Война за жидкостное охлаждение центров обработки данных: винтовые чиллеры с водяным охлаждением заменяют воздушное охлаждение

Война без пороха решена.
В мае 2026 года компания H3C произвела фурор на саммите NAVIGATE Summit: система S90000 с высокой плотностью и полностью жидкостным охлаждением, с 576 ядрами и PUE центра обработки данных, упавшим ниже 1,05.
Примерно в то же время NVIDIA представила на конференции GTC свой козырь — Vera Rubin NVL72, первую архитектуру со 100% жидкостным охлаждением. От 700 Вт у H100 до 2000 Вт у Rubin и до 500 Вт у Vermeer энергопотребление MCU резко возросло.
Всего несколько лет назад основными холодильными решениями для центров обработки данных были прецизионные кондиционеры с воздушным охлаждением и винтовые чиллеры с водяным охлаждением. Они составили основу отрасли: коэффициент PUE обычно находится в диапазоне от 1,4 до 1,65, а коэффициент COP практически постоянен в диапазоне от 3,5 до 4,5.
Но теперь их выгнали со сцены.
Не постепенное снижение, а структурный отказ.
Винтовые чиллеры с водяным охлаждением: когда-то «король энергоэффективности», теперь «политическая ловушка». Чтобы понять, насколько радикальны изменения, мы должны сначала посмотреть, насколько могущественным был замененный «король».
Винтовые чиллеры с водяным охлаждением, в основе которых лежат двухвинтовые компрессоры, имеют холодопроизводительность от 700 до 1000 кВт, с типичными значениями COP от 5,8 до 6,2, а некоторые модели высокого класса даже приближаются к 6,5. В них используются кожухотрубные конденсаторы, затопленные испарители и электронные расширительные клапаны, а также интеллектуальная микрокомпьютерная система управления, которая поддерживает бесступенчатое регулирование энергопотребления для точного удовлетворения потребностей в диапазоне нагрузки от 10% до 100%.
Эта система десятилетиями использовалась в таких отраслях, как химическая, электронная, фармацевтическая и новая энергетика, и, несомненно, является «королем промышленного охлаждения». 500-тонный винтовой чиллер с водяным охлаждением, работающий 8000 часов в год, неразрушим в традиционном центре обработки данных.
Но вот в чем проблема: ее потолок — это пол из ИИ-чипов.
Когда удельная мощность стойки подскакивает с традиционных 5-10кВт до 60кВт или даже 130кВт, а TDP чипа подскакивает с 700Вт до 2000Вт, охлаждающая мощность винтового чиллера с водяным охлаждением подобна использованию ведра для управления гидрантом - не пробовали, но это практически невозможно.
Это больше о политике. Национальная комиссия по развитию и реформам предложила жесткую цель для PUE на 2025 год, а именно строительство и реконструкцию ряда новых и крупных центров обработки данных к 2025 году, из которых не более 1,2 будут проектами национальных хабов. Новым интеллектуальным вычислительным центрам в Шанхае требуется более 50% полок с жидкостным охлаждением, а центрам обработки данных — 50%.
Традиционные винтовые чиллеры с водяным охлаждением поддерживают системы воздушного охлаждения. Речь идет не о том, чтобы быть «немного хуже», а о том, чтобы быть «совершенно неквалифицированным».
Нет ничего плохого в неправильных винтовых чиллерах с водяным охлаждением. Они просто плывут по течению.
В чем преимущества жидкостного охлаждения? Три слова: быстро, холодно, экономно. Жидкостное охлаждение — не новая технология. IBM начала работать над компьютерами с жидкостным охлаждением в 1960-х годах и придумала концепцию жидкостного диэлектрического охлаждения в 1966 году. Но только с бурным ростом вычислительной мощности искусственного интеллекта жидкостное охлаждение по-настоящему стало мейнстримом.
Причина проста: физические ограничения винтовых чиллеров с воздушным и водяным охлаждением были разрушены чипами искусственного интеллекта.
Давайте проведем расчеты тепловыделения. Насколько воздух холоднее жидкости? Ответ: жидкости в 1000–3000 раз горячее воздуха. Это не «немного лучшее» отличие, а сокрушительная победа в одном отношении.
Когда чип NVIDIA H200 генерирует более 30% тепла при высокой нагрузке, а энергопотребление микрокомпьютеров увеличивается с 700 Вт до 200 Вт, предел тепловыделения традиционной системы воздушного охлаждения легко нарушается, как стена бумаги. Воздушное охлаждение несет в себе риск возникновения локальных горячих точек; Колебания температуры могут привести к сбоям в учебных миссиях, откату контрольно-пропускных пунктов и увеличению задержки синхронизации сети. Для высокопроизводительных кластеров любой незапланированный простой может стоить миллионы долларов.
