Zugang zum Anlagenraum hatte und ein geringfügiger Dichtungsverlust als Wartungsproblem galt. Keine dieser Annahmen trifft in einem flüssigkeitsgekühlten KI-Rechenzentrum des Jahres 2026 mehr zu.

Aufbereitetes Wasser unter Druck bei 4–6 bar. Sekundärkreisläufe von Kaltplatten werden mit einem deutlich höheren Druck als in herkömmlichen HLK-Anlagen betrieben. Die Spezifikationen der Gleitringdichtung skalieren mit dem Austrittsdruck; eine Dichtung, die in einem 2-bar-Kaltwasserkreislauf 5 Jahre hielt, versagt in einem 6-bar-Sekundärkreislauf von Kaltplatten innerhalb von 12–18 Monaten.

Kumulierte Kosten des Flüssigkeitsverlusts. Ein Dichtungsverlust von 1 ml/min entspricht etwa 525 Litern pro Jahr. Bei aufbereitetem Wasser mit Inhibitoren ist dies zwar ärgerlich, aber tolerierbar; bei PG25 bedeutet es den jährlichen Nachkauf teurer Chemikalien. Bei dielektrischen oder fluorierten Flüssigkeiten führt der gleiche Verlust zu einem fünfstelligen Jahresbetrag.

Live-Elektronik-Angrenzend. Kühlverteilungseinheiten (CDUs), Tauchtanks und Wärmetauscher an der Rückseite befinden sich nur wenige Zentimeter von eingeschalteten Servern entfernt. Ein Ausfall der Kühlsysteme ist kein Wartungsfall, sondern ein Hardwareausfall, der nicht durch eine Service-Level-Vereinbarung (SLA) abgedeckt wird. Die Architektur mit Magnetantrieb und gekapselten Motoren wandelt den Fehlermodus von einem „katastrophalen Leck“ in einen „Durchflussstopp ohne Flüssigkeitsaustritt“ um, den das Steuerungssystem der Kühlverteilungseinheit erkennen und isolieren kann.

Unbeaufsichtigter Betrieb. Hyperscale-Anlagen arbeiten mit minimalem Personalbestand. Pumpen mit Gleitringdichtung erfordern vierteljährliche Sichtprüfungen und einen jährlichen Dichtungsaustausch gemäß Plan; Magnetkupplungspumpen mit Siliziumkarbidlagern erreichen Betriebsstunden von über 50.000 Stunden in sauberem, aufbereitetem Wasser.

Für ein tieferes technisches Verständnis, unser Auswahlhilfe für industrielle Magnetkupplungspumpen Behandelt die Theorie der Magnetkopplung, Wirbelströme und Berechnungen des Entkopplungsmoments. Technologieleitfaden für Spaltrohrmotorpumpen vergleicht die drei Strukturvarianten des dichtungslosen Antriebs.

6. Dimensionierung einer Pumpe für ein 130-kW-Blackwell-Rack

Die Hyperscale-Branche hat sich auf wenige Standard-Rack-Designs geeinigt, wobei ein 130-kW-GB200-NVL72-Rack der gängigste Referenzpunkt für 2026 ist. So dimensionieren wir die Sekundärkreislaufpumpe für ein solches Rack:

Schritt 1 – Ermitteln Sie die Wärmelast. Die gesamte IT-Last beträgt 130 kW. Davon werden ca. 95 % von der Kühlplatte (CPUs, GPUs, NVSwitch) aufgenommen; ca. 5 % verbleiben als Restluftkühlung für Netzteile, Lüfter und andere Komponenten. Die Pumpe ist auf eine Wärmemenge von 124 kW ausgelegt, die vom Kühlplattenkreislauf abgeführt werden soll.

