Как будут охлаждать ЦОД будущего: 10 технологических прорывов весны 2026 года

Охлаждение дата-центров выходит на новый уровень: иммерсионные системы на базе GTL, солевые контуры с генерацией воды, алмазные покрытия с рекордной теплопроводностью и цеолитовые «тепловые батареи» меняют саму логику удаления тепла из серверных стоек. К этому добавляются ИИ-системы управления охлаждением, прорывные адсорбционные решения, устранение локальных перегревов ультразвуком и концепции рекуперации тепла с улавливанием CO₂. Отрасль стремительно уходит от классических чиллеров к гибридным и интеллектуальным моделям. Какие технологии уже проходят испытания и какие из них способны стать новым стандартом для ЦОД? Разбираем передовые решения в отраслевом дайджесте.

Keppel и Shell протестируют инновационное иммерсионное охлаждение

Сингапурская Keppel, получившая широкую известность благодаря развитию концепции плавучих ЦОД, и Shell Singapore анонсировали пилотный проект по внедрению нестандартного иммерсионного жидкостного охлаждения в действующем дата-центре. Тестирование стартует в мае 2026 года и продлится 12 месяцев. В случае успеха планируется применение технологии в новых проектах Keppel и сторонних ЦОД.

Иммерсионное охлаждение предполагает полное погружение серверов в диэлектрическую жидкость для прямого удаления тепла от компонентов. Особенность нового проекта в том, что в качестве хладагента будет использована фирменная жидкость Shell на основе технологии Gas-to-Liquids (GTL).

Эта технология предполагает переработку природного газа (преимущественно метана) в жидкие углеводороды: экологически чистое синтетическое дизельное топливо, бензин, базовые масла и нафту. Процесс обычно включает получение синтез-газа и последующий синтез Фишера-Тропша с превращением газа в высококачественные продукты без серы и ароматических углеводородов.

Uravu предложила солевую систему охлаждения ЦОД с генерацией воды

Индийская Uravu разработала технологию охлаждения дата-центров, которая одновременно снижает энергопотребление и позволяет извлекать воду из тёплого воздуха внутри машзалов. Решение основано на использовании жидкого солевого абсорбента, интегрированного в контур охлаждения. Технология использует низкопотенциальное тепло (35–60°C), которое обычно просто тратится впустую. Ключевые этапы процесса:

• тёплый воздух проходит через абсорбер;
• солевой раствор поглощает влагу;
• далее раствор нагревается и выделяет чистую воду в виде пара;
• при пониженном давлении вода конденсируется и возвращается в систему (в результате охлаждающая вода подаётся обратно с температурой 27–32°C — в допустимом диапазоне для серверного оборудования).

Ключевые показатели:

• до 30 м³ воды в сутки на 1 МВт IT-нагрузки в машзале (минимум 5 м³ в сутки при неблагоприятных условиях);
• энергопотребление в 5 и 2 раза ниже относительно воздушных и водяных чиллеров, соответственно;
• возможность достижения отрицательного водного баланса (избыток воды, которую можно использовать повторно или поставлять внешним потребителям).

Технология решает сразу две ключевые задачи, стоящие перед сектором ЦОД: снижение нагрузки на энергосистему и уменьшение потребления H2O в регионах с дефицитом водных ресурсов. В условиях роста ИИ-инфраструктуры, когда крупные площадки сравниваются с небольшими городами по водо- и энергопотреблению, это становится критичным фактором.

Технология уже используется в смежных отраслях (40 клиентов в гостиничном секторе). Для тестирования в ЦОД разработан модуль мощностью 125 кВт, готовится масштабирование до 1 МВт. Пилотный проект с участием крупного оператора ЦОД запланирован на 2 кв. 2026 года. Ведутся переговоры ещё с пятью компаниями.

