Системи охолодження дата-центрів: від CRAC до занурення

Охолодження дата-центру відводить тепло, яке генерує IT-обладнання, щоб сервери залишалися в межах своїх робочих параметрів, і зазвичай споживає 30-40% від загальної енергії установи — другим за величиною показником після самого IT-обладнання. Спектр технологій охоплює: CRAC та CRAH повітряні обробники для звичайних навантажень, вільне охолодження та випаровувальні системи для скорочення механічного охолодження, а також пряме охолодження до кристала або занурене рідинне охолодження для стійок потужністю 60-130+ кВт, які зараз вимагає AI-навчання. Те, яка система потрібна установі, залежить від щільності стійок, клімату та доступного бюджету на модернізацію.

Ключові висновки

• Охолодження становить 30-40% від енергії установи в звичайному повітряно-охолодженому дата-центрі, знижуючись до 7-10% на найбільш ефективних гіпермасштабних установах, за даними МЕА та промислового порівняння.
• Середньогалузевий PUE становить 1.52 (Global Data Center Survey 2026 Uptime Institute), практично не змінюючись протягом останніх років, оскільки старі установи розбавляють довгий хвіст нових, високоефективних будівель, які працюють з 1.2-1.3.
• Блоки CRAC коштують $15 000-50 000 за заміну; блоки CRAH коштують $25 000-75 000 за блок плюс спільна чилерна установка — CRAH масштабується більш ефективно, але потребує більше передштатної інфраструктури.
• Вільне охолодження скорочує енергію охолодження на 30-50% та вартість виробництва охолодженої води на 70%, коли дозволяють зовнішні умови — але це практично не працює на тропічних хабах колокейшну, таких як Сінгапур чи Бангкок.
• Повітряне охолодження досягає максимуму близько 30-40 кВт на стійку. Вище цього, пряме охолодження до кристала або занурене рідинне охолодження стає стандартом; NVIDIA GB200 NVL72 споживає 120-132 кВт і постачається з охолодженням до рідини за замовчуванням.
• Модернізація для рідинного охолодження коштує приблизно $2 млн на МВт на установі колокейшну у порівнянні з $11+ млн на МВт для новобудовленої установи, готової до рідини, за STL Partners.
• Глобальний ринок охолодження становить приблизно $13-31 млрд у 2026 році, зростаючи на 12-17% щорічно; сегмент рідинного охолодження прогнозується зростати на 31,5% CAGR до 2033 року, оскільки щільність AI випереджає повітря.

Для живого ціноутворення за ринками див. індекс цін колокейшну та переглядайте інфраструктуру охолодження на 2900+ каталогізованих установах.

Як функціонує охолодження дата-центру, в трьох шарах

Кожна система охолодження виконує одне й те саме завдання на різних точках ланцюга: відвести тепло від кристала, перемістити його з кімнати та відхилити його поза будівлею.

1. Кристал в повітря або кристал в рідину. Тепло залишає процесор або в атмосферне повітря, потягнуте через радіатор і вентилятор, або в контур охолоджувача через холодну плиту (пряме охолодження до кристала) або діелектричну ванну (занурення).
2. Обробка на рівні кімнати. Блоки CRAC та CRAH витягають гарячого повітря з кімнати (або гарячого коридору), охолоджують його та повертають його в холодний коридор або підлогову камеру.
3. Відведення тепла. Установа скидає тепло назовні через чилерну установу, вежу охолодження, сухий охолодник або — під час годин вільного охолодження — безпосередньо в прохолодне зовнішнє повітря.

Більшість установ складають кілька з них: повітряно-охолоджені стійки, які живлять систему CRAH, підтримувану чилерною установкою з байпасом економайзера вільного охолодження, плюс ізольований контур рідини для найвищих щільних стійок.

