Vloeistofkoeling voor AI: van randgeval tot essentiële infrastructuur

Bijgewerkt 11 december 2025

Update december 2025: Markt voor vloeistofkoeling stijgt van $2,8 miljard (2025) naar $21+ miljard in 2032 (30%+ CAGR). Huidige NVIDIA-racks op 132kW; volgende generatie vereist 240kW. GB200 NVL72 maakt 25x kostenbesparingen mogelijk (>$4 miljoen jaarlijks voor een 50MW-faciliteit). Direct-to-chip verwerkt nu tot 1.600W per component. Accelsius NeuCool koelt 4.500W per GPU-socket met 40°C warm facilitair water.

De wereldwijde markt voor vloeistofkoeling zal stijgen van $2,8 miljard in 2025 naar meer dan $21 miljard in 2032, met een samengestelde jaarlijkse groei van meer dan 30%.¹ Halverwege 2025 verschoof de overgang van lucht- naar vloeistofkoeling van experimenteel naar operationeel.² Bij volledige belasting vereisen de nieuwste NVIDIA-gebaseerde GPU-servers 132 kilowatt per rack. De volgende generatie, verwacht binnen een jaar, zal 240 kilowatt vereisen.³ Traditionele luchtkoeling kan warmte bij deze dichtheden niet afvoeren. Vloeistofkoeling transformeerde van een luxe voor hyperscalers naar een vereiste voor elke organisatie die huidige-generatie AI-infrastructuur uitrolt.

De economische aspecten versterken de verschuiving. Datacenters besteden naar schatting $1,9 tot $2,8 miljoen per megawatt jaarlijks aan koeling.⁴ Het uitrollen van vloeistofgekoelde GB200 NVL72-systemen stelt hyperscale datacenters in staat om tot 25x kostenbesparingen te realiseren, wat zich vertaalt naar meer dan $4 miljoen aan jaarlijkse besparingen voor een 50-megawatt faciliteit.⁵ Organisaties die de transitie weerstaan, zullen merken dat ze de GPU-generaties die AI-capaciteit definiëren niet kunnen uitrollen.

De fysica achter de transitie

AI-geoptimaliseerde servers en GPU-dichte clusters pushen vermogensdichtheden tot boven de 50 kilowatt per rack, waardoor niveaus worden bereikt waarbij traditionele luchtkoeling geen stabiele of efficiënte warmteafvoer kan garanderen.⁶ Volgens het Uptime Institute steeg de gemiddelde rackdichtheid in datacenters met 38% van 2022 tot 2024, met de steilste groei in AI- en hyperscale-implementaties.⁷ Vermogensdichtheden die ooit maximaal 15 kilowatt bedroegen, pushen nu 80 tot 120 kilowatt in AI-clusters.⁸

Het fundamentele voordeel van vloeistofkoeling ligt in de thermodynamica. Met bijna 1.000 keer de dichtheid van lucht blinkt vloeistof uit in het afvoeren van warmte dankzij superieure warmtecapaciteit en thermische geleidbaarheid.⁹ Door warmte efficiënt over te dragen van high-performance GPU's, vermindert vloeistofkoeling de afhankelijkheid van energie-intensieve koelventilatoren. Het resultaat: gemiddeld 11% reductie in serverenergieverbruik terwijl 80% van de ruimtevereisten voor traditionele koelinfrastructuur wordt geëlimineerd.¹⁰

Luchtkoelingsystemen hebben moeite met vermogensdichtheden boven de 10 tot 15 kilowatt per rack.¹¹ Veel AI-workloads vereisen racks die op 30 tot 60 kilowatt of meer draaien.¹² De kloof tussen wat luchtkoeling levert en wat AI-infrastructuur vraagt, groeit met elke GPU-generatie.