Schritt 2 — Durchflussrate berechnen. Bei aufbereitetem Wasser mit einer sekundären Temperaturdifferenz (ΔT) von 7 °C (typischerweise 25 °C Vorlauf, 32 °C Rücklauf) beträgt der Volumenstrom Q [L/min] ≈ 14,3 × kW / ΔT = 14,3 × 124 / 7 ≈ 253 L/min. Für PG25 mit reduzierter spezifischer Wärmekapazität (~3,85 kJ/kg·K gegenüber 4,18 kJ/kg·K für Wasser) steigt der erforderliche Volumenstrom auf ~275 L/min.

Schritt 3 — Ermitteln Sie den Kopfbedarf. Die Summe des Druckverlusts an der Kühlplatte (typischerweise 0,8–1,5 bar über den Verteiler), in den Vor- und Rücklaufleitungen sowie im Wärmetauscher der Kühlaggregate (ca. 0,5 bar) ergibt einen Gesamtdruckverlust des Systems von üblicherweise 3–5 bar bei Auslegungsdurchfluss.

Schritt 4 — Abschlagsmarge anwenden. Die Pumpenförderhöhe sollte 15–25 % über der berechneten Systemförderhöhe liegen, mit einer Frequenzumrichter-Regelung auf 30 % des Nennfördervolumens. Dies berücksichtigt Teillast (unbenutzte GPUs), saisonale Kühlmitteltemperaturschwankungen und Ablagerungen im Laufe der Zeit.

Schritt 5 — Wählen Sie die Architektur. Für 130 kW pro Rack bei 275 l/min und 5 bar ist eine magnetgekuppelte Wirbelpumpe der MDH- oder MDS-Familie mit einem 5,5–7,5 kW starken Synchronmotor mit Permanentmagneten und Frequenzumrichter die optimale Lösung. Für Racks über 200 kW empfiehlt sich eine Parallelschaltung der Pumpen mit N+1-Redundanz.

Hintergrundinformationen zu den Energieeffizienzfaktoren, die diesen Spezifikationen zugrunde liegen, finden Sie in unserem Folgenabschätzung der EU-Ökodesign-Verordnung für Pumpen — Die gleiche Logik des Mindesteffizienzindexes gilt nun auch für die Beschaffung von Hyperscale-CDUs in den meisten Rechtsordnungen.

7. Zuverlässigkeitstechnik: MTBF, Redundanz und die Kosten eines Pumpenausfalls

Der Ausfall einer Pumpe in einer 1,2-MW-CDU führt zum Stillstand von sechs Racks, solange die Umschaltung auf die Backup-Pumpe dauert. Fallen beide Pumpen gleichzeitig aus, schalten sich die betroffenen Racks innerhalb weniger Minuten ab, um die Hardware zu schützen. Die geschäftlichen Folgen sind unmittelbar: verlorene Schulungszyklen, nicht eingehaltene SLAs und Reputationsschäden für den Colocation-Anbieter. Die Zuverlässigkeitsplanung, die der Spezifikation einer CDU-Pumpe zugrunde liegt, ist daher von überproportionaler Bedeutung.

Nachgewiesene mittlere Betriebsdauer zwischen Ausfällen (MTBF). Fragen Sie nach Daten aus dem Praxiseinsatz, nicht nur nach Laborwerten. Unsere Magnetkupplungspumpen erreichen im Einsatz mit sauberem, aufbereitetem Wasser regelmäßig Lagerwechselintervalle von über 50.000 Stunden; bei PG25 mit ordnungsgemäßer Filtration sind es 30.000–40.000 Stunden.

Prädiktive Instrumente. Vibrationssensoren am Lagergehäuse, die Überwachung des Motorstroms über den Frequenzumrichter und die Ausgangsdrucktransmitter ermöglichen es dem CDU-Steuerungssystem, den Verschleiß der Pumpe Wochen vor einem Ausfall zu erkennen.

Austausch im laufenden Betrieb. Pumpenanlagen mit Absperrventilen auf beiden Seiten ermöglichen den Austausch einer defekten Pumpe, ohne den Kühlkreislauf entleeren zu müssen. Dies ist mittlerweile eine Standardanforderung der CDU-Hersteller.

