Российские химики предложили усовершенствованный метод охлаждения оборудования дата-центров, который позволяет повторно использовать выделяемое серверами тепло. Разработка может значительно сократить энергопотребление быстро растущей цифровой инфраструктуры.
Согласно материалу на сайте Института катализа имени Борескова СО РАН, новая технология основана на применении мезопористого силикагеля — материала с особыми термодинамическими свойствами, позволяющими эффективно работать при сравнительно низких температурах. Современные дата-центры сталкиваются с серьезной проблемой перегрева: мощные процессоры и графические ускорители выделяют все больше тепла. При этом до 40% всей потребляемой энергии уходит именно на охлаждение оборудования.
Ученые предложили использовать принцип адсорбционного охлаждения. Он предполагает, что «отработанное» тепло от серверов высокой плотности не теряется, а применяется повторно — для охлаждения менее нагруженных стоек.
Ключевую роль играет мезопористый силикагель с размером пор 2–8 нанометров. В отличие от традиционных материалов, он эффективно работает при температуре 40–60°C — именно в этом диапазоне функционирует большинство современных серверов. В результате участвующей в цикле охлаждения системы теплоноситель используется эффективнее.
Экономия энергии и перспективы
По оценкам исследователей, новая технология способна снизить энергопотребление дата-центров более чем на 20%, потенциально до 22%. Теоретический коэффициент полезного действия материала достигает 86%, а в масштабе всей системы — около 73%. Кроме того, силикагель остается доступным и недорогим материалом, что повышает шансы на промышленное внедрение.
В ближайших планах — создание и тестирование лабораторного прототипа адсорбционного холодильника.
Технология адсорбционного охлаждения позволяет повторно использовать отработанную теплоту, генерируемую серверными стойками высокой плотности, для дальнейшего охлаждения стоек низкой плотности. Исследования демонстрируют, что уровень экономии электроэнергии может достигать 22%.Мария Соловьева
Глобальный контекст
Дата-центры по всему миру уже потребляют около 1–2% всей электроэнергии, и эта доля продолжает расти из-за развития нейросетей и облачных сервисов. Классические системы охлаждения включают воздушные кулеры и жидкостные контуры, но их эффективность снижается с ростом мощности серверов. На крупных ЦОД также применяются градирни — установки, использующие испарительное охлаждение воды, по аналогии с электростанциями.
В науке активно развиваются альтернативные методы охлаждения, включая калорические и квантовые технологии, способные работать на принципиально новых физических эффектах. Трендом становится идея вынесения дата-центров на околоземную орбиту с использованием питания от солнечных батарей и рассеянием избыточного тепла в космическом пространстве. Альтернативная идея — разместить дата-центры под водой, решив тем самым проблему охлаждения.