La guerra del raffreddamento a liquido dei data center: i refrigeratori a vite raffreddati ad acqua stanno sostituendo il raffreddamento ad aria

È stata decisa una guerra senza polvere da sparo.
Nel maggio 2026, H3C ha lanciato una notizia bomba al NAVIGATE Summit: il sistema S90000 ad alta densità, completamente raffreddato a liquido, con 576 core e PUE del data center sceso al di sotto di 1,05.
Più o meno nello stesso periodo, NVIDIA ha presentato alla conferenza GTC la sua carta vincente, Vera Rubin NVL72, la prima architettura raffreddata a liquido al 100%. Dai 700 W dell'H100 ai 2000 W del Rubin fino ai 500 W del Vermeer, il consumo energetico dell'MCU è salito alle stelle.
Solo pochi anni fa, le principali soluzioni di refrigerazione per i data center erano i condizionatori di precisione raffreddati ad aria e i refrigeratori a vite raffreddati ad acqua. Costituiscono la spina dorsale del settore, con un PUE generalmente compreso tra 1,4 e 1,65, mentre il COP è quasi costante tra 3,5 e 4,5.
Ma ora sono stati cacciati dal palco.
Non un declino graduale, ma una progressiva eliminazione strutturale.
Chiller a vite raffreddati ad acqua: un tempo il "re dell'efficienza energetica", ora una "trappola politica". Per capire quanto sia drastico il cambiamento, dobbiamo prima guardare a quanto fosse potente il "re" che è stato sostituito.
I refrigeratori a vite raffreddati ad acqua, che hanno al loro interno compressori bivite, hanno capacità di raffreddamento che vanno da 700 a 1000 kW, con valori COP tipici che vanno da 5,8 a 6,2, e alcuni modelli di fascia alta si avvicinano addirittura a 6,5. Impiegano condensatori a fascio tubiero, evaporatori allagati e valvole di espansione elettroniche e sono dotati di un sistema di controllo intelligente tramite microcomputer che supporta la regolazione continua dell'energia per soddisfare con precisione la domanda nell'intervallo di carico dal 10% al 100%.
Il sistema è utilizzato da decenni in settori quali quello chimico, elettronico, farmaceutico e delle nuove energie ed è senza dubbio il "re della refrigerazione industriale". Un refrigeratore a vite raffreddato ad acqua da 500 tonnellate, che funziona 8.000 ore all'anno, è indistruttibile in un data center tradizionale.
Ma ecco il problema: il suo tetto è costituito dal pavimento dei chip IA.
Quando la densità di potenza di un rack passa dai tradizionali 5-10 kW a 60 kW o addirittura 130 kW e il TDP del chip passa da 700 W a 2000 W, la potenza di raffreddamento di un refrigeratore a vite raffreddato ad acqua è come usare un secchio per controllare un idrante: non è stato provato, ma è praticamente impossibile.
È più una questione di politica. La Commissione nazionale per lo sviluppo e la riforma ha proposto un obiettivo difficile per il PUE 2025, vale a dire la costruzione e la ristrutturazione di una serie di nuovi e grandi centri dati entro il 2025, di cui non più di 1,2 saranno progetti di hub nazionali. I nuovi centri informatici intelligenti di Shanghai richiedono oltre il 50% dei suoi scaffali di raffreddamento a liquido, mentre i data center ne necessitano il 50%.
I tradizionali refrigeratori a vite raffreddati ad acqua supportano i sistemi di raffreddamento ad aria. Non è questione di essere "leggermente inferiori", è questione di essere "totalmente non qualificati".
Non c'è niente di sbagliato nei refrigeratori a vite raffreddati ad acqua sbagliati. Seguono semplicemente il flusso.
Quali sono i vantaggi del raffreddamento a liquido? Tre parole: veloce, freddo, economico. Il raffreddamento a liquido non è una nuova tecnologia. IBM iniziò a lavorare su computer raffreddati a liquido negli anni '60 e inventò il concetto di raffreddamento dielettrico liquido nel 1966. Ma fu solo con l'esplosione della potenza di calcolo dell'intelligenza artificiale che il raffreddamento a liquido divenne davvero mainstream.
Il motivo è semplice: i limiti fisici dei refrigeratori a vite raffreddati ad aria e dei refrigeratori a vite raffreddati ad aria e ad acqua sono stati infranti dai chip di intelligenza artificiale.
Facciamo alcuni calcoli sulla dissipazione del calore. Quanto è più fredda l'aria rispetto al liquido? La risposta: i liquidi sono da 1.000 a 3.000 volte più caldi dell'aria. Questa non è una distinzione “leggermente migliore”, ma una vittoria devastante sotto un aspetto.
Quando il chip H200 di NVIDIA genera più del 30% di calore a carico elevato e quando il consumo energetico dei microcomputer aumenta da 700 W a 200 W, il limite di dissipazione del calore del tradizionale sistema di raffreddamento ad aria viene facilmente superato come un muro di carta. Il raffreddamento dell’aria comporta il rischio di hotspot locali; le fluttuazioni di temperatura possono portare a interruzioni nelle missioni di addestramento, rollback dei checkpoint e aumento della latenza di sincronizzazione della rete. Per i cluster ad alte prestazioni, qualsiasi tempo di inattività non pianificato può costare milioni di dollari.
