Спросите, какая жидкость течет внутри центра обработки данных с жидкостным охлаждением, и честный ответ будет: это зависит от того, какой контур вы откроете. В контуре холодных пластин (cold plate loop) за рядом серверов ИИ циркулирует флуоресцентная водно-гликолевая смесь с пакетом ингибиторов коррозии. В иммерсионном резервуаре в конце коридора находится диэлектрическая жидкость, которая стоит в десять-тридцать раз дороже за литр. Двухфазная установка (two-phase installation) может все еще работать на химикатах, производство которых производитель уже объявил о прекращении. Выбор жидкости — это инженерное решение с последствиями для тепловой эффективности, энергопотребления насосов, интервалов технического обслуживания, нормативных рисков и общей стоимости на протяжении от десяти до пятнадцати лет срока службы инфраструктуры. В этом руководстве отображен ландшафт теплоносителей, каким он является на самом деле в 2026 году: что представляет собой каждое семейство жидкостей, почему отрасль остановилась именно на них, химия, отличающая стабильный контур от корродирующего, и что этот выбор означает для насосов, которые его перемещают.
Два семейства, одна разделительная линия: проводимость
Каждый теплоноситель для ЦОД относится к одному из двух семейств. Жидкости на водной основе, в первую очередь ингибированные водно-гликолевые смеси, обеспечивают лучшую тепловую эффективность за доллар и доминируют в контурах с прямым охлаждением чипов (direct-to-chip); они проводят электричество, поэтому находятся внутри герметичных трубопроводов и по определению никогда не касаются компонентов под напряжением. Диэлектрические жидкости, включая синтетические углеводороды, эфиры и фторуглероды, в чистом состоянии не проводят электричество, что именно и делает возможным иммерсионное охлаждение (immersion cooling): серверы можно погружать напрямую. Разделительная линия проходит через каждое последующее решение. Водно-гликолевые смеси выигрывают в теплопередаче (их теплопроводность в пять-десять раз выше, чем у диэлектрических масел) и в стоимости (от десятой до тридцатой части цены), поэтому NVIDIA, AMD и крупная экосистема ODM предписывают использовать химию на водной основе для систем холодных пластин. Диэлектрические жидкости выигрывают благодаря одной способности, которой у воды никогда не будет: возможности прямого контакта.
Водно-гликолевая смесь: что на самом деле представляет собой PG25
Рабочей лошадкой прямого охлаждения чипов является PG25: 25% пропиленгликоля по объему в деионизированной воде, содержащей пакет ингибиторов, pH-буфер и флуоресцентный краситель для обнаружения утечек. Типичная спецификация показывает температуру замерзания около −10°C, кипения при 101,4°C, pH от 8,0 до 10,5 и вязкость около 2,5 сП при 20°C (по сравнению с 0,89 сП для чистой воды). Содержание гликоля заслуживает объяснения, потому что его часто понимают неправильно: эта смесь термически работает хуже чистой воды, проводя меньше тепла и требуя больше энергии для перекачивания. Объекты принимают этот недостаток ради того, что дает гликолевый пакет: ингибиторы коррозии, защищающие медные холодные пластины и коллекторы из смешанных металлов, подавление биологического роста, который мог бы закупорить каналы микронного размера, скромный запас по замерзанию и кипению, охватывающий состояния транспортировки, ввода в эксплуатацию и простоя, а также многолетняя химическая стабильность. Концентрация — это регулятор: PG25 покрывает типичные развертывания примерно до 130 кВт на стойку, в то время как PG55 расширяет защиту от замерзания до −40°C для наружных установок ценой еще большей вязкости.
Пропиленгликоль (PG) удерживает позиции на стороне сервера по сравнению с этиленгликолем (EG), несмотря на немного лучшую защиту от замерзания, более низкую вязкость и более высокую проводимость EG. Решающими факторами являются токсичность и обращение: более низкая острая токсичность PG снижает нагрузку на реагирование на утечки в занятых технических помещениях, и он более бережно относится к алюминиевым компонентам. EG остается на стороне объекта, где контуры находятся в машинных залах, и вокруг него была построена существующая инфраструктура.
Химия, отличающая стабильные контуры от корродирующих
Сравнительные коррозионные испытания по стандарту ASTM D1384 делают ценность ингибирования конкретной: составленная жидкость PG25 корродирует медь со скоростью около 0,03 мил (тысячных долей дюйма) в год, по сравнению с 0,08 для обычной воды и 0,16 для неингибированного пропиленгликоля. Пакет ингибиторов выполняет свою работу, обычно это азольные соединения, защищающие медь, молибдат или силикат, пассивирующие алюминий, и буферы органических кислот, удерживающие pH в диапазоне от 7,0 до 8,5, где защита остается эффективной. Из этого следуют три правила. Во-первых, базовая вода должна быть деионизирована; хлориды и жесткость в водопроводной воде атакуют те же металлы, которые защищают ингибиторы. Во-вторых, запасы ингибиторов истощаются со временем и температурой, поэтому жидкость требует периодического анализа и повторного ингибирования по графику. В-третьих, гликоль окисляется за годы службы, а продукты окисления — это кислоты; контур, химия которого никогда не проверяется, бесшумно дрейфует к скоростям коррозии неингибированной жидкости.
