液体冷却の説明
CDU 冷却とは何か、そしてそれが今重要である理由
CDU 冷却 — CDU の使用方法 クーラント分配ユニット データセンター内の温度、圧力、冷却液の流れを制御するための機能は、ニッチなオプションから、AI またはハイパフォーマンス コンピューティングのワークロードを処理するあらゆる施設のデフォルト アーキテクチャに移行しました。答えは簡単です。空冷の最高出力はラックあたり約 8 kW ですが、次世代 GPU クラスターを実行する最新の AI トレーニング ラックは、ラックあたり 130 kW を日常的に超えており、一部の水冷導入ではラックあたり 250 kW 以上で動作します (Aulank Pump、2026)。 CDU は、IT ハードウェアによって生成される熱と、最終的にその熱を外界に排出する設備の水システムとの間のギャップを埋めます。
その中核となる CDU は、設備の冷却水から分離された独立した 2 次ループを作成し、CPU と GPU に直接取り付けられたコールド プレートに冷却水を循環させます。冷却剤によって吸収された熱は、内部のプレート熱交換器を通って施設ループに戻ります。 CDU は、露点管理、濾過、流量バランス、および漏れ検出も処理します。 適切なサイズでコミッショニングされた CDU がなければ、液冷ラックは安全に動作できません。
18億2000万ドル 2032 年までに予測される CDU 市場価値 (CAGR 23.5%)
250kW 高密度 AI クラスターにおけるラックごとの熱負荷 (2026 年)
2.6MW 新しいエンタープライズクラスの CDU プラットフォームの最大容量 (DCX、2026)
CDU 冷却の仕組み: 完全な油圧ループ
CDU の冷却を理解するには、すべての設置に少なくとも 2 つの異なる流体回路が含まれていることを理解する必要があります。施設給水システム (FWS) と呼ばれることが多い一次回路には、建物のチラーまたは冷却塔から電力が供給されます。テクノロジー冷却システム (TCS) と呼ばれる二次回路は、実際に IT 機器に接触するループです。 CDU はインターフェイスに位置します。
プライマリ ループとセカンダリ ループの関係
2 つのループは、CDU 内のプレート型熱交換器によって水圧的に隔離されています。この隔離には交渉の余地がありません。設備用水には、コールド プレートやチップ インターフェースに損傷を与える処理化学薬品、微粒子、または圧力変動が含まれることがよくあります。 CDU の内部プレート熱交換器により、流体が混合することなく熱が TCS 側から FWS 側に伝達されます。複数の CDU メーカーのホワイトペーパーで引用されている ASHRAE ガイドラインによると、TCS 供給温度は維持する必要があります データセンターの露点以上 電子機器の結露を防ぐため - 周囲条件に応じて通常 17 ～ 22°C。
冷却液を二次ループに流すポンピング力は、エンジニアが一般に「ポンプ力」と呼ぶものから発生します。 直流油圧パワーユニット — ブラシレス DC モーター、インペラまたはボルテックス タイプのポンプ、可変周波数ドライブ (VFD) コントローラーを組み合わせたコンパクトなアセンブリ。最新のラック内 CDU 設計では、スペースはラック単位 (U) で測定され、パナソニックが公開したエンジニアリング ノートには、4U (178 mm) の内部スペース内に 3 つのポンプ アセンブリを取り付けながら、毎分 70 リットルの流量を供給することが記載されています。これは、磁場解析と流体力学の最適化によって達成された以前の 40 L/分設計と比較して 75% の向上です (パナソニック、2025)。
2025 年から 2026 年にかけて、DC 油圧パワー ユニットのアプローチが AC モーターの設計よりも優勢となる理由は 3 つあります。まず、ブラシレス DC モーターは、高湿度のデータセンター環境で耐用年数を短縮する整流子の摩耗を排除します。 2 番目に、可変速度制御 (PWM または 0 ～ 10 V アナログ信号経由で利用可能) により、CDU コントローラーは、低負荷時にポンプをフルパワーで動作させることなく、チップ温度の変化に応じて流量を正確に調整できます。第三に、12V DC および 48V DC バス互換性は、別個の AC 降圧変圧器を必要とせずに、ポンプ アセンブリがサーバー ラックの配電から直接電力を供給できることを意味します (Moog CoreMotion、2025)。
