Az adatközpont folyadékhűtési háborúja: Vízhűtéses csavaros hűtők váltják fel a léghűtést

A puskapor nélküli háború eldőlt.
2026 májusában a H3C bombázott a NAVIGATE Summit rendezvényen: a nagy sűrűségű, nagy sűrűségű, teljesen folyadékhűtéses S90000 rendszer 576 maggal és az adatközponti PUE 1,05 alá esett.
Körülbelül ugyanebben az időben az NVIDIA a GTC konferencián bemutatta ütőkártyáját, a Vera Rubin NVL72-t, az első olyan architektúrát, amely 100%-ban folyadékhűtéses. A H100 700 W-áról a Rubin 2000 W-án át a Vermeer 500 W-ig az MCU energiafogyasztása az egekbe szökött.
Néhány évvel ezelőtt az adatközpontok elsődleges hűtési megoldásai a léghűtéses precíziós klímaberendezések és a vízhűtéses csavaros hűtők voltak. Ők alkották az iparág gerincét, a PUE általában 1,4 és 1,65 között mozog, míg a COP szinte állandó 3,5 és 4,5 között.
De most lerúgták őket a színpadról.
Nem fokozatos hanyatlás, hanem strukturális kivezetés.
Vízhűtéses csavaros hűtők: egykor az „energiahatékonyság királya”, most „politikai csapda”. Ahhoz, hogy megértsük, milyen drasztikus a változás, először is meg kell vizsgálnunk, milyen erős volt a leváltott "király".
A vízhűtéses csavarhűtők, amelyek magjában ikercsavarkompresszor található, 700 és 1000 kW közötti hűtési kapacitással rendelkeznek, a tipikus COP-értékek 5,8 és 6,2 között mozognak, és egyes csúcsmodellek a 6,5-öt is megközelítik. Héj-csöves kondenzátorokat, elárasztott elpárologtatókat és elektronikus expanziós szelepeket alkalmaznak, és intelligens mikroszámítógépes vezérlőrendszerrel vannak felszerelve, amely támogatja a fokozatmentes energiaszabályozást, hogy pontosan kielégítse a 10%-tól 100%-ig terjedő terhelési tartományban az igényeket.
A rendszert évtizedek óta használják olyan iparágakban, mint a vegyipar, az elektronika, a gyógyszeripar és az új energia, és kétségtelenül az "ipari hűtés királya". Az évi 8000 órát üzemelő, 500 tonnás vízhűtéses csavarhűtő elpusztíthatatlan egy hagyományos adatközpontban.
De itt van a probléma: a mennyezete az AI chipek padlója.
Amikor egy rack teljesítménysűrűsége a hagyományos 5-10 kW-ról 60 kW-ra vagy akár 130 kW-ra ugrik, és a chip TDP-je 700 W-ról 2000 W-ra ugrik, a vízhűtéses csigahűtő hűtőteljesítménye olyan, mintha egy vödörrel vezérelné a tűzcsapot – de gyakorlatiasan nem próbálták ki.
Ez inkább a politikáról szól. A Nemzeti Fejlesztési és Reformbizottság kemény célt javasolt a 2025-ös PUE-ra, nevezetesen számos új és nagy adatközpont megépítését és felújítását 2025-ig, amelyek közül legfeljebb 1,2 lesz nemzeti központ projekt. A sanghaji új intelligens számítástechnikai központokhoz a folyadékhűtő polcok több mint 50%-a, az adatközpontok adatközpontjainak pedig 50%-a szükséges.
A hagyományos vízhűtéses csavaros hűtők támogatják a léghűtési rendszereket. Nem az a kérdés, hogy "kissé alsóbbrendű" vagy, hanem arról, hogy "teljesen képzetlen".
Nincs semmi baj a hibás vízhűtéses csavarhűtőkkel. Egyszerűen mennek az áramlással.
Mik a folyadékhűtés előnyei? Három szó: gyors, hideg, gazdaságos. A folyadékhűtés nem új technológia. Az IBM az 1960-as években kezdett el dolgozni a folyadékhűtéses számítógépeken, és 1966-ban állt elő a folyékony dielektromos hűtés koncepciójával. A folyadékhűtés azonban csak a mesterséges intelligencia számítási teljesítményének robbanásszerű növekedése után vált igazán általánossá.
Az ok egyszerű: a léghűtéses csavarhűtők és a léghűtéses és vízhűtéses csavarhűtők fizikai korlátait szétzilálták a mesterséges intelligencia chipek.
Végezzünk néhány hőelvezetési számítást. Mennyivel hidegebb a levegő, mint a folyadék? A válasz: a folyadékok 1000-3000-szer melegebbek, mint a levegő. Ez nem egy "kicsit jobb" megkülönböztetés, hanem egy szempontból megsemmisítő győzelem.
