Как охлаждают дата-центры: воздух, вода и жидкостное охлаждение

01Как охлаждают дата-центры: короткий ответ

Дата-центры охлаждают тремя основными способами: воздухом (кондиционеры, холодные и горячие коридоры, наружный воздух), водой (чиллеры и испарительные градирни) и жидкостью, которая подводится прямо к процессорам или в которую погружают серверы целиком. Выбор зависит от плотности оборудования, климата и цены воды и электричества.

Обычные корпоративные залы до сих пор живут на воздухе, крупные облачные площадки комбинируют воздух, фрикулинг и испарение, а стойки для обучения нейросетей почти всегда требуют жидкостного охлаждения. Как устроен дата-центр в целом — электропитание, связь, классы надёжности — мы подробно разбирали в материале «Что такое дата-центр». Здесь речь только о том, куда девается тепло.

02Зачем охлаждать и сколько энергии на это уходит

Сервер — по сути электрический обогреватель, который попутно считает. Почти каждый ватт, поданный на процессоры и память, превращается в тепло, и его нужно непрерывно выводить из зала. ASHRAE рекомендует держать температуру воздуха на входе в оборудование в диапазоне от 18,0 до 27,0 °C: выше начинаются троттлинг и отказы.

Масштаб задачи растёт вместе с отраслью. По оценке Международного энергетического агентства, в 2024 году дата-центры потребили около 415 ТВт·ч — примерно 1,5% мирового электричества, а к 2030 году потребление может удвоиться до 945 ТВт·ч. Доля охлаждения в этом счёте сильно различается: от примерно 7% у эффективных гиперскейл-площадок до более чем 30% у устаревших корпоративных залов.

Главная метрика эффективности — PUE (Power Usage Effectiveness): отношение всей энергии, потреблённой площадкой, к энергии, дошедшей до ИТ-оборудования. Идеал — 1,0. Google объясняет на примере: PUE 2,0 означает, что на каждый ватт для серверов тратится ещё ватт на охлаждение и распределение питания.

03Как работает воздушное охлаждение: CRAC, CRAH и коридоры

Классический машинный зал охлаждается прецизионными кондиционерами. CRAC (Computer Room Air Conditioner) — шкаф со встроенным компрессором и фреоновым контуром, CRAH (Computer Room Air Handler) — вентилятор с теплообменником, через который прокачивается охлаждённая вода от чиллера. CRAH выгоднее на больших площадках: холод централизованно производят чиллеры, а в зале остаются только вентиляторы и теплообменники.

Воздух подают под фальшпол или сверху, он проходит сквозь серверы спереди назад и возвращается к кондиционерам. Чтобы горячий выхлоп не подмешивался к холодному потоку, стойки ставят рядами «лицом к лицу» и «спиной к спине»: так образуются холодные и горячие коридоры. Смешение потоков, как отмечает Википедия, серьёзно снижает эффективность охлаждения.

1. 1
   Кондиционеры подают холодный воздух в холодный коридор — перед лицевыми панелями серверов.
2. 2
   Вентиляторы серверов протягивают воздух сквозь корпус, он забирает тепло процессоров, памяти и дисков.
3. 3
   Нагретый воздух выходит в горячий коридор за стойками.
4. 4
   Горячий воздух возвращается к CRAC или CRAH, отдаёт тепло фреону или воде и снова идёт в холодный коридор.
5. 5
   Тепло из водяного контура сбрасывается на улицу через чиллеры, сухие градирни или испарительные градирни.

Следующий шаг — изоляция коридоров (containment): холодный или горячий коридор закрывают дверями, потолочными панелями и заглушками в пустых юнитах. Это недорогая мера, которая позволяет поднять температуру подачи и снизить работу вентиляторов и компрессоров.

04Фрикулинг и испарительное охлаждение: бесплатный холод и цена воды

Фрикулинг (free cooling) — охлаждение наружным воздухом или холодной водой без работы компрессоров. Если на улице прохладнее, чем нужно в зале, воздух фильтруют и подают напрямую или через теплообменник. Поэтому крупные операторы охотно строят площадки на севере: в Финляндии, Швеции, Ирландии. Google в финской Хамине охлаждает дата-центр морской водой из Финского залива.

Испарительное охлаждение использует простую физику: испаряясь, вода забирает много тепла. Горячий воздух или водяной контур проходит через увлажнённые панели или градирни, и температура падает без компрессора. Электричество экономится, зато расходуется вода, и в засушливых регионах это становится политическим вопросом.

Для воды придумали свою метрику — WUE (Water Usage Effectiveness): сколько литров воды расходуется на киловатт-час, потреблённый ИТ-оборудованием. При чисто воздушном охлаждении WUE может быть нулевым, при испарительном — доходить до 2,5 л/кВт·ч. Equinix, например, в 2025 году показала 0,91 л/кВт·ч в среднем по миру и 1,41 л/кВт·ч на площадках с испарительным охлаждением.

05Жидкостное охлаждение: холодные пластины и погружение в жидкость

Вода и специальные жидкости переносят тепло в разы эффективнее воздуха, поэтому при высокой плотности жидкость подводят прямо к источнику тепла. Есть два основных подхода.

