เครื่องคำนวณ ROI การทำความเย็นแบบจุ่ม: การวิเคราะห์คืนทุนภายใน 2-4 ปีสำหรับ AI Workloads

อัปเดตวันที่ 8 ธันวาคม 2025

อัปเดตเดือนธันวาคม 2025: ด้วยความหนาแน่นของแร็คที่เพิ่มขึ้นถึง 100-200kW สำหรับ AI workloads (และระบบ Vera Rubin ตั้งเป้า 600kW) การทำความเย็นแบบจุ่มกำลังได้รับความนิยมสำหรับการติดตั้งความหนาแน่นสูงมาก Colovore ได้รับการสนับสนุนสร้างศูนย์ข้อมูลมูลค่า 925 ล้านเหรียญที่รองรับได้ถึง 200kW ต่อแร็ค ตลาดการทำความเย็นด้วยของเหลวโดยรวมมีมูลค่า 5.52 พันล้านเหรียญในปี 2025 คาดการณ์ว่าจะแตะ 15.75 พันล้านเหรียญภายในปี 2030 GPU รุ่น H100 ปัจจุบันราคา 25-40,000 เหรียญ (ลดลงจากราคาพรีเมียมสูงสุด) ทำให้การคำนวณ ROI สำหรับการติดตั้งแบบจุ่มดีขึ้น

การจุ่ม GPU NVIDIA H100 มูลค่า 30,000 เหรียญลงในของเหลว fluorocarbon ที่ออกแบบมาเฉพาะ อาจฟังดูเหมือนการทำลายฮาร์ดแวร์ราคาแพง จนกว่าคุณจะรู้ว่านักขุด Bitcoin ได้ใช้งาน ASIC 500,000 ตัวแบบจุ่มน้ำอย่างปลอดภัยมาตั้งแต่ปี 2018 โดยประหยัดค่าทำความเย็นได้ 96% และไม่มีความล้มเหลวจากความร้อนเลย¹ การติดตั้งของ Green Revolution Cooling แสดงให้เห็นระยะเวลาคืนทุนเฉลี่ย 2.2 ปีสำหรับการทำความเย็น GPU แบบจุ่ม โดยศูนย์แห่งหนึ่งในเท็กซัสคืนทุนการลงทุน 4.2 ล้านเหรียญภายในเพียง 19 เดือนจากการประหยัดพลังงานและเพิ่มความหนาแน่น² เทคโนโลยีนี้เปลี่ยนการทำความเย็นจาก 40% ของต้นทุนดำเนินงานเหลือน้อยกว่า 5% ในขณะที่ทำให้ความหนาแน่นของแร็คเกิน 100kW ซึ่งจะทำให้โครงสร้างพื้นฐานแบบระบายความร้อนด้วยอากาศละลายได้³

การคำนวณทางการเงินสนับสนุนการทำความเย็นแบบจุ่มมากขึ้นทุกไตรมาสเมื่อการใช้พลังงานของ GPU เพิ่มสูงขึ้น แร็คเดียวที่มี H100 GPU 20 ตัวใช้พลังงาน 14kW สำหรับการประมวลผลเพียงอย่างเดียว แต่ต้องการพลังงานรวม 22kW ในการกำหนดค่าแบบระบายความร้อนด้วยอากาศเนื่องจากค่าใช้จ่ายในการทำความเย็น⁴ การทำความเย็นแบบจุ่มลดพลังงานรวมเหลือ 14.7kW โดยการกำจัดพัดลมเซิร์ฟเวอร์และบรรลุ PUE ที่ 1.05 ความแตกต่าง 7.3kW ประหยัดได้ 6,400 เหรียญต่อปีต่อแร็คที่ราคา 0.10 เหรียญ/kWh คูณด้วยศูนย์ 100 แร็คและการประหยัดต่อปีถึง 640,000 เหรียญก่อนพิจารณาการปรับปรุงความหนาแน่น การยืดอายุฮาร์ดแวร์ หรือลดต้นทุนการบำรุงรักษา⁵

