Wojna o chłodzenie cieczą w centrach danych: chłodzone wodą agregaty śrubowe zastępują chłodzenie powietrzem

Zdecydowano o wojnie bez prochu.
W maju 2026 r. firma H3C rzuciła bombę na szczyt NAVIGATE: system S90000 o dużej gęstości, w pełni chłodzony cieczą, z 576 rdzeniami i współczynnikiem PUE centrum danych spadającym poniżej 1,05.
Mniej więcej w tym samym czasie na konferencji GTC firma NVIDIA zaprezentowała swój atut, Vera Rubin NVL72, pierwszą architekturę w 100% chłodzoną cieczą. Od 700 W H100, 2000 W Rubina i 500 W Vermeera, zużycie energii przez MCU gwałtownie wzrosło.
Zaledwie kilka lat temu podstawowymi rozwiązaniami chłodniczymi dla centrów danych były chłodzone powietrzem klimatyzatory precyzyjne i chłodzone wodą agregaty chłodnicze śrubowe. Stanowiły one trzon branży, przy czym PUE ogólnie waha się od 1,4 do 1,65, podczas gdy COP utrzymuje się na prawie stałym poziomie od 3,5 do 4,5.
Ale teraz zostali wyrzuceni ze sceny.
Nie stopniowy upadek, ale strukturalne wycofywanie.
Chłodzone wodą agregaty chłodnicze śrubowe: niegdyś „król efektywności energetycznej”, obecnie „pułapka polityczna”. Aby zrozumieć, jak drastyczna jest ta zmiana, musimy najpierw przyjrzeć się, jak potężny był „król”, który został zastąpiony.
Chłodzone wodą agregaty chłodnicze śrubowe, których rdzeniem są sprężarki dwuślimakowe, mają moc chłodniczą w zakresie od 700 do 1000 kW, przy typowych wartościach COP w zakresie od 5,8 do 6,2, a niektóre modele z wyższej półki nawet dochodzące do 6,5. Wykorzystują skraplacze płaszczowo-rurowe, parowniki zalane i elektroniczne zawory rozprężne i są wyposażone w inteligentny system sterowania mikrokomputerem, który obsługuje bezstopniową regulację energii, aby dokładnie zaspokoić zapotrzebowanie w zakresie obciążenia od 10% do 100%.
System jest stosowany od dziesięcioleci w branżach takich jak chemia, elektronika, farmaceutyka i nowa energia i jest niewątpliwie „królem chłodnictwa przemysłowego”. Chłodzony wodą agregat śrubowy o masie 500 ton, który pracuje 8000 godzin w roku, jest niezniszczalny w tradycyjnym centrum danych.
Ale tu jest problem: jego sufit to podłoga chipów AI.
Kiedy gęstość mocy szafy skacze z tradycyjnych 5-10 kW do 60 kW, a nawet 130 kW, a TDP chipa skacze z 700 W do 2000 W, moc chłodzenia chłodzonej wodą agregatu śrubowego jest jak używanie wiadra do sterowania hydrantem – nie próbowano tego robić, ale jest to praktycznie niemożliwe.
Tu bardziej chodzi o politykę. Narodowa Komisja Rozwoju i Reform zaproponowała twardy cel na PUE 2025, a mianowicie budowę i renowację szeregu nowych i dużych centrów danych do 2025 r., z czego nie więcej niż 1,2 będą stanowić projekty krajowych centrów danych. Nowe inteligentne centra obliczeniowe w Szanghaju wymagają ponad 50% półek z chłodzeniem cieczą, a centra danych w centrach danych potrzebują 50%.
Tradycyjne agregaty chłodnicze chłodzone wodą obsługują systemy chłodzenia powietrzem. Nie chodzi o bycie „nieco gorszym”, ale o bycie „całkowicie niewykwalifikowanym”.
Nie ma nic złego w niewłaściwych agregatach chłodniczych chłodzonych wodą. Po prostu płyną z prądem.