In che modo il raffreddamento a liquido risolve questo problema? Ogni metodo ha i suoi vantaggi.
Il primo metodo: raffreddamento a liquido con piastra fredda: la soluzione tradizionale e il modo più veloce per industrializzare.
Utilizzando "scaglie di ghiaccio" sul chip, i liquidi fluiscono attraverso microcanali, portando con sé il calore direttamente. La soluzione richiede modifiche minime all’architettura server esistente ed è facile da implementare, rendendola la scelta migliore per l’implementazione dell’infrastruttura AI dal 2025 al 2026. Sia le soluzioni di raffreddamento a liquido con piastra fredda a cambiamento di fase S90000 di H3C che C7000-F di Sugon seguono questo approccio.
Il liquido del pannello freddo può raggiungere un PUE inferiore a 1,2, alcuni schemi di ottimizzazione possono raggiungere anche 1,1. Rispetto al tradizionale raffreddamento ad aria, il raffreddamento a liquido migliora l'efficienza di dissipazione del calore di circa il 50% e consente di risparmiare oltre il 30% di energia sprecata. Un centro di calcolo intelligente di grandi e medie dimensioni con una capacità di 10 milioni di kilowatt può risparmiare circa 30 milioni di dollari all’anno sui costi dell’elettricità.
Il secondo metodo: raffreddamento a liquido per immersione: la soluzione definitiva per massimizzare l'efficienza di dissipazione del calore.
Ciò comporta l'immersione completa del server nel refrigerante isolante, con il chip che entra in contatto diretto con il liquido. Il calore si dissipa direttamente attraverso l'evaporazione di un liquido o l'aumento del suo calore specifico. La soluzione è migliaia di volte più efficiente del raffreddamento ad aria, con una stabilità PUE controllata tra 1,05 e 1,1, rumore inferiore a 50 decibel e densità di potenza per unità superiore a 100 kilowatt.
Il sistema di raffreddamento a immersione di Alibaba, installato presso il data center di Zhang Bei, ha fatto miracoli dopo due anni di funzionamento: il tasso di guasto cumulativo dei componenti del server raffreddato a liquido è inferiore del 52,9% rispetto a quello del server raffreddato ad aria. Ciò non solo consente di risparmiare energia elettrica, ma riduce anche i costi di manutenzione.
Tuttavia, il raffreddamento a liquido per immersione presenta anche elevate barriere all’ingresso: costi elevati del refrigerante, funzionamento e manutenzione complessi e mancanza di standard di settore. Pertanto, nel breve termine, il raffreddamento della piastra fredda è una priorità, mentre il raffreddamento ad immersione è un’aggiunta.
I dati di mercato non devono essere disprezzati: la guerra da 20 a 76,5 miliardi di dollari. I numeri sono il giudizio più onesto.
Gli investimenti globali nei data center raffreddati a liquido sono cresciuti costantemente fino a raggiungere i 26,32 miliardi di dollari dal 2017 al 2025. Il mercato cinese è stato più attivo, passando da 16,91 miliardi di yuan nel 2017 a 76,55 miliardi di yuan nel 2025, con un tasso di crescita annuo composto del 21%.
Entro il 2026, questa cifra aumenterà. Entro il 2026, China Galaxy Securities prevede che il mercato del raffreddamento a liquido per i centri di elaborazione intelligente abilitati all’intelligenza artificiale ammonterà a circa 20 miliardi di yuan, i server e il raffreddamento a liquido cloud a circa 8-10 miliardi di yuan, le industrie tradizionali a circa 2 miliardi di yuan e il mercato cinese dei server di raffreddamento a liquido a oltre 30 miliardi di yuan.
Che dire del mercato tradizionale del condizionamento di precisione? Nel 2024, le dimensioni del mercato cinese della climatizzazione di precisione dei data center hanno superato i 5 miliardi di yuan, con una crescita del 29% su base annua. Sembra che stia crescendo? Ma questo accade perché i mercati esistenti lo stanno ancora digerendo. Nel lungo termine, la tecnologia del raffreddamento a liquido comprimerà gradualmente la quota di mercato dei condizionatori di precisione nei prossimi 5-10 anni, una tendenza irreversibile.
In termini di panorama competitivo, Sugon Digital Technology detiene una quota di mercato compresa tra il 55,7% e il 61,3% nel mercato delle infrastrutture di raffreddamento a liquido, leader del mercato per 3-4 anni consecutivi. Utilizzando algoritmi efficienti basati sull'intelligenza artificiale, i condizionatori d'aria di precisione della serie iPower di Invik hanno ridotto il PUE da 1,8 a 1,3 nei test reali, risparmiando più di 300.000 dollari all'anno sui costi dell'elettricità. Il controller di gestione termica di Huawei (TMU utilizza una struttura a doppia alimentazione CA/CC per ottenere un raffreddamento a "zero interruzioni". La soluzione di risparmio energetico per il condizionamento dell'aria terminale SmartCool di Schneider Electric raggiunge il 31 31% di risparmio energetico e di tempo.
