Почему искусственный интеллект упирается не в чипы, а в холод

Искусственный интеллект упирается в холод, потому что почти всё электричество, которое съедают вычисления, превращается в тепло. Стойка под ИИ выделяет 100–140 кВт, а воздухом снимают не больше 50 кВт на стойку. На дата-центре 5000 кВт классические чиллеры тратят на охлаждение 10,22 млн кВт·ч в год, прямое охлаждение чипа — около 1,3 млн.

О нейросетях говорят как о мозгах и деньгах: сколько стоят чипы, у кого модель умнее. Про физику почти не говорят. А каждый прорыв в вычислениях оплачивается мегаваттами, которые надо подвести к площадке и потом вывести наружу теплом.

Я делаю холод для промышленности и дата-центров, поэтому смотрю на ИИ с этой стороны. Ниже — что меняется в плотности тепла, сколько электричества уходит на охлаждение, почему в России всё решает мощность сети и что заказчику ЦОД (центра обработки данных) стоит сделать до начала проекта.

Почему рост ИИ упирается в отвод тепла, а не в чипы?

Рост ИИ упирается в отвод тепла, потому что плотность тепла в серверной выросла в десятки раз, а воздух как теплоноситель остался прежним. Обычный цех, где мы ставим холод, отдаёт с квадратного метра 3–5 кВт тепла. Стойка в дата-центре на той же площади выдаёт 30–40 кВт, а под серверы для ИИ — все 100.

Флагманские системы идут ещё дальше. Стойка NVIDIA GB200 или GB300 NVL72 (архитектура Grace Blackwell) выделяет 120–140 кВт, один чип — 1200–1400 Вт. Когда стойка уходит за 50 кВт, воздухом это тепло физически не снять, и разговор сразу идёт о жидкостном охлаждении.

Отсюда и главный вывод. Купить чипы можно за месяц, а подвести к площадке мегаватты и снять с неё столько же тепла — это проект на годы. Поэтому в очереди за ИИ первыми упираются не в кремний, а в электросеть и в холодильный центр.

Сколько электричества дата-центр тратит на охлаждение?

Доля охлаждения в электричестве дата-центра зависит от схемы и поколения площадки: от нескольких процентов до трети и больше. По отраслевому обзору Encor Advisors, на самых эффективных гиперскейл-площадках (крупнейших облачных ЦОД) охлаждение берёт около 7 % энергии, на менее эффективных корпоративных — больше 30 %.

Мы посчитали один и тот же объект: ИТ-нагрузка 5000 кВт, средняя загрузка 70 %, Москва, работа круглый год. Серверы потребляют 30,66 млн кВт·ч в год, прочая инфраструктура — 1,53 млн. Охлаждение добавляет к этому от 1,3 до 10,22 млн кВт·ч в зависимости от схемы.

Схема охлаждения	Охлаждение, млн кВт·ч в год	Всё электричество объекта, млн кВт·ч в год	Доля охлаждения	PUE
Чиллеры без фрикулинга	10,22	42,41	24 %	1,45 и выше
Моноблоки с фрикулингом	5,57	37,76	15 %	1,25–1,35
Центробежный чиллер и мокрая градирня	4,70	36,89	13 %	1,20–1,30
Прямое охлаждение чипа, закрытая градирня	1,30	33,49	4 %	1,06–1,12

PUE (коэффициент эффективности использования энергии) — это отношение всей электроэнергии дата-центра к энергии ИТ-оборудования. Идеал — 1,0, средний по отрасли — 1,6–1,8. Чем ближе к единице, тем меньше электричества уходит не на вычисления.

Разница в десятых долях PUE — это большие деньги. На ЦОД с ИТ-нагрузкой 10 МВт переход с PUE 1,6 на 1,3 снимает 3 МВт круглосуточно, или 26 млн кВт·ч в год. При тарифе 10 ₽/кВт·ч это около 263 млн ₽ в год.

Почему электричество стало главным ограничением для ЦОД?

Электричество стало главным ограничением, потому что спрос дата-центров растёт быстрее, чем сети. В Москве дата-центры сегодня забирают около 1 ГВт, а к 2028 году им нужно 3,1 ГВт. Свободных мощностей нет, остатки зарезервированы, резерв мощности в столице в 2026 году прогнозируют ниже 5 %.

В таких условиях каждый киловатт, снятый с охлаждения, уходит под вычисления. Когда сеть в дефиците, это прямая выручка оператора. Техприсоединение (подключение к сетям с оплатой каждого киловатта мощности) стоит 47 000 ₽ за киловатт, в некоторых регионах до 100 000 ₽.