Jakie są zalety chłodzenia cieczą? Trzy słowa: szybko, zimno, ekonomicznie. Chłodzenie cieczą nie jest nową technologią. IBM rozpoczął prace nad komputerami chłodzonymi cieczą w latach 60. XX wieku, a koncepcję chłodzenia cieczą dielektryczną w 1966 r. Jednak dopiero eksplozja mocy obliczeniowej sztucznej inteligencji sprawiła, że ​​chłodzenie cieczą stało się głównym nurtem.
Powód jest prosty: fizyczne ograniczenia agregatów śrubowych chłodzonych powietrzem oraz agregatów śrubowych chłodzonych powietrzem i wodą zostały przełamane przez chipy sztucznej inteligencji.
Wykonajmy obliczenia dotyczące rozpraszania ciepła. O ile zimniejsze jest powietrze od cieczy? Odpowiedź: ciecze są od 1000 do 3000 razy gorętsze od powietrza. Nie jest to „nieco lepsze” wyróżnienie, ale pod jednym względem druzgocące zwycięstwo.
Kiedy układ NVIDIA H200 generuje ponad 30% ciepła przy dużym obciążeniu, a zużycie energii przez mikrokomputery wzrasta z 700 W do 200 W, limity rozpraszania ciepła przez tradycyjny system chłodzenia powietrzem można łatwo przekroczyć niczym ścianę papieru. Chłodzenie powietrzem niesie ryzyko powstawania lokalnych gorących punktów; wahania temperatury mogą prowadzić do zakłóceń w misjach szkoleniowych, cofania punktów kontrolnych i zwiększonych opóźnień synchronizacji sieci. W przypadku klastrów o wysokiej wydajności każdy nieplanowany przestój może kosztować miliony dolarów.
W jaki sposób chłodzenie cieczą rozwiązuje ten problem? Każda metoda ma swoje zalety.
Pierwsza metoda: Chłodzenie cieczą z zimną płytą – główne rozwiązanie i najszybszy sposób na uprzemysłowienie.
Dzięki zastosowaniu „odłamków lodu” na chipie ciecze przepływają przez mikrokanały, zabierając bezpośrednio ze sobą ciepło. Rozwiązanie wymaga minimalnych modyfikacji istniejącej architektury serwerów i jest łatwe we wdrożeniu, co czyni go najlepszym wyborem przy wdrażaniu infrastruktury AI w latach 2025–2026. Zarówno rozwiązania H3C S90000, jak i Sugon C7000-F do chłodzenia cieczą z płytą zimną z przemianą fazową są zgodne z tym podejściem.
Płyn do zimnego panelu może osiągnąć PUE poniżej 1,2, niektóre schematy optymalizacji mogą nawet osiągnąć 1,1. W porównaniu z konwencjonalnym chłodzeniem powietrzem, chłodzenie cieczą poprawia efektywność odprowadzania ciepła o około 50% i pozwala zaoszczędzić ponad 30% marnowanej energii. Duże i średnie inteligentne centrum obliczeniowe o mocy 10 milionów kilowatów może zaoszczędzić około 30 milionów dolarów rocznie na kosztach energii elektrycznej.
Metoda druga: Chłodzenie cieczą zanurzeniową – najlepsze rozwiązanie maksymalizujące efektywność rozpraszania ciepła.
Polega to na całkowitym zanurzeniu serwera w izolującym płynie chłodzącym, przy czym chip wchodzi w bezpośredni kontakt z cieczą. Ciepło rozprasza się bezpośrednio poprzez odparowanie cieczy lub wzrost jej ciepła właściwego. Rozwiązanie jest tysiące razy bardziej wydajne niż chłodzenie powietrzem, ze stabilnością PUE kontrolowaną w zakresie od 1,05 do 1,1, hałasem poniżej 50 decybeli i gęstością mocy na jednostkę większą niż 100 kilowatów.
System chłodzenia zanurzeniowego Alibaba, wdrożony w centrum danych Zhang Bei, zdziałał cuda po dwóch latach pracy: skumulowany wskaźnik awaryjności komponentów serwera chłodzonego cieczą jest o 52,9% niższy niż w przypadku serwera chłodzonego powietrzem. Pozwala to nie tylko zaoszczędzić energię elektryczną, ale także zmniejsza koszty konserwacji.