Amikor az NVIDIA H200 chipje a hő több mint 30%-át állítja elő nagy terhelés mellett, és amikor a mikroszámítógépek energiafogyasztása 700 W-ról 200 W-ra nő, a hagyományos léghűtőrendszer hőelvezetési korlátja könnyen áttörhető, mint egy papírfal. A léghűtés a helyi hotspotok kockázatával jár; A hőmérséklet-ingadozások a kiképzési küldetések megszakítását, az ellenőrzőpontok visszaállítását és a hálózati szinkronizálási késleltetés növekedését okozhatják. A nagy teljesítményű fürtök esetében minden nem tervezett leállás több millió dollárba kerülhet.
Hogyan oldja meg ezt a problémát a folyadékhűtés? Mindegyik módszernek megvannak a maga előnyei.
Az első módszer: Hideglemezes folyadékhűtés – a fő megoldás és az iparosítás leggyorsabb módja.
A chipen lévő "jégforgácsok" segítségével a folyadékok a mikrocsatornákon keresztül áramlanak, és közvetlenül magukkal veszik a hőt. A megoldás minimális módosításokat igényel a meglévő szerverarchitektúrán, és könnyen telepíthető, így a 2025 és 2026 közötti időszakban a legjobb választás az AI-infrastruktúra telepítéséhez. A H3C S90000 és Sugon C7000-F fázisváltó hideglemezes folyadékhűtési megoldásai egyaránt ezt a megközelítést követik.
A hidegpanel folyadék 1,2-nél kisebb PUE-értéket érhet el, egyes optimalizálási sémák akár 1,1-et is elérhetnek. A hagyományos léghűtéshez képest a folyadékhűtés körülbelül 50%-kal javítja a hőelvezetés hatékonyságát, és több mint 30%-kal megtakarítja az elpazarolt energiát. Egy nagy és közepes méretű, 10 millió kilowatt kapacitású intelligens számítástechnikai központ évente mintegy 30 millió dollárt takaríthat meg az áramköltségen.
A második módszer: Merülő folyadékhűtés – a végső megoldás a hőelvezetési hatékonyság maximalizálására.
Ez azt jelenti, hogy a szervert teljesen elmeríti a szigetelő hűtőfolyadékban, miközben a chip közvetlenül érintkezik a folyadékkal. A hő közvetlenül a folyadék elpárologtatásával vagy fajhőjének növekedésével távozik. A megoldás több ezerszer hatékonyabb, mint a léghűtés, PUE stabilitása 1,05 és 1,1 között van szabályozva, zajszintje 50 decibel alatt van, és egységenkénti teljesítménysűrűsége meghaladja a 100 kilowattot.
Az Alibaba immerziós hűtőrendszere, amelyet a Zhang Bei adatközpontban telepítettek, két év működés után csodákat művelt: a folyadékhűtéses szerver összetevőinek kumulatív meghibásodási aránya 52,9%-kal alacsonyabb, mint a léghűtéses szervereké. Ezzel nemcsak áramot takaríthatunk meg, hanem a karbantartási költségeket is csökkentjük.
A merülő folyadékhűtésnek azonban nagy a belépési korlátja is – magas belépési költség, bonyolult üzemeltetés és karbantartás, valamint az ipari szabványok hiánya. Ezért rövid távon a hűtőlemez hűtése prioritás, míg a merülő hűtés kiegészítő.
A piaci adatokból nem szabad beleszagolni: a 20-76,5 milliárd dolláros háborúba. A számok a legőszintébb ítéletek.
A folyadékhűtéses adatközpontokba történő globális befektetések 2017 és 2025 között folyamatosan 26,32 milliárd dollárra nőttek. A kínai piac aktívabb volt: a 2017-es 16,91 milliárd jüanról 2025-ben 76,55 milliárd jüanra nőtt, 21%-os összetett éves növekedési ütem mellett.
2026-ra ez a szám felgyorsul. 2026-ra a China Galaxy Securities az AI-kompatibilis intelligens számítástechnikai központok folyékony hűtési piacát körülbelül 20 milliárd jüanban, a szerverek és a felhőalapú folyadékhűtéses piacot körülbelül 8-10 milliárd jüanban, a hagyományos iparágakban körülbelül 2 milliárd jüanban, a kínai folyadékhűtéses szerverek piacát pedig több mint 30 milliárd jüanban látja.
Mi a helyzet a hagyományos precíziós klímaberendezések piacával? 2024-ben a kínai adatközponti precíziós légkondicionáló piac mérete meghaladta az 5 milliárd jüant, ami éves szinten 29%-os növekedést jelent. Úgy tűnik, hogy nő? De ez azért van, mert a meglévő piacok még mindig emésztik. Hosszú távon a folyadékhűtéses technológia a következő 5-10 évben fokozatosan csökkenti a precíziós klímaberendezések piaci részesedését, ami visszafordíthatatlan tendencia.
