Как паяные пластинчатые теплообменники превращают отходящее тепло дата-центров в энергоресурс

Мировой рынок систем охлаждения и вентиляции (ОВИК) переживает структурные изменения. Рост вычислительных мощностей, в первую очередь связанный с развитием искусственного интеллекта, требует пересмотра подходов к отводу тепла от серверного оборудования. Традиционное воздушное охлаждение постепенно уступает место жидкостным системам, а сам процесс утилизации отходящего тепла из статьи затрат превращается в самостоятельный источник дохода.

Один из ярких примеров такого перехода — опыт шведской компании SWEP, мирового производителя паяных пластинчатых теплообменников. Компания, основанная в 1983 году и с 1994 года входящая в корпорацию Dover, выпускает более 3,5 миллиона теплообменников в год. Ее оборудование используется в системах комфортного охлаждения, промышленном производстве, энергетике и, все активнее, в центрах обработки данных (ЦОД).

Тепловые режимы нового поколения

Как отмечает Кристер Френнфельт, менеджер по развитию бизнеса SWEP, исторически компания накопила опыт в рекуперации тепла на сложных объектах: электростанциях, теплоэлектроцентралях, металлургических и целлюлозно-бумажных комбинатах. Сегодня к этому списку добавился новый крупный источник — дата-центры.

Ключевое изменение — рост рабочих температур. Если традиционные ЦОД на хранении данных работали с теплоносителем при температуре 30–33 °C, то современные стойки для задач искусственного интеллекта генерируют потоки до 45–60 °C. Это делает воздушное охлаждение технологически ограниченным. Вода, как среда переноса тепла, в 25 раз эффективнее воздуха и позволяет отводить в четыре раза больше тепловой мощности при тех же габаритах.

Технические решения для жидкостного охлаждения

SWEP делает ставку на паяные пластинчатые теплообменники. Их компактность и высокая тепловая эффективность идеально подходят для использования в узлах распределения хладагента — оборудовании, которое управляет потоками жидкости внутри серверных стоек.

Для систем следующего поколения компания разрабатывает теплообменники с асимметричными каналами. Одна сторона такого аппарата оптимизирована для работы с вязкими иммерсионными жидкостями (при прямом погружении серверов), другая — с обычной водой или водогликолевым раствором. Такое решение минимизирует перепад давления и сохраняет эффективность теплообмена.

Контейнер охлаждения/нагрева SWEP, используемый для утилизации тепла от дата-центров. Источник фото: https://www.swepgroup.com/

Тепло как товар: коммерческая утилизация

Самый показательный тренд, который фиксирует SWEP, — переход от простого рассеивания тепла к его рекуперации и продаже. Если раньше дата-центры стремились как можно быстрее выбросить «отработанное» тепло в атмосферу, то сегодня оно становится ценным ресурсом.

В ряде европейских стран, где развита инфраструктура централизованного теплоснабжения, SWEP уже реализует проекты подключения гипермасштабных ЦОД к городским тепловым сетям. Типовое решение представляет собой несколько 40-футовых контейнеров (длиной около 12 метров). В каждом контейнере размещены два теплообменника, насосная группа и трубная обвязка. Один такой контейнер способен утилизировать 10 мегаватт тепловой энергии при температуре контура 35–40 °C. Далее с помощью тепловых насосов температура повышается до 90–95 °C, после чего тепло направляется в жилые дома, офисы, бассейны или теплицы.

Аналогичные проекты появляются и в других регионах — Великобритании, США. Ужесточение регулирования в Европе (ограничения на выброс бесполезного тепла в атмосферу) заставляет операторов ЦОД пересматривать стратегии терморегулирования, совмещая compliance с экономической выгодой.

Помимо традиционных водяных и гликолевых контуров, SWEP активно исследует потенциал иммерсионного охлаждения — метода, при котором серверное оборудование погружается непосредственно в диэлектрическую жидкость. Технология известна несколько лет, но реальный рыночный спрос на нее начинает формироваться только сейчас. Сейчас проводятся несколько тестовых проектов с ведущими производителями систем, охватывая как однофазные, так и двухфазные решения.

Значение для российского рынка

Для российских инжиниринговых компаний, проектных организаций и эксплуатантов ЦОД опыт SWEP демонстрирует несколько значимых тенденций:

• Возрастающие требования к компактности и тепловой эффективности теплообменного оборудования в системах распределения хладагента.

• Переход к высокотемпературным контурам рекуперации (до 60 °C и выше) с последующим использованием тепловых насосов.

• Экономическая целесообразность утилизации тепла не только на гигантских объектах, но и на ЦОД средней мощности.

Европейское регуляторное давление постепенно влияет и на другие рынки. При проектировании новых дата-центров в России все чаще закладываются принципы энергоэффективности, а возможность поставок тепла внешним потребителям рассматривается как конкурентное преимущество.

Паяные пластинчатые теплообменники, благодаря своей компактности, эффективности и возможности кастомизации (подбор числа пластин, конфигурации каналов, оптимизация под конкретный теплоноситель), становятся одним из ключевых элементов инфраструктуры современных ЦОД. Они не только решают задачу охлаждения, но и открывают путь к превращению «отходов» в готовый энергоресурс.