Жидкостное охлаждение в ИИ дата-центрах: DTC vs Immersion

Охлаждение direct-to-chip (DTC) обрабатывает 40–120 кВт на стойку при стоимости модернизации примерно $28 000–42 000 за 42U стойку, тогда как погружное охлаждение масштабируется свыше 150–250 кВт на стойку, но требует переработанного шасси и обходится в $4 500–6 800 за кВт установленной ИТ-нагрузки. Для большинства операторов, развертывающих ИИ-стойки в диапазоне 40–100 кВт сегодня, DTC является стандартом; погружное охлаждение зарезервировано для максимально плотных развертываний или в условиях жестких требований к энергоэффективности и экологичности.

Основные выводы

• DTC доминирует в текущих развертываниях. NVIDIA GB200 NVL72 (120 кВт номинальная, 130–132 кВт измеренная) поставляется с охлаждением direct-to-chip по умолчанию, и большинство модернизаций колокейшна в 2026 году следуют тому же пути.
• Погружное охлаждение превосходит по потолку плотности. Однофазное погружное охлаждение поддерживает 100–150+ кВт/стойку; двухфазное погружное охлаждение достигает 150–250+ кВт с PUE до 1,01–1,03 согласно данным производителей и интеграторов.
• Ретрофит дешевле нового строительства. Преобразование существующего зала в жидкостное охлаждение обходится примерно в $2 млн на МВт против $11 млн и выше на МВт для нового жидкостно-готового сооружения — примерно 80% экономии капитальных вложений согласно STL Partners.
• Внедрение остается практикой меньшинства для высокой плотности. Опрос Uptime Institute 2025 года показал, что 22% операторов используют прямое жидкостное охлаждение, и даже среди пользователей жидкостные контуры обычно обслуживают менее 10% от общего количества стоек.
• Электроэнергия, а не трубопроводы, является узким местом ретрофита. Объект без резервной электрической мощности не может поддерживать охлаждаемые жидкостью стойки независимо от качества конструкции трубопроводов.
• PUE существенно снижается. PUE в воздушно охлаждаемом зале 1,3–1,6 падает примерно до 1,05–1,15 с DTC и 1,02–1,10 с хорошо работающим погружным охлаждением согласно Vertiv и данным интеграторов с мест.
• Рынок жидкостного охлаждения остается малым по сравнению с общими затратами на дата-центры — Dell’Oro прогнозирует достижение $7–8 млрд в доходе производителей к 2029–2030 годам, доля примерно $1 трлн расходов на дата-центры в 2026 году.

Для получения текущего тарифа за кВт на колокейшн на рынках, поддерживающих высокоплотные развертывания, см. индекс цен на колокейшн. Для понимания экономики сдачи ГПУ на уровне стойки, которая определяет решения о плотности, см. облачные цены ГПУ.

Почему воздушное охлаждение перестает работать выше 30–40 кВт/стойку

Воздушное охлаждение удаляет тепло, перемещая большие объемы охлажденного воздуха по поверхностям сервера. Подход адекватно масштабируется примерно до 20–30 кВт на стойку при использовании изоляции горячего прохода и охлаждения в ряду, а при инженерных усилиях может достичь 30–40 кВт. После этого момента требуемый воздушный поток становится физически непрактичным — мощность вентилятора растет быстрее, чем полезное охлаждение, и горячие пятна образуются на самых плотных компонентах (ГПУ, стеки HBM) независимо от общего воздушного потока в помещении.

Ускорители ИИ превысили этот потолок в рамках одного поколения оборудования. NVIDIA H100 SXM потребляет примерно 700 Вт на ГПУ; полностью заполненный восьмиядерный воздушно охлаждаемый сервер все еще может работать в стандартной стойке на 10–15 кВт. Поколение Blackwell GB200 NVL72 меняет эту математику: каждый Grace Blackwell Superchip рассеивает до 1 200 Вт, а полная стойка с 72 ГПУ потребляет 120 кВт номинальной мощности — 130–132 кВт в измеренных развернутых конфигурациях согласно документации NVIDIA и интеграторов. Эта стойка поставляется с холодными пластинами direct-to-chip и встроенным устройством распределения хладагента (CDU) как стандартное оборудование, а не опция.

