Duomenų centro skysto aušinimo karas: vandeniu aušinami sraigtiniai aušintuvai pakeičia oro aušinimą

Nuspręsta karas be parako.
2026 m. gegužės mėn. NAVIGATE viršūnių susitikime H3C nukrito į bombą: didelio tankio, didelio tankio, visiškai skysčiu aušinama S90000 sistema su 576 branduoliais ir duomenų centro PUE nukrito žemiau 1,05.
Maždaug tuo pačiu metu GTC konferencijoje NVIDIA pristatė savo kozirį – Vera Rubin NVL72 – pirmąją architektūrą, kuri buvo 100% aušinama skysčiu. Nuo 700 W H100 iki 2000 W Rubin iki 500 W Vermeer MCU energijos suvartojimas išaugo.
Vos prieš kelerius metus pirminiai duomenų centrų šaldymo sprendimai buvo oru aušinami tikslūs oro kondicionieriai ir vandeniu aušinami sraigtiniai aušintuvai. Jie sudarė pramonės pagrindą, o PUE paprastai svyruoja nuo 1,4 iki 1,65, o COP yra beveik pastovus nuo 3,5 iki 4,5.
Tačiau dabar jie buvo nuvaryti nuo scenos.
Ne laipsniškas nuosmukis, o struktūrinis laipsniškas panaikinimas.
Vandeniu aušinami sraigtiniai aušintuvai: kadaise buvo „energijos efektyvumo karalius“, o dabar – „politikos spąstai“. Norėdami suprasti, koks drastiškas yra pasikeitimas, pirmiausia turime pažvelgti į tai, koks galingas buvo pakeistas „karalius“.
Vandeniu aušinamų sraigtinių aušintuvų, kurių šerdyje yra du sraigtiniai kompresoriai, aušinimo galia svyruoja nuo 700 iki 1000 kW, o tipinės COP vertės svyruoja nuo 5,8 iki 6,2, o kai kurie aukščiausios klasės modeliai netgi artėja prie 6,5. Juose naudojami apvalkalo ir vamzdžio kondensatoriai, užtvindyti garintuvai ir elektroniniai išsiplėtimo vožtuvai, taip pat yra išmanioji mikrokompiuterio valdymo sistema, kuri palaiko bepakopį energijos reguliavimą, kad būtų galima tiksliai patenkinti poreikį nuo 10 % iki 100 % apkrovos diapazone.
Sistema buvo naudojama dešimtmečius tokiose pramonės šakose kaip chemijos, elektronikos, farmacijos ir naujos energijos, ir neabejotinai yra „pramoninio šaldymo karalius“. 500 tonų sveriantis vandeniu aušinamas sraigtinis aušintuvas, dirbantis 8000 valandų per metus, yra nesunaikinamas tradiciniame duomenų centre.
Tačiau čia yra problema: jo lubos yra AI lustų grindys.
Kai stovo galios tankis šokteli nuo tradicinių 5–10 kW iki 60 kW ar net 130 kW, o lusto TDP – nuo ​​700 W iki 2000 W, vandeniu aušinamo sraigtinio aušintuvo aušinimo galia prilygsta kibirui valdyti hidrantą – tai nebuvo praktiškai išbandyta, bet tai nebuvo praktiškai išbandyta.
Tai daugiau apie politiką. Nacionalinė plėtros ir reformų komisija pasiūlė griežtą 2025 m. PUE tikslą, ty iki 2025 m. pastatyti ir atnaujinti daugybę naujų ir didelių duomenų centrų, iš kurių ne daugiau kaip 1,2 bus nacionalinių centrų projektai. Šanchajaus naujiems išmaniesiems skaičiavimo centrams reikia daugiau nei 50% skysčių aušinimo lentynų, o duomenų centrams - 50%.
Tradiciniai vandeniu aušinami sraigtiniai aušintuvai palaiko oro aušinimo sistemas. Tai ne „šiek tiek prastesnio“, o „visiško nekvalifikuoto“ klausimas.
Nėra nieko blogo su netinkamais vandeniu aušinamais sraigtiniais aušintuvais. Jie tiesiog eina su srautu.