Direct-to-chip koeling domineert productie

Direct-to-chip koeling werd snel de meest voorkomende vorm van vloeistofkoeling in productieomgevingen.¹³ Koelplaten worden direct op CPU's, GPU's, geheugenmodules en spanningsregelaars gemonteerd. Een gesloten-lus systeem circuleert koelmiddel door deze platen en verwijdert warmte bij de bron.¹⁴

NVIDIA's GB200 NVL72 en GB300 NVL72-systemen gebruiken direct-to-chip vloeistofkoeling als standaardconfiguratie.¹⁵ In tegenstelling tot verdampings- of onderdompelingskoeling werkt de vloeistofkoeling van de NVL72 als een gesloten-lus systeem waarbij koelmiddel niet verdampt of vervanging vereist, wat water bespaart.¹⁶ De architectuur levert 40x hoger omzetpotentieel, 30x hogere doorvoer, 25x meer energie-efficiëntie en 300x meer waterefficiëntie dan traditionele luchtgekoelde systemen.¹⁷

Direct-to-chip oplossingen verwerken nu tot 1.600 watt per component, wat 58% hogere serverdichtheid mogelijk maakt vergeleken met luchtkoeling, terwijl het energieverbruik van de infrastructuur met 40% wordt verminderd.¹⁸ Supermicro's DLC-2 enabled NVIDIA HGX B200-systeem vangt tot 98% van de systeemwarmte op door vloeistofkoeling van CPU's, GPU's, DIMM's, PCIe-switches, spanningsregelaars en voedingen, waardoor stille datacenteroperatie mogelijk is bij geluidsniveaus zo laag als 50 decibel.¹⁹

Accelsius behaalde twee thermische mijlpalen met zijn NeuCool-technologie: succesvol koelen van 4.500 watt per GPU-socket en het handhaven van veilige GPU-temperaturen in een volledig beladen 250-kilowatt AI-rack met warm 40°C facilitair water.²⁰ Het vermogen om warm water te gebruiken in plaats van gekoeld water vermindert de vereisten voor koelinfrastructuur en operationele kosten.

Onderdompelingskoeling schaalt voor extreme dichtheid

Onderdompelingskoeling dompelt servers onder in diëlektrische vloeistof, waardoor meer dan 100 kilowatt per rack wordt bereikt en, in sommige ontwerpen, opgeschaald tot 250 kilowatt.²¹ Systemen zoals GRC's ICEraQ bereiken een koelcapaciteit tot 368 kilowatt per systeem terwijl de power usage effectiveness onder 1,03 blijft.²² De aanpak elimineert ventilatoren volledig en stelt operators in staat om 10 tot 15 keer meer rekenkracht in dezelfde footprint te plaatsen.²³

De markt voor onderdompelingskoeling in datacenters bereikte $4,87 miljard in 2025 en zal groeien naar $11,10 miljard in 2030 met een samengestelde jaarlijkse groei van 17,91%.²⁴ Eenfasige systemen behouden het grootste marktaandeel vanwege installatiebekendheid, maar tweefasige ontwerpen winnen pilots waar extreme dichtheid en pompvrije architecturen essentieel blijken.²⁵

Vergeleken met traditionele luchtkoeling vermindert eenfasige onderdompelingskoeling de elektriciteitsvraag met tot bijna de helft, draagt bij aan CO2-emissiereducties tot 30% en ondersteunt tot 99% minder waterverbruik.²⁶ De efficiëntiewinsten vertalen zich direct naar snellere time-to-revenue voor AI-diensten. Het vermogen om hogere benutting te halen uit elke vierkante meter blijft de sterkste economische hefboom die hyperscale-adoptie motiveert.²⁷

In mei 2025 ging Intel een partnerschap aan met Shell Global Solutions om de eerste Intel-gecertificeerde onderdompelingskoelingsoplossing voor 4e en 5e generatie Xeon-processors te lanceren, waardoor high-performance thermisch beheer op productieschaal mogelijk werd.²⁸ Het partnerschap signaleert dat onderdompelingskoeling de certificatie- en ondersteuningsniveaus heeft bereikt die enterprise-implementaties vereisen.

