Калькулятор ROI занурювального охолодження: аналіз окупності 2-4 роки для AI-навантажень

Оновлено 8 грудня 2025 року

Оновлення грудня 2025: Зі зростанням щільності стійок до 100-200 кВт для AI-навантажень (а системи Vera Rubin націлені на 600 кВт), занурювальне охолодження набирає популярності для розгортань надвисокої щільності. Colovore отримала об'єкт вартістю $925 мільйонів з потужністю до 200 кВт на стійку. Загальний ринок рідинного охолодження досяг $5,52 млрд у 2025 році з прогнозом зростання до $15,75 млрд до 2030 року. Ціни на GPU H100 тепер становлять $25-40 тис. (знизившись з пікових премій), що покращує розрахунки ROI для занурювальних розгортань.

Занурення GPU NVIDIA H100 вартістю $30 000 в інженерну фторвуглецеву рідину здається знищенням дорогого обладнання, поки ви не усвідомите, що біткоїн-майнери безпечно експлуатують 500 000 ASIC під водою з 2018 року, досягаючи на 96% нижчих витрат на охолодження та нульових термічних відмов.¹ Розгортання Green Revolution Cooling демонструють середні періоди окупності 2,2 роки для занурювального охолодження GPU, при цьому один об'єкт у Техасі повернув інвестиції в $4,2 мільйона всього за 19 місяців завдяки економії енергії та підвищеній щільності.² Технологія перетворює охолодження з 40% операційних витрат на менше ніж 5%, водночас забезпечуючи щільність стійок понад 100 кВт, яка розплавила б інфраструктуру з повітряним охолодженням.³

Фінансова математика щоквартально все більше сприяє занурювальному охолодженню, оскільки споживання енергії GPU зростає. Одна стійка з 20 GPU H100 споживає 14 кВт лише на обчислення, але вимагає 22 кВт загальної потужності в конфігураціях з повітряним охолодженням через накладні витрати на охолодження.⁴ Занурювальне охолодження знижує загальну потужність до 14,7 кВт шляхом усунення серверних вентиляторів та досягнення PUE 1,05. Різниця в 7,3 кВт економить $6 400 щорічно на стійку при $0,10/кВт·год. Помножте на 100-стійковий об'єкт, і річна економія сягне $640 000 ще до врахування покращень щільності, подовження терміну служби обладнання чи зниження витрат на обслуговування.⁵

Розбір повної інвестиційної моделі

Занурювальне охолодження вимагає значних початкових капіталовкладень, які варіюються залежно від масштабу розгортання та вибору технології:

Танкова інфраструктура: Інженерні резервуари коштують $30 000-50 000 за еквівалент стійки, включаючи інтегровані теплообмінники, системи фільтрації та управління рідиною.⁶ Системи GRC HashTank вміщують 42 сервери у 52U вертикального простору. Submer SmartPod розміщує 50 кВт у компактному форматі. Спеціальні резервуари для конкретних конфігурацій коштують на 20-40% більше, але оптимізують щільність.

Діелектрична рідина: Інженерні рідини коштують $100-300 за літр залежно від специфікацій.⁷ Кожен сервер вимагає 15-20 літрів рідини для витіснення. Резервуар на 42 сервери потребує приблизно 800 літрів, що коштує $80 000-240 000. Рідина служить 15-20 років при належній фільтрації, амортизуючись до $4 000-16 000 щорічно. Синтетичні вуглеводневі рідини коштують менше, але пропонують знижену продуктивність.

Системи відведення тепла: Сухі охолоджувачі замінюють дорогі чилери, коштуючи $500-1 000 за кВт відведення тепла.⁸ Резервуар на 50 кВт вимагає $25 000-50 000 охолоджувальної інфраструктури. Підключення до водяних контурів об'єкта додає $10 000-20 000. Загальні витрати на відведення тепла залишаються нижчими за традиційні блоки CRAC при більш ефективній роботі.

Встановлення та введення в експлуатацію: Професійне встановлення обходиться в $20 000-40 000 за резервуар, включаючи електричні, сантехнічні та мережеві підключення.⁹ Введення в експлуатацію перевіряє теплову продуктивність, швидкості потоку та системи управління. Навчання операційного персоналу додає $5 000-10 000. Початкове налаштування становить 10-15% загальної вартості проекту.

Допоміжне обладнання: Системи фільтрації ($5 000), насоси для перекачування рідини ($3 000), захист від розливів ($2 000) та спеціалізовані інструменти ($2 000) додають $12 000 за розгортання.¹⁰ Системи моніторингу інтегруються з існуючими платформами DCIM. Запас рідини (10% від об'єму) забезпечує операційний буфер.

Загальні капітальні інвестиції: Повне занурювальне розгортання на 42 сервери коштує $180 000-400 000 залежно від конфігурації. Вартість на сервер становить від $4 300-9 500 проти $1 000-2 000 для традиційного повітряного охолодження. Премія окупається через операційну економію та виграш у щільності.