Алмазное покрытие помогло китайцам повысить КПД охлаждения ЦОД на 80%

Китайские ученые разработали композитное покрытие на основе меди и алмаза, улучшающее теплоотвод в дата-центрах с ИИ-нагрузками. Разработанный композит обеспечивает теплопроводность свыше 1000 Вт/м·К. Для сравнения: у меди показатель ~400 Вт/м·К, а у алмаза — до ~2000 Вт/м·К. Испытания показали рост эффективности охлаждения на 80% и увеличение производительности чипов на 10%. Зафиксировано снижение потребления электроэнергии и воды.

Основная задача на текущем этапе — организация промышленного производства. Возникли сложности при обеспечении равномерного распределения алмаза в матрице и обработке поверхности композита. Для решения к проекту подключен крупный производитель меди и разработан новый промышленный процесс.

Учёные из Китая и ОАЭ представили продвинутую модель оптимизации воздушных потоков в ЦОД

Исследователи из Университета Халифы (ОАЭ), Северо-Западного политехнического университета (Китай) и Чжэцзянского университета науки и технологий (Китай) представили модель оптимизации охлаждения дата-центров, позволяющую снизить энергозатраты без модернизации оборудования. В основе работы – моделирование потоков воздуха в машзалах. Результаты опубликованы изданием International Journal of Fluid Engineering.

Исследователи пришли к выводу, что энергопотребление систем охлаждения определяется не столько их мощностью, сколько точной настройкой скорости подачи воздуха, температуры на входе и мест размещения серверов. Увеличение скорости потока воздуха и снижение температуры усиливает охлаждение, но при избыточной скорости возникают негативные эффекты:

• рост энергозатрат;
• турбулентность;
• локальные перегревы – особенно в нижней и средней части стоек;
• загрязнение оборудования.

Тесты показали ряд инженерных проблем, включая неравномерное распределение потоков, смешивание горячего и холодного воздуха, а также потери холодного воздуха до попадания в серверы. Исследователи отмечают, что уменьшение высоты серверных модулей улучшает циркуляцию, а увеличение расстояния между серверами повышает эффективность теплоотвода. Оптимальные эксплуатационные параметры:

• скорость воздуха — 1,5 м/с;
• температура на входе стойки — 18°C.

Авторы подчёркивают, что охлаждение — это многоуровневая задача, охватывающая как отдельные чипы, так и весь машзал целиком. Следующий этап — внедрение модели в алгоритмы управления энергопотреблением ЦОД.

В США разработали ПО, способное снизить энергозатраты на охлаждение ЦОД на 25%

Исследователи из Университета штата Пенсильвания (США) представили программную платформу на базе искусственного интеллекта, которая может сократить энергопотребление систем охлаждения дата-центров примерно на 25%. Как это работает:

• система в реальном времени анализирует:
  • погоду;
  • температуру и влажность;
  • стоимость электроэнергии;
  • экономические параметры работы ЦОД.
• затем алгоритм корректирует режим охлаждения так, чтобы снизить затраты без риска для оборудования.

В основе разработки — «цифровой двойник» дата-центра и модель обучения с подкреплением, учитывающая физические ограничения инженерных систем. Авторы отмечают не только снижение расходов на охлаждение серверов, но и повышение общей энергоэффективности ЦОД при сохранении безопасных температурных режимов. Подчеркивается возможность адаптации под конкретную площадку и местный климат. Запланирован пилотный проект по внедрению инструмента в дата-центре Alerify в Харрисберге.

LS Electric: ИИ-управление охлаждением ЦОД сокращает энергопотребление на 25%

Южнокорейская корпорация LS Electric совместно со своей «дочкой» LS Sauter завершила тестирование и начала коммерциализацию системы управления инфраструктурой охлаждения дата-центров на базе искусственного интеллекта. Решение тестировалось на площадке в агломерации Сеула.

Система анализирует в реальном времени нагрузку на серверы и распределение тепла, учитывая архитектуру ЦОД, конфигурацию оборудования и режимы эксплуатации. На основе полученных данных ИИ автоматически регулирует воздушные потоки и работу холодильных систем.