Kokie yra skysčio aušinimo pranašumai? Trys žodžiai: greita, šalta, ekonomiška. Aušinimas skysčiu nėra nauja technologija. IBM pradėjo dirbti su skysčiu aušinamais kompiuteriais septintajame dešimtmetyje, o 1966 m. pristatė skysto dielektrinio aušinimo koncepciją. Tačiau tik tada, kai išaugo dirbtinio intelekto skaičiavimo galia, aušinimas skysčiu iš tikrųjų tapo įprastas.
Priežastis paprasta: oru aušinamų sraigtinių aušintuvų ir oru bei vandeniu aušinamų sraigtinių aušintuvų fizines ribas sugriovė dirbtinio intelekto lustai.
Atlikime šilumos išsklaidymo skaičiavimus. Kiek oras šaltesnis už skystį? Atsakymas: skysčiai yra 1000–3000 kartų karštesni už orą. Tai ne „šiek tiek geresnis“ skirtumas, o vienu atžvilgiu pražūtinga pergalė.
Kai NVIDIA H200 lustas, esant didelei apkrovai, generuoja daugiau nei 30 % šilumos, o mikrokompiuterių energijos suvartojimas padidėja nuo 700 W iki 200 W, tradicinės oro aušinimo sistemos šilumos išsklaidymo riba lengvai pažeidžiama kaip popieriaus sienelė. Aušinimas oru kelia vietinių karštųjų taškų riziką; temperatūros svyravimai gali sutrikdyti mokymo misijas, atšaukti kontrolinius taškus ir padidinti tinklo sinchronizavimo delsą. Didelio našumo klasteriams bet koks neplanuotas prastovos laikas gali kainuoti milijonus dolerių.
Kaip skystas aušinimas išsprendžia šią problemą? Kiekvienas metodas turi savų privalumų.
Pirmasis metodas: aušinimas skysčiu šaltomis plokštelėmis – pagrindinis sprendimas ir greičiausias būdas industrializuoti.
Naudojant „ledo drožles“ ant lusto, skysčiai teka mikrokanalais, kartu su jais pasiimdami šilumą. Sprendimas reikalauja minimalių esamos serverio architektūros pakeitimų, jį lengva įdiegti, todėl tai yra geriausias pasirinkimas diegiant AI infrastruktūrą nuo 2025 iki 2026 m. Tiek H3C S90000, tiek Sugon C7000-F fazių keitimo šalto plokštelės skysčio aušinimo sprendimai laikosi šio požiūrio.
Šalto skydelio skystis gali pasiekti mažesnį nei 1,2 PUE, kai kurios optimizavimo schemos gali pasiekti net 1,1. Lyginant su įprastu vėsinimu oru, aušinimas skysčiu padidina šilumos išsklaidymo efektyvumą maždaug 50 % ir sutaupo daugiau nei 30 % iššvaistomos energijos. Didelis ir vidutinio dydžio išmaniųjų skaičiavimų centras, kurio galia siekia 10 milijonų kilovatų, kasmet gali sutaupyti apie 30 milijonų dolerių elektros sąnaudų.
Antrasis metodas: aušinimas panardintu skysčiu – geriausias sprendimas siekiant maksimaliai padidinti šilumos išsklaidymo efektyvumą.
Tai reiškia, kad serveris visiškai panardinamas į izoliacinį aušinimo skystį, o lustas tiesiogiai liečiasi su skysčiu. Šiluma išsisklaido tiesiogiai išgaruojant skysčiui arba padidėjus jo savitajai šilumai. Sprendimas yra tūkstančius kartų efektyvesnis nei aušinimas oru, jo PUE stabilumas reguliuojamas nuo 1,05 iki 1,1, triukšmas mažesnis nei 50 decibelų, o galios tankis vienetui didesnis nei 100 kilovatų.
„Alibaba“ panardinama aušinimo sistema, įdiegta Zhang Bei duomenų centre, po dvejų veiklos metų padarė stebuklus: bendras skysčiu aušinamo serverio komponentų gedimų lygis yra 52,9% mažesnis nei oru aušinamo serverio. Tai ne tik taupo elektros energiją, bet ir sumažina priežiūros išlaidas.