Standardisierung von Ersatzteilen. Ein Hyperscaler mit 10.000 CDUs kann sich keine individuelle Pumpen-SKU pro Designgeneration leisten. Lieferanten, die ihre Lagersätze, Magnetsätze und Wellenbaugruppen produktübergreifend standardisieren, senken die Kosten für den gesamten Lebenszyklussupport erheblich.

Dokumentierte Qualitätskontrolle. Jede Einheit wird mit Parameterprüfdaten, Materialrückverfolgbarkeit und (bei unseren Magnetkupplungspumpen) TÜV-CE-Zertifizierung ausgeliefert. Tier-1-Hyperscaler benötigen dies für die Beschaffungsqualifizierung.

8. Kühlpumpen-Portfolio für Rechenzentren von Aulank

Seit über 17 Jahren entwickeln und fertigen wir Magnetkupplungs- und Spaltrohrmotorpumpen für das Wärmemanagement, und die Flüssigkeitskühlung für Rechenzentren zählt seit 2024 zu unseren am schnellsten wachsenden Geschäftsbereichen. Die Konfigurationen, die wir am häufigsten an CDU-Integratoren, OEMs von Immersionstanks und große Hyperscale-Anlagenprojekte liefern:

MDH Edelstahl-Wirbelmagnetpumpe — Die bevorzugte Wahl für den Sekundärkreislauf von Kühlaggregaten mit aufbereitetem Wasser und PG25-Kühlplattenkreisläufen. Medienberührende Teile aus 316L, hochglanzpoliert, pulsationsarm, frequenzumrichterkompatibel.

MDS Edelstahl-Wirbelmagnetpumpe — Variante mit höherem Durchfluss für zentrale CDU-Anlagen zur Versorgung von Mehrrack-Systemen und für große Wärmetauscher-Anlagenräume mit rückseitiger Tür.

PWH/PWD/PWM-Serie gekapselter Wirbelpumpen — Variante mit gekapseltem Motor für einphasige Tauchkühlung und für alle Anwendungen, bei denen die Vermeidung auch nur statischer O-Ring-Expositionspfade von Bedeutung ist.

AMC-F PTFE-ausgekleidete Magnetkupplungspumpe — Vollständig mit PTFE ausgekleidete medienberührende Teile für den Zweiphasen-Tauchbetrieb mit PFPE- oder HFE-Dielektrikum sowie für alle Anwendungen mit fluorierten Kühlmitteln.

MDC-X mittelgroße bis große Magnetzahnradpumpe — für hochpräzise dielektrische Dosierung, Nachfüllflüssigkeitstransfer und alle Verdrängungsanforderungen in Tauchanlagenräumen.

Was ein CDU-OEM oder ein Hyperscale-Beschaffungsteam konkret von uns erhält:

Kundenspezifische elektrische Konfigurationen — 200–480 V AC, dreiphasig, DC-Niederspannung für tankmontierte Varianten, VFD-kompatibel mit Hyperscale-BMS-Integration über Modbus, BACnet oder OPC UA.

Fabrikreinigung auf Reinraumniveau — Entspricht der ISO 14644 Klasse 7 hinsichtlich der Reinheit bei Erstbefüllung, dokumentiert mit Partikelzählungs- und TOC-Testdaten.

Synchrone Permanentmagnetantriebstechnologie — eine unserer 10 Kerntechnologien, die im Teillastbereich eine bessere Effizienz als herkömmliche Induktionskonstruktionen bietet.

Standardisierte Ersatzteilsets für alle Produktfamilien — Lagersätze und Magnetsätze sind zwischen den MDH/MDS/MDK- und PWH/PWD/PWM-Produktlinien austauschbar, wodurch der Lagerbestand für die Unterstützung über den gesamten Lebenszyklus des Hyperscalers reduziert wird.