Тестирование показало снижение энергопотребления на 24,6%, а также сокращение использования вентиляторов и охлаждённой воды. Отмечены дополнительные положительные эффекты:

• полная автоматизация в режиме 24/7 снижает затраты на персонал;
• система реагирует на перегрев и неравномерное охлаждение, снижая риск аварий;
• за счет минимизации «человеческого фактора» осуществляется более точное управление нагрузками.

Дальнейшие планы корейцев включают интеграцию нового решения в платформу Beyond X CUBE. Также подана заявка на соответствующий патент. Кроме того, планируется развитие комплексных решений, охватывающих не только охлаждение, но и энергоснабжение.

Еврокомиссия: ИИ-дата-центры могут стать источником воды и инструментом улавливания CO₂

Опираясь на результаты свежего исследования Стэнфордского университета и Массачусетского технологического института при содействии американского Агентства передовых исследований в области энергетики (ARPA-E), Еврокомиссия пересмотрела роль дата-центров. Еврочиновники предлагают превратить их из пассивных потребителей электричества в поставщиков тепловой энергии, пригодной для очистки воды и улавливания углерода.

Суть подхода в использовании низкопотенциального тепла серверов (≈30–70°C) для улавливания CO₂ напрямую из воздуха (Direct Air Capture; DAC), термической очистки H2O (опреснение морской и солоноватой воды), а также других важных задач: отопление, охлаждение, генерация электроэнергии. Этот подход может превратить ЦОД в чистых производителей воды и энергии. Главное условие – внедрение системы охлаждения, допускающей рекуперацию тепла с высоким КПД.

По расчётам авторов, 1 кВт*ч электричества, потраченного на организацию вычислений, потенциально позволяет удалить до 0,5 кг CO₂ из атмосферы, а также произвести до 0,5 кг воды.

В РФ разработали адсорбционное охлаждение дата-центров, экономящее до 22% электричества

Учёные одного из российских исследовательских институтов предложили новый подход к охлаждению дата-центров, основанный на повторном использовании тепла серверов. Проект реализует команда Института катализа имени Г. К. Борескова СО РАН в Новосибирске.

Предложенная технология использует адсорбционное охлаждение. Тепло от серверных стоек с высокой плотностью размещения комплектующих не удаляется, а используется повторно. Собранная энергия направляется на охлаждение менее нагруженных стоек. Технология позволяет экономить до 22% электричества, идущего на охлаждение серверов. Заявляется о КПД до 86% на уровне материала и около 73% на уровне системы в целом.

Исследователями применён мезопористый силикагель (поры 2–8 нм), который эффективно работает при 40–60°C. В отличие от традиционных материалов микропористые аналоги, как правило, требуют более высоких температур (80–100°C). Лабораторные исследования уже завершены. Ученые готовятся к тестированию прототипа.

Leiden Cryogenics и OrangeQS разработали компактный криостат для квантовых исследований

Нидерландская Leiden Cryogenics совместно со стартапом Orange Quantum Systems (OrangeQS) представила прототип компактного криогенного устройства типа разбавительный холодильник (Dilution Refrigerator), способного охлаждать образцы до температур ниже 25 милли кельвинов.

Система под названием Quper рассчитана на ускорение исследований в области оптики и квантовых технологий, включая тестирование квантовых микрочипов. Ключевые особенности:

• возврат к комнатной температуре менее чем за 24 часа (традиционные криостаты часто требуют нескольких дней на цикл охлаждения и нагрева, что замедляет исследования);
• компактный настольный формат;
• работа без жидкого азота;
• значительно сниженное потребление гелия-3 по сравнению с традиционными криостатами;
• удалённый мониторинг и управление.

Контроль системы осуществляется через открытую операционную систему OrangeQS Juice и программное обеспечение SubZero для управления криогенными установками. Проект разрабатывался три года и был профинансирован организацией Quantum Delta NL, поддерживаемой Национальным фондом роста Нидерландов.

