Системы охлаждения дата-центров: от блоков CRAC до систем погружения

Системы охлаждения дата-центров удаляют тепло, выделяемое оборудованием ИТ, чтобы серверы работали в пределах своего рабочего диапазона, и обычно потребляют 30-40% общего счёта за энергию объекта — второе место после самого оборудования ИТ. Технологический стек охватывает спектр: блоки CRAC и CRAH для обычных нагрузок, свободное охлаждение и системы испарительного охлаждения для снижения механического охлаждения, а также direct-to-chip или погружное жидкостное охлаждение для стоек 60-130+ кВт, которые теперь требует обучение ИИ. Выбор того или иного решения зависит от плотности стойки, климата и доступного бюджета на модернизацию.

Ключевые моменты

• Охлаждение составляет 30-40% энергопотребления объекта в обычном дата-центре с воздушным охлаждением, снижаясь до 7-10% в самых эффективных гипермасштабируемых объектах, согласно МЭА и отраслевым бенчмаркам.
• Среднеотраслевой PUE составляет 1,52 (Global Data Center Survey 2026 от Uptime Institute), практически не движется в последние годы, потому что старые объекты разбавляют длинный хвост новых высокоэффективных объектов, работающих на 1,2–1,3.
• Блоки CRAC стоят $15 000–50 000 за замену; устройства CRAH стоят $25 000–75 000 за блок плюс общая установка охлаждения — CRAH масштабируется более эффективно, но требует больше начальной инфраструктуры.
• Свободное охлаждение сокращает энергию охлаждения на 30-50% и затраты на производство охлаждённой воды на 70% при благоприятных условиях окружающей среды — но оно едва работает на тропических хабах колокейшна вроде Сингапура или Бангкока.
• Воздушное охлаждение достигает предела около 30-40 кВт на стойку. Выше этого direct-to-chip или погружное жидкостное охлаждение становится стандартом; NVIDIA GB200 NVL72 потребляет 120-132 кВт и поставляется с жидкостным охлаждением по умолчанию.
• Модернизация под жидкостное охлаждение обходится примерно в $2M/МВт в существующем объекте колокейшна против $11M+/МВт для нового специально построенного объекта, готового к жидкостному охлаждению, согласно STL Partners.
• Глобальный рынок охлаждения составляет примерно $13–31 млрд в 2026 году, растёт 12-17% в год; только жидкостное охлаждение прогнозируется расти на 31,5% CAGR через 2033 год, так как плотность ИИ опережает воздушное охлаждение.

Актуальные цены по рынкам см. в индексе цен на колокейшн и просмотрите инфраструктуру охлаждения на 2900+ каталогизированных объектах.

Как работает охлаждение дата-центров в трёх слоях

Каждая система охлаждения выполняет одну работу на разных этапах цепи: отвести тепло от чипа, вывести его из комнаты и отвести наружу здания.

1. Чип-в-воздух или чип-в-жидкость. Тепло покидает процессор либо в окружающий воздух, проходящий через теплоотвод и вентилятор, либо в контур охлаждающей жидкости через холодную пластину (direct-to-chip) или диэлектрическую жидкость (погружение).
2. Обработка на уровне комнаты. Блоки CRAC и CRAH вытягивают горячий воздух из комнаты (или горячего коридора), охлаждают его и возвращают в холодный коридор или подпольный канал.
3. Отвод тепла. Объект сбрасывает тепло наружу через установку охлаждения, градирню, воздушный охладитель или — во время часов свободного охлаждения — прямо в прохладный наружный воздух.

Большинство объектов сочетают несколько: воздушные стойки, питающие систему CRAH, поддерживаемую установкой охлаждения с байпасом экономизатора свободного охлаждения, плюс изолированный жидкостный контур для стоек с наибольшей плотностью.