การวิเคราะห์รายละเอียดโมเดลการลงทุนทั้งหมด

การทำความเย็นแบบจุ่มต้องใช้เงินทุนเริ่มต้นจำนวนมากที่แตกต่างกันตามขนาดการติดตั้งและตัวเลือกเทคโนโลยี:

โครงสร้างพื้นฐานถัง: ถังที่ออกแบบมาเฉพาะมีราคา 30,000-50,000 เหรียญต่อแร็คเทียบเท่า รวมถึง heat exchangers แบบบูรณาการ ระบบกรอง และการจัดการของเหลว⁶ ระบบ HashTank ของ GRC รองรับเซิร์ฟเวอร์ 42 ตัวในพื้นที่แนวตั้ง 52U SmartPod ของ Submer รองรับ 50kW ในพื้นที่ขนาดกะทัดรัด ถังที่กำหนดเองสำหรับการกำหนดค่าเฉพาะมีราคาสูงกว่า 20-40% แต่เพิ่มประสิทธิภาพความหนาแน่น

ของเหลว Dielectric: ของเหลวที่ออกแบบมาเฉพาะมีราคา 100-300 เหรียญต่อลิตรขึ้นอยู่กับข้อกำหนด⁷ เซิร์ฟเวอร์แต่ละตัวต้องการของเหลวแทนที่ 15-20 ลิตร ถัง 42 เซิร์ฟเวอร์ต้องการของเหลวประมาณ 800 ลิตร มีราคา 80,000-240,000 เหรียญ ของเหลวใช้งานได้ 15-20 ปีด้วยการกรองที่เหมาะสม เฉลี่ยเป็น 4,000-16,000 เหรียญต่อปี ของเหลว synthetic hydrocarbon มีราคาถูกกว่าแต่ประสิทธิภาพลดลง

ระบบระบายความร้อน: Dry coolers แทนที่ chillers ราคาแพง มีราคา 500-1,000 เหรียญต่อ kW ของการระบายความร้อน⁸ ถัง 50kW ต้องการโครงสร้างพื้นฐานการทำความเย็น 25,000-50,000 เหรียญ การเชื่อมต่อกับท่อน้ำของสถานที่เพิ่ม 10,000-20,000 เหรียญ ต้นทุนการระบายความร้อนรวมต่ำกว่าหน่วย CRAC แบบดั้งเดิมในขณะที่ทำงานได้อย่างมีประสิทธิภาพมากกว่า

การติดตั้งและการทดสอบระบบ: การติดตั้งโดยผู้เชี่ยวชาญมีราคา 20,000-40,000 เหรียญต่อถังรวมถึงไฟฟ้า ระบบประปา และการเชื่อมต่อเครือข่าย⁹ การทดสอบระบบยืนยันประสิทธิภาพความร้อน อัตราการไหล และระบบควบคุม การฝึกอบรมสำหรับพนักงานปฏิบัติการเพิ่ม 5,000-10,000 เหรียญ การติดตั้งเริ่มต้นคิดเป็น 10-15% ของต้นทุนโครงการทั้งหมด

อุปกรณ์เสริม: ระบบกรอง (5,000 เหรียญ) ปั๊มถ่ายโอนของเหลว (3,000 เหรียญ) การควบคุมการรั่วไหล (2,000 เหรียญ) และเครื่องมือเฉพาะทาง (2,000 เหรียญ) เพิ่ม 12,000 เหรียญต่อการติดตั้ง¹⁰ ระบบตรวจสอบรวมเข้ากับแพลตฟอร์ม DCIM ที่มีอยู่ สต็อกของเหลวสำรอง (10% ของปริมาตร) ให้บัฟเฟอร์การดำเนินงาน