Охлаждение direct-to-chip: как оно работает и сколько стоит

Охлаждение direct-to-chip (DTC) направляет жидкий хладагент через холодные пластины, прикрепленные болтами непосредственно к процессору, ГПУ и другим компонентам с высокой мощностью. Коллектор распределяет хладагент к каждой холодной пластине; CDU расположен между контуром воды объекта и этим герметичным вторичным контуром, контролируя расход, температуру и давление, а также изолируя качество воды объекта от более чувствительного электронного контура.

DTC удаляет примерно 70–80% от общей теплоотдачи сервера непосредственно в жидкость — память, хранилище, сеть и компоненты подачи питания по-прежнему полагаются на остаточный воздушный поток, поэтому стойке DTC все еще требуется какая-то воздушная обработка на уровне помещения, просто намного меньше, чем в полностью воздушно охлаждаемом зале.

Атрибут	Direct-to-chip	Примечания
Практическая плотность стойки	40–120 кВт	Соответствует текущим платформам ускорителей ИИ (GB200 NVL72: 120–132 кВт)
Стоимость за 42U стойку (ретрофит)	$28 000–42 000	Холодные пластины, коллекторы, встроенный CDU; цены интеграторов 2026 года
Влияние на PUE	Падает до ~1,05–1,15 с базовой линии 1,3–1,6 воздушно охлаждаемого зала	Данные Vertiv с мест
Совместимость оборудования	Требует жидкостно-готовых серверов с креплением холодной пластины	Не может быть добавлено к произвольному устаревшему оборудованию
Температура воды объекта	Типичны классы ASHRAE W27–W45	Более теплые классы (W40/W45) позволяют отводить тепло только через сухие охладители большую часть года

Основное преимущество DTC состоит в том, что он работает с форм-факторами серверов, близкими к современной стандартной 19-дюймовой стойке, поэтому операторы могут модернизировать существующее помещение вместо перестройки с нуля — при условии, что объект имеет резервную электрическую емкость.

Иммерсионное охлаждение: однофазное, двухфазное и его место

Иммерсионное охлаждение погружает целые серверные платы в диэлектрическую жидкость, которая не проводит электричество, удаляя тепло со всех компонентов одновременно, а не только с самых горячих.

• Однофазное иммерсионное охлаждение: жидкость остается жидкой на протяжении всего цикла, циркулируя к внешнему теплообменнику. Поддерживает плотность выше 100 кВт на эквивалент стойки с PUE, приближающимся к 1,03. Установленная стоимость обходится примерно в $4 500–6 800 за кВт ИТ-нагрузки, включая резервуары, диэлектрическую жидкость, устройства распределения хладагента и оборудование отвода тепла.
• Двухфазное иммерсионное охлаждение: жидкость кипит на поверхности компонента и конденсируется у крышки резервуара, перемещая тепло гораздо более эффективно. Обеспечивает PUE 1,01–1,03 и поддерживает 150–250+ кВт на эквивалент стойки, но обходится в $65 000–95 000 за полный эквивалент стойки и включает специальные жидкости с собственными аспектами обращения и экологичности.

Иммерсионное охлаждение требует серверов, разработанных для погружения — без вращающихся накопителей, и соединители и термопаста, рассчитанные на жидкость — поэтому это фактически переделка оборудования, а не простая модификация. Это делает его наиболее подходящим для новых залов высокопроизводительных вычислений, специализированных кластеров подготовки ИИ или граничных/встроенных развертываний, где экстремальная плотность на небольшой площади важнее совместимости со стандартными серверами.