Диэлектрические жидкости: химия иммерсии
Иммерсионные жидкости (immersion fluids) делятся на три химических семейства с различными коммерческими позициями:
- Синтетические углеводороды: высокоочищенные масла и синтетические базовые масла. Самая низкая стоимость и простейшая утилизация, с более высокой вязкостью, которая ограничивает отвод тепла в плотных конфигурациях, и реальными соображениями воспламеняемости.
- Фторуглероды: исторический эталон производительности, включая семейство Novec от 3M с температурой кипения от 34 до 76°C и диэлектрической прочностью выше 40 кВ/мм. Это семейство находится непосредственно на пути регулирования PFAS.
- Силиконовые масла и эфиры: новые альтернативы с лучшей биоразлагаемостью и более низкой токсичностью в обмен на скромное тепловое отставание и меньше долгосрочных полевых данных.
Операционная реальность добавляет два урока, о которых умалчивают спецификации. Жидкость цепляется: один сервер, извлеченный из резервуара, уносит с собой несколько литров, которые необходимо собрать, долить и учитывать на протяжении всего срока обслуживания. И диэлектрическая прочность — это скоропортящееся свойство. Один оператор колокации наблюдал, как напряжение пробоя упало с 40 кВ до 28 кВ за восемнадцать месяцев по мере того, как в резервуар проникали влага и частицы, что закончилось незапланированной заменой жидкости и очисткой, стоимость которой измерялась сотнями тысяч долларов. Зрелые программы иммерсионного охлаждения включают периодическое тестирование диэлектрической прочности как постоянную практику.
Проблема PFAS, меняющая двухфазное охлаждение
Двухфазное иммерсионное охлаждение было построено на фторуглеродной химии, и фундамент сдвинулся: 3M объявила в конце 2022 года, что выйдет из всех производств, связанных с PFAS, к концу 2025 года, прекратив выпуск линии Novec, которая была основой коммерческого двухфазного развертывания. Предложение ЕС по универсальному ограничению PFAS в рамках REACH и оценка EPA США правил, направленных на несущественные виды использования, указывают в том же направлении: потенциальные ограничения вступят в силу в течение трех-пяти лет при циклах амортизации инфраструктуры от десяти до пятнадцати. Ландшафт после Novec фрагментируется тремя путями: жидкости HFE на вторичном рынке от поставщиков, таких как линия Galden компании Syensqo, несущие тот же нормативный риск; жидкости на основе HFO со спорной классификацией PFAS и ограниченными тепловыми данными при нагрузках масштаба GPU; и углеводородные двухфазные жидкости, воспламеняемость которых до сих пор блокировала масштабное коммерческое внедрение. Операторам, использующим системы на базе Novec, необходимы инвентаризация, квалификация и уже запущенные планы перехода, а новым двухфазным проектам нужна стратегия по жидкости, которая переживет горизонт регулирования.
Что жидкость решает для насоса
Каждое свойство теплоносителя ложится на циркуляционный насос. Вязкость определяет мощность на валу: PG25 при холодной температуре подачи работает с вязкостью, почти в три раза превышающей вязкость воды, и кривые насосов и двигатели должны быть снижены в номинале для самых холодных условий, которые увидит контур, при этом плохая смазывающая способность гликоля благоприятствует твердым материалам подшипников, таким как карбид кремния. Химия определяет смачиваемые материалы (wetted materials): пакеты ингибиторов предполагают совместимый набор материалов, а пути из нержавеющей стали соответствуют монометаллическим или проверенным конструкциям из смешанных металлов, описанным в белых списках (whitelists) OEM-производителей. Диэлектрические жидкости создают другую пару: низкая смазывающая способность и специфические требования к совместимости с эластомерами, при этом локализация утечек ценится ради стоимости жидкости и чистоты, поскольку сама жидкость неэлектропроводна. Во всех случаях константой является герметичность (containment): контур, который не может протечь, защищает как инвестиции в жидкость, так и оборудование вокруг него. Вот почему герметичные насосы с магнитным приводом без уплотнений, такие как серия MDW, так стабильно используются для этой задачи, с полной схемой выбора в руководстве по выбору насоса для жидкостного охлаждения ЦОД ИИ и контекстом архитектуры контура в статье о том, что такое блок распределения теплоносителя (CDU).
Контрольный список выбора теплоносителя
- Сначала архитектура: контуры холодных пластин принимают ингибированную водно-гликолевую смесь; иммерсия принимает диэлектрик; жидкость всегда следует за архитектурой.
- Концентрация до реально необходимого запаса по замерзанию, поскольку каждый дополнительный процент гликоля стоит тепловой эффективности и энергии насоса.
- Пакет ингибиторов и диапазон pH согласованы с металлургией контура, с деионизированной водой (DI) в качестве неоспоримой основы.
- План химического обслуживания: интервал анализа, политика повторного ингибирования, а для иммерсии — тестирование диэлектрической прочности.
- Горизонт регулирования для фторсодержащих жидкостей по сравнению с графиком амортизации инфраструктуры.
- Совместимость с насосом: вязкость при низких температурах, материалы подшипников и смачиваемая металлургия подтверждены для выбранной жидкости.
Компания Aulank Pump производиет бессальниковые вихревые насосы с магнитным приводом для циркуляции водно-гликолевых и диэлектрических теплоносителей, с проточной частью из нержавеющей стали, гелиевым контролем герметичности и диапазоном температур среды от −196°C до +400°C. Отправьте нам спецификацию вашего теплоносителя и данные контура, и наша команда инженеров предложит вам подходящий насос с подтверждением материалов. Свяжитесь с нами для инженерной поддержки.