การลงทุนเงินทุนรวม: การติดตั้งแบบจุ่ม 42 เซิร์ฟเวอร์ที่สมบูรณ์มีราคา 180,000-400,000 เหรียญขึ้นอยู่กับการกำหนดค่า ต้นทุนต่อเซิร์ฟเวอร์อยู่ที่ 4,300-9,500 เหรียญเทียบกับ 1,000-2,000 เหรียญสำหรับการระบายความร้อนด้วยอากาศแบบดั้งเดิม ส่วนเพิ่มนี้คืนทุนผ่านการประหยัดการดำเนินงานและการเพิ่มความหนาแน่น

การประหยัดการดำเนินงานทบต้นทุกปี

การทำความเย็นแบบจุ่มให้การประหยัดในหลายมิติของการดำเนินงาน:

การลดพลังงาน: PUE ลดลงจากปกติ 1.6 เป็น 1.03-1.05 ลดพลังงานทำความเย็น 94%¹¹ โหลด IT 1MW ประหยัดพลังงานทำความเย็น 570kW อย่างต่อเนื่อง การประหยัดต่อปีที่ 0.10 เหรียญ/kWh ถึง 499,000 เหรียญ ต้นทุนพลังงานในตลาดอัตราสูงเช่นแคลิฟอร์เนีย (0.18 เหรียญ/kWh) เพิ่มการประหยัดเป็นสองเท่าถึง 898,000 เหรียญต่อปี

เพิ่มความหนาแน่น: การจุ่มทำให้ได้ 100kW ต่อแร็คเทียบกับ 15-30kW สำหรับการระบายความร้อนด้วยอากาศ¹² การปรับปรุงความหนาแน่น 3-6 เท่าลดต้นทุนอสังหาริมทรัพย์ตามสัดส่วน พื้นที่ศูนย์ข้อมูลที่ 200 เหรียญต่อตารางฟุตต่อปีกลายเป็นสำคัญ สถานที่ 10,000 ตารางฟุตที่ย่อเหลือ 2,500 ตารางฟุตประหยัด 1.5 ล้านเหรียญต่อปี

การยืดอายุฮาร์ดแวร์: อุณหภูมิการทำงานคงที่ 45°C ยืดอายุส่วนประกอบ 20-40%¹³ การเปลี่ยนแปลงความร้อนที่ลดลงลดความล้มเหลวของจุดบัดกรี การไม่มีฝุ่นและความชื้นป้องกันการกัดกร่อน รอบการเปลี่ยนฮาร์ดแวร์ยืดจาก 3 เป็น 4-5 ปี เลื่อนค่าใช้จ่ายทุนและลดขยะอิเล็กทรอนิกส์

ลดการบำรุงรักษา: ไม่มีไส้กรองอากาศให้เปลี่ยน ไม่มีพัดลมที่จะเสีย ไม่มีจุดร้อนให้ตามแก้ แรงงานบำรุงรักษาลดลง 75% เมื่อเทียบกับระบบระบายความร้อนด้วยอากาศ¹⁴ สถานที่ที่ต้องการช่างเทคนิค 4 FTE ต้องการเพียง 1 FTE ด้วยการทำความเย็นแบบจุ่ม ประหยัดค่าแรง 225,000 เหรียญต่อปี

การตัดยอดพีค: ถังจุ่มให้ thermal ride-through 2-4 ชั่วโมงระหว่างเหตุการณ์พลังงาน¹⁵ มวลความร้อนอนุญาตให้เข้าร่วมโปรแกรม demand response สถานที่ได้รับ 50,000-200,000 เหรียญต่อปีโดยการลดการใช้ระหว่างช่วงราคาพีคโดยไม่กระทบการดำเนินงานประมวลผล

กรอบการคำนวณ ROI

สร้างโมเดล ROI การทำความเย็นแบบจุ่มของคุณโดยใช้ inputs และสูตรเหล่านี้:

Inputs ที่ต้องการ: - โหลด IT ปัจจุบัน (kW) - PUE ปัจจุบัน - อัตราค่าไฟฟ้า ($/kWh) - ต้นทุนพื้นที่ศูนย์ข้อมูล ($/ตร.ฟ./ปี) - ความหนาแน่นแร็คปัจจุบัน (kW/แร็ค) - จำนวนเซิร์ฟเวอร์ - อัตราการเติบโตต่อปี (%) - อัตราส่วนลดสำหรับ NPV (%)