CRAC проти CRAH: вибір на рівні кімнати

Функція	CRAC (Computer Room Air Conditioner)	CRAH (Computer Room Air Handler)
Джерело охолодження	Вбудований компресор, пряма розширення хладагенту	Охолоджена вода з центральної чилерної установки
Типова вартість блоку	$15 000-50 000 (заміна, потужність 30-200 кВт)	$25 000-75 000, плюс спільна інфраструктура чилеру
Ефективність в масштабах	Нижча — кожен блок працює зі своїм компресором	Вища — центральні чилерні установи масштабуються краще
Найкраще використання	Малі/середні установи, модернізація, окремі кімнати	Більші установи, які вже працюють з контуром охолодженої води
Модель надлишковості	N+1 на рівні блоку	Надлишковість спільної установи, часто більш економічна в масштабах

Блоки CRAC і CRAH разом все ще охоплюють близько половини встановленої бази охолодження в усьому світі — приблизно 52% ринку охолодження дата-центру за розподілом технологій у 2025 році, за даними ринкових досліджень, цитованих у розбіжках витрат виробника. Жоден не застарів; вони залишаються стандартом для переважної більшості корпоративних і роздрібних залів колокейшну, що працюють зі стійками стандартною потужністю 5-15 кВт. Див. наше керівництво щодо щільності потужності від 5 кВт до 130 кВт на стійку, щоб дізнатися, де кожна технологія припиняється працювати.

Вільне охолодження та економізація

Вільне охолодження (економізація) обходить механічне охолодження, коли зовнішнє повітря або вода достатньо холодні, щоб зробити це безпосередньо:

• Економайзери на повітряній стороні фільтрують і подають зовнішнє повітря безпосередньо, іноді змішане з повіттям, що повертається, скорочуючи час роботи компресора.
• Економайзери на водяній стороні використовують вежу охолодження для охолодження води шляхом випаровування замість компресора, скорочуючи вартість виробництва охолодженої води на 70% під час активних годин.

Робота економайзера може знизити енергію точного охолодження на 30-50%, залежно від місцевої температури та вологості, за даними ENERGY STAR та польових даних виробника. Вловлювання в кліматі: вільне охолодження є великим важелем в Скандинавії, Північній Європі, Канаді та північно-західній частині США, де температури вологого термометра залишаються низькими більшу частину року. Це близько до неможливого на вологих тропічних ринках, де Coloprice відстежує растучу частку нової ємності — див. наші керівництва щодо ринку Сінгапур та Джохор — що є однією з причин, чому ці ринки мають структурно вищі PUE та платять більше за механічне охолодження.

PUE: таблиця оцінювання охолодження промислості

Power Usage Effectiveness (PUE) розділяє загальну потужність установи на потужність IT-обладнання. PUE 1.0 є теоретичним мінімумом — нульовий надлишок. Середньогалузевий річний середній показник був 1.52 у 16-му щорічному Global Data Center Survey Uptime Institute (2026), цифра, яка змінилася лише поступово протягом років.

Рівень PUE	Типовий тип установи
1.0-1.15	Найсучасніша гіпермасштабна з рідинним охолодженням та агресивним вільним охолодженням
1.2-1.3	Нові будови колокейшну та гіпермасштабні установи, дизайн рівня лідера
1.36	Середньозважений за розміром глобальний середній показник Uptime (великі установи враховуються пропорційно)
1.5-1.6	Типова повітряно-охолоджена корпоративна або середня величина залу колокейшну
1.52	Простий (невважений) середній показник глобальної промислості Uptime, 2026
1.8+	Старі, погано оптимізовані або з високою надлишковістю спадщини установи

Розрив між середнім показником 1.52 і продуктивністю нової будови 1.2-1.3 існує тому, що тисячі старих установ все ще працюють і розбавляють середній показник — нова ефективна ємність додається швидше, ніж стара ємність виходить на пенсію, а не заміняє її. Для обмінів водяної сторони цих же варіантів охолодження див. наше керівництво щодо використання води в дата-центрах.

Потолок повітря і підлога рідини

Повітряне охолодження має практичну межу щільності. Вище приблизно 30-40 кВт на стійку, об’єм потоку повітря та потужність вентилятора, необхідні для видалення тепла, стають непрактичними, а ризик гарячих плям різко зростає.