Dokumentierte Qualitätskontrolle — ISO 9001, TÜV CE-Zertifizierung für magnetisch angetriebene Wirbelpumpen, über 50 Patente für synchrone Permanentmagnetantriebsstrukturen.

9. Ausblick auf Flüssigkeitskühlpumpen bis 2027

Drei strukturelle Trends werden die Beschaffung von Rechenzentrumspumpen in den nächsten 18–24 Monaten prägen:

Die Flüssigkeitskühlung setzt sich immer mehr durch. Branchenzahlen deuten darauf hin, dass flüssigkeitsgekühlte Neubauten bis Ende 2027 einen Anteil von 35–40 % an allen Hyperscale-Installationen erreichen werden. Das Pumpenvolumen steigt entsprechend. CDU-OEMs schließen erstmals mehrjährige Rahmenverträge mit Pumpenlieferanten ab und priorisieren dabei Kapazitätsreservierungen und die langfristige Abstimmung der technischen Roadmap gegenüber kurzfristigen Preisen.

Die Zweiphasen-Immersion verlässt das Labor. Mehrere Hyperscale-Betreiber setzen Zweiphasen-Immersionsverfahren im Produktionsmaßstab in KI-Trainingsclustern mit hohem HBM-Anteil ein. Der Pumpenbedarf ist hier pro Einheit gering, aber technisch anspruchsvoll (Fluorierungsverträglichkeit, Dampfbehandlung). Die Umstellung der Dielektrika nach dem 3M-Deal erfordert eine erneute Überprüfung aller Spezifikationen für Zweiphasenpumpen, die wir bereits in unserem Artikel behandelt haben. Auswahlhilfe für HalbleiterkühlmittelpumpenDie

Der Regulierungsdruck auf die Wassernutzung nimmt zu. Die WUE-Vorschriften (Wassernutzungseffizienz) in der EU, Teilen der USA und zunehmend auch in Asien schränken die Verdunstungskühlung in großen Anlagen ein. Geschlossene Flüssigkeitskühlkreisläufe mit Trockenkühler oder Meerwasserentwärmeabfuhr werden verpflichtend, wodurch mehr Pumpen mit höheren Spezifikationen in die Wertschöpfungskette integriert werden.

Erhalten Sie eine maßgeschneiderte Konfiguration für Ihre Rechenzentrumskühlpumpe

Egal ob Sie ein CDU-Integrator, ein OEM für Tauchtanks, ein Engineering-Team eines Hyperscalers oder ein Colocation-Betreiber sind, der flüssigkeitsbereite Kapazitäten aufbaut, unser Engineering-Team kann die richtige Magnetantriebs- oder Spaltrohrmotorpumpenarchitektur für jeden Kreislauf in Ihrem Design auswählen.

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FAQ

Welcher Pumpentyp wird in der direkten Chipkühlung von Rechenzentren eingesetzt?

In Rechenzentren des Jahres 2026 werden die Kühlkreisläufe der Direct-to-Chip (DLC)-Kühlplatten größtenteils von magnetisch angetriebenen Vortexpumpen aus Edelstahl 316L mit Frequenzumrichter und Permanentmagnet-Synchronmotoren versorgt. Die hydraulischen Vortexpumpen (Regenerativturbinenpumpen) liefern die erforderliche Förderhöhe, um aufbereitetes Wasser oder PG25 durch Mikrokanal-Kühlplatten zu befördern und gleichzeitig die Pulsationsamplitude (Spitze-Spitze) unter 2 % zu halten. Kreiselpumpen mit Gleitringdichtung werden in neuen CDU-Designs zunehmend nicht mehr eingesetzt, da die Ausfallrate der Dichtungen in den unter Druck stehenden Sekundärkreisläufen (4–6 bar) inakzeptabel ist und die Nähe zu stromführenden Elektronikkomponenten jegliches Austreten von Flüssigkeit zu einem Hardware-Ausfallrisiko und nicht zu einem Wartungsproblem macht.