การคำนวณการประหยัดต่อปี:

การประหยัดพลังงาน = โหลด IT × (PUE ปัจจุบัน - 1.05) × 8,760 ชั่วโมง × $/kWh
การประหยัดความหนาแน่น = (พื้นที่ปัจจุบัน - พื้นที่ใหม่) × $/ตร.ฟ.
การประหยัดการบำรุงรักษา = ต้นทุนการบำรุงรักษาปัจจุบัน × 0.75
การประหยัดอายุการใช้งาน = (ต้นทุนฮาร์ดแวร์ / รอบเปลี่ยนปัจจุบัน) - (ต้นทุนฮาร์ดแวร์ / รอบที่ยืดออก)
การประหยัดต่อปีรวม = ผลรวมของทุกหมวดการประหยัด

ระยะเวลาคืนทุน:

คืนทุนแบบง่าย = การลงทุนเงินทุนรวม / การประหยัดต่อปี
คืนทุนแบบลด = ปีจนกว่า NPV ของการประหยัดเท่ากับการลงทุน

NPV 5 ปี:

NPV = -การลงทุนเริ่มต้น + Σ(การประหยัดต่อปี / (1 + อัตราส่วนลด)^ปี)

Introl ได้ติดตั้งการทำความเย็นแบบจุ่มใน 12 สถานที่ในพื้นที่ครอบคลุมทั่วโลกของเรา บรรลุระยะเวลาคืนทุนเฉลี่ย 2.3 ปี¹⁶ โมเดล ROI รายละเอียดของเราคำนึงถึงความแตกต่างในภูมิภาคของต้นทุนพลังงาน สภาพภูมิอากาศ และสิ่งจูงใจด้านกฎระเบียบ การติดตั้งล่าสุดสำหรับบริษัท machine learning บรรลุการคืนทุน 1.8 ปีผ่านเงินอุดหนุนจาก Self-Generation Incentive Program ของแคลิฟอร์เนีย

กรณีศึกษาการติดตั้งจริง

กรณีที่ 1: การดำเนินงานขุด Cryptocurrency (เท็กซัส) - การลงทุน: 8.5 ล้านเหรียญสำหรับ 200 ถัง - ความจุ: เครื่องขุด S19 Pro 8,400 ตัว (25MW) - การประหยัดพลังงาน: 3.2 ล้านเหรียญต่อปี (PUE จาก 1.45 เป็น 1.03) - การเพิ่มความหนาแน่น: ปรับปรุง 5 เท่า หลีกเลี่ยงการขยายสถานที่มูลค่า 2 ล้านเหรียญ - ระยะเวลาคืนทุน: 2.1 ปี - NPV 5 ปี: 12.3 ล้านเหรียญ

กรณีที่ 2: คลัสเตอร์วิจัยมหาวิทยาลัย (แมสซาชูเซตส์) - การลงทุน: 1.2 ล้านเหรียญสำหรับ 10 ถัง - ความจุ: NVIDIA A100 GPU 420 ตัว - การประหยัดพลังงาน: 380,000 เหรียญต่อปี - เงินทุนจากทุนวิจัย: 400,000 เหรียญจาก Department of Energy - ระยะเวลาคืนทุน: 2.2 ปีหลังจากทุนวิจัย - อายุอุปกรณ์ที่ยืดออก: เพิ่มอีก 2 ปีประหยัด 2 ล้านเหรียญ

กรณีที่ 3: ห้องปฏิบัติการ AI บริการทางการเงิน (สิงคโปร์) - การลงทุน: 3.5 ล้าน SGD สำหรับ 30 ถัง - ความจุ: H100 GPU 1,260 ตัว - การประหยัดพลังงาน: 1.8 ล้าน SGD ต่อปี - การลดพื้นที่: 75% ประหยัด 2.1 ล้าน SGD ต่อปี - สิ่งจูงใจจากรัฐบาล: เงินอุดหนุนทุน 30% - ระยะเวลาคืนทุน: 14 เดือนหลังจากสิ่งจูงใจ