Щільність стійки	Стандартний підхід охолодження
Менше 10 кВт	CRAC/CRAH охолодження повітря, стандартний гарячий/холодний коридор
10-30 кВт	Охолодження повітря з вмістаними коридорами або охолодженням у ряду
30-40 кВт	Охолодження повітря на його практичній стелі; деякі оператори починають гібридне охолодження рідиною
40-120 кВт	Пряме охолодження до кристала стає стандартом
120-250+ кВт	Занурене охолодження або DTC з максимальним потоком охолоджувача

NVIDIA GB200 NVL72 споживає приблизно 120-132 кВт, як розгорнуто, і постачається з охолодженням прямо до кристала вбудованим. Uptime Institute повідомляє, що 22% операторів прийняли пряме рідинне охолодження станом на 2026 рік, здебільшого для залів AI та HPC, а не для всієї установи. Для детального порівняння прямого охолодження до кристала проти занурення — вартість за стійку, складність модернізації та яка підходить якому навантаженню — див. наше виділене керівництво щодо рідинного охолодження для дата-центрів AI.

Що насправді коштує охолодження

Інвестиція в охолодження	Типова вартість	Замітки
Заміна блоку CRAC	$15 000-50 000	За блок, потужність 30-200 кВт
Блок CRAH	$25 000-75 000	Плюс вартість спільної чилерної установи
Модернізація прямого охолодження до кристала	$28 000-42 000 за стійку	Холодні плити, колектори, CDU
Однофазне занурене охолодження	$4 500-6 800 за кВт IT-навантаження	Встановлена вартість
Модернізація установи колокейшну для рідинного охолодження	~$2 млн на МВт	Існуюча будівля із запасом електроживлення
Нова новобудована установа, готова до рідини	$11 млн+ на МВт	Спеціально розроблена

Зв’язуючим обмеженням будь-якого оновлення охолодження зазвичай є електрична іміст, а не саме охолоджувальне обладнання — установа без резервної потужності не може підтримувати стійки вищої щільності незалежно від того, наскільки хороша її холодильна установка. Це та сама вузька гордля енергосистеми, висвітлена в нашому керівництві щодо черг підключення до мережі.

Розмір ринку охолодження та зростання

Оцінки розміру ринку на 2026 рік для глобального охолодження дата-центру варіюються залежно від дослідницької фірми та масштабу — від приблизно $13 млрд до $31 млрд для поточного року — але темп зростання послідовно високий, зосереджуючись близько 12-17% CAGR у ранніх 2030-х роках. Сегмент рідинного охолодження конкретно прогнозується зростати набагато швидше: від приблизно $4,07 млрд у 2026 році до $27,65 млрд до 2033 року, 31,5% CAGR, відображаючи, наскільки далеко щільність AI-стійок випередила практичну стелю повітряного охолодження.

Регіональні міркування

Вибір технології охолодження невідокремлювано від клімату та доступності води:

• Помірні/холодні ринки (Скандинавія, Північна Європа, північно-західна частина США, частини Канади) отримують обширні години вільного охолодження, штовхаючи PUE до низького кінця діапазону та зменшуючи механічні витрати на охолодження.
• Тропічні/вологі ринки (Сінгапур, Бангкок, Джохор, більшість Південно-Східної Азії) отримують мало або взагалі не отримують вільного охолодження і покладаються на механічне охолодження або випаровувальні вежі протягом року, що є одним з факторів за вищим ціноутворенням колокейшну в регіоні.
• Ринки, обмежені водою, все частіше віддають перевагу охолоджувачам з повітряним охолодженням або закритим контурам рідинних систем над випаровувальними веж охолодження, щоб уникнути перевірки використання води — див. наше керівництво щодо еталонів використання води.

Що робити з цим

Для покупців колокейшну, які оцінюють установу, запитайте PUE за останні 12 місяців (а не проектну PUE), розподіл між CRAC та чилерною установкою CRAH/охолодженою водою та чи є вільне охолодження кліматично можливим на сайті — ці три цифри передбачають як передачу енергетичних витрат, так і простір для майбутніх збільшень щільності. Для покупців AI/HPC, які потребують 40+ кВт на стійку, підтвердьте готовність до рідинного охолодження (ємність CDU, трубопроводи, ізоляція контуру охолоджувача) перед підписанням, оскільки модернізація за контрактом є руйнівною та дорогою. Порівняйте живі специфікації установи та отримайте пропозиції з розрахунком охолодження в каталозі дата-центрів Coloprice або запитайте ціноутворення через нашу форму запиту пропозиції.