Sind Magnetkupplungspumpen für Immersionskühlsysteme erforderlich?

Für die Immersion von einphasigen Kohlenwasserstoffen werden Magnetkupplungs- oder Spaltrohrmotorpumpen dringend empfohlen, sind aber nicht zwingend erforderlich – das Dielektrikum ist nicht reguliert und selbst bei Leckage nicht elektrisch leitfähig. Bei der Immersion von zweiphasigen Flüssigkeiten mit fluorierten Dielektrika (PFPE, HFE) ist eine dichtungslose Bauweise praktisch unerlässlich: Die Flüssigkeit ist teuer (200–500 USD pro kg), der Dampfdruck macht Gleitringdichtungen bei der Betriebstemperatur leckageanfällig, und die PFAS-Regulierung birgt das Risiko flüchtiger Emissionen. Spaltrohrmotorpumpen bieten gegenüber Magnetkupplungspumpen den Vorteil, dass der Kupplungsmagnet selbst entfällt und die parasitäre Wärmezufuhr in den Dielektrikumkreislauf reduziert wird – ein Vorteil bei Immersionsanwendungen mit hochreinen Flüssigkeiten.

Wie wird eine CDU-Pumpe für ein KI-Rack mit 130 kW oder mehr dimensioniert?

Bei einem 130-kW-Blackwell-Rack mit 95 % Flüssigkeitsrückgewinnung werden ca. 124 kW Wärme durch den Kühlplattenkreislauf transportiert. Bei einer sekundären Temperaturdifferenz (ΔT) von 7 °C im aufbereiteten Wasser beträgt der resultierende Durchflussbedarf ca. 253 l/min; bei PG25 mit niedrigerer spezifischer Wärmekapazität ca. 275 l/min. Die Systemförderhöhe liegt typischerweise bei 3–5 bar (Druckverlust am Kühlplattenverteiler plus Rohrleitungen plus Druckverlust am Wärmetauscher der Kühlaggregate). Die Pumpe sollte mit einer Förderhöhenreserve von 15–25 % über dem berechneten Auslegungspunkt ausgelegt sein, mit einer Frequenzumrichter-Regelung bis 30 % des Nenndurchflusses. Für die meisten Racks dieser Größenklasse ist eine einzelne magnetisch angetriebene Wirbelpumpe mit einem 5,5–7,5 kW starken Synchronmotor mit Permanentmagneten der Baureihe MDH oder MDS ausreichend; für Racks über 200 kW oder bei Bedarf an N+1-Redundanz werden Parallelschaltungen verwendet.

Warum ist Pulsation in Kühlkreisläufen mit Kühlplatten relevant?

Moderne GPU-Kühlplatten verwenden Mikrokanäle mit einem hydraulischen Durchmesser von 200–500 µm. Die durch die Pumpe verursachte Druckpulsation führt direkt zu beschleunigter Erosion der Kanalwände, Materialermüdung der Lötverbindungen zwischen Rohr und Platte sowie zu Geräuschen, die häufig die zulässigen Grenzwerte für die Geräuschentwicklung in Rechenzentren überschreiten. Hersteller von Kühlplatten spezifizieren daher zunehmend die maximal zulässige Pumpenpulsation in ihren Qualifizierungsunterlagen (typischerweise < 2 % Spitze-Spitze bei Nenndurchfluss). Regenerativ-Turbinen-Wirbelpumpen mit synchronem Permanentmagnetantrieb erfüllen diese Anforderung prinzipiell; externe Zahnradpumpen und Kolbenpumpen hingegen in der Regel nicht. Bei besonders pulsationsempfindlichen Anwendungen reduziert ein kleiner Druckspeicher am Pumpenausgang die Restpulsation auf unter 0,5 %.

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