Rat tekućim hlađenjem podatkovnog centra: Vodeno hlađeni vijčani rashladni uređaji zamjenjuju zračno hlađenje

Rat bez baruta je odlučen.
U svibnju 2026. H3C je izbacio bombu na NAVIGATE Summitu: S90000 sustav visoke gustoće, potpuno tekućinom hlađen, s 576 jezgri i PUE podatkovnog centra pao je ispod 1,05.
Otprilike u isto vrijeme, NVIDIA je na GTC konferenciji predstavila svoj adut, Vera Rubin NVL72, prvu arhitekturu sa 100% tekućinskim hlađenjem. Od 700 W H100 preko 2000 W Rubina do 500 W Vermeera, potrošnja energije MCU-a je naglo porasla.
Prije samo nekoliko godina, primarna rashladna rješenja za podatkovne centre bili su zrakom hlađeni precizni klima uređaji i vodeno hlađeni vijčani rashladni uređaji. Oni su činili okosnicu industrije, s PUE općenito u rasponu između 1,4 i 1,65, dok je COP gotovo konstantan između 3,5 i 4,5.
Ali sada su izbačeni s pozornice.
Ne postupno opadanje, već strukturno postupno ukidanje.
Vodeno hlađeni vijčani rashladni uređaji: Nekada "kralj energetske učinkovitosti", sada "zamka politike". Da bismo razumjeli koliko je drastična promjena, prvo moramo pogledati koliko je moćan bio "kralj" koji je smijenjen.
Vodeno hlađeni vijčani rashladnici vode, koji u svojoj srži imaju dvovijčane kompresore, imaju rashladne kapacitete u rasponu od 700 do 1000 kW, s tipičnim COP vrijednostima u rasponu od 5,8 do 6,2, a neki vrhunski modeli čak se približavaju 6,5. Koriste cijevne kondenzatore, natopljene isparivače i elektroničke ekspanzijske ventile, te su opremljeni inteligentnim mikroračunalnim sustavom upravljanja koji podržava bezstupanjsku regulaciju energije kako bi se točno zadovoljila potražnja u rasponu opterećenja od 10% do 100%.
Sustav se desetljećima koristi u industrijama kao što su kemijska, elektronika, farmaceutska i nova energija te je nedvojbeno "kralj industrijskog hlađenja". Vodeno hlađeni vijčani rashladni uređaj od 500 tona, koji radi 8000 sati godišnje, neuništiv je u tradicionalnom podatkovnom centru.
Ali evo problema: njegov strop je pod od AI čipova.
Kad gustoća snage racka skoči s tradicionalnih 5-10 kW na 60 kW ili čak 130 kW, a TDP čipa skoči sa 700 W na 2000 W, snaga hlađenja vijčanog rashladnog uređaja s vodenim hlađenjem je kao da koristite kantu za upravljanje hidrantom - nije isprobano, ali je praktički nemoguće.
Više se radi o politici. Nacionalno povjerenstvo za razvoj i reforme predložilo je čvrsti cilj za PUE 2025., naime izgradnju i obnovu niza novih i velikih podatkovnih centara do 2025., od kojih će najviše 1,2 biti projekti nacionalnih središta. Novi pametni računalni centri u Šangaju zahtijevaju više od 50% svojih polica za tekuće hlađenje, a podatkovni centri trebaju 50%.
Tradicionalni vodeno hlađeni vijčani rashladni uređaji podržavaju sustave hlađenja zrakom. Nije pitanje biti "malo inferioran", već pitanje biti "potpuno nekvalificiran".
Nema ništa loše u pogrešnim vodeno hlađenim vijčanim rashladnicima vode. Jednostavno idu s tokom.
Koje su prednosti hlađenja tekućinom? Tri riječi: brzo, hladno, ekonomično. Hlađenje tekućinom nije nova tehnologija. IBM je počeo raditi na računalima hlađenim tekućinom 1960-ih i osmislio je koncept hlađenja tekućim dielektrikom 1966. godine. Ali tek je eksplozija računalne snage umjetne inteligencije hlađenje tekućinom postala mainstream.
Razlog je jednostavan: fizička ograničenja zračno hlađenih vijčanih rashladnih uređaja te zrakom i vodom hlađenih vijčanih rashladnih uređaja razbijena su čipovima umjetne inteligencije.
Izračunajmo malo rasipanje topline. Koliko je zrak hladniji od tekućine? Odgovor: tekućine su 1000 do 3000 puta toplije od zraka. Ovo nije "malo bolja" razlika, već razorna pobjeda u jednom pogledu.