Как жидкостное охлаждение решает эту проблему? Каждый метод имеет свои преимущества.
Первый метод: жидкостное охлаждение с холодной пластиной — основное решение и самый быстрый способ индустриализации.
Используя «ледяные крошки» на чипе, жидкости текут по микроканалам, забирая тепло непосредственно с собой. Решение требует минимальных изменений в существующей серверной архитектуре и легко развертывается, что делает его лучшим выбором для развертывания инфраструктуры искусственного интеллекта в период с 2025 по 2026 год. И решения H3C S90000, и Sugon C7000-F с фазовым переходом жидкостного охлаждения с холодной пластиной следуют этому подходу.
Жидкость для холодных панелей может достигать PUE менее 1,2, а некоторые схемы оптимизации могут достигать даже 1,1. По сравнению с традиционным воздушным охлаждением жидкостное охлаждение повышает эффективность рассеивания тепла примерно на 50 % и экономит более 30 % энергии. Интеллектуальный вычислительный центр крупного и среднего размера мощностью 10 миллионов киловатт может сэкономить около 30 миллионов долларов в год на затратах на электроэнергию.
Второй метод: погружное жидкостное охлаждение — оптимальное решение для максимизации эффективности рассеивания тепла.
Это предполагает полное погружение сервера в изолирующую охлаждающую жидкость, при этом чип вступает в прямой контакт с жидкостью. Тепло рассеивается непосредственно за счет испарения жидкости или увеличения ее удельной теплоемкости. Решение в тысячи раз более эффективно, чем воздушное охлаждение, со стабильностью PUE, контролируемой в пределах от 1,05 до 1,1, шумом ниже 50 децибел и плотностью мощности на единицу более 100 киловатт.
Система иммерсионного охлаждения Alibaba, развернутая в дата-центре Чжан Бэй, после двух лет эксплуатации сотворила чудеса: совокупная частота отказов компонентов сервера с жидкостным охлаждением на 52,9% ниже, чем у сервера с воздушным охлаждением. Это не только экономит электроэнергию, но и снижает затраты на техническое обслуживание.
Однако иммерсионное жидкостное охлаждение также имеет высокие входные барьеры: высокие затраты на охлаждающую жидкость, сложная эксплуатация и техническое обслуживание, а также отсутствие отраслевых стандартов. Поэтому в краткосрочной перспективе охлаждение холодной пластины является приоритетом, а иммерсионное охлаждение – дополнительным.
Рыночные данные не следует игнорировать: война стоимостью от 20 до 76,5 миллиардов долларов. Цифры — самое честное суждение.
Мировые инвестиции в центры обработки данных с жидкостным охлаждением стабильно росли до $26,32 млрд в период с 2017 по 2025 год. Китайский рынок был более активным: он вырос с 16,91 млрд юаней в 2017 году до 76,55 млрд юаней в 2025 году, при совокупном годовом темпе роста 21%.
К 2026 году эта цифра будет увеличиваться. К 2026 году China Galaxy Securities ожидает, что рынок жидкостного охлаждения для интеллектуальных вычислительных центров с поддержкой искусственного интеллекта составит около 20 миллиардов юаней, серверов и облачного жидкостного охлаждения — около 8-10 миллиардов юаней, традиционные отрасли — около 2 миллиардов юаней, а китайский рынок серверов с жидкостным охлаждением — более 30 миллиардов юаней.
А как насчет традиционного рынка прецизионного кондиционирования? В 2024 году объем рынка прецизионного кондиционирования воздуха для центров обработки данных в Китае превысил 5 миллиардов юаней, увеличившись на 29% по сравнению с аналогичным периодом прошлого года. Кажется, что он растет? Но это потому, что существующие рынки все еще его переваривают. В долгосрочной перспективе технология жидкостного охлаждения будет постепенно сокращать долю рынка прецизионных кондиционеров в течение следующих 5-10 лет, и это необратимая тенденция.
С точки зрения конкурентной среды, доля Sugon Digital Technology составляет от 55,7% до 61,3% на рынке инфраструктуры жидкостного охлаждения, лидируя на рынке 3-4 года подряд. Используя эффективные алгоритмы искусственного интеллекта, прецизионные кондиционеры Invik серии iPower снизили PUE с 1,8 до 1,3 в ходе реальных испытаний, экономя более 300 000 долларов в год на затратах на электроэнергию. Контроллер управления температурным режимом Huawei (TMU использует структуру с двойным питанием переменного и постоянного тока для обеспечения охлаждения без перерывов. Энергосберегающее решение для кондиционирования воздуха терминала SmartCool от Schneider Electric. Экономия 31 31 % времени и энергии.