Jednakże zanurzeniowe chłodzenie cieczą wiąże się również z wysokimi barierami wejścia – wysokimi kosztami chłodziwa, złożoną obsługą i konserwacją oraz brakiem standardów branżowych. Dlatego w perspektywie krótkoterminowej priorytetem jest chłodzenie zimnej płyty, natomiast chłodzenie zanurzeniowe jest uzupełnieniem.
Nie należy wąchać danych rynkowych: wojna o wartości 20–76,5 miliarda dolarów. Liczby są najbardziej uczciwym osądem.
Globalne inwestycje w centra danych chłodzone cieczą stale rosły do ​​26,32 miliarda dolarów w latach 2017–2025. Rynek chiński był bardziej aktywny i wzrósł z 16,91 miliarda juanów w 2017 r. do 76,55 miliarda juanów w 2025 r., przy złożonej rocznej stopie wzrostu wynoszącej 21%.
Do 2026 r. liczba ta będzie przyspieszać. Do 2026 roku China Galaxy Securities szacuje, że rynek chłodzenia cieczą dla inteligentnych centrów obliczeniowych obsługujących sztuczną inteligencję będzie wart około 20 miliardów juanów, serwery i systemy chłodzenia cieczą w chmurze na około 8–10 miliardów juanów, tradycyjne gałęzie przemysłu na około 2 miliardy juanów, a chiński rynek serwerów z chłodzeniem cieczą na ponad 30 miliardów juanów.
A co z rynkiem tradycyjnej klimatyzacji precyzyjnej? W 2024 r. wielkość rynku klimatyzacji precyzyjnej dla centrów danych w Chinach przekroczyła 5 miliardów juanów, co oznacza wzrost o 29% rok do roku. Czy wydaje się, że rośnie? Dzieje się tak dlatego, że istniejące rynki wciąż to trawią. W dłuższej perspektywie technologia chłodzenia cieczą będzie stopniowo zmniejszać udział w rynku klimatyzatorów precyzyjnych w ciągu najbliższych 5–10 lat, co będzie tendencją nieodwracalną.
Jeśli chodzi o krajobraz konkurencyjny, Sugon Digital Technology ma udział w rynku infrastruktury chłodzenia cieczą na poziomie od 55,7% do 61,3%, będąc liderem na rynku przez 3-4 kolejne lata. Wykorzystując algorytmy efektywne w oparciu o sztuczną inteligencję, klimatyzatory precyzyjne serii iPower firmy Invik obniżyły PUE z 1,8 do 1,3 w testach w warunkach rzeczywistych, oszczędzając ponad 300 000 dolarów rocznie na kosztach energii elektrycznej. Kontroler zarządzania ciepłem firmy Huawei (TMU wykorzystuje strukturę podwójnego zasilania AC/DC, aby osiągnąć chłodzenie „zero przerw”. Energooszczędne rozwiązanie do klimatyzacji terminala SmartCool firmy Schneider Electric zapewnia 31 31% oszczędności czasu i energii.
Zamiast siedzieć na rękach, ci tradycyjni uczestnicy desperacko przeszli na chłodzenie cieczą. Tempo transformacji nie nadąża jednak za objęciem rynku chłodzeniem cieczowym.
Gdzie jest „ostatnie pole bitwy” dla agregatów chłodniczych chłodzonych wodą? To, że chłodzone wodą agregaty chłodnicze śrubowe są wymieniane, nie oznacza, że ​​jutro znikną.
W przypadku regałów o małej i średniej gęstości – tradycyjnych centrach danych, fabrykach i budynkach komercyjnych z pojedynczymi regałami o mocy mniejszej niż 10 kW – agregatach chłodniczych śrubowych chłodzonych wodą – agregaty śrubowe chłodzone wodą pozostają najbardziej opłacalną opcją. Są zaawansowane technicznie, łatwe w utrzymaniu, mają niski koszt początkowy, a ich współczynnik COP wynoszący 5,8 do 6,2 jest idealny dla tych scenariuszy.
