Hyperscale vs. Colocation: Muss die Tragwerksplanung wirklich unterschiedlich sein?

Geprüft von Yoan Guyon, Managing Director bei gbc engineers

Über weite Teile des vergangenen Jahrzehnts wurden Hyperscale-Campus und Colocation-Gebäude als tragwerkliche Varianten derselben Aufgabe betrachtet. Unterschiedliche Größenordnungen, unterschiedliche Mietmodelle, aber dieselbe grundlegende Tragwerkslogik. Diese Annahme löst sich zunehmend auf, und besonders gefährdet sind oft Betreiber, die diese Diskussion noch nicht begonnen haben.

Dieser Artikel untersucht, wo sich diese Wege tatsächlich trennen und was das für Entscheidungen bedeutet, die Betreiber heute treffen müssen.

Warum Hyperscale- und Colocation-Tragwerksplanung lange denselben Regeln folgten

Über weite Teile der 2010er-Jahre konnten Tragwerksplaner für beide Gebäudetypen ein weitgehend ähnliches Grundschema anwenden. Rack-Leistungen lagen meist zwischen 5 und 15 Kilowatt, die Kühlung folgte ähnlichen luftbasierten Strategien, und die Anforderungen an die Deckentragfähigkeit waren vergleichbar genug, sodass lokale Normen und Standortbedingungen meist die wichtigsten Variablen blieben.

Der Unterschied war vor allem kommerziell, nicht tragwerklich. Das eine Gebäude wurde auf die wachsende Workload eines einzelnen Eigentümers ausgelegt. Das andere wurde an wechselnde Nutzer vermietet. Beton und Stahl darunter stellten im Wesentlichen dieselbe Aufgabe dar. AI hat das schneller verändert, als die meisten Tragwerksplanungszyklen aufnehmen konnten.

Was die Verschiebung der Dichte tatsächlich bewirkt

Die durchschnittlichen Rack-Dichten steigen, auch wenn die meisten produktiven Anlagen weiterhin deutlich unter 8 Kilowatt pro Rack arbeiten. Die tragwerkliche Herausforderung liegt in der wachsenden Zahl von AI- und High-Performance-Computing-Zonen, in denen die Dichteannahmen weit über das hinausgehen, wofür die meisten Gebäude ausgelegt wurden. Racks mit aktuellen AI-Beschleunigern werden inzwischen regelmäßig mit 40 bis 80 Kilowatt spezifiziert, die nächste Generation bewegt sich noch weiter nach oben.

Auch Colocation-Anlagen für allgemeine IT-Workloads sehen steigende Dichten, allerdings langsamer und über eine breitere Mieterschaft hinweg. Die tragwerkliche Lücke zwischen den Anforderungen von Hyperscale-Campus und Colocation-Gebäuden wird jedes Jahr größer. Ein Deckensystem, das für Standard-IT-Equipment ausgelegt wurde, trägt nicht automatisch eine AI-Halle mit 100 Kilowatt pro Rack.

Die tragwerklichen Anforderungen haben sich auseinanderentwickelt. Die Frage ist nun, ob Betreiber diese Entwicklung bei heutigen Planungsentscheidungen als grundlegenden Entwurfsparameter behandeln oder als etwas, das später gelöst werden kann.

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6 Punkte, an denen sich die Tragwerksanforderungen tatsächlich unterscheiden

Es gibt 6 tragwerkliche Faktoren, bei denen sich die beiden Gebäudetypen deutlich unterscheiden. Jeder davon ist ein praktischer Entscheidungspunkt, an dem falsche Planungsannahmen langfristige Kosten verursachen können.

1. Deckentragfähigkeit

AI-Racks werden in Kilowatt bewertet, doch was die Tragplatte tatsächlich aufnimmt, ist Gewicht: Rack-Equipment, Kühlflüssigkeit, Rohrleitungen und konzentrierte Auflagerlasten. In High-Density-Zonen können diese Lasten 20 bis 30 Kilonewton pro Quadratmeter oder mehr erreichen, also etwa 2 bis 3 Tonnen pro Quadratmeter.