Операційна економія накопичується щорічно

Занурювальне охолодження забезпечує економію за кількома операційними напрямками:

Зниження енергоспоживання: PUE падає з типових 1,6 до 1,03-1,05, знижуючи енергію охолодження на 94%.¹¹ IT-навантаження 1 МВт економить 570 кВт потужності охолодження постійно. Річна економія при $0,10/кВт·год досягає $499 000. Витрати на енергію на ринках з високими тарифами, як Каліфорнія ($0,18/кВт·год), подвоюють економію до $898 000 щорічно.

Підвищена щільність: Занурення дозволяє 100 кВт на стійку проти 15-30 кВт для повітряного охолодження.¹² Покращення щільності в 3-6 разів пропорційно знижує витрати на нерухомість. Простір дата-центру за $200 за квадратний фут щорічно стає значним. Об'єкт площею 10 000 квадратних футів, ущільнений до 2 500 квадратних футів, економить $1,5 мільйона щорічно.

Подовження терміну служби обладнання: Стабільна робоча температура 45°C подовжує термін служби компонентів на 20-40%.¹³ Нижче термічне циклювання зменшує відмови паяних з'єднань. Відсутність пилу та вологості запобігає корозії. Цикли оновлення обладнання подовжуються з 3 до 4-5 років, відкладаючи капітальні витрати та зменшуючи електронні відходи.

Зниження обслуговування: Немає повітряних фільтрів для заміни, немає вентиляторів, що виходять з ладу, немає гарячих точок для пошуку. Трудовитрати на обслуговування падають на 75% порівняно з системами повітряного охолодження.¹⁴ Об'єкт, що вимагає 4 штатних техніків, потребує лише 1 штатного при занурювальному охолодженні, економлячи $225 000 щорічно на трудових витратах.

Зрізання піків: Занурювальні резервуари забезпечують 2-4 години термічної стійкості під час енергетичних подій.¹⁵ Теплова маса дозволяє участь у програмах реагування на попит. Об'єкти заробляють $50 000-200 000 щорічно, обмежуючи споживання під час пікових цін без впливу на обчислювальні операції.

Рамка розрахунку ROI

Побудуйте свою модель ROI занурювального охолодження, використовуючи ці вхідні дані та формули:

Необхідні вхідні дані: - Поточне IT-навантаження (кВт) - Поточний PUE - Тариф на електроенергію ($/кВт·год) - Вартість площі дата-центру ($/кв. фут/рік) - Поточна щільність стійки (кВт/стійка) - Кількість серверів - Річний темп зростання (%) - Ставка дисконтування для NPV (%)

Розрахунок річної економії:

Економія енергії = IT-навантаження × (Поточний PUE - 1,05) × 8 760 годин × $/кВт·год
Економія щільності = (Поточна площа - Нова площа) × $/кв. фут
Економія обслуговування = Поточні витрати на обслуговування × 0,75
Економія терміну служби = (Вартість обладнання / Поточний цикл оновлення) - (Вартість обладнання / Подовжений цикл)
Загальна річна економія = Сума всіх категорій економії

Період окупності:

Проста окупність = Загальні капітальні інвестиції / Річна економія
Дисконтована окупність = Роки до досягнення NPV економії рівня інвестицій

5-річний NPV:

NPV = -Початкові інвестиції + Σ(Річна економія / (1 + Ставка дисконтування)^Рік)

Introl розгорнула занурювальне охолодження на 12 об'єктах у нашій глобальній зоні покриття, досягнувши середніх періодів окупності 2,3 роки.¹⁶ Наші детальні моделі ROI враховують регіональні відмінності у вартості енергії, кліматичних умовах та регуляторних стимулах. Нещодавнє розгортання для компанії машинного навчання досягло окупності 1,8 роки завдяки субсидіям California's Self-Generation Incentive Program.

Реальні кейси розгортання

Кейс 1: Операція з майнінгу криптовалют (Техас) - Інвестиції: $8,5 мільйона за 200 резервуарів - Потужність: 8 400 майнерів S19 Pro (25 МВт) - Економія енергії: $3,2 мільйона щорічно (PUE з 1,45 до 1,03) - Виграш у щільності: покращення в 5 разів, уникнуто розширення об'єкта на $2 мільйони - Період окупності: 2,1 роки - 5-річний NPV: $12,3 мільйона

Кейс 2: Дослідницький кластер університету (Массачусетс) - Інвестиції: $1,2 мільйона за 10 резервуарів - Потужність: 420 GPU NVIDIA A100 - Економія енергії: $380 000 щорічно - Грантове фінансування: $400 000 від Міністерства енергетики - Період окупності: 2,2 роки після грантів - Подовжений термін служби обладнання: додаткові 2 роки економлять $2 мільйони

Кейс 3: AI-лабораторія фінансових послуг (Сінгапур) - Інвестиції: $3,5 мільйона SGD за 30 резервуарів - Потужність: 1 260 GPU H100 - Економія енергії: $1,8 мільйона SGD щорічно - Скорочення площі: 75%, економія $2,1 мільйона SGD щорічно - Державні стимули: 30% капітальна субсидія - Період окупності: 14 місяців після стимулів

Вибір технології впливає на ROI

Однофазне vs двофазне занурення:

Однофазне занурення використовує рідини, що залишаються рідкими, покладаючись на насоси для циркуляції. Капітальні витрати залишаються нижчими ($30 000 за резервуар) з перевіреною надійністю. Ефективність досягає PUE 1,05-1,08. Більшість розгортань обирають однофазне для передбачуваних операцій.