การเลือกเทคโนโลยีส่งผลต่อ ROI

การจุ่มแบบ Single-Phase เทียบกับ Two-Phase:

การจุ่มแบบ single-phase ใช้ของเหลวที่ยังคงเป็นของเหลว พึ่งพาปั๊มสำหรับการไหลเวียน ต้นทุนทุนยังคงต่ำกว่า (30,000 เหรียญต่อถัง) ด้วยความน่าเชื่อถือที่พิสูจน์แล้ว ประสิทธิภาพถึง PUE 1.05-1.08 การติดตั้งส่วนใหญ่เลือก single-phase สำหรับการดำเนินงานที่คาดเดาได้

การจุ่มแบบ two-phase ใช้ของเหลวที่เดือดที่อุณหภูมิชิป สร้างการไหลเวียนแบบ passive ไม่มีปั๊มหมายถึงการบำรุงรักษาต่ำกว่าและ PUE ใกล้เคียง 1.02 อย่างไรก็ตาม ต้นทุนของเหลวถึง 300 เหรียญ/ลิตรและความซับซ้อนในการออกแบบถังเพิ่มต้นทุนเป็น 50,000+ เหรียญ เทคโนโลยีนี้เหมาะกับความต้องการความหนาแน่นสูงมากที่เกิน 150kW ต่อถัง

ข้อแลกเปลี่ยนในการเลือกของเหลว:

Engineered fluorocarbons (3M Fluorinert, Novec) ให้คุณสมบัติความร้อนที่เหนือกว่าและความเข้ากันได้กับวัสดุแต่มีราคา 200-300 เหรียญ/ลิตร¹⁷ Dielectric strength เกิน 50kV ป้องกันปัญหาทางไฟฟ้า มีข้อกังวลด้านสิ่งแวดล้อมเกี่ยวกับสารประกอบ PFAS

Synthetic hydrocarbons (mineral oils, white oils) มีราคา 50-100 เหรียญ/ลิตรด้วยประสิทธิภาพความร้อนที่ดี¹⁸ Dielectric strength ต่ำกว่าต้องการการออกแบบอย่างระมัดระวัง มีตัวเลือกที่ย่อยสลายได้ทางชีวภาพแต่อาจต้องเปลี่ยนบ่อยกว่า

Open Bath เทียบกับ Sealed Tank:

การออกแบบ open bath อนุญาตให้เข้าถึงเซิร์ฟเวอร์ได้ง่ายแต่ต้องการการจัดการไอของเหลว การสูญเสียจากการระเหยถึง 1-2% ต่อปี เพิ่มต้นทุนการดำเนินงาน Sealed tanks กำจัดการระเหยแต่ทำให้การบำรุงรักษาซับซ้อนขึ้น สถานที่ส่วนใหญ่เลือก sealed tanks สำหรับความเรียบง่ายในการดำเนินงาน

ไทม์ไลน์การดำเนินงานส่งผลต่อผลตอบแทนทางการเงิน

เดือนที่ 1-2: การประเมินและการออกแบบ - ประเมินโครงสร้างพื้นฐานและ workloads ปัจจุบัน - พัฒนาการออกแบบการทำความเย็นแบบจุ่ม - สร้างโมเดล ROI รายละเอียด - รับการอนุมัติจากผู้บริหาร - ต้นทุน: 25,000-50,000 เหรียญสำหรับการให้คำปรึกษา

เดือนที่ 3-4: การจัดซื้อ - สั่งถังและอุปกรณ์ระบายความร้อน - ซื้อของเหลว dielectric - จัดหาเครื่องมือเฉพาะทางและการฝึกอบรม - ระยะเวลานำส่ง: 8-12 สัปดาห์สำหรับถัง, 4-6 สัปดาห์สำหรับของเหลว