Решает здесь не годовое потребление, а пик. Холодильный центр на 5000 кВт с моноблочными чиллерами держит летом пик 1667 кВт, и присоединение считается по нему. Прямое охлаждение чипа снижает пик до 360–410 кВт, газовая абсорбционная машина — до 230 кВт. Освобождается 1260–1440 кВт: это 25–28 стоек по 50 кВт, которые можно поставить под вычисления на той же мощности сети.

Самый сильный пример у нас — судебный квартал в Петербурге: 12 000 кВт холода, четыре абсорбционные машины на природном газе, объект в реализации. На Петроградской стороне столько электроэнергии взять негде, и на электрических чиллерах проект бы не состоялся. Как газ освобождает мощность под стойки, я разобрал в статье АБХМ для ЦОД, когда не хватает мощности.

Что меняет жидкостное охлаждение чипа?

Жидкостное охлаждение чипа убирает из схемы холодильную машину: серверам под ИИ не нужна холодная вода. К каждому чипу прижата пластина с каналами, через неё течёт теплоноситель. NVIDIA GB200 и GB300 NVL72 принимают воду на входе до 45 °C (класс W45 по классификации американского инженерного общества ASHRAE), кристалл держит 80–90 °C.

Такую тёплую воду не надо охлаждать компрессором, достаточно закрытой градирни. Она отдаёт воду 29–31 °C даже в жару, потому что работает по мокрому термометру, а к чипу идёт 32–40 °C. На объекте 5000 кВт пик всей системы падает с 1667 до 360–410 кВт, годовое потребление — с 10,22 до 1,3 млн кВт·ч.

В мире так работают давно. Лаборатория NREL Министерства энергетики США охлаждает вычислители водой 24 °C без механических чиллеров при PUE 1,036. Подробно схема разобрана в статье жидкостное охлаждение ЦОД без чиллера.

Честно про себя: реализованных объектов жидкостного охлаждения серверов у нас пока нет. Предлагаем, и в работе проект, где наши градирни сначала охлаждают холодильные машины, а потом те же градирни переходят на жидкостное охлаждение. Это эволюция существующего контура, без замены всей схемы.

Что меняется для российских дата-центров?

Для российских ЦОД главное отличие — климат работает на нас, а считают у нас хуже, чем могли бы. Полгода на улице холоднее, чем в серверной. Фрикулинг (свободное охлаждение наружным воздухом) позволяет гонять компрессоры не 12 месяцев, а месяца четыре.

Типовой российский ЦОД охлаждают моноблочными чиллерами со встроенным фрикулингом, около 500 кВт каждый, на кровле. На одном объекте в Москве таких машин пятьдесят. В США вместо россыпи машин строят крупный хладоцентр и перед этим считают десятки вариантов по совокупной стоимости владения на 15 лет.

Выбирают у нас охлаждение по цене машины, потому что в смете чиллер — самая жирная строка. Но американский журнал FacilitiesNet оценивает начальную стоимость оборудования в 5–10 % затрат за жизненный цикл чиллерной станции. По нашим расчётам — до 15 %, смотря по схеме. Остальное заберут электричество, вода на подпитку, сервис и запчасти.

ИИ уже помогает и самому охлаждению. В 2016 году Google и DeepMind поставили нейросеть управлять охлаждением дата-центров, и на охлаждение стало уходить до 40 % меньше энергии. Johnson Controls (YORK) в июле 2026 года показала типовое решение для ЦОД под ИИ на газовом холоде: минус 44 % электричества на холод и до 97 МВт освобождённой мощности на площадке 1 ГВт. Это модельные результаты производителя, на конкретной площадке цифры будут другими.

Что заказчику ЦОД сделать сейчас?

Заказчику ЦОД сейчас нужно выбрать схему охлаждения до оплаты техприсоединения, а не после. Главный аргумент в пользу газа, жидкостного охлаждения и градирен — сэкономленные киловатты сети. Если мощность уже куплена на полную, этот аргумент потрачен. На вебинаре я спросил заказчика ЦОД на 5 МВт, почему они так не сделали. Ответ был: «Ну, мы уже купили».

Порядок действий, который я советую:

1. Узнайте мощность стойки сейчас и через три года. Если она уходит за 50 кВт, воздухом её не снять, и проект сразу закладывают под жидкостное охлаждение.

2. Выясните, сколько электрической мощности дают на площадку и сколько стоит киловатт присоединения. Не дают или дорого — считайте газовую абсорбционную машину или тригенерацию.