Двофазне занурення використовує рідини, що кипнуть при температурі чипів, створюючи пасивну циркуляцію. Відсутність насосів означає нижче обслуговування та PUE, що наближається до 1,02. Однак вартість рідини досягає $300/літр, а складність конструкції резервуара підвищує витрати до $50 000+. Технологія підходить для вимог надвисокої щільності, що перевищує 150 кВт на резервуар.

Компроміси вибору рідини:

Інженерні фторвуглеці (3M Fluorinert, Novec) пропонують чудові теплові властивості та сумісність з матеріалами, але коштують $200-300/літр.¹⁷ Діелектрична міцність перевищує 50 кВ, запобігаючи електричним проблемам. Існують екологічні занепокоєння щодо сполук PFAS.

Синтетичні вуглеводні (мінеральні масла, білі масла) коштують $50-100/літр з хорошою тепловою продуктивністю.¹⁸ Нижча діелектрична міцність вимагає ретельного проектування. Існують біорозкладні варіанти, але вони можуть вимагати частішої заміни.

Відкрита ванна vs герметичний резервуар:

Конструкції відкритої ванни дозволяють легкий доступ до серверів, але вимагають управління парами рідини. Втрати на випаровування досягають 1-2% щорічно, додаючи операційні витрати. Герметичні резервуари усувають випаровування, але ускладнюють обслуговування. Більшість об'єктів обирають герметичні резервуари для операційної простоти.

Графік впровадження впливає на фінансову віддачу

Місяць 1-2: Оцінка та проектування - Оцінка поточної інфраструктури та навантажень - Розробка проекту занурювального охолодження - Створення детальної моделі ROI - Отримання схвалення керівництва - Вартість: $25 000-50 000 за консалтинг

Місяць 3-4: Закупівля - Замовлення резервуарів та обладнання відведення тепла - Придбання діелектричної рідини - Придбання спеціалізованих інструментів та навчання - Терміни поставки: 8-12 тижнів для резервуарів, 4-6 тижнів для рідини

Місяць 5-6: Встановлення - Модифікація інфраструктури об'єкта - Встановлення резервуарів та систем охолодження - Заповнення діелектричною рідиною - Підключення живлення та мережі

Місяць 7: Міграція - Переміщення серверів поетапно для підтримки операцій - Перевірка теплової продуктивності - Оптимізація швидкостей потоку та температур - Навчання операційного персоналу

Місяць 8-48: Період окупності - Моніторинг продуктивності та економії - Оптимізація операцій для ефективності - Документування отриманих уроків - Розрахунок фактичного vs прогнозованого ROI

Стратегії зниження ризиків

Витоки рідини: Впровадження конструкцій подвійного утримання з датчиками виявлення витоків. Підтримка наборів для ліквідації розливів та процедур аварійного реагування. Страхування покриває витрати на заміну рідини. Історичні показники витоків залишаються нижче 0,01% щорічно при належному обслуговуванні.

Сумісність обладнання: Перевірка всіх компонентів на сумісність із зануренням. Видалення термопрокладок, які можуть розчинятися. Заміна вентиляторів заглушками. Використання сумісних термоінтерфейсних матеріалів. Ретельне тестування конфігурацій перед виробничим розгортанням.

Операційне навчання: Інвестиції в комплексне навчання персоналу, що охоплює роботу з рідиною, аварійні процедури та протоколи обслуговування. Партнерство з постачальниками для постійної підтримки. Чітке документування всіх процедур. Підтримка контрактів на підтримку постачальників під час початкових операцій.

Технологічне застарівання: Вибір модульних конструкцій резервуарів, що вміщують майбутнє обладнання. Вибір рідин, сумісних з новими технологіями. Планування потенційної переробки або заміни рідини. Моніторинг технологічних дорожніх карт щодо проблем сумісності.

Організації, що досягають успішних розгортань занурювального охолодження, дотримуються систематичної оцінки, ретельного вибору технологій та поетапних підходів до впровадження. Періоди окупності 2-4 роки виявляються стабільно досяжними на різних ринках та в різних застосуваннях. Ранні послідовники отримують конкурентні переваги завдяки чудовій ефективності, щільності та надійності, тоді як пізні послідовники стикаються з дедалі складнішою економікою в міру зростання витрат на енергію та обмежень простору.

[Контент скорочено для перекладу]