Według stanu na początek 2025 roku łączna liczba szaf w centrach danych w kraju wynosi ponad 8 milionów, z czego dominują szafy o średniej i niskiej gęstości. Te „stare szafy” nie zostaną z dnia na dzień zastąpione chłodzeniem cieczą; w tym przypadku agregaty śrubowe chłodzone wodą mają okres karencji wynoszący od pięciu do dziesięciu lat.
Jednakże ten okres karencji nie gwarantuje bezpieczeństwa.
Szanghaj, Shenzhen, Guizhou i inne miejsca wyraźnie wymagają, aby odsetek półek z chłodzeniem cieczą w nowych centrach danych przekraczał 50 procent, a współczynnik PUE wzrósł do mniej niż 1,4. Oznacza to, że nawet jeśli dzisiaj nadal używasz agregatów chłodniczych chłodzonych wodą, jutro w nowym projekcie będziesz musiał zastosować chłodzenie cieczą.
Głębsza logika jest taka, że ​​chłodzenie cieczą wypiera nie tylko chłodnicę, ale całą konstrukcję chłodzącą.
Tradycyjna struktura to „Maszyna zimnej wody → Woda chłodząca → Precyzyjna klimatyzacja → zimne powietrze → chip” z długim łańcuchem, dużymi stratami i wysokim PUE. Struktura chłodzenia cieczą to „zimna płyta/zanurzenie → ciecz → chip” z krótkim łańcuchem, niskimi stratami i niskim PUE. W nowej strukturze chłodnice są „odchładzane” przy użyciu wysokotemperaturowej wody chłodzącej i paneli chłodzących cieczą w celu bezpośredniego rozpraszania ciepła, z całkowitym pominięciem tradycyjnych chłodnic.
„Chłodzenie cieczą będzie kolejnym trendem w mocy obliczeniowej AI” – powiedział bez ogródek dyrektor generalny Nvidii Jensen Huang. „W przyszłości ciepła woda o temperaturze 45 stopni Celsjusza wystarczy, aby schłodzić frytki do temperatury powyżej 80 stopni Celsjusza bez konieczności stosowania chłodnic”.
To nie jest sugestia, ale konkluzja.
Jednym słowem: nie „lepiej”, ale „koniecznie”. Rynek data center w 2026 roku przechodzi nieustanny proces eliminacji.
Wydajność chłodzonych wodą agregatów śrubowych nie została stracona, a ich współczynnik COP wynoszący 6,2 stał się sufitem ery chłodzonych powietrzem. Ze względu na prawa fizyki nie można stworzyć chipów AI: zdolność odprowadzania ciepła przez powietrze i zimną wodę jest po prostu niewystarczająca, aby wyprodukować chipy AI.
Chłodzenie cieczą nie jest „lepszym wyborem”, ale „jedynym wyborem”. Kiedy MCU zużywa ponad 20 milionów kilowatów rocznie, kiedy polityka wymaga, aby PUE było mniejsze niż 1,25, kiedy inteligentne centrum obliczeniowe o mocy 10 MW zużywało ponad 30 milionów kilowatów rocznie, nie masz wyboru.
Od chłodzonych wodą agregatów śrubowych, przez chłodzone wodą agregaty śrubowe, aż po agregaty chłodnicze cieczy, technologia chłodzenia centrów danych jest rozwijana od ponad 60 lat. Każda iteracja wynikała z zapotrzebowania na moc obliczeniową.
Ale tym razem to nie popyt popycha go do granic możliwości, lecz same prawa fizyki.
Era agregatów chłodniczych chłodzonych wodą nie dobiegła końca, ale nadszedł jej złoty wiek. Kolejna dekada należy do chłodzenia cieczą. Dzieje się tak nie dlatego, że chłodzenie cieczą jest skomplikowane, ale dlatego, że agregaty chłodnicze śrubowe chłodzone powietrzem oraz agregaty chłodnicze śrubowe chłodzone powietrzem i wodą naprawdę osiągnęły swoje granice.