Invece di stare con le mani in mano, questi partecipanti tradizionali hanno fatto una transizione disperata al raffreddamento a liquido. Tuttavia, il ritmo della trasformazione non ha tenuto il passo con il mercato inghiottito dal raffreddamento a liquido.
Dov'è l'"ultimo campo di battaglia" per i refrigeratori a vite raffreddati ad acqua? Dire che i refrigeratori a vite raffreddati ad acqua verranno sostituiti non significa che scompariranno domani.
Negli scaffali a densità medio-bassa (data center tradizionali, fabbriche ed edifici commerciali con scaffalature a unità singola inferiori a 10 kW) - refrigeratori a vite raffreddati ad acqua - i refrigeratori a vite raffreddati ad acqua rimangono l'opzione più conveniente. Sono tecnicamente maturi, di facile manutenzione, hanno un costo iniziale basso e il loro COP compreso tra 5,8 e 6,2 è ideale per questi scenari.
All'inizio del 2025, il numero totale di rack per data center nel Paese supera gli 8 milioni, dominati da rack a media e bassa densità. Questi "vecchi rack" non verranno sostituiti dall'oggi al domani dal raffreddamento a liquido; in questo caso, i refrigeratori a vite raffreddati ad acqua hanno un periodo di grazia compreso tra cinque e dieci anni.
Tuttavia, questo periodo di grazia non garantisce la sicurezza.
Shanghai, Shenzhen, Guizhou e altri luoghi richiedono esplicitamente che la percentuale di scaffali di raffreddamento a liquido nei nuovi data center raggiunga oltre il 50%, con il PUE aggiornato a meno di 1,4. Ciò significa che anche se oggi utilizzi ancora refrigeratori a vite raffreddati ad acqua, domani dovrai utilizzare il raffreddamento a liquido per il tuo nuovo progetto.
La logica più profonda è che il raffreddamento a liquido sposta non solo il dispositivo di raffreddamento, ma l’intera struttura di raffreddamento.
La struttura tradizionale è "Macchina per acqua fredda → Acqua di raffreddamento → Condizionamento d'aria di precisione → Aria fredda → Chip" con catena lunga, perdite elevate e PUE elevato. La struttura del raffreddamento a liquido è "cold plate/immersione → liquido → chip" con catena corta, basse perdite e PUE basso. Nella nuova struttura, i refrigeratori vengono "de-raffreddati", utilizzando acqua di raffreddamento ad alta temperatura e pannelli di raffreddamento a liquido per dissipare il calore direttamente, bypassando del tutto i refrigeratori tradizionali.
"Il raffreddamento a liquido sarà la prossima tendenza nella potenza di calcolo dell'intelligenza artificiale", ha affermato senza mezzi termini il CEO di Nvidia Jensen Huang. "In futuro, 45 gradi Celsius di acqua calda saranno sufficienti per raffreddare i trucioli a temperature superiori a 80 gradi Celsius senza bisogno di refrigeratori."
Questo non è un suggerimento, ma una conclusione.
In una parola: non "migliore", ma "necessario". Il mercato dei data center nel 2026 sta attraversando un incessante processo di eliminazione.
Le prestazioni del refrigeratore a vite raffreddato ad acqua non sono andate perse e i suoi 6,2 COP sono diventati il ​​limite dell'era del raffreddamento ad aria. A causa delle leggi della fisica, i chip AI non sono realizzabili: la capacità di dissipazione del calore dell’aria e dell’acqua fredda semplicemente non è sufficiente per realizzare chip AI.
Il raffreddamento a liquido non è una "scelta migliore" ma "l'unica scelta". Quando l’MCU utilizza più di 20 milioni di kilowatt all’anno, quando la policy richiede che il PUE sia inferiore a 1,25, quando lo Smart Computing Center da 10 MW utilizza più di 30 milioni di kilowatt all’anno, non hai scelta.
Dai refrigeratori a vite raffreddati ad acqua ai refrigeratori a vite raffreddati ad acqua fino ai refrigeratori di liquido, la tecnologia di raffreddamento dei data center è stata sviluppata da oltre 60 anni. Ogni iterazione è stata guidata dalle esigenze di potenza di calcolo.
Ma questa volta non è la domanda a spingerlo ai suoi limiti, sono le leggi stesse della fisica.
L’era dei refrigeratori a vite raffreddati ad acqua non è finita, ma è arrivata la sua epoca d’oro. Il prossimo decennio appartiene al raffreddamento a liquido. Questo non perché il raffreddamento a liquido sia complicato, ma perché i refrigeratori a vite raffreddati ad aria e i refrigeratori a vite raffreddati ad aria e ad acqua hanno davvero raggiunto i loro limiti.