Блоки розподілу охолодження: інфраструктура рідинного охолодження для центрів обробки даних штучного інтелекту
Оновлено 11 грудня 2025 року
Оновлення за грудень 2025 року: Ринок рідинного охолодження досягає 5,5 мільярда доларів у 2025 році з прогнозом 15,8 мільярда доларів до 2030 року (CAGR 23%). GPU H200 з TDP 700 Вт потребують рідинного охолодження у масштабі. Стійка NVIDIA Kyber (2027) вимагатиме від 600 кВт до 1 МВт на стійку. Supermicro випускає CDU потужністю 250 кВт, що вдвічі перевищує попередню потужність. CDU досягають доступності 99,999% з потрійно резервованою архітектурою та перемиканням за 100 мс.
2025 рік став роком, коли рідинне охолодження перейшло від передових експериментів до базової технології. Більше не обмежуючись експериментальними розгортаннями, рідинне охолодження тепер працює як критичний фактор для інфраструктури штучного інтелекту.¹ Оператори центрів обробки даних, які розгортають GPU NVIDIA H200, стикаються з тепловим навантаженням 700 Вт на пристрій, яке повітряне охолодження не може економічно ефективно відводити у масштабі.² Траєкторія посилюється, оскільки стійка NVIDIA Kyber, запланована на 2027 рік, спочатку вимагатиме 600 кВт і масштабуватиметься до 1 МВт на стійку, що потребує інфраструктури рідинного охолодження, здатної відводити безпрецедентні теплові навантаження.³
Ринок рідинного охолодження центрів обробки даних досяг 5,52 мільярда доларів у 2025 році з прогнозами до 15,75 мільярда доларів до 2030 року при CAGR 23,31%.⁴ Альтернативні аналізи прогнозують зростання з 2,84 мільярда доларів у 2025 році до 21,15 мільярда доларів до 2032 року при CAGR 33,2%.⁵ Блоки розподілу охолодження (CDU) формують центральну інфраструктуру, що забезпечує цей перехід, керуючи циркуляцією теплоносія між системами водопостачання об'єкта та IT-обладнанням, підтримуючи точні температури, яких вимагає апаратне забезпечення штучного інтелекту.
Як CDU забезпечують рідинне охолодження у масштабі
Блоки розподілу теплоносія служать інтерфейсом між інфраструктурою охолодження об'єкта та системами рідинного охолодження на рівні стійки. CDU керують передачею тепла від вторинного контуру, що обслуговує IT-обладнання, до первинного контуру, підключеного до чилерів об'єкта або градирень.
Архітектура теплообміну використовує пластинчасті теплообмінники з нержавіючої сталі 316, сумісні з різними теплоносіями.⁶ Теплообмінник ізолює контури охолодження IT від води об'єкта, запобігаючи забрудненню та забезпечуючи ефективну передачу тепла. Максимальна швидкість потоку досягає 3600 літрів на хвилину для швидкого поглинання та передачі тепла.⁷
Контроль температури підтримує точні умови. CDU досягають діапазонів температур від -20°C до +70°C залежно від вимог застосування.⁸ Точний контроль температури запобігає тепловому троттлінгу GPU та підтримує стабільну обчислювальну продуктивність.
Управління тиском забезпечує гнучкість установки. Напір понад 50 psi дозволяє довші траси між CDU та стійками серверів.⁹ Подвійні насоси зі змінною швидкістю обертання (VSD) забезпечують динамічну реакцію на потребу в охолодженні, підвищуючи енергоефективність.¹⁰
Функції надійності забезпечують доступність. Сучасні CDU використовують потрійно резервовану архітектуру з гарячим резервом 1:1 для критичних компонентів.¹¹ Під час відмов основного модуля резервні системи перемикаються безперервно протягом 100 мілісекунд, досягаючи доступності системи 99,999%.¹²
Енергоефективність забезпечує операційну економію. Порівняно з блоками повітряного охолодження, CDU споживають на 20-30% менше електроенергії для еквівалентної потужності охолодження.¹³ Приріст ефективності накопичується у великих розгортаннях штучного інтелекту, де охолодження становить значну частину загального енергоспоживання.
Потужність CDU для робочих навантажень штучного інтелекту
Щільність потужності серверів штучного інтелекту визначає вимоги до розмірів CDU. Один GPU NVIDIA GB200 має TDP 1,2 кВт. Типовий сервер GB200 NVL72 з 8 GPU та 2 CPU досягає загального TDP 10 кВт.¹⁴ Потужність CDU повинна масштабуватися відповідно до цілих популяцій стійок цих систем.
Конфігурації початкового рівня адресують помірні щільності. 10U Liquid-to-Air CDU від Boyd забезпечує потужність до 15 кВт залежно від теплового навантаження та вимог до температури наближення.¹⁵ Такі блоки підходять для периферійних розгортань або середовищ колокації з меншою щільністю.