3. Проверьте, есть ли подготовленная вода и рядом бросовое тепло: газопоршневая установка, котельная, пар. Вода решает выбор между сухой схемой и градирней, тепло — окупаемость абсорбционной машины.

4. Сравните минимум три схемы по стоимости владения за 15 лет, а не по цене чиллера. Считайте сезонную эффективность: в пике дата-центр работает 5–7 дней в году.

5. Закладывайте контур под тёплую воду. Чем выше температура, которую терпит оборудование, тем больше часов в году компрессор не нужен вообще, и тем проще потом перейти на жидкостное охлаждение на тех же градирнях.

Сравнение пяти схем на одном объекте с деньгами и окупаемостью — в статье охлаждение ЦОД: пять схем на 5000 кВт. Все материалы темы — в разделе «Охлаждение ЦОД».

Что в итоге

1. Почти всё электричество, которое съедают вычисления, становится теплом. Стойка под ИИ выделяет 100–140 кВт, воздухом снимают не больше 50 кВт.

2. На ЦОД с ИТ-нагрузкой 5000 кВт охлаждение берёт от 24 % электричества у чиллеров без фрикулинга до 4 % при прямом охлаждении чипа.

3. В Москве дефицит мощности: около 1 ГВт сейчас против 3,1 ГВт потребности к 2028 году. Каждый киловатт, снятый с охлаждения, уходит под вычисления.

4. Прямое охлаждение чипа и газовая абсорбционная машина снижают пик холодильного центра на 5000 кВт с 1667 до 230–410 кВт и освобождают место под 25–28 стоек по 50 кВт.

5. Схему охлаждения выбирают до оплаты техприсоединения и по стоимости владения за 15 лет, а не по цене машины.

Частые вопросы

Сколько тепла выделяет стойка с серверами для ИИ?

Стойка под серверы ИИ выделяет около 100 кВт, флагманская стойка NVIDIA GB200 или GB300 NVL72 — 120–140 кВт, один чип — 1200–1400 Вт. Для сравнения: квадратный метр заводского цеха отдаёт 3–5 кВт, обычная стойка ЦОД — 30–40 кВт.

Можно ли охлаждать серверы для ИИ воздухом?

Только до 50 кВт на стойку. Выше этой плотности воздухом тепло физически не снять, нужна жидкость прямо на чип. Часть стоек на жидкости, часть на воздухе в одном зале — нормальное решение.

Какой PUE считается хорошим для дата-центра?

Средний PUE по отрасли — 1,6–1,8. Схемы с фрикулингом и градирнями дают 1,20–1,35, прямое охлаждение чипа — 1,06–1,12. Лаборатория NREL в США без механических чиллеров держит 1,036.

Сколько воды тратит жидкостное охлаждение ЦОД?

На ЦОД с ИТ-нагрузкой 5000 кВт прямое охлаждение чипа с закрытой градирней берёт около 40 тыс. м³ воды в год, схема с мокрой градирней и чиллером — около 63 тыс. м³. Расход ниже, потому что при наружной температуре ниже +5 °C орошение выключается и 3–5 месяцев в году градирня работает сухой.

Есть ли у «Энергии холода» объекты с жидкостным охлаждением серверов?

Реализованных объектов пока нет. В работе проект, где градирни сначала охлаждают холодильные машины, а затем переходят на жидкостное охлаждение. Закрытые градирни с оребрённым теплообменником мы производим сами, в том числе для атомных станций.

Источники

• DeepMind AI Reduces Google Data Centre Cooling Bill by 40%, блог DeepMind, 20 июля 2016 г.

• Encor Advisors, Data Center Cost: доля охлаждения в энергопотреблении ЦОД разного класса.

• FacilitiesNet: начальная стоимость оборудования — около 5–10 % затрат за жизненный цикл чиллерной станции.

• NVIDIA GB200 и GB300 NVL72: допустимая температура воды на входе до 45 °C, класс ASHRAE W45.

• NREL ESIF, лаборатория Министерства энергетики США: прямое жидкостное охлаждение без механических чиллеров, PUE 1,036.

• Johnson Controls (YORK), июль 2026 г.: типовое решение газового охлаждения для ЦОД под ИИ, модельные результаты.

• Опыт и расчёты «Энергии холода»: объект с ИТ-нагрузкой 5000 кВт, тариф 10 ₽/кВт·ч.

Подобрать схему охлаждения под ваш дата-центр — получить консультацию