เดือนที่ 5-6: การติดตั้ง - ปรับเปลี่ยนโครงสร้างพื้นฐานสถานที่ - ติดตั้งถังและระบบทำความเย็น - เติมของเหลว dielectric - เชื่อมต่อไฟฟ้าและเครือข่าย

เดือนที่ 7: การย้าย - ย้ายเซิร์ฟเวอร์เป็นระยะเพื่อรักษาการดำเนินงาน - ตรวจสอบประสิทธิภาพความร้อน - เพิ่มประสิทธิภาพอัตราการไหลและอุณหภูมิ - ฝึกอบรมพนักงานปฏิบัติการ

เดือนที่ 8-48: ระยะเวลาคืนทุน - ตรวจสอบประสิทธิภาพและการประหยัด - เพิ่มประสิทธิภาพการดำเนินงาน - บันทึกบทเรียนที่เรียนรู้ - คำนวณ ROI จริงเทียบกับที่คาดการณ์

กลยุทธ์ลดความเสี่ยง

การรั่วไหลของของเหลว: ใช้การออกแบบกักเก็บแบบสองชั้นพร้อมเซ็นเซอร์ตรวจจับการรั่ว รักษาชุดอุปกรณ์รองรับการรั่วและขั้นตอนตอบสนองฉุกเฉิน ประกันครอบคลุมค่าใช้จ่ายในการเปลี่ยนของเหลว อัตราการรั่วในอดีตอยู่ต่ำกว่า 0.01% ต่อปีด้วยการบำรุงรักษาที่เหมาะสม

ความเข้ากันได้ของฮาร์ดแวร์: ตรวจสอบส่วนประกอบทั้งหมดสำหรับความเข้ากันได้กับการจุ่ม ถอด thermal pads ที่อาจละลาย เปลี่ยนพัดลมด้วยแผ่นปิด ใช้วัสดุ thermal interface ที่เข้ากันได้ ทดสอบการกำหนดค่าอย่างละเอียดก่อนการติดตั้งการผลิต

การฝึกอบรมการดำเนินงาน: ลงทุนในการฝึกอบรมพนักงานอย่างครอบคลุมเกี่ยวกับการจัดการของเหลว ขั้นตอนฉุกเฉิน และโปรโตคอลการบำรุงรักษา ร่วมมือกับผู้ขายสำหรับการสนับสนุนอย่างต่อเนื่อง บันทึกขั้นตอนทั้งหมดอย่างชัดเจน รักษาสัญญาสนับสนุนจากผู้ขายระหว่างการดำเนินงานเริ่มต้น

ความล้าสมัยของเทคโนโลยี: เลือกการออกแบบถังแบบโมดูลาร์ที่รองรับฮาร์ดแวร์ในอนาคต เลือกของเหลวที่เข้ากันได้กับเทคโนโลยีที่กำลังเกิดขึ้น วางแผนสำหรับการรีไซเคิลหรือเปลี่ยนของเหลวที่อาจเกิดขึ้น ติดตาม roadmaps เทคโนโลยีสำหรับปัญหาความเข้ากันได้

องค์กรที่บรรลุการติดตั้งการทำความเย็นแบบจุ่มที่ประสบความสำเร็จปฏิบัติตามแนวทางการประเมินอย่างเป็นระบบ การเลือกเทคโนโลยีอย่างระมัดระวัง และการดำเนินงานแบบแบ่งระยะ ระยะเวลาคืนทุน 2-4 ปีพิสูจน์ว่าบรรลุได้อย่างสม่ำเสมอในตลาดและแอปพลิเคชันที่หลากหลาย ผู้นำการใช้งานได้รับข้อได้เปรียบในการแข่งขันผ่านประสิทธิภาพ ความหนาแน่น และความน่าเชื่อถือที่เหนือกว่า ในขณะที่ผู้ใช้งานช้าเผชิญเศรษฐศาสตร์ที่ยากขึ้นเมื่อต้นทุนพลังงานเพิ่มขึ้นและพื้นที่จำกัด

[เนื้อหาถูกตัดทอนสำหรับการแปล]