DARPA поддержит разработчиков криогенных охладителей, не использующих гелий-3

Агентство перспективных оборонных разработок США (DARPA) планирует профинансировать исследования модульных криогенных холодильников (Cryocoolers), способных достигать температур ниже 1 Кельвина без применения гелия-3 (He-3). Проект направлен на решение одной из ключевых проблем цепочек поставок сектора квантовых компьютеров.

Криогенные системы используются в различных высокотехнологичных областях, включая:

• сверхпроводящие системы;
• детекторы одиночных фотонов;
• медицинские томографы;
• квантовые компьютеры.

Эффективное охлаждение особенно критично для сверхпроводящих квантовых процессоров, которым требуются разбавительные холодильники (Dilution Refrigerators) с температурами ниже 1 Кельвина.

Современные квантовые компьютеры крупных технологических компаний используют именно такие системы охлаждения. Например, квантовые компьютеры IBM работают при температуре около 25 милли кельвинов. Система Project Goldeneye использует гелий-3 и гелий-4 и занимает значительное физическое пространство. Аналогичные решения применяют Google, Amazon, Microsoft и Intel.

Но использование гелия-3 создает серьёзные ограничения. Вещество производится в основном как побочный продукт ядерных программ США и России, и лишь небольшую часть добычи обеспечивают отдельные гражданские предприятия (например, канадское Laurentis Energy Partners). При этом спрос на He-3 крайне высок из-за применения в:

• системах обнаружения ядерной контрабанды;
• исследованиях термоядерного синтеза;
• медицинских установках;
• квантовых компьютерах.

В результате гелий-3 постоянно в дефиците, что может ограничить масштабирование индустрии квантовых вычислений. Именно поэтому DARPA делает ставку на охладители, не требующие гелия-3. Например, на установки на базе He-4. Они требуют систем сжижения гелия или внешних потоков жидкого гелия, что непрактично для компактных микросистем.

Еще одна альтернатива – адиабатические демагнитизационные холодильники. Они могут достигать целевых температур, но создают температурные колебания из-за циклов намагничивания и размагничивания. Дополнительная проблема — ограничения по размеру, весу и энергопотреблению.

Цель DARPA – разработка модульных охладителей, которые соединяются теплопроводными интерфейсами, могут одновременно охлаждать несколько устройств, а также работают при температурах ниже 1 Кельвина без гелия-3.

Bluefors представила разбавительный холодильник Modular Cryogenic Platform

Компания Bluefors, считающаяся лидером рынка разбавительных холодильников, представила систему Modular Cryogenic Platform. Особенности платформы:

• поддержка полезной нагрузки до 800 кг;
• до 36 портов подключения проводки;
• использование гелия-3 и гелия-4.

Компания также заключила соглашение с Interlune о поставке до 10 000 литров гелия-3 ежегодно в 2028–2037 гг. Interlune планирует добывать гелий-3 на Луне, где его концентрация значительно выше. Ее проект предполагает добычу лунного реголита автономными роботами, извлечение гелия-3 и доставку газа обратно на Землю. Однако реализация такого проекта связана с серьёзными технологическими и логистическими трудностями.

Цеолитовые «тепловые батареи» могут сократить энергопотребление систем охлаждения ЦОД

Исследователи инженерного факультета NYU Tandon при Нью-йоркском университете (США) предложили использовать для охлаждения дата-центров цеолитовые «тепловые батареи», которые «заряжаются» теплом с промышленных объектов. По расчетам ученых, такая система может резко снизить энергопотребление при охлаждении серверов.

В основе концепции лежат цеолиты: пористые кристаллические минералы, способные поглощать водяной пар. Принцип работы:

• на промышленном предприятии излишки тепла температурой до ~200 °C используется для «зарядки» батареи путем высушивания цеолита;
• выделившаяся вода конденсируется и сохраняется;
• заряженный цеолит транспортируется в дата-центр (автотранспортом или железной дорогой);
• в ЦОД вода снова испаряется, а цеолит адсорбирует пар, создавая охлаждающий эффект.