Вместо того, чтобы сидеть сложа руки, эти традиционные участники совершили отчаянный переход к жидкостному охлаждению. Однако темпы трансформации не поспевают за поглощением рынка жидкостным охлаждением.
Где находится «последнее поле битвы» винтовых чиллеров с водяным охлаждением? То, что винтовые чиллеры с водяным охлаждением заменяются, не означает, что они исчезнут завтра.
В стеллажах с низкой и средней плотностью — традиционные центры обработки данных, фабрики и коммерческие здания с одиночными стеллажами мощностью менее 10 кВт — винтовые чиллеры с водяным охлаждением — винтовые чиллеры с водяным охлаждением остаются наиболее экономичным вариантом. Они технически зрелы, просты в обслуживании, имеют низкую первоначальную стоимость, а их КПД от 5,8 до 6,2 идеально подходит для этих сценариев.
По состоянию на начало 2025 года общее количество стоек центров обработки данных в стране превысит 8 миллионов, при этом преобладают стойки средней и низкой плотности. Эти «старые стойки» не будут заменены в одночасье жидкостным охлаждением; в этом случае льготный период для винтовых чиллеров с водяным охлаждением составляет от пяти до 10 лет.
Однако этот льготный период не гарантирует безопасность.
Шанхай, Шэньчжэнь, Гуйчжоу и другие места прямо требуют, чтобы доля полок с жидкостным охлаждением в новых центрах обработки данных достигла более 50 процентов, а PUE был повышен до менее 1,4. Это означает, что даже если сегодня вы все еще используете винтовые чиллеры с водяным охлаждением, завтра вам придется использовать жидкостное охлаждение для своего нового проекта.
Более глубокая логика заключается в том, что жидкостное охлаждение вытесняет не только кулер, но и всю охлаждающую конструкцию.
Традиционная структура: «Машина холодной воды → Охлаждающая вода → Прецизионное кондиционирование воздуха → холодный воздух → щепа» с длинной цепью, высокими потерями и высоким PUE. Структура жидкостного охлаждения представляет собой «холодная пластина/погружение → жидкость → чип» с короткой цепью, низкими потерями и низким коэффициентом PUE. В новой конструкции охладители «обезохлаждаются» — с использованием высокотемпературной охлаждающей воды и панелей жидкостного охлаждения для непосредственного рассеивания тепла, вообще минуя традиционные охладители.
«Жидкостное охлаждение станет следующей тенденцией в вычислительной мощности искусственного интеллекта», — прямо заявил генеральный директор Nvidia Дженсен Хуанг. «В будущем теплой воды температурой 45 градусов по Цельсию будет достаточно для охлаждения чипсов до температуры выше 80 градусов по Цельсию без необходимости использования охладителей».
Это не предложение, а вывод.
Одним словом: не «лучше», а «нужно». Рынок центров обработки данных в 2026 году переживает неустанный процесс уничтожения.
Производительность винтового чиллера с водяным охлаждением не была потеряна, а его 6,2 КПД стали потолком эпохи воздушного охлаждения. Из-за законов физики создание ИИ-чипов невозможно: способности рассеивать тепло воздуха и холодной воды просто недостаточно для изготовления ИИ-чипов.
Жидкостное охлаждение — не «лучший выбор», а «единственный выбор». Когда MCU использует более 20 миллионов киловатт в год, когда политика требует, чтобы PUE был меньше 1,25, когда интеллектуальный вычислительный центр мощностью 10 МВт использует более 30 миллионов киловатт в год, у вас нет выбора.
Технологии охлаждения центров обработки данных разрабатываются уже более 60 лет: от винтовых чиллеров с водяным охлаждением до винтовых чиллеров с водяным охлаждением и чиллеров с жидкостным охлаждением. Каждая итерация определялась требованиями вычислительной мощности.
Но на этот раз не спрос доводит его до предела, а сами законы физики.
Эпоха винтовых чиллеров с водяным охлаждением не закончилась, но наступил ее золотой век. Следующее десятилетие принадлежит жидкостному охлаждению. Это происходит не потому, что жидкостное охлаждение сложно, а потому, что винтовые чиллеры с воздушным охлаждением, а также винтовые чиллеры с воздушным и водяным охлаждением действительно достигли своих пределов.