Tačiau panardinamasis skystis aušinimas taip pat turi didelių kliūčių patekti į rinką – didelės aušinimo skysčio sąnaudos, sudėtingas veikimas ir priežiūra bei pramonės standartų trūkumas. Todėl trumpuoju laikotarpiu pirmenybė teikiama šaltos plokštės vėsinimui, o panardinamajam vėsinimui – papildoma priemonė.
Nereikėtų uostyti rinkos duomenų: 20–76,5 milijardų dolerių vertės karas. Skaičiai yra sąžiningiausias sprendimas.
Pasaulinės investicijos į skysčiu aušinamus duomenų centrus nuolat augo iki 26,32 mlrd. USD nuo 2017 m. iki 2025 m. Kinijos rinka buvo aktyvesnė: išaugo nuo 16,91 mlrd. juanių 2017 m. iki 76,55 mlrd. juanių 2025 m., o metinis augimas 21 %.
Iki 2026 m. šis skaičius didėja. Iki 2026 m. „China Galaxy Securities“ išmaniųjų kompiuterių centrų, kuriuose veikia dirbtinis intelektas, aušinimo skysčiu rinka siekia apie 20 milijardų juanių, serverių ir debesies aušinimo skysčiu – apie 8–10 milijardų juanių, tradicinių pramonės šakų – apie 2 milijardus juanių, o Kinijos skysto aušinimo serverių – daugiau nei 30 milijardų juanių.
Ką apie tradicinę tikslaus oro kondicionavimo rinką? 2024 m. Kinijos duomenų centrų tikslaus oro kondicionavimo rinkos dydis viršijo 5 milijardus juanių ir išaugo 29 % per metus. Ar atrodo, kad jis auga? Bet taip yra todėl, kad esamos rinkos vis dar tai virškina. Ilgainiui skysto aušinimo technologija per ateinančius 5–10 metų palaipsniui sumažins tiksliųjų oro kondicionierių rinkos dalį – tai negrįžtama tendencija.
Kalbant apie konkurencinę aplinką, „Sugon Digital Technology“ skysčio aušinimo infrastruktūros rinkoje užima nuo 55,7 % iki 61,3 % rinkos, pirmaujanti rinkoje 3–4 metus iš eilės. Naudojant dirbtinio intelekto efektyvius algoritmus, „Invik“ serijos „iPower“ tikslūs oro kondicionieriai sumažino PUE nuo 1,8 iki 1,3 atliekant bandymus realiame pasaulyje, sutaupydami daugiau nei 300 000 USD per metus elektros sąnaudų. „Huawei“ šilumos valdymo valdiklis (TMU naudoja kintamosios ir nuolatinės srovės dvigubos galios struktūrą, kad būtų pasiektas „nulinis aušinimas“. „Schneider Electric“ „SmartCool“ terminalo oro kondicionavimo energijos taupymo sprendimas Sutaupykite 31 31 % laiko ir energijos.
Užuot sėdėję ant rankų, šie tradiciniai dalyviai beviltiškai perėjo prie aušinimo skysčiu. Tačiau transformacijos tempas neatsiliko nuo rinkos, kurią apėmė skysčių aušinimas.
Kur yra vandeniu aušinamų sraigtinių aušintuvų „paskutinis mūšio laukas“? Sakoma, kad vandeniu aušinami sraigtiniai aušintuvai keičiami, nereiškia, kad rytoj jie išnyks.
Mažo ir vidutinio tankio lentynose – tradiciniuose duomenų centruose, gamyklose ir komerciniuose pastatuose, kurių vieno bloko lentynos mažesnės nei 10 kW – vandeniu aušinami sraigtiniai aušintuvai – vandeniu aušinami sraigtiniai aušintuvai išlieka ekonomiškiausiu pasirinkimu. Jie yra techniškai subrendę, lengvai prižiūrimi, turi mažą pradinę kainą, o jų COP nuo 5,8 iki 6,2 yra idealus tokiems scenarijams.
