कूलिंग डिस्ट्रीब्यूशन यूनिट्स: AI डेटा सेंटर के लिए लिक्विड कूलिंग इंफ्रास्ट्रक्चर
11 दिसंबर, 2025 को अपडेट किया गया
दिसंबर 2025 अपडेट: लिक्विड कूलिंग मार्केट 2025 में $5.5B तक पहुंच रहा है, 2030 तक $15.8B का अनुमान है (23% CAGR)। 700W TDP वाले H200 GPUs को बड़े पैमाने पर लिक्विड कूलिंग की आवश्यकता होती है। NVIDIA Kyber रैक (2027) को प्रति रैक 600kW-1MW की आवश्यकता होगी। Supermicro पिछली क्षमता को दोगुना करते हुए 250kW CDUs जारी कर रहा है। CDUs ट्रिपल-रिडंडेंट आर्किटेक्चर और 100ms फेलओवर के साथ 99.999% उपलब्धता प्राप्त कर रहे हैं।
2025 वह वर्ष है जब लिक्विड कूलिंग अत्याधुनिक से आधारभूत में बदल गया। अब यह प्रयोगात्मक deployments तक सीमित नहीं है, लिक्विड कूलिंग अब AI इंफ्रास्ट्रक्चर के लिए एक महत्वपूर्ण enabler के रूप में काम करती है।¹ NVIDIA H200 GPUs को deploy करने वाले डेटा सेंटर ऑपरेटरों को प्रति डिवाइस 700W थर्मल लोड का सामना करना पड़ता है जिसे एयर कूलिंग बड़े पैमाने पर लागत-प्रभावी तरीके से हटा नहीं सकती।² यह trajectory और तेज होती है क्योंकि NVIDIA का Kyber रैक, जो 2027 में आने वाला है, शुरुआत में 600kW की आवश्यकता होगी और प्रति रैक 1MW तक स्केल होगा, जिसके लिए अभूतपूर्व हीट लोड को हटाने में सक्षम लिक्विड कूलिंग इंफ्रास्ट्रक्चर की मांग होगी।³
डेटा सेंटर लिक्विड कूलिंग मार्केट 2025 में $5.52 बिलियन तक पहुंच गया और 2030 तक 23.31% CAGR पर $15.75 बिलियन का अनुमान है।⁴ वैकल्पिक विश्लेषण 2025 में $2.84 बिलियन से 2032 तक 33.2% CAGR पर $21.15 बिलियन की वृद्धि का अनुमान लगाते हैं।⁵ Cooling Distribution Units (CDUs) इस परिवर्तन को सक्षम करने वाला केंद्रीय इंफ्रास्ट्रक्चर बनाते हैं, जो facility वाटर सिस्टम और IT उपकरण के बीच coolant circulation का प्रबंधन करते हुए AI हार्डवेयर द्वारा मांगे गए सटीक तापमान को बनाए रखते हैं।
CDUs बड़े पैमाने पर लिक्विड कूलिंग को कैसे सक्षम करते हैं
Coolant Distribution Units facility कूलिंग इंफ्रास्ट्रक्चर और रैक-लेवल लिक्विड कूलिंग सिस्टम के बीच इंटरफेस के रूप में काम करते हैं। CDUs IT उपकरण को serve करने वाले secondary loop से facility chillers या cooling towers से जुड़े primary loop में heat transfer का प्रबंधन करते हैं।
Heat exchange आर्किटेक्चर विभिन्न coolant fluids के साथ संगत 316 स्टेनलेस स्टील plate heat exchangers का उपयोग करता है।⁶ Heat exchanger IT कूलिंग loops को facility water से अलग करता है, contamination को रोकते हुए कुशल thermal transfer को सक्षम करता है। Maximum flow rates तेज heat absorption और transfer के लिए 3,600 लीटर प्रति मिनट तक पहुंचती हैं।⁷
Temperature control सटीक conditions बनाए रखता है। CDUs application requirements के आधार पर -20°C से +70°C तक के तापमान ranges प्राप्त करते हैं।⁸ Tight temperature control GPUs में thermal throttling को रोकता है और consistent compute performance बनाए रखता है।
Pressure management installation में flexibility सक्षम करता है। 50 psi से अधिक head pressure CDU और server racks के बीच लंबे runs की अनुमति देता है।⁹ Dual variable speed drive (VSD) pumps energy efficiency बढ़ाते हुए cooling demand के लिए dynamic response प्रदान करते हैं।¹⁰
Reliability features availability सुनिश्चित करती हैं। आधुनिक CDUs critical components के लिए 1:1 hot standby के साथ triple-redundant architecture का उपयोग करते हैं।¹¹ Main module failures के दौरान, backup systems 100 milliseconds के भीतर seamlessly switch करते हैं, 99.999% system availability प्राप्त करते हैं।¹²
Energy efficiency operational savings देती है। Air-cooling units की तुलना में, CDUs समान cooling capacity के लिए 20-30% कम बिजली की खपत करते हैं।¹³ Efficiency gains बड़े AI deployments में compound होते हैं जहां cooling कुल power consumption का एक महत्वपूर्ण हिस्सा है।
AI workloads के लिए CDU क्षमता
AI server power density CDU sizing requirements को drive करती है। एक single NVIDIA GB200 GPU का TDP 1.2kW है। 8 GPUs और 2 CPUs वाला एक typical GB200 NVL72 server कुल 10kW TDP तक पहुंचता है।¹⁴ CDU capacity को इन systems की entire rack populations से match करने के लिए scale करना चाहिए।
Entry-level configurations moderate densities को address करते हैं। Boyd का 10U Liquid-to-Air CDU heat load और approach temperature requirements के आधार पर 15kW तक capacity प्रदान करता है।¹⁵ ऐसी units edge deployments या lower-density colocation environments के लिए उपयुक्त हैं।
Mid-range systems high-density racks को support करते हैं। Chilldyne का CF-CDU300 300kW तक के servers को cool करता है।¹⁶ एक standard 42U rack के भीतर, 50kW server cluster cooling प्राप्त करने वाले systems substantial AI workload consolidation सक्षम करते हैं।¹⁷