Direct-to-chip vs иммерсионное охлаждение: рядом

Фактор	Direct-to-chip	Однофазное иммерсионное	Двухфазное иммерсионное
Потолок плотности стойки	40–120 кВт	100–150+ кВт	150–250+ кВт
Типичный PUE	1,05–1,15	~1,02–1,05	1,01–1,03
Ретрофит в существующие стойки	Да, с жидкостно-готовыми серверами	Сложно — требуются резервуары, не стойки	Сложно — требуются резервуары, специальная жидкость
Относительная стоимость за стойку/кВт	Ниже	Средняя	Наивысшая
Совместимость оборудования	Стандартное шасси с креплением холодной пластины	Требует оборудования, рассчитанного на погружение	Требует оборудования, рассчитанного на погружение
Лучший вариант	ИИ-стойки вывода/подготовки на 40–120 кВт, ретрофиты колокейшна	Плотные HPC-кластеры, объекты, ограниченные по пространству	Кластеры исследований/подготовки с экстремальной плотностью

Во что обходится модернизация колокейшн-объекта

Экономика на уровне объекта благоприятствует модернизации существующих залов в сравнении с построением новой жидкостно-готовой емкости. STL Partners оценивает ретрофит жидкостного охлаждения примерно в $2 млн на МВт против $11 млн и выше на МВт для сопоставимого новостройки, жидкостно-готовой — примерно 80% экономия капитальных вложений. Этот разрыв объясняет, почему 65% новых установок CDU на объектах колокейшна в Северной Америке в 2026 году — это ретрофиты, а не новое строительство согласно Nautilus Data Technologies.

Узким местом ретрофита редко бывают сами трубопроводы. Это электрическая мощность: объект нуждается в резервной емкости по электроэнергии — и часто в обновлении шинопровода или распределительного оборудования — перед тем как поддержать стойки на 40+ кВт, независимо от того, насколько хорошо спроектирован контур охлаждения. Объекты с выделенной мощностью ниже их номинальной емкости, или с резервом в существующих подстанциях, модернизируются быстрее. Полностью сданные в аренду, ограниченные по мощности объекты (первичные рынки Северной Вирджинии, например, имеют примерно 0,3% вакансии согласно данным CBRE за H2 2025) имеют наименьше возможности добавить емкость охлаждения без более широкого обновления электросети.

Для провайдеров колокейшна ретрофиты несут дополнительное усложнение, которое гиперскейлеры, строящие для себя, не сталкиваются: преобразование работающего объекта рискует нарушить работу существующих арендаторов, и операторы обычно хотят зафиксированный спрос клиентов и план миграции перед началом работ.

Классы температуры ASHRAE: почему «жидкостное охлаждение» — это не один стандарт

Технический комитет ASHRAE 9.9 определяет классы температуры воды объекта жидкостного охлаждения — W17, W27, W32, W40, W45 и W+ — где число обозначает максимальную температуру подачи воды в градусах Цельсия. Все классы имеют нижнюю границу 2°C.

Выбранный класс определяет, нужна ли объекту механическая система охлаждения вообще:

• W17–W27: требует охлажденной воды, аналогична системе охлаждения в традиционном воздушно охлаждаемом зале.
• W32: промежуточный; сокращает часы работы холодильной установки в большинстве климатических условий.
• W40–W45 и W+: достаточно теплая для того, чтобы сухие охладители или градирни отводили тепло большую часть или весь год, исключая механическое охлаждение и сокращая потребление энергии и потребление воды от испарительного охлаждения.

Объекты, спроектированные вокруг классов W40+, получают наибольшую выгоду в эффективности и использовании воды, но требуют оборудования, проверенного для более теплых температур подачи — решение конструкции, принимаемое во время закупки стойки и сервера, а не что-то, что объект может модернизировать впоследствии без снижения производительности.