CRAC vs. CRAH: выбор на уровне комнаты

Параметр	CRAC (компрессорный кондиционер серверной)	CRAH (обработчик воздуха серверной)
Источник охлаждения	Встроенный компрессор, прямое расширение хладагента	Охлаждённая вода от центральной установки охлаждения
Типичная стоимость блока	$15 000–50 000 (замена, 30–200 кВт)	$25 000–75 000, плюс общая инфраструктура охлаждения
Эффективность при масштабировании	Ниже — каждый блок работает с собственным компрессором	Выше — центральные установки масштабируются лучше
Лучше всего подходит	Малые/средние объекты, модернизация, отдельные комнаты	Крупные объекты, уже имеющие контур охлаждённой воды
Модель избыточности	N+1 на уровне блока	Избыточность установки, часто экономнее при масштабировании

Блоки CRAC и CRAH вместе всё ещё охватывают около половины установленной базы охлаждения во всём мире — примерно 52% рынка охлаждения дата-центров по доле технологий в 2025 году, согласно рыночным исследованиям в разбивке затрат производителей. Ни один не устарел; они остаются стандартом для подавляющего большинства корпоративных и розничных залов колокейшна, работающих со стойками стандартной мощности 5–15 кВт. См. наш гайд по плотности мощности от 5 кВт до 130 кВт на стойку для определения того, где каждая технология перестаёт работать.

Свободное охлаждение и экономизация

Свободное охлаждение (экономизация) обходит механическое охлаждение, когда наружный воздух или вода достаточно прохладны для выполнения работы напрямую:

• Экономизаторы на воздушной стороне фильтруют и подают наружный воздух напрямую, иногда смешивая с возвратным воздухом, сокращая время работы компрессора.
• Экономизаторы на водяной стороне используют градирню для охлаждения воды посредством испарения вместо компрессора, сокращая затраты на производство охлаждённой воды на 70% в активные часы.

Операция экономизатора может снизить потребление энергии точного охлаждения на 30-50%, в зависимости от локальной температуры и влажности, согласно ENERGY STAR и данным производителей. Подвох в климате: свободное охлаждение — это главный рычаг в Скандинавии, Северной Европе, Канаде и на тихоокеанском северо-западе США, где температура влажного термометра на улице остаётся низкой большую часть года. Это практически невозможно на влажных тропических рынках, где Coloprice отслеживает растущую часть новой мощности — см. наши гайды по рынкам Сингапура и Джохора — что является одной из причин, по которым эти рынки показывают структурно более высокий PUE и платят больше за механическое охлаждение.

PUE: табель промышленности для охлаждения

Power Usage Effectiveness (PUE) делит общую мощность объекта на мощность оборудования ИТ. PUE 1,0 — это теоретический минимум — нулевые издержки. Среднеотраслевой годовой показатель составил 1,52 в 16-м ежегодном Global Data Center Survey (2026) от Uptime Institute, цифра, которая движется медленно уже несколько лет.

Уровень PUE	Типичный тип объекта
1,0–1,15	Гипермасштабируемые объекты стандарта индустрии с жидкостным охлаждением и агрессивным свободным охлаждением
1,2–1,3	Новые объекты колокейшна и гипермасштабируемые объекты с передовой конструкцией
1,36	Взвешенный по размеру глобальный средний показатель Uptime (крупные объекты учитываются пропорционально)
1,5–1,6	Типичный воздушный охлаждаемый корпоративный зал или средний колокейшн
1,52	Простой (невзвешенный) глобальный среднеотраслевой показатель Uptime, 2026
1,8+	Старые, плохо оптимизированные или высокие по избыточности устаревшие объекты

Разница между средним показателем 1,52 и производительностью новых объектов 1,2–1,3 существует потому, что тысячи старых объектов ещё работают и снижают средний показатель — новая эффективная мощность добавляется быстрее, чем старая выводится, не заменяя её напрямую. Для компромиссов на водяной стороне этих же выборов охлаждения см. наш гайд по использованию воды в дата-центрах.

Потолок воздуха и пол жидкости

Воздушное охлаждение имеет практический предел плотности. Выше примерно 30-40 кВт на стойку объём воздушного потока и мощность вентилятора, необходимые для отвода тепла, становятся непрактичными, и риск горячих пятен резко возрастает.