Системи середнього класу підтримують стійки високої щільності. CF-CDU300 від Chilldyne охолоджує до 300 кВт серверів.¹⁶ У стандартній стійці 42U системи, що досягають охолодження кластера серверів 50 кВт, забезпечують значну консолідацію робочих навантажень штучного інтелекту.¹⁷
Платформи високої потужності обслуговують гіпермасштабні розгортання. CDU від Motivair пропонують шість стандартних моделей та спеціальні OEM-конфігурації, що масштабуються до 2,3 МВт IT-навантаження.¹⁸ Supermicro випустила рішення масштабу стійки NVIDIA Blackwell у червні 2025 року з CDU потужністю 250 кВт, що вдвічі перевищує попередню потужність.¹⁹
Системи корпоративного масштабу адресують вимоги на рівні всього центру обробки даних. CDU нового покоління від Trane забезпечує потужність охолодження до 10 МВт для прямого рідинного охолодження чипів у гіпермасштабних середовищах та середовищах колокації.²⁰
Планування установки вимагає уваги до фізичних обмежень. Ідеальна відстань між CDU та стійками не повинна перевищувати 20 метрів.²¹ Несуча здатність підлоги повинна досягати 800 кг/м², оскільки заповнені CDU можуть важити до 3 тонн.²² Вимоги до простору для обслуговування включають 1,2 метра спереду та ззаду плюс 0,6 метра зверху для підключення трубопроводів.²³
Теплообмінники задніх дверей для модернізації існуючих об'єктів
Теплообмінники задніх дверей (RDHx) монтуються на задній частині стійок серверів, відводячи тепло з витяжного повітря перед його потраплянням у середовище центру обробки даних.²⁴ Технологія забезпечує переваги рідинного охолодження без заміни існуючих серверів з повітряним охолодженням.
Ефективність охолодження суттєво перевищує підходи лише з повітрям. Традиційне повітряне охолодження працює на 30-60% менш ефективно, ніж конфігурації RDHx.²⁵ Покращення накопичується у середовищах високої щільності, де повітряне охолодження важко підтримує температуру.
Еволюція потужності адресує зростаючі щільності стійок. ChilledDoor від Motivair охолоджує до 72 кВт на стійку.²⁶ OptiCool Technologies запустила найпотужніший у галузі RDHx на 120 кВт у вересні 2025 року, спеціально розроблений для робочих навантажень штучного інтелекту та HPC нового покоління.²⁷
Власні підходи до охолодження розширюють межі продуктивності. Двофазна конструкція з холодоагентом OptiCool використовує термодинаміку фазового переходу, відводячи тепло від стійок і повертаючи повітря при кімнатній температурі навколишнього середовища.²⁸ Цей підхід досягає вищої ефективності теплопередачі, ніж однофазні рідинні системи.
Активні та пасивні конструкції пропонують різні компроміси. Пасивний RDHx покладається виключно на потік повітря від вентиляторів серверів, пропонуючи енергоефективність та простоту.²⁹ Активний RDHx включає вбудовані вентилятори для вищих теплових щільностей, споживаючи більше енергії, але забезпечуючи більшу гнучкість для високопродуктивних обчислювальних середовищ.³⁰
Сумісність із застарілою інфраструктурою робить RDHx привабливим для модернізації існуючих об'єктів. Модернізація існуючих стійок серверів з повітряним охолодженням коштує менше та спричиняє менше перебоїв, ніж перехід на сервери з рідинним охолодженням.³¹ Робочі навантаження інференсу штучного інтелекту, що працюють на апаратному забезпеченні з повітряним охолодженням, отримують переваги від RDHx без капітального ремонту інфраструктури всього об'єкта.³²
Галузева стандартизація прискорюється через Open Compute Project. Підпроект Door Heat Exchanger зосереджений на розробці, інтеграції та стандартизації RDHx у рамках ORV3 (Open Rack Version 3).³³ Schneider Electric придбала контрольний пакет акцій Motivair у лютому 2025 року для посилення позицій на ринку рідинного охолодження.³⁴
Занурювальне охолодження для максимальної щільності
Занурювальне охолодження занурює сервери в термопровідну діелектричну рідину в герметичних резервуарах.³⁵ Цей підхід забезпечує розгортання найвищої щільності, одночасно драматично знижуючи енергоспоживання на охолодження.
Однофазне занурення підтримує рідину в рідкому стані протягом усього процесу. Циркуляція теплоносія через теплообмінники відводить поглинуте тепло.³⁶ Цей підхід знижує споживання електроенергії майже вдвічі порівняно з традиційним повітряним охолодженням, скорочує викиди CO2 до 30% та підтримує на 99% менше споживання води.³⁷
Двофазне занурення випаровує рідину до пари біля джерел тепла. Конденсаторні змійовики повертають пару до рідкого стану.³⁸ Двофазні системи досягають вищої ефективності при відведенні великих кількостей тепла, що робить їх більш придатними для HPC та інфраструктури штучного інтелекту.³⁹
Покращення щільності трансформують економіку центрів обробки даних. Занурювальне охолодження дозволяє операторам розмістити у 10-15 разів більше обчислювальних потужностей на тій самій площі, що безпосередньо перетворюється на швидший час отримання доходу від послуг штучного інтелекту.⁴⁰ Консолідація зменшує вимоги до нерухомості, одночасно збільшуючи потужність на квадратний метр.