High-capacity platforms hyperscale deployments को serve करते हैं। Motivair के CDUs छह standard models और 2.3MW IT load तक scaling करने वाले custom OEM configurations प्रदान करते हैं।¹⁸ Supermicro ने जून 2025 में पिछली capacity को दोगुना करते हुए 250kW CDUs के साथ NVIDIA Blackwell rack-scale solutions जारी किए।¹⁹
Enterprise-scale systems data center-wide requirements को address करते हैं। Trane का next-generation CDU hyperscale और colocation environments में direct-to-chip liquid cooling के लिए 10MW तक cooling capacity देता है।²⁰
Installation planning में physical constraints पर ध्यान देने की आवश्यकता होती है। CDU और racks के बीच ideal distance 20 meters से अधिक नहीं होनी चाहिए।²¹ Floor load capacity 800kg/m² तक पहुंचनी चाहिए क्योंकि flooded CDUs का वजन 3 टन तक हो सकता है।²² Maintenance space requirements में आगे और पीछे 1.2 meters और piping connections के लिए ऊपर 0.6 meters शामिल हैं।²³
Brownfield upgrades के लिए Rear door heat exchangers
Rear Door Heat Exchangers (RDHx) server rack backs पर mount होते हैं, exhaust air से data center environment में प्रवेश करने से पहले heat को remove करते हैं।²⁴ यह technology मौजूदा air-cooled servers को replace किए बिना liquid cooling benefits सक्षम करती है।
Cooling efficiency air-only approaches से काफी अधिक है। Traditional air cooling RDHx configurations की तुलना में 30-60% कम efficiently operate करती है।²⁵ High-density environments में improvement compound होता है जहां air cooling temperatures बनाए रखने में struggle करती है।
Capacity evolution बढ़ती rack densities को address करती है। Motivair का ChilledDoor प्रति rack 72kW तक cool करता है।²⁶ OptiCool Technologies ने सितंबर 2025 में industry का highest-capacity 120kW RDHx launch किया, जो next-generation AI और HPC workloads के लिए purpose-built है।²⁷
Proprietary cooling approaches performance boundaries को push करते हैं। OptiCool का two-phase refrigerant design phase change thermodynamics का उपयोग करता है, racks से heat remove करता है और room-neutral ambient temperature पर air return करता है।²⁸ यह approach single-phase liquid systems की तुलना में higher thermal transfer efficiency प्राप्त करता है।
Active versus passive designs अलग-अलग tradeoffs प्रदान करते हैं। Passive RDHx केवल server fan airflow पर निर्भर करता है, energy efficiency और simplicity प्रदान करता है।²⁹ Active RDHx higher thermal densities के लिए built-in fans incorporate करता है, अधिक power consume करता है लेकिन high-performance computing environments के लिए अधिक flexibility प्रदान करता है।³⁰
Legacy infrastructure compatibility RDHx को brownfield deployments के लिए attractive बनाती है। मौजूदा air-cooled server racks को retrofit करना liquid-cooled servers में transition करने की तुलना में कम costly है और कम disruption causes करता है।³¹ Air-cooled hardware पर चलने वाले AI inference workloads facility-wide infrastructure overhaul के बिना RDHx से benefit होते हैं।³²
Industry standardization Open Compute Project के माध्यम से accelerate हो रहा है। Door Heat Exchanger Sub-Project ORV3 (Open Rack Version 3) framework के भीतर RDHx development, integration, और standardization पर focus करता है।³³ Schneider Electric ने फरवरी 2025 में liquid cooling market position को enhance करने के लिए Motivair में controlling interest acquire किया।³⁴
Maximum density के लिए Immersion cooling
Immersion cooling sealed tanks के भीतर thermally conductive dielectric liquid में servers को submerge करती है।³⁵ यह approach highest-density deployments को सक्षम करती है जबकि cooling energy consumption को dramatically reduce करती है।
Single-phase immersion पूरे समय liquid को liquid state में रखती है। Heat exchangers के माध्यम से coolant circulation absorbed heat को remove करती है।³⁶ यह approach traditional air cooling की तुलना में electricity demand को लगभग आधा reduce करती है, CO2 emissions को 30% तक कम करती है, और 99% कम water consumption को support करती है।³⁷
Two-phase immersion heat sources पर liquid को vapor में boil करती है। Condenser coils vapor को वापस liquid state में return करते हैं।³⁸ Two-phase systems large heat quantities को draw करने में higher efficiency प्राप्त करते हैं, जो उन्हें HPC और AI infrastructure के लिए अधिक suitable बनाता है।³⁹
Density improvements data center economics को transform करती हैं। Immersion cooling operators को same footprint में 10-15x अधिक compute pack करने में सक्षम बनाती है, जो directly AI services के लिए faster time-to-revenue में translate होता है।⁴⁰ Consolidation real estate requirements को reduce करती है जबकि per-square-foot capacity बढ़ाती है।
