Разработан хладагент для молниеносного охлаждения ИИ
В Китае представили технологию охлаждения, способную за менее чем полминуты охладить жидкий хладагент с комнатной температуры до отрицательных значений. Этот прорыв может стать перспективным решением для утилизации тепла от дата-центров, число которых растет по всему миру как на дрожжах. Подробности раскрывает South China Morning Post.
Разработка описана в журнале Nature. В основе ее — необычные свойства раствора роданида аммония. Жидкостная система работает по принципу «выжимания мокрой губки»: сброс давления вызывает быстрое растворение соли, что почти мгновенно поглощает огромное количество тепла.
В экспериментах насыщенный раствор охлаждался на 30 градусов Цельсия в течение секунд при комнатной температуре, а в более горячей среде перепад температур превышал 50 градусов.
Этот сверхбыстрый цикл охлаждения большой мощности может изменить подход к терморегуляции в инфраструктуре искусственного интеллекта. Теоретический КПД технологии приближается к 80%, а полное отсутствие вредных фторуглеродных газов гарантирует минимальную экологическую опасность.
Издержки роста
Стремительное развитие ИИ сопровождается взрывным увеличением энергопотребления и требований к охлаждению. В 2024 году коммерческое потребление электроэнергии в США выросло на 11%, и этот рост в значительной степени обусловлен увеличением числа дата-центров на 90% в год.
Масштабы роста легко оценить по словам главы OpenAI Сэма Альтмана во время поездки в Техас в прошлом году: его исследовательская лаборатория начала 2025-й «с мощностью около 230 мегаватт, а к концу года выйдет на операционную мощность более 2 гигаватт». Генерирующие мощности КНР уже вдвое больше, чем в США, но это не значит, что не нужно экономить электроэнергию и беречь окружающую среду.
В 2019 году Ли Бин из Института исследований металлов Китайской академии наук обнаружил, что некоторые твердые материалы, известные как пластиковые кристаллы, могут поглощать или выделять тепло в ответ на изменение давления. В новой работе он и коллеги исследовали этот эффект в жидкостях.
Эксперименты с роданидом аммония показали, что, растворяясь в воде, он проявляет барокалорический эффект — поглощает значительное количество тепла. В случае с пластиковыми кристаллами это похоже на сжатие сухой губки: из-за уплотнения структуры выделяется тепло, а сброс давления охлаждает материал при расширении. Однако этот метод имеет ограниченную мощность охлаждения, а твердые вещества медленно передают тепло.
Барокалорический эффект при растворении похож на сжатие мокрой губки, пропитанной соленой водой. Приложение давления заставляет соль выпадать в осадок, выделяя тепло. Сброс давления позволяет соли быстро раствориться снова, мгновенно поглощая большое количество тепла из окружающей среды.
На основе этого явления разработан четырехступенчатый цикл охлаждения: повышение давления в растворе для его нагрева, рассеивание этого тепла в окружающую среду за счет тока жидкости, сброс давления для запуска интенсивного охлаждения и, наконец, прокачка охлажденного раствора для поглощения тепла от оборудования.
Новые решения
За один цикл каждый грамм рабочей жидкости может поглотить до 67 джоулей тепла при теоретическом КПД до 77%. Для сравнения: типичный КПД бытового холодильника не превышает 50%.
«В настоящее время системы охлаждения потребляют почти 40% всей электроэнергии дата-центра. Это открытие может обеспечить более эффективное решение для охлаждения таких энергоемких объектов», — пояснило государственное телевидение CCTV.
Работа открывает новые возможности для технологий охлаждения в дата-центрах следующего поколения и высокопроизводительных вычислительных чипах, заключается в репортаже телеканала.