Енергоефективність досягає драматичних рівнів. За даними Submer, занурювальне охолодження знижує енергоспоживання системи охолодження до 95%.⁴¹ Економія компенсує вищі капітальні витрати протягом терміну експлуатації розгортання.
Галузева валідація зміцнює впевненість. Intel та Shell валідували повне рішення занурювального охолодження з апаратним забезпеченням від Supermicro та Submer, встановивши "Intel Data Center Certified for Immersion Cooling" як галузевий стандарт ефективності охолодження.⁴² Submer представила автономних роботів для обслуговування резервуарів занурення, спрощуючи обробку серверів.⁴³
Вартісні міркування вимагають ретельного аналізу. Комплексні занурювальні розгортання вимагають спеціалізованих резервуарів, несучих опор, систем виявлення витоків та обладнання для обробки теплоносія, що підвищує витрати на установку на стійку понад 50 000 доларів, приблизно втричі більше еквівалентних повітряних систем.⁴⁴ Модернізація діючих об'єктів ускладнює ситуацію, оскільки підлогові пленуми, кабельні лотки та шляхи живлення потребують перенаправлення при збереженні безперервної роботи.⁴⁵
Зрілість технології продовжує розвиватися. Занурювальне охолодження залишається відносно незрілим з мінімальними історичними даними про довгострокову продуктивність та надійність.⁴⁶ Однак прискорене впровадження гіперскейлерами та провайдерами інфраструктури штучного інтелекту швидко накопичує операційний досвід.
Технологічний стек рідинного охолодження
Різні технології охолодження адресують різні сценарії розгортання. Оптимальний підхід залежить від теплової щільності, існуючої інфраструктури та операційних вимог.
Охолодження холодними пластинами (пряме охолодження чипа або D2C) представляє сегмент, що найшвидше зростає.⁴⁷ Холодні пластини кріпляться безпосередньо до теплогенеруючих компонентів, циркулюючи рідину для відведення теплового навантаження. Цей підхід інтегрується з існуючою інфраструктурою стійок легше, ніж занурювальні альтернативи.
Гібридні архітектури поєднують кілька підходів. CDU обслуговують системи холодних пластин для компонентів з найвищим тепловиділенням, тоді як RDHx обробляє залишкове теплове навантаження від компонентів з повітряним охолодженням. Комбінація максимізує ефективність охолодження без необхідності повної заміни інфраструктури.
Відповідність OCP забезпечує взаємосумісність. Nidec розробила прототип CDU Project Deschutes, сумісний зі специфікаціями Google Open Compute Project, продемонстрований на SC25.⁴⁸ Стандартизовані інтерфейси забезпечують взаємосумісність компонентів між постачальниками.
Еволюція щільності стійок продовжує формувати вимоги. За даними Omdia, стійки потужністю менше 10 кВт становили 47% встановленої потужності у 2024 році, знизившись до 38% до 2025 року.⁴⁹ Тим часом стійки 10-20 кВт зросли з 27% до 30%, а стійки 20-30 кВт піднялися з 24% до 28%.⁵⁰ Зміна щільності прискорює впровадження рідинного охолодження.
Основні постачальники CDU та останні розробки
Конкурентний ландшафт охоплює усталені компанії з управління тепловим режимом та нових учасників, орієнтованих на інфраструктуру штучного інтелекту.
Vertiv надає комплексні рішення CDU з освітніми ресурсами, що пояснюють основи рідинного охолодження. Ініціатива AI Hub компанії позиціонує технологію CDU як центральну для інфраструктури нового покоління.⁵¹
Schneider Electric посилила свої позиції в рідинному охолодженні через придбання Motivair у лютому 2025 року.⁵² Об'єднане портфоліо адресує рішення RDHx, CDU та інтегрованого рідинного охолодження.
Supermicro випустила рішення масштабу стійки NVIDIA Blackwell з CDU потужністю 250 кВт у червні 2025 року.⁵³ Системи демонструють інтегрований дизайн обчислень та охолодження для розгортань максимальної щільності.
Trane пропонує CDU корпоративного масштабу потужністю до 10 МВт для гіпермасштабних середовищ.⁵⁴ Компанія акцентує увагу на енергоефективності та інтеграції з тепловою інфраструктурою на рівні об'єкта.
Motivair розробила RDHx ChilledDoor потужністю до 72 кВт на стійку разом з платформами CDU, що масштабуються до 2,3 МВт.⁵⁵ Придбання Schneider позиціонує технологію для розширеного глобального розгортання.
Submer спеціалізується на занурювальному охолодженні з інноваціями, включаючи автономних роботів для обслуговування.⁵⁶ Па