В этом процессе цеолит фактически выступает теплоаккумулятором, позволяя отказаться от традиционных компрессионных холодильных машин, которые сегодня доминируют в системах охлаждения дата-центров. Термодинамическое моделирование дало следующие результаты:

• снижение общего энергопотребления системы «завод + дата-центр» — более чем на 75%;
• уменьшение энергозатрат на охлаждение дата-центра — до 86%;
• улучшение показателя PUE (Power Usage Effectiveness) примерно на 12%;
• подтверждение возможности длительного хранения тепловой энергии без потерь.

Даже с учетом энергозатрат на перевозку цеолита (например, электрофурами) система в ряде сценариев дает чистую экономию электроэнергии на уровне более 40%. Есть и минусы. Например, общее потребление воды увеличивается на 15–25%, поскольку охлаждение основано на испарении. Кроме того, дата-центры должны находиться относительно близко к промышленным предприятиям.

Геопространственный анализ на примере США показал, что в этой стране среднее расстояние между дата-центром и 10 ближайшими промышленными объектами составляет около 57 км, что делает концепцию потенциально масштабируемой.

Система пока находится на стадии моделирования. Ключевые задачи инженеров:

• создание долговечных цеолитовых модулей;
• оптимизация теплопередачи и циклов зарядки;
• выработка новых бизнес-моделей взаимодействия между дата-центрами и промышленными предприятиями.

xMEMS активизирует продвижение технологии µCooling в секторе ЦОД

Американская xMEMS активизировала усилия по продвижению технологии охлаждения µCooling. В основе – кремниевые микрочипы, генерирующие направленные воздушные импульсы на ультразвуковых частотах. Технология обеспечивает локальное снижение температуры серверных компонентов на 10–20 °C.

µCooling рассчитана на узлы с тепловыделением 10–30 Вт и предназначена для устранения локальных перегревов внутри серверов. Технология не ориентирована на охлаждение графических процессоров мощностью свыше 1000 Вт, где уже доминируют системы прямого жидкостного охлаждения. Речь идёт не о замене традиционных систем охлаждения, а о точечном воздействии на отдельные элементы:

• твердотельные накопители (SSD);
• оптические модули передачи данных, включая блоки подключения кабелей;
• другие компоненты серверов с СЖО, расположенные вне охлаждающих пластин.

Компания сообщила о начале совместного тестирования технологии поставщиками SSD и оптических модулей, а также о переговорах с крупными операторами гипермасштабных ЦОД.

HRL представила однофазное жидкостное охлаждение для стоек мегаваттного класса

HRL Laboratories представила технологию прямого однофазного жидкостного охлаждения Low-Chill, рассчитанную на дата-центры с мощными графическими ускорителями. Технология создавалась в рамках программы ARPA-E COOLERCHIPS, финансируемой Минэнерго США. Ключевые параметры:

• увеличение холодопроизводительности на 40% без изменения мощности насосов;
• снижение энергозатрат на перекачку более чем в 10 раз;
• низкое тепловое сопротивление интерфейса (8,2 °C/кВт);
• перепад давления — менее 0,07 бар (1 psi) на блок;
• энергопотребление насосов — менее 1% от IT-нагрузки стойки;
• поддержка теплоносителя с температурой на входе до 70 °C;
• удаление до 400 Вт тепловой энергии на 1 см² площади теплообменника;
• охлаждение кристалла площадью 750 мм² мощностью до 3 кВт с масштабированием для обслуживания более крупных модулей.

Решение ориентировано на графические ускорители следующего поколения, включая архитектуры NVIDIA Rubin и Feynman. В основе — новый охлаждающий блок с коллектором, изготовленным методом 3D-печати и распределяющим теплоноситель через сотни коротких каналов непосредственно над кристаллом. Такая схема:

• обеспечивает равномерное распределение жидкости по поверхности;
• снижает гидравлические потери;
• уменьшает длину проточных каналов;
• повышает эффективность теплоотвода без роста давления.

Технология рассчитана на масштабирование с использованием серийных компонентов и аддитивного производства (3D-печати). HRL ищет партнёров для промышленного внедрения.