Diese Technologie wird seit Jahrzehnten zur Kühlung von Großrechnern und Supercomputern sowie in jüngerer Zeit auch von Gaming-PCs eingesetzt. In den letzten Jahren hat sie jedoch vor allem als Kühlmethode für hochdichte Rechenzentren an Popularität gewonnen, mit Anwendungsbereichen von wissenschaftlichem Rechnen bis hin zum Bitcoin-Mining.
 Flüssigkeitskühlung bezeichnet Produkte, die Wärme direkt auf Chip- oder Serverebene abführen. Dies geschieht entweder durch Eintauchen des gesamten Servers in ein flüssiges Kühlmittel oder durch Platzierung eines Wärmetauschers auf oder neben dem Chip im Server – die sogenannte Direct-to-Chip-Kühlung (D2C). Zu den führenden Anbietern von Immersionskühlungen gehören Green Revolution Cooling, Icetope und LiquidCool. Einige Unternehmen, die sich auf die direkte Wärmeabfuhr auf Chipebene spezialisiert haben, sind Asetek, Chilldyne und CoolIT.
 Der größte Vorteil der Flüssigkeitskühlung liegt in ihrer Fähigkeit, die Stromkosten drastisch zu senken – in manchen Fällen um fast die Hälfte. Die Flüssigkeitskühlung findet auf Chip-/Serverebene statt und ist somit physisch näher an der Wärmequelle. Je näher die Wärmeabfuhr an der Wärmequelle erfolgt, desto effizienter ist sie. Keine andere Methode der Wärmeabfuhr erreicht diese Nähe. Flüssigkeiten sind zudem ein deutlich besseres Wärmeübertragungsmedium als Luft. Flüssigkeitskühlung ist die einzige Methode zur Kühlung von Rechenzentren, die vollständig auf Luft im Wärmeabfuhrprozess verzichtet.
 Diese Stromeinsparungen haben jedoch ihren Preis. Flüssigkeitskühlprodukte sind wesentlich teurer als andere Kühllösungen. Obwohl exakte Vergleiche schwierig sind, ermittelte IHS, dass die Anfangsinvestition bis zu fünfmal so hoch sein kann wie die einer herkömmlichen Kaltwasserlösung. Diese hohen Anfangskosten stellen ein erhebliches Kaufhindernis dar. Darüber hinaus ist die Angst vor Wasser in der Nähe von Elektronik weit verbreitet. Schulungen und Fallstudien können jedoch dazu beitragen, diese Bedenken abzubauen. Weitere Hindernisse für eine breitere Anwendung sind die Wartung der IT-Geräte, der Bedarf an spezieller Support-Infrastruktur und in manchen Fällen die Notwendigkeit von Servermodifikationen.
 Die derzeit extrem geringe Marktdurchdringung deutet darauf hin, dass die wahrgenommenen Nachteile für die meisten großen Rechenzentren immer noch das Potenzial für höhere Effizienz überwiegen. Es gibt jedoch eine wachsende Zahl von Hochleistungsrechenzentren mit Rackdichten von 15 Kilowatt oder mehr, für die sich die Stromeinsparungen lohnen und die tendenziell offener für innovative Technologien sind. Dies sind die Anwendungen, die kurzfristig das Wachstum vorantreiben und zu einer Verdopplung des Marktvolumens zwischen 2013 und 2015 führen werden.

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