Kada NVIDIA-in H200 čip generira više od 30% topline pri velikom opterećenju i kada se potrošnja energije mikroračunala poveća sa 700 W na 200 W, granica rasipanja topline tradicionalnog sustava zračnog hlađenja lako se probija poput zida papira. Hlađenje zrakom nosi rizik od lokalnih vrućih točaka; temperaturne fluktuacije mogu dovesti do prekida u misijama obuke, vraćanja kontrolnih točaka i povećane latencije mrežne sinkronizacije. Za klastere visokih performansi svaki neplanirani zastoj može stajati milijune dolara.
Kako hlađenje tekućinom rješava ovaj problem? Svaka metoda ima svoje prednosti.
Prva metoda: Hlađenje tekućinom s hladnom pločom -- glavno rješenje i najbrži način industrijalizacije.
Koristeći "ledene komadiće" na čipu, tekućine teku kroz mikrokanale, uzimajući toplinu izravno sa sobom. Rješenje zahtijeva minimalne izmjene postojeće arhitekture poslužitelja i jednostavno ga je implementirati, što ga čini najboljim izborom za implementaciju AI infrastrukture od 2025. do 2026. godine. I H3C S90000 i Sugon C7000-F rješenja za tekuće hlađenje hladne ploče s promjenom faze slijede ovaj pristup.
Tekućina za hladnu ploču može postići PUE manji od 1,2, neke sheme optimizacije mogu čak doseći 1,1. U usporedbi s konvencionalnim zračnim hlađenjem, hlađenje tekućinom poboljšava učinkovitost rasipanja topline za približno 50% i štedi više od 30% potrošene energije. Veliki do srednje veliki pametni računalni centar s kapacitetom od 10 milijuna kilovata može uštedjeti oko 30 milijuna dolara godišnje na troškovima električne energije.
Druga metoda: Imerzijsko tekuće hlađenje - krajnje rješenje za maksimiziranje učinkovitosti rasipanja topline.
To uključuje potpuno uranjanje poslužitelja u izolacijsku rashladnu tekućinu, pri čemu čip dolazi u izravan kontakt s tekućinom. Toplina se raspršuje izravno kroz isparavanje tekućine ili povećanje njene specifične topline. Rješenje je tisuće puta učinkovitije od zračnog hlađenja, s PUE stabilnošću kontroliranom između 1,05 i 1,1, bukom ispod 50 decibela i gustoćom snage po jedinici većom od 100 kilovata.
Alibabin imerzivni sustav hlađenja, postavljen u podatkovnom centru Zhang Bei, činio je čuda nakon dvije godine rada: kumulativna stopa kvarova komponenti tekućinom hlađenog poslužitelja je 52,9% niža od one zračno hlađenog poslužitelja. Ovo ne samo da štedi električnu energiju, već i smanjuje troškove održavanja.
Međutim, imerzijsko hlađenje tekućinom također ima visoke ulazne barijere - visoke troškove rashladne tekućine, složen rad i održavanje te nedostatak industrijskih standarda. Stoga je kratkoročno hlađenje hladne ploče prioritet, dok je hlađenje uranjanjem dodatak.
Tržišni podaci nisu za njuškanje: rat od 20 do 76,5 milijardi dolara. Brojke su najpošteniji sud.
Globalna ulaganja u podatkovne centre s tekućinskim hlađenjem postojano su rasla na 26,32 milijarde dolara od 2017. do 2025. Kinesko tržište bilo je aktivnije, poraslo je sa 16,91 milijarde juana u 2017. na 76,55 milijardi juana u 2025., uz ukupnu godišnju stopu rasta od 21%%.
Do 2026. ta se brojka ubrzava. Do 2026. China Galaxy Securities predviđa tržište tekućim hlađenjem za pametne računalne centre s AI-jem na oko 20 milijardi juana, servere i tekuće hlađenje u oblaku na oko 8-10 milijardi juana, tradicionalne industrije na oko 2 milijarde juana i kinesko tržište poslužitelja s tekućim hlađenjem na više od 30 milijardi juana.
Što je s tržištem tradicionalnih preciznih klima uređaja? U 2024. kinesko tržište preciznih klima uređaja za podatkovne centre premašilo je 5 milijardi juana, rastući 29% u odnosu na prethodnu godinu. Čini li se da raste? Ali to je zato što ga postojeća tržišta još uvijek probavljaju. Dugoročno, tehnologija tekućeg hlađenja postupno će smanjiti tržišni udio preciznih klima uređaja tijekom sljedećih 5-10 godina, što je nepovratan trend.
Što se tiče konkurentskog okruženja, Sugon Digital Technology ima tržišni udio od 55,7% do 61,3% na tržištu infrastrukture za tekuće hlađenje, vodeći na tržištu 3-4 uzastopne godine. Koristeći algoritme učinkovite umjetne inteligencije, precizni klima uređaji serije Invik iPower smanjili su PUE s 1,8 na 1,3 u testiranju u stvarnom svijetu, čime su uštedjeli više od 300.000 USD godišnje na troškovima električne energije. Huaweijev kontroler toplinskog upravljanja (TMU koristi strukturu dvostrukog napajanja izmjeničnom i istosmjernom strujom kako bi se postiglo hlađenje s "nultim prekidom". Rješenje za uštedu energije terminalnog klimatiziranog uređaja Schneider Electrica SmartCool Postignite 31 31% uštede vremena i energije.