Eine normale Bürodecke ist für 2,5 bis 5 kN/m² ausgelegt, also weniger als 0,5 Tonnen pro Quadratmeter. Die anspruchsvollsten AI-Zonen liegen damit etwa 4- bis 10-mal darüber. Colocation-Decken werden typischerweise mit 12 bis 15 kN/m² spezifiziert, also etwa 1,2 bis 1,5 Tonnen pro Quadratmeter, häufig mit Doppelboden, der die Layoutflexibilität bei wechselnden Mietern erhält.

2. Stützenraster und offene Nutzfläche

Hyperscale-Betreiber müssen Zehntausende Racks in langen, ununterbrochenen Reihen anordnen. Dafür werden stützenfreie Spannweiten von 20 bis 30 Metern oder mehr angestrebt. Colocation-Betreiber, insbesondere bei mehrgeschossigen Anlagen in städtischen Lagen, arbeiten meist mit engeren Stützenrastern von 9 bis 15 Metern. Das bietet weiterhin ausreichend Layoutflexibilität und hält zugleich die Tragwerkshöhen für Gebäude im vertikalen statt flächigen Wachstum angemessen.

3. Raumhöhe

AI-Kühlung im großen Maßstab benötigt vertikalen Raum. Hot-Aisle-Containment, Direct-to-Chip-Kühlleitungen und dichte Kabeltrassen beanspruchen Platz über den Racks. Hyperscale-AI-Hallen werden heute typischerweise mit 5 bis 6 Metern Raumhöhe spezifiziert. Die meisten Colocation-Gebäude arbeiten mit 3,8 bis 4,5 Metern. Das reicht für die meisten Mieter aus, kann aber zur tragwerklichen Einschränkung für Mieter mit flüssigkeitsgekühltem AI-Equipment werden.

4. Wie die Anlage erweitert wird

Hyperscale-Campus werden über Jahre hinweg in Phasen gebaut, wobei neue Hallen in einen Masterplan integriert werden. Das bedeutet, dass Gründungen und tragwerkliche Vorhaltungen für zukünftige Hallen bereits im ersten Entwurf berücksichtigt werden müssen, lange bevor diese Hallen Erlöse generieren. Colocation-Wachstum erfolgt häufiger vertikal und ist oft durch städtische Grundstücksgrenzen eingeschränkt, was eine andere Phasierungslogik erfordert.

5. Wo die Kühltechnik angeordnet wird

Wo die Kühltechnik angeordnet wird, ist eine standortspezifische Entscheidung und keine feste Regel nach Gebäudetyp. Hyperscale-Campus verfügen häufig über ausreichend Fläche, um Kühltürme und Trockenkühler ebenerdig anzuordnen. Urbane Colocation-Standorte nutzen eher Dächer, Technikgeschosse oder kompakte Außenbereiche. Unabhängig vom Standort bringen Kühltürme, Verteilereinheiten und Rohrleitungen erhebliche Tragwerkslasten mit sich, die von Beginn an eingeplant werden müssen. Eine Nachrüstung nach der Fertigstellung ist teuer und störend.

6. Standortbedingungen und Baugrundgrenzen

Hyperscale-Campus werden häufig auch nach geotechnischer Stabilität, zuverlässiger Stromversorgung und beherrschbarem Klima ausgewählt. Dadurch werden viele tragwerkliche Risiken bereits vor Beginn der Planung reduziert. Colocation-Anlagen liegen dagegen oft in dichten urbanen Märkten, in denen Kundennähe wichtiger ist als ideale Baugrundbedingungen. Dadurch gelangen deutlich mehr geotechnische Variablen in die Planungsanforderungen.

Die folgende Tabelle fasst diese sechs Faktoren zusammen. Sie dient als Ausgangsreferenz, nicht als feste Regel. Die tatsächlichen Spezifikationen hängen vom Betriebsmodell, den Standortbedingungen und dem vorgesehenen Mieterprofil ab.

Hinweis: kN/m² (Kilonewton pro Quadratmeter) ist die Standardeinheit zur Messung der Deckentragfähigkeit. Eine normale Bürodecke wird typischerweise für 2,5 bis 5 kN/m² ausgelegt.