Плотность стойки	Стандартный подход охлаждения
Менее 10 кВт	Воздушное охлаждение CRAC/CRAH, стандартный горячий/холодный проход
10–30 кВт	Воздушное охлаждение с изолированными проходами или встроенным охлаждением
30–40 кВт	Воздушное охлаждение на практическом пределе; некоторые операторы начинают гибридное жидкостное вспомогательное охлаждение
40–120 кВт	Direct-to-chip жидкостное охлаждение становится стандартом
120–250+ кВт	Погружное охлаждение или direct-to-chip с максимальным потоком охлаждающей жидкости

NVIDIA GB200 NVL72 потребляет примерно 120-132 кВт при развёртывании и поставляется с встроенным direct-to-chip охлаждением. Uptime Institute сообщает о 22% операторов, внедривших direct-to-chip охлаждение к 2026 году, в основном для стоек ИИ и HPC, а не для объекта в целом. Для подробного сравнения direct-to-chip и погружного охлаждения — стоимости на стойку, сложности модернизации и того, какое решение подходит для какой рабочей нагрузки — см. наш отдельный гайд по жидкостному охлаждению для дата-центров ИИ.

Что на самом деле стоит охлаждение

Инвестиция в охлаждение	Типичная стоимость	Примечания
Замена блока CRAC	$15 000–50 000	За блок, 30–200 кВт
Устройство CRAH	$25 000–75 000	Плюс стоимость общей установки охлаждения
Модернизация direct-to-chip	$28 000–42 000 за стойку	Холодные пластины, коллекторы, CDU
Погружное охлаждение (однофазное)	$4 500–6 800 за кВт нагрузки ИТ	Установленная стоимость
Модернизация объекта колокейшна под жидкостное охлаждение	~$2 млн за МВт	Существующее здание, при наличии запаса электроснабжения
Новый специально построенный объект, готовый к жидкости	$11 млн+ за МВт	Специально разработанный

Ограничивающим фактором при любой модернизации охлаждения обычно является электрическая мощность, а не само оборудование охлаждения — объект без запаса электроснабжения не может поддерживать стойки с более высокой плотностью независимо от того, насколько хороша его установка охлаждения. Это то же самое узкое место сетевого подключения, рассмотренное в нашем гайде по очередям подключения к сети.

Размер рынка охлаждения и рост

Оценки размера глобального рынка охлаждения дата-центров в 2026 году варьируют в зависимости от исследовательской фирмы и области охвата — от примерно $13 млрд до $31 млрд за текущий год — но темп роста последовательно высокий, сходясь примерно на 12-17% CAGR в начало 2030-х годов. Сегмент жидкостного охлаждения в частности прогнозируется расти намного быстрее: с примерно $4,07 млрд в 2026 году до $27,65 млрд к 2033 году, 31,5% CAGR, отражая то, насколько далеко плотность стоек ИИ превзошла практические пределы воздушного охлаждения.

Региональные особенности

Выбор технологии охлаждения неразделим с климатом и доступностью воды:

• Умеренные/холодные рынки (Скандинавия, Северная Европа, тихоокеанский северо-запад США, части Канады) получают обширные часы свободного охлаждения, толкая PUE к нижнему концу диапазона и снижая операционные затраты на механическое охлаждение.
• Тропические/влажные рынки (Сингапур, Бангкок, Джохор, большинство Юго-Восточной Азии) получают мало свободного охлаждения или вообще не получают его и полагаются на механическое охлаждение или градирни год-круглое, что является одним из факторов более высоких цен на колокейшн в регионе.
• Рынки с дефицитом воды всё чаще отдают предпочтение воздушным охладителям или замкнутым жидкостным системам над испарительными градирнями, чтобы избежать внимания к использованию воды — см. наш гайд по бенчмаркам использования воды.

Что с этим делать

Для покупателей колокейшна, оценивающих объект, спросите на 12-месячный PUE (не конструкционный PUE), разбивку между CRAC и CRAH/установкой охлаждения, и доступно ли свободное охлаждение на месте климатически — эти три числа предсказывают как передачу затрат энергии, так и запас под будущее увеличение плотности. Для покупателей ИИ/HPC, нуждающихся в 40 кВт+ на стойку, подтвердите готовность к жидкостному охлаждению (ёмкость CDU, трубопровод, изоляция контура охлаждающей жидкости) перед подписанием, так как модернизация посредине контракта нарушена и дорога. Сравните спецификации живых объектов и получите предложения с учётом охлаждения в справочнике дата-центров Coloprice или запросите цены через нашу форму запроса.