2025 m. pradžioje bendras duomenų centrų stelažų skaičius šalyje viršijo 8 mln., kuriuose vyrauja vidutinio ir mažo tankio stelažai. Šių „senų lentynų“ per naktį nepakeis aušinimas skysčiu; šiuo atveju vandeniu aušinamų sraigtinių aušintuvų lengvatinis laikotarpis yra nuo penkerių iki 10 metų.
Tačiau šis lengvatinis laikotarpis negarantuoja saugumo.
Šanchajus, Šendženas, Guidžou ir kitose vietose aiškiai reikalaujama, kad skysčių aušinimo lentynų dalis naujuose duomenų centruose siektų daugiau nei 50 proc., o PUE atnaujintas iki mažesnio nei 1,4. Tai reiškia, kad net jei šiandien vis dar naudojate vandeniu aušinamus sraigtinius aušintuvus, rytoj savo naujajam projektui turėsite naudoti aušinimo skystį.
Gilesnė logika yra ta, kad aušinimas skysčiu išstumia ne tik aušintuvą, bet ir visą aušinimo struktūrą.
Tradicinė struktūra yra „šalto vandens mašina → aušinamasis vanduo → tikslus oro kondicionavimas → šaltas oras → lustas“ su ilga grandine, dideliais nuostoliais ir dideliu PUE. Skysčio aušinimo struktūra yra „šalta plokštė / panardinimas → skystis → lustas“ su trumpa grandine, mažu nuostoliu ir mažu PUE. Naujoje struktūroje aušintuvai „atšaldomi“ - naudojant aukštos temperatūros aušinimo vandenį ir skysčių aušinimo plokštes, kad šiluma būtų išsklaidyta tiesiogiai, visiškai apeinant tradicinius aušintuvus.
„Aušinimas skysčiu bus kita AI skaičiavimo galios tendencija“, – tiesiai šviesiai pasakė „Nvidia“ generalinis direktorius Jensenas Huangas. „Ateityje 45 laipsnių šilumos užteks šilto vandens, kad būtų galima atvėsinti traškučius, kurių temperatūra viršija 80 laipsnių, be aušintuvų.
Tai ne pasiūlymas, o išvada.
Žodžiu: ne „geriau“, o „reikia“. Duomenų centrų rinkoje 2026 m. vyksta nenumaldomas likvidavimo procesas.
Vandeniu aušinamo sraigtinio aušintuvo našumas neprarastas, o jo 6,2 COP tapo oru aušinimo eros lubomis. Dėl fizikos dėsnių dirbtinio intelekto lustai neįmanomi: oro ir šalto vandens šilumos išsklaidymo pajėgumo tiesiog nepakanka dirbtinio intelekto lustams pagaminti.
Aušinimas skysčiu yra ne „geresnis pasirinkimas“, o „vienintelis pasirinkimas“. Kai MCU sunaudoja daugiau nei 20 milijonų kilovatų per metus, kai pagal politiką reikalaujama, kad PUE būtų mažesnis nei 1,25, kai 10 MW išmaniojo skaičiavimo centras sunaudoja daugiau nei 30 milijonų kilovatų per metus, jūs neturite kito pasirinkimo.
Nuo vandeniu aušinamų sraigtinių aušintuvų iki vandeniu aušinamų sraigtinių aušintuvų iki skysčių aušintuvų – duomenų centro aušinimo technologija buvo kuriama daugiau nei 60 metų. Kiekvieną iteraciją lėmė skaičiavimo galios reikalavimai.
Tačiau šį kartą tai ne paklausa, o patys fizikos dėsniai.
Vandeniu aušinamų sraigtinių aušintuvų era nesibaigė, bet atėjo jos aukso amžius. Kitas dešimtmetis priklauso aušinimui skysčiu. Taip yra ne todėl, kad aušinimas skysčiu yra sudėtingas, o todėl, kad oru aušinami sraigtiniai aušintuvai ir oru bei vandeniu aušinami sraigtiniai aušintuvai tikrai pasiekė savo ribas.