Die Frage, mit der Colocation-Betreiber im Hintergrund ringen

Hier liegt die Spannung: Colocation wird tragwerklich durch Flexibilität definiert. Ein Colocation-Gebäude muss für den Mieter funktionieren, der dieses Jahr einzieht, und für einen völlig anderen Mieter in 5 Jahren. Dieses kommerzielle Versprechen ist zentral für das Produkt.

AI-Workloads testen nun, ob dieses Versprechen auch tragwerklich hält. Die dichtesten AI-Mieter stellen Anforderungen, die stark an Hyperscale erinnern: hohe Deckentragfähigkeit, Raumhöhe für Flüssigkeitskühlung, stützenfreie Spannweiten für Layoutflexibilität. All das in ein Colocation-Gebäude hineinzuspezifizieren ist möglich. Es ist aber teuer, und ein großer Teil dieser Kosten bezahlt Tragwerkskapazität, die die meisten Mieter nie nutzen werden.

Betreiber, die in Erwartung von AI-Nachfrage mit höherer Spezifikation gebaut haben, sehen sich nun entweder bestätigt oder sitzen auf teuren Reserven, je nachdem, wie sich ihr Markt entwickelt hat. Betreiber mit Standardspezifikation können die meisten bestehenden Mieter ohne Umbau bedienen, haben aber weniger Optionen, sobald High-Density-Workloads wachsen.

Multi-Tenant-Betreiber haben im Durchschnitt Mieterwechsel- oder Refresh-Zyklen von 5 bis 8 Jahren. Jeder Refresh kann eine tragwerkliche Diskrepanz sichtbar machen: Die Anforderungen des neuen Mieters können sich deutlich von denen des vorherigen unterscheiden. Keine der beiden Strategien war zum Zeitpunkt der Entscheidung falsch. Beide stehen nun unter Druck.

Die folgende Tabelle zeigt tragwerkliche Stärken und Risikobereiche für beide Anlagentypen und verdeutlicht, wo eine falsch angewendete Planungsvorgabe die höchsten Kosten verursacht.

Hinweis: Dieser Vergleich gilt für Neubauten und größere Revitalisierungsprogramme. Das tatsächliche Risikoniveau hängt von der konkreten Anlage, der vorhandenen Tragwerkskapazität und dem vorgesehenen Betriebsmodell ab.

Wohin sich die Tragwerksplanung für Rechenzentren entwickelt

Drei tragwerkliche Trends deuten darauf hin, dass sich die Lücke zwischen diesen Märkten in den nächsten 5 bis 10 Jahren weiter vergrößern wird.

AI-Dichte wird weiter steigen

Rack-Dichten von über 100 Kilowatt werden bereits für die nächste Generation von AI-Hardware beschafft. Innerhalb der Lebensdauer von heute in Betrieb gehenden Anlagen kann dieses Niveau in AI-Umgebungen üblich werden, auch wenn es über dem Marktdurchschnitt bleibt. Die heute festgelegten Tragwerksentscheidungen werden an Lasten gemessen werden, die heute noch nicht existieren. Betreiber, die ohne Reserven nach aktuellen Dichtenormen bauen, schränken ihre Optionen schneller ein, als es der Beschaffungszyklus sichtbar macht.

Flüssigkeitskühlung verändert, was Tragwerke aufnehmen müssen

Flüssigkeitskühlung bewegt sich von Spezialanwendungen in die reguläre Produktionsplanung. Direct-to-Chip-Kühlung läuft bereits kommerziell in Hyperscale-AI-Hallen, Immersion Cooling folgt. Beide benötigen tragwerkliche Voraussetzungen, die die meisten Bestandsgebäude nicht haben: lastgeeignete Decken für Fluidgewicht, Containment für Leckagerisiken und Technikraumkapazität für Verteilequipment.

Im Neubau lassen sich diese Anforderungen vergleichsweise klar berücksichtigen. In einer Bestandsanlage steht zuerst die Tragwerksprüfung an, und für viele Colocation-Assets, die vor dem AI-Dichtewandel gebaut wurden, ist diese Prüfung überfällig.