Использование воды: это зависит от конструкции, а не от метки метода охлаждения

Жидкостное охлаждение не автоматически экономит воду. Объект direct-to-chip по-прежнему полагающийся на испарительные градирни для остальной части своей воздушно охлаждаемой нагрузки видит ограниченное улучшение использования воды в сравнении с сопоставимым воздушно охлаждаемым залом — экономия происходит от работы при более теплых классах ASHRAE (W40/W45), которые позволяют использовать только сухие охладители для отвода тепла, а не от наличия жидкостных контуров per se. Герметичный диэлектрический контур иммерсионного охлаждения может полностью устранить испарительное потребление воды в обслуживаемой иммерсионным способом части нагрузки, что является одной из причин его внимания на рынках, ограниченных по воде. Операторы должны просить указать измеренное значение эффективности использования воды (WUE) объекта, а не предполагать, что любой жидкостно-охлаждаемый объект автоматически более водоэффективен, чем воздушно охлаждаемый.

Размер рынка и траектория внедрения

Опрос Uptime Institute о системах охлаждения 2025 года показал, что 22% операторов дата-центров уже используют прямое жидкостное охлаждение — без изменений от 2024 года — при этом дополнительные 61% говорят, что они в настоящее время его не используют, но рассмотрели бы. Даже среди пользователей жидкостные контуры обычно обслуживают менее 10% стоек в данном объекте, отражая то, как сосредоточен спрос все еще в залах подготовки и вывода ИИ, а не в вычислительной установке общего назначения.

Dell’Oro Group прогнозирует, что мировой рынок жидкостного охлаждения дата-центров достигнет примерно $7 млрд в доходе производителей к 2029 году, при прямом жидкостном охлаждении превышающем $8 млрд к 2030 году по мере его превращения из опции-ускорителя в фундаментальное требование для емкости, посвященной ИИ. Это все еще небольшая доля примерно $1 трлн глобальных расходов на дата-центры, ожидаемых в 2026 году — жидкостное охлаждение остается специализацией высокой плотности, а не стандартом по всему общему объему индустрии.

Что это означает для покупателей колокейшна

1. Спросите о фактической поддержке плотности стойки, а не маркетинговой метке. «Готово к жидкостному охлаждению» может означать что угодно от объекта с запасными заглушками трубопроводов до полностью введенного в эксплуатацию контура CDU, протестированного при вашей целевой мощности. Получите протестированную плотность и класс температуры хладагента в письменном виде.
2. Согласуйте тип охлаждения с вашей дорожной картой оборудования, а не наоборот. Если вы развертываете стойки класса GB200 сейчас, совместимость DTC почти обязательна. Если вы оцениваете HPC или специальную кремний на 150+ кВт экстремальной плотности, иммерсионное охлаждение может быть единственным вариантом — проверьте совместимость сервера перед обязательством.
3. Проверьте электрический резерв перед резервом охлаждения. Объект может иметь отличную инфраструктуру жидкостного охлаждения и по-прежнему не может добавить вашу стойку при отсутствии резервной электрической емкости — подтвердите обоих в одном разговоре.
4. Используйте экономику ретрофита как справочную информацию при переговорах. При примерно $2 млн на МВт для ретрофита против $11 млн и выше для новых сооружений, оператор, котирующий надбавки за жидкостное охлаждение на модернизированном объекте, имеет материально более низкую базу затрат, чем объект на принципиально новом жидкостно-готовом объекте — учтите это при обсуждении ставок.
5. Проверьте значение WUE, а не только значение PUE, если наличие воды — это ограничение на вашем целевом рынке — эти два не движутся вместе автоматически.

Сравните тарифы за кВт в колокейшнах, поддерживающих высокоплотные, жидкостно-охлаждаемые развертывания в индексе цен на колокейшн, просмотрите конкретные объекты в каталоге дата-центров, или запросите расценку с ориентацией на текущие индексные ставки.