磁気ドライブ設計 (シールレス構造) は、通電中の電子機器に隣接した液体の漏れがハウスキーピングの問題ではなくハードウェアの損失イベントであるため、チップへの直接二次ループではますます必須になっています。オーランクポンプの2026年選定ガイドには、4～6バールの加圧二次ループでのシール故障率が許容できないことを考慮すると、メカニカルシールの遠心設計が「新しいCDU設計からますます欠けている」と文書化されている。
濾過、センサー、インテリジェント制御
CDU は、ポンプと熱交換器を超えて、いくつかのサブシステムを統合します。 0.2 ～ 50 ミクロンの濾過カートリッジは、コールドプレート マイクロチャネルに傷を付けたり、マニホールド オリフィスをブロックしたりする微粒子を除去します。熱交換器の両側にある圧力、温度、差圧センサーは、PLC または組み込みコントローラーに信号を送ります。このコントローラーは、ポンプ速度を設定し、制御バルブを調整し、露点の逸脱や漏れが検出された場合には火災警報を発する閉ループ アルゴリズムを実行します。 DCX ECDU ラインなどのエンタープライズ プラットフォームは、OPC UA、MQTT、BACnet IP、および SNMP インターフェイスをサポートしており、CDU をビル管理システム (BMS) またはデータセンター インフラストラクチャ管理 (DCIM) プラットフォームと直接統合できます (DCX、2026)。
CDU 冷却構成の種類
CDU 冷却は単一の製品ではありません。ラック密度、利用可能な床面積、既存の施設用水インフラに合わせて調整された幅広いフォームファクターに対応します。 2025 ～ 2026 年の主要な構成は、ラック内 CDU、列内 CDU、集中型 CDU スキッドの 3 つです。
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インラックCDU
サーバー ラック内 (通常は 4U ～ 8U シャーシの底部または背面) に直接取り付けられます。単一ラックの局所冷却に最適です。パナソニックのポンプ アセンブリは、この形式の主要なコンポーネントの選択肢です。容量は通常、ユニットあたり 30 ～ 200 kW です。共有施設のインフラストラクチャを変更できないコロケーション テナントに最適です。
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インローCDU
ラック列の端または列間に配置され、マニホールド分散ネットワークを通じて複数のラックにサービスを提供します。これは、Eaton ROL2300 (最大 2.3 MW) や DCX ECDU シリーズ (600 kW ～ 2.6 MW) を含むほとんどのエンタープライズ CDU プラットフォームで使用される形式です。冗長ポンプ グループ (N 1 または 2N) が標準です。ハイパースケールおよび大規模なエンタープライズ データ ホールに適しています。
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集中型 CDU スキッド
機械室または技術廊下に設置され、データ ホールまたは冷却ゾーン全体に使用される、事前に組み立てられた大型の油圧スキッド。たとえば、Supreme Integrated テクノロジー の集中スキッドは、Danfoss VFD と専用の熱交換器を備えたデュアル 125 HP ポンプ/モーター グループを使用しています。施設レベルの施設分配ユニット (FDU) と組み合わせると、容量は 5 ～ 8 MW に達します。ハイパースケールのグリーンフィールド ビルドに最適です。
主要な導入パラメータによる CDU 冷却構成タイプの比較 | 構成 | 標準的な容量 | 最優秀アプリケーション | ポンプタイプ共通 | 冗長性モデル |
| インラックCDU | 30～200kW | シングルラック、コロケーション | ブラシレス DC、磁気ドライブ | N 1 ポンプセット |
| インローCDU | 200kW – 2.6MW | マルチラック、エンタープライズ、HPC | 遠心力 / VFD 制御 | 2×50% または N 1 |
| 集中スキッド | 2.5MW～8MW | ハイパースケール、データホール全体 | 高HP遠心力、Danfoss VFD | 2N またはデュアル プライマリ