Direct-to-chip, или холодные пластины. На процессор и графический ускоритель ставят медную пластину с микроканалами, по которой течёт теплоноситель. Он уносит тепло в распределительный блок (CDU), где через теплообменник отдаёт его внешнему контуру здания. По описанию NVIDIA, такая схема переносит тепло без воздуха-посредника, позволяет работать с более тёплой водой и в ряде случаев отказаться от механических чиллеров. Остальные компоненты сервера — диски, блоки питания — по-прежнему обдуваются воздухом.

Иммерсионное охлаждение. Серверы целиком погружают в ванну с диэлектрической жидкостью, которая не проводит ток. В однофазной схеме жидкость (синтетические масла, эфиры) не кипит: её прокачивают через теплообменник. В двухфазной используют фторсодержащие жидкости с низкой температурой кипения: они кипят на горячих чипах, пар поднимается к охлаждаемой крышке, конденсируется и стекает обратно. Двухфазные системы эффективнее, но жидкости дороги и попадают под растущее регулирование фторорганических веществ (PFAS).

06Почему ИИ-стойкам нужна жидкость

Бум больших языковых моделей изменил тепловую арифметику. По данным NVIDIA, традиционные дата-центры работали с плотностью около 20 кВт на стойку, а современные гиперскейл-площадки поддерживают более 135 кВт. Одна стойка GB200 NVL72 объединяет 72 графических ускорителя Blackwell и 36 процессоров Grace, а её потребление при полной нагрузке, согласно документации NVIDIA, составляет около 120 кВт.

Отвести такую мощность воздухом из шкафа размером с холодильник практически невозможно: понадобились бы ураганные потоки и огромные вентиляторы. Поэтому NVL72 изначально выпускается с жидкостным охлаждением. NVIDIA утверждает, что по сравнению с H100 система даёт в 25 раз больше производительности при той же мощности, а её водоэффективность в 300 раз выше, чем у традиционной архитектуры с воздушным охлаждением.

Для рынка это означает перестройку. Инвестиции в ИИ-инфраструктуру, по оценке McKinsey, в 2026 году могут достичь $769 млрд, и заметная доля уходит на насосы, CDU и трубопроводы. Разработчики моделей вроде Anthropic (что это за компания) арендуют мощности у облаков и CDN — как в сделке Anthropic и Akamai на $11,6 млрд, — и от охлаждения напрямую зависит, сколько ускорителей поместится в зал.

07Рекуперация тепла: дата-центр как котельная

Тепло, которое дата-центр выбрасывает в атмосферу, можно продать. Проблема в том, что воздух из горячего коридора слишком прохладный для теплосети, поэтому нужны тепловые насосы, которые поднимают температуру. Жидкостное охлаждение упрощает задачу: теплоноситель выходит из стойки заметно горячее воздуха.

Самый крупный пример — Финляндия. 6 мая 2026 года Fortum объявила о запуске производства тепла на двух площадках Microsoft в Эспоо и Кирконумми. Когда проект заработает полностью, отходящее тепло дата-центров должно покрывать около 40% годовой потребности региона в тепле. Google в Хамине также строит объект для передачи тепла за пределы площадки.

08Экзотика: дата-центры под водой и в космосе

Microsoft проверяла радикальную идею в проекте Natick: герметичную капсулу с сотнями серверов в 2018 году опустили на дно у Оркнейских островов на глубину 117 футов, а в 2020 году подняли. Внутри был сухой азот вместо воздуха, охлаждала всё морская вода. Доля отказов под водой составила одну восьмую от наземной, но в серию проект не пошёл.

Следующий рубеж — орбита. Google 1 октября запускает спутник с четырьмя TPU: ускорители будут работать около 15 минут подряд, после чего отключаться для охлаждения, а тепло отводится тепловыми трубками и радиаторами. В вакууме нет воздуха, и излучение — единственный способ избавиться от тепла. Чтобы заменить один крупный наземный дата-центр, понадобились бы тысячи таких спутников, так что пока это эксперимент.

09Что это значит для бизнеса

• Арендатор ИИ-мощностей должен спрашивать не только о цене за киловатт, но и о поддержке жидкостного охлаждения: многие старые залы физически не примут стойку на 120 кВт.
• PUE стоит сравнивать вместе с WUE и климатом площадки: низкий PUE в пустыне часто оплачен водой.
• Северные площадки с фрикулингом и доступом к теплосетям получают двойную выгоду — дешёвый холод и доход от продажи тепла.
• Поставщики насосов, теплообменников, CDU и диэлектрических жидкостей — отдельный растущий сегмент рынка.
• Главное ограничение всё чаще не охлаждение, а подключение к сети: проекты вроде Stargate в Нью-Мексико показывают, как стройки упираются в энергетику.

Если вы выбираете колокацию или облако для тяжёлых вычислений, попросите у оператора фактические PUE и WUE за год, а не проектные, и уточните, какую плотность на стойку он готов охладить уже сейчас.