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Nachhaltigkeitsreporting macht die Unterschiede sichtbarer

Nachhaltigkeitsreporting macht Tragwerksentscheidungen sichtbarer. In Europa legt die Delegierte Verordnung (EU) 2024/1364 der Kommission Anforderungen an Energieperformance und Berichterstattung für Rechenzentren fest. Über die Compliance hinaus erhöhen Whole-Life-Carbon-Bewertungen den Druck, materialintensive Entscheidungen zu begründen: höhere Deckentragfähigkeiten, größere Spannweiten, zusätzliche Raumhöhen. Betreiber, die diese Entscheidungen betrieblich begründen können, sind besser aufgestellt als solche, die das nicht können.

Fazit

Die Tragwerksanforderungen folgten schon immer der kommerziellen Logik. Diese Logik wird nun zunehmend von Workloads geprägt, die vor 3 Jahren noch nicht existierten. Die Lücke zwischen den tragwerklichen Anforderungen von Hyperscale-Campus und Colocation-Gebäuden wird größer, und die Entscheidungen in der frühen Planungsphase bestimmen, wie viel Flexibilität Betreiber über die restliche Lebensdauer der Anlage behalten.

Für Entwickler, Betreiber und Berater bedeutet das: Die richtige Frage lautet, wie das realistische Betriebsmodell der Anlage über die gesamte geplante Lebensdauer aussieht und ob die Tragwerksanforderungen dieses Modell abbilden. Diese Frage früh auf den Tisch zu bringen, ist der Punkt, an dem tragwerkliche Beratung den größten Unterschied macht.

Häufig gestellte Fragen

Was ist ein Hyperscale-Rechenzentrum?

Ein Hyperscale-Rechenzentrum ist eine große Anlage, die von einer einzelnen Organisation für ihre eigenen Workloads gebaut und betrieben wird. Die wichtigsten Betreiber sind große Cloud- und Technologieunternehmen wie AWS, Microsoft Azure, Google Cloud, Meta und Alibaba Cloud. Ihre Campus können mehr als 100 Megawatt IT-Last erreichen und sind gezielt auf eine bestimmte IT- und Kühlstrategie ausgelegt, skaliert über mehrere Hallen oder Campusgebäude hinweg.

Kann eine Colocation-Anlage Hyperscale-AI-Workloads aufnehmen?

Nicht ohne vorherige Tragwerksprüfung. Wenn die Lücke zwischen der bestehenden Gebäudespezifikation und den Anforderungen der AI-Dichte groß ist, ist ein Neubau in der Regel kosteneffizienter als eine Nachrüstung. Kleinere Upgrades in einzelnen Zonen mit vorhandener Tragwerksreserve sind eher machbar. In jedem Fall ist eine Tragwerksaufnahme der richtige Ausgangspunkt.

Kostet Hyperscale-Tragwerksplanung mehr als Colocation?

Meist ja, allerdings nicht immer so stark, wie die Unterschiede in der Spezifikation vermuten lassen. Hohe Deckentragfähigkeiten, große Spannweiten und zusätzliche Raumhöhen erhöhen tatsächlich die Kosten. Das größere Risiko ist eine Fehlspezifikation in beide Richtungen: Eine überdimensionierte Colocation-Anlage bindet unnötig Kapital, während eine unterdimensionierte Hyperscale-AI-Halle teure Nachrüstungen verursacht. Ziel ist ein Anforderungsprofil, das zum Betriebsmodell passt.

 

Über uns gbc engineers ist ein international tätiges Ingenieurbüro mit Standorten in Deutschland, Polen und Vietnam und hat weltweit bereits über 10.000 Projekte realisiert. Wir bieten Leistungen in den Bereichen Tragwerksplanung, Rechenzentrumsplanung, Infrastruktur- und Brückenbau, BIM & Scan-to-BIM sowie Projekt- und Baumanagement an. Durch die Verbindung deutscher Ingenieurqualität mit internationaler Expertise schaffen wir für unsere Auftraggeber nachhaltige, sichere und effiziente Lösungen.