Umjesto da sjede prekriženih ruku, ovi tradicionalni sudionici napravili su očajnički prijelaz na hlađenje tekućinom. Međutim, tempo transformacije nije držao korak s tržištem koje je zahvatilo tekuće hlađenje.
Gdje je "posljednje bojno polje" za vodeno hlađene vijčane rashladne strojeve? Reći da se vodeno hlađeni vijčani rashladni uređaji mijenjaju ne znači da će oni sutra nestati.
U regalima male do srednje gustoće -- tradicionalnim podatkovnim centrima, tvornicama i poslovnim zgradama s policama s jednom jedinicom manjem od 10 kW -- vodom hlađenim vijčanim rashladnim uređajima -- vodom hlađenim vijčanim rashladnim uređajima ostaje najisplativija opcija. Tehnički su zreli, jednostavni za održavanje, imaju nisku početnu cijenu, a njihov COP od 5,8 do 6,2 idealan je za ove scenarije.
Od početka 2025. godine, ukupan broj regala podatkovnih centara u zemlji je preko 8 milijuna, a dominiraju regali srednje i niske gustoće. Te "stare police" neće preko noći zamijeniti tekuće hlađenje; u ovom slučaju, vodom hlađeni vijčani rashladni uređaji imaju poček od pet do 10 godina.
Međutim, ovo razdoblje odgode ne jamči sigurnost.
Šangaj, Shenzhen, Guizhou i druga mjesta izričito zahtijevaju da udio polica s tekućim hlađenjem u novim podatkovnim centrima dosegne više od 50 posto, s PUE nadograđenim na manje od 1,4. To znači da čak i ako danas još uvijek koristite vodeno hlađene vijčane rashladne uređaje, sutra ćete morati koristiti tekuće hlađenje za svoj novi projekt.
Dublja je logika da hlađenje tekućinom istiskuje ne samo hladnjak, već i cijelu strukturu hlađenja.
Tradicionalna struktura je "Stroj za hladnu vodu → Voda za hlađenje → Precizni klima uređaj → hladni zrak → čip" s dugim lancem, velikim gubicima i visokim PUE. Struktura tekućeg hlađenja je "hladna ploča/uronjena → tekućina → čip" s kratkim lancem, malim gubicima i niskim PUE. U novoj strukturi, hladnjaci se "odhlađuju" - korištenjem rashladne vode visoke temperature i tekućih rashladnih ploča za izravno odvođenje topline, zaobilazeći u potpunosti tradicionalne hladnjake.
"Tekuće hlađenje bit će sljedeći trend u računalnoj snazi ​​umjetne inteligencije", rekao je izvršni direktor Nvidije Jensen Huang otvoreno. "U budućnosti će 45 stupnjeva Celzijevih tople vode biti dovoljno za hlađenje čipsa iznad 80 stupnjeva Celzijevih bez potrebe za hladnjacima."
Ovo nije prijedlog, već zaključak.
Jednom riječju: ne "bolje", nego "potrebno". Tržište podatkovnih centara u 2026. prolazi kroz nemilosrdan proces eliminacije.
Performanse vodeno hlađenog vijčanog rashladnog uređaja nisu izgubljene, a njegovih 6,2 COP-a postalo je gornja granica ere zračnog hlađenja. Zbog zakona fizike, AI čipovi nisu izvedivi: kapacitet disipacije topline zraka i hladne vode jednostavno nije dovoljan za izradu AI čipova.
Hlađenje tekućinom nije "bolji izbor", već "jedini izbor". Kada MCU koristi više od 20 milijuna kilovata godišnje, kada politika zahtijeva da PUE bude manji od 1,25, kada 10MW pametni računalni centar koristi više od 30 milijuna kilovata godišnje, nemate izbora.
Od vodeno hlađenih vijčanih rashladnih uređaja preko vodeno hlađenih vijčanih rashladnih uređaja do tekućinskih rashladnih uređaja, tehnologija hlađenja podatkovnog centra razvijala se više od 60 godina. Svaka iteracija bila je vođena zahtjevima računalne snage.
Ali ovaj put nije potražnja ono što ga gura do krajnjih granica, već sami zakoni fizike.
Era vodeno hlađenih vijčanih rashladnih uređaja nije završila, ali je stiglo njeno zlatno doba. Sljedeće desetljeće pripada tekućem hlađenju. To nije zato što je hlađenje tekućinom komplicirano, već zato što su zrakom hlađeni vijčani rashladni uređaji te zrakom i vodom hlađeni vijčani rashladni uređaji doista dosegli svoje granice.