Ami a versenyhelyzetet illeti, a Sugon Digital Technology 55,7% és 61,3% közötti piaci részesedéssel rendelkezik a folyadékhűtési infrastruktúra piacán, ami 3-4 egymást követő évben vezeti a piacot. Mesterséges intelligencia-hatékony algoritmusokat használva az Invik iPower sorozatú precíziós légkondicionálói 1,8-ról 1,3-ra csökkentették a PUE-t a valós tesztelés során, így évente több mint 300 000 dollárt takarítottak meg az áramköltségeken. A Huawei hőkezelési vezérlője (a TMU AC/DC kettős teljesítményű struktúrát használ a „megszakítás nélküli” hűtés eléréséhez. A Schneider Electric SmartCool terminállégkondicionáló energiatakarékos megoldása 31 31% idő- és energiamegtakarítást ér el.
Ezek a hagyományos résztvevők ahelyett, hogy kézen ültek volna, kétségbeesetten áttértek a folyadékhűtésre. Az átalakulás üteme azonban nem tartott lépést azzal, hogy a piacot elnyelte a folyadékhűtés.
Hol van a vízhűtéses csavarhűtők „utolsó csatatere”? Az, hogy a vízhűtéses csavaros hűtőket kicserélik, nem jelenti azt, hogy holnap eltűnnek.
Az alacsony és közepes sűrűségű polcrendszerben -- a hagyományos adatközpontokban, gyárakban és a 10 kW-nál kisebb polcokkal rendelkező kereskedelmi épületekben -- vízhűtéses csavaros hűtők -- a vízhűtéses csavaros hűtők továbbra is a legköltséghatékonyabb megoldás. Műszakilag érettek, könnyen karbantarthatók, alacsony kezdeti költségük van, és 5,8-6,2 közötti COP-értékük ideális ezekhez a forgatókönyvekhez.
2025 elejétől az országban az adatközponti rackek száma meghaladja a 8 milliót, melyeket a közepes és alacsony sűrűségű rackek uralnak. Ezeket a "régi állványokat" nem cserélik le egyik napról a másikra folyadékhűtéssel; ebben az esetben a vízhűtéses csavaros hűtők türelmi ideje 5-10 év.
Ez a türelmi idő azonban nem garantálja a biztonságot.
Sanghajban, Sencsenben, Guizhouban és más helyeken kifejezetten megkövetelik, hogy az új adatközpontokban a folyadékhűtő polcok aránya elérje az 50 százalékot, miközben a PUE-t 1,4 alá kell frissíteni. Ez azt jelenti, hogy még ha ma is vízhűtéses csavaros hűtőket használ, holnap folyékony hűtést kell használnia új projektjéhez.
A mélyebb logika az, hogy a folyadékhűtés nemcsak a hűtőt, hanem a teljes hűtőszerkezetet is kiszorítja.
A hagyományos szerkezet a "Hidegvizes gép → Hűtővíz → Precíziós Légkondicionálás → Hideg levegő → Chip" hosszú lánccal, nagy veszteséggel és magas PUE-val. A folyadékhűtés szerkezete "hideg lemez/merítés → folyadék → chip" rövid lánccal, alacsony veszteséggel és alacsony PUE-val. Az új szerkezetben a hűtőket "lehűtik" - magas hőmérsékletű hűtővíz és folyadékhűtő panelek segítségével közvetlenül elvezetik a hőt, teljesen megkerülve a hagyományos hűtőket.
"A folyadékhűtés lesz a következő trend az AI számítási teljesítményében" - mondta egyenesen Jensen Huang, az Nvidia vezérigazgatója. "A jövőben 45 Celsius-fokos meleg víz elegendő lesz a 80 Celsius-fok feletti forgács lehűtésére anélkül, hogy hűtőre lenne szükség."
Ez nem javaslat, hanem következtetés.
Egyszóval: nem "jobb", hanem "szükséges". Az adatközpontok piaca 2026-ban könyörtelen felszámolási folyamaton megy keresztül.
A vízhűtéses csavarhűtő teljesítménye nem veszett el, 6,2 COP-ja pedig a léghűtéses korszak plafonja lett. A fizika törvényei miatt a mesterséges intelligencia chipek nem kivitelezhetők: a levegő és a hideg víz hőleadó képessége egyszerűen nem elegendő a mesterséges intelligencia chipek előállításához.
A folyadékhűtés nem "jobb választás", hanem az "egyetlen választás". Ha az MCU több mint 20 millió kilowatttot használ évente, amikor a szabályzat szerint a PUE-nak 1,25-nél kisebbnek kell lennie, amikor a 10 MW-os Smart Computing Center több mint 30 millió kilowatttot használ évente, nincs más választása.
A vízhűtéses csavarhűtőktől a vízhűtéses csavarhűtőkön át a folyadékhűtős hűtőkig az adatközponti hűtési technológiát több mint 60 éve fejlesztették ki. Minden iterációt a számítási teljesítmény követelményei vezéreltek.
De ezúttal nem a kereslet feszegeti a határait, hanem maguk a fizika törvényei.
A vízhűtéses csavaros hűtők korszaka még nem ért véget, de aranykora elérkezett. A következő évtized a folyadékhűtésé. Ennek nem az az oka, hogy a folyadékhűtés bonyolult, hanem azért, mert a léghűtéses csavarhűtők és a léghűtéses és vízhűtéses csavarhűtők valóban elérték a határukat.