Energy efficiency dramatic levels तक पहुंचती है। Submer के अनुसार, immersion cooling cooling system energy consumption को 95% तक reduce करती है।⁴¹ Savings deployment lifetime में higher capital costs को offset करती हैं।
Industry validation confidence build करता है। Intel और Shell ने Supermicro और Submer के hardware के साथ एक full immersion solution validate किया, cooling efficiency के लिए एक industry standard के रूप में "Intel Data Center Certified for Immersion Cooling" establish किया।⁴² Submer ने immersion tank maintenance के लिए autonomous robots introduce किए, server handling को simplify किया।⁴³
Cost considerations में careful analysis की आवश्यकता होती है। Comprehensive immersion deployments को specialized tanks, load-bearing supports, leakage detection systems, और coolant handling equipment की आवश्यकता होती है जो per-rack installation costs को $50,000 से past push करती है, जो equivalent air systems से roughly triple है।⁴⁴ Live sites को retrofitting करना complexity को compound करता है क्योंकि floor plenums, cable trays, और power paths को uptime maintain करते हुए rerouting की आवश्यकता होती है।⁴⁵
Technology maturity advancing जारी है। Immersion long-term performance और reliability पर minimal historical data के साथ relatively immature रहता है।⁴⁶ हालांकि, hyperscalers और AI infrastructure providers द्वारा accelerating adoption rapidly operational experience build करता है।
Liquid cooling technology stack
Different cooling technologies different deployment scenarios को address करती हैं। Optimal approach heat density, existing infrastructure, और operational requirements पर depend करता है।
Cold plate cooling (direct-to-chip या D2C) fastest-growing segment represent करता है।⁴⁷ Cold plates directly heat-producing components से attach होते हैं, thermal load remove करने के लिए liquid circulate करते हैं। यह approach immersion alternatives की तुलना में existing rack infrastructure के साथ अधिक easily integrate होता है।
Hybrid architectures multiple approaches को combine करती हैं। CDUs highest-heat components के लिए cold plate systems serve करते हैं जबकि RDHx air-cooled components से remaining thermal load handle करता है। Combination full infrastructure replacement की आवश्यकता के बिना cooling efficiency को maximize करता है।
OCP compliance interoperability ensure करता है। Nidec ने Google Open Compute Project specifications के compliant Project Deschutes CDU prototype develop किया, जो SC25 में exhibit किया गया।⁴⁸ Standardized interfaces vendors के across component interoperability enable करते हैं।
Rack density evolution requirements को drive करना जारी रखता है। Omdia के अनुसार, 10kW से नीचे के racks 2024 में installed capacity का 47% थे, जो 2025 तक 38% तक गिर गए।⁴⁹ इस बीच, 10-20kW racks 27% से 30% तक rose हुए, और 20-30kW racks 24% से 28% तक climbed हुए।⁵⁰ Density shift liquid cooling adoption को accelerate करता है।
प्रमुख CDU vendors और हाल के developments
Competitive landscape established thermal management companies और AI infrastructure को target करने वाले new entrants को span करता है।
Vertiv liquid cooling fundamentals explain करने वाले educational resources के साथ comprehensive CDU solutions प्रदान करता है। Company की AI Hub initiative CDU technology को next-generation infrastructure के central के रूप में position करती है।⁵¹
Schneider Electric ने फरवरी 2025 Motivair acquisition के माध्यम से अपनी liquid cooling position strengthen की।⁵² Combined portfolio RDHx, CDU, और integrated liquid cooling solutions को address करता है।
Supermicro ने जून 2025 में 250kW CDUs के साथ NVIDIA Blackwell rack-scale solutions release किए।⁵³ Systems maximum-density deployments के लिए integrated compute और cooling design demonstrate करते हैं।
Trane hyperscale environments के लिए 10MW capacity तक पहुंचने वाले enterprise-scale CDUs offer करता है।⁵⁴ Company energy efficiency और facility-level thermal infrastructure के साथ integration पर emphasize करती है।
Motivair ने 2.3MW तक scaling करने वाले CDU platforms के alongside 72kW per rack तक पहुंचने वाला ChilledDoor RDHx develop किया।⁵⁵ Schneider acquisition technology को expanded global deployment के लिए position करता है।
Submer autonomous maintenance robots सहित innovation के साथ immersion cooling में specialize करता है।⁵⁶ Intel pa
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