Hyperscaler-implementaties zetten de standaard

Microsoft's Azure AI-clusters, Google's TPU-implementaties en Meta's LLaMA-modeltrainingsknopen zijn allemaal overgestapt op vloeistofkoeling.²⁹ Microsoft's geavanceerde AI-supercomputer, onthuld in 2025, bevat uitsluitend vloeistofgekoelde racks die GPT-Next trainingsworkloads ondersteunen.³⁰ De hyperscaler-commitments valideren vloeistofkoeling als productieklare infrastructuur in plaats van experimentele technologie.

HPE verscheepte zijn eerste NVIDIA Blackwell-familie oplossing, de GB200 NVL72, in februari 2025.³¹ HPE bouwde zeven van de tien snelste supercomputers ter wereld en vestigde diepe expertise in directe vloeistofkoeling.³² De referentiearchitecturen van het bedrijf bieden blauwdrukken voor enterprise-implementaties.

Vertiv's referentiearchitectuur voor NVIDIA GB200 NVL72-servers vermindert het jaarlijkse energieverbruik met 25%, verlaagt de rackruimtevereisten met 75% en verkleint de power footprint met 30%.³³ Schneider Electric's vloeistofkoelingsinfrastructuur ondersteunt tot 132 kilowatt per rack voor GB200 NVL72 AI-datacenters.³⁴ Het leveranciersecosysteem biedt nu kant-en-klare oplossingen in plaats van dat aangepaste engineering vereist is.

Meta ontwikkelde Air-Assisted Liquid Cooling met Microsoft als een hybride, retrofitbare oplossing.³⁵ De aanpak stelde Meta in staat om te beginnen met het integreren van vloeistofkoeling zonder zijn gehele luchtgekoelde infrastructuur te herzien, wat pragmatische transitiepaden aantoont voor organisaties met bestaande faciliteiten.

Retrofit-uitdagingen blijven bestaan

Het retrofitten van een operationeel datacenter om krachtigere processors te accommoderen brengt aanzienlijke technische en logistieke uitdagingen met zich mee.³⁶ Sommige operators concluderen dat het bouwen van nieuwe faciliteiten gemakkelijker blijkt dan het upgraden van bestaande.³⁷ De beslissing hangt af van de leeftijd van de faciliteit, de resterende gebruiksduur en de schaal van geplande AI-implementaties.

Vloeistofkoeling vereist gespecialiseerde infrastructuur inclusief vloeistofverdeeleenheden, koelplaten, onderdompelingstanks en koelmiddelpompen.³⁸ Retrofitten omvat het aanpassen van serverracks, het toevoegen van lekpreventiesystemen en het waarborgen van regelgevingsnaleving.³⁹ Brownfield-locaties worden geconfronteerd met architecturale en infrastructuurbeperkingen die greenfield-projecten vermijden.

Lagere adoptiepercentages voor infrastructuur-intensieve oplossingen zoals onderdompelingskoeling, op 20,4% bij brownfield-locaties, weerspiegelen praktische beperkingen.⁴⁰ Deze beperkingen omvatten uitgebreide retrofitting om tanks te accommoderen, beperkte vloerruimte en uitdagingen bij het integreren met bestaande stroom- en koelinfrastructuur.⁴¹ Brownfield-locaties lijken eerder geneigd incrementele oplossingen zoals vloeistof-naar-luchtkoeling te adopteren die volledige infrastructuurherziening vermijden.⁴²

Schneider Electric ging een partnerschap aan met NVIDIA voor drie retrofit-referentieontwerpen voor datacenteroperators die prestatieverbeteringen zoeken zonder faciliteiten helemaal opnieuw te ontwerpen.⁴³ De ontwerpen erkennen dat de meeste organisaties geen greenfield AI-datacenters kunnen bouwen en moeten werken binnen bestaande beperkingen.

Operationele complexiteit neemt toe

Omdat vloeistofsystemen alleen chips koelen, verwerkt aanvullende luchtkoeling nog steeds 20% tot 30% van de totale thermische belasting.⁴⁴ Hybride koelarchitecturen vereisen expertise die veel organisaties intern missen.⁴⁵ De operationele verschuiving blijkt even significant als de mechanische upgrade zelf.

Vloeistofkoeling introduceert nieuwe operationele vereisten: lekdetectie, hydraulische redundantie, koelmiddelkwaliteitscontrole en bijscholing van technici.⁴⁶ Traditionele datacenteroperatieteams hebben mogelijk geen ervaring met leidingwerk, pompen en warmtewisselaars op de schaal die AI-infrastructuur vereist. De vaardigheidskloof beïnvloedt implementatietijdlijnen en lopende operaties.

ZutaCore ontwikkelde direct-to-chip vloeistofkoelingsystemen die de GB200-superchip ondersteunen, die NVIDIA Grace ARM-processors combineert met Blackwell GPU's.⁴⁷ Oplossingen van derden breiden opties uit maar compliceren ook leveranciersbeheer en ondersteuningsarrangementen.

Supply chain-problemen kunnen hybride koelingsplannen compliceren, mogelijk verergerd door wijzigingen in handelsbeleid.⁴⁸ De snelle toename in rekenkracht betekent dat datacenters die vandaag op het scherpst van de snede zijn, snel achterop kunnen raken.⁴⁹ Het ontwerpen van faciliteiten met capaciteit voor toekomstige vermogensdichtheden blijkt uitdagend wanneer het doel blijft bewegen.

Regionale adoptiepatronen

Noord-Amerika leidt de marktadoptie door productieschaal-uitrol door hyperscale cloudproviders.⁵⁰ De Amerikaanse markt zal groeien van $1,09 miljard in 2024 naar $6,39 miljard in 2034.⁵¹ Hyperscaler-investeringen van AWS, Google en Microsoft drijven adoptie terwijl enterprises hun voorbeeld volgen.

Azië-Pacific vertoont de steilste groei terwijl Japan, China en Zuid-Korea vloeistofgekoelde AI-clusters bevorderen.⁵² Conventionele luchtkoeling blijkt kostenoverschrijdend in hete, vochtige klimaten.⁵³ Onderdompelingskoeling biedt duurzame, ruimtebesparende oplossingen die bijzonder geschikt zijn voor regionale omstandigheden. Azië-Pacific leidt de wereldwijde markt voor onderdompelingskoeling gedurende de voorspellingsperiode.⁵⁴

De geografische verdeling weerspiegelt zowel klimaatoverwegingen als de concentratie van AI-infrastructuurinvesteringen. Regio's met agressieve AI-ontwikkelingsprogramma's drijven koelingsinnovatie uit noodzaak.

Strategische planningsoverwegingen

Organisaties die AI-infrastructuur plannen, moeten vloeistofkoeling meenemen in faciliteits- en budgetbeslissingen. De keuze tussen direct-to-chip en onderdompelingskoeling hangt af van implementatieschaal, retrofit-beperkingen en operationele capaciteiten.

Voor nieuwe implementaties moet vloeistofkoeling de standaardspecificatie zijn voor elk rack boven de 30 kilowatt. Planning voor 100-kilowatt-plus dichtheden anticipeert GPU-roadmaps tot 2027. Faciliteiten die vandaag worden ontworpen zonder vloeistofkoelingsinfrastructuur zullen binnen jaren geconfronteerd worden met dure retrofits of vervanging.

Voor bestaande faciliteiten, evalueer retrofit-haalbaarheid eerlijk. Schneider Electric's referentieontwerpen bieden startpunten, maar aanzienlijk engineeringwerk blijft vereist. Hybride benaderingen die vloeistofkoeling laagen op luchtgekoelde infrastructuur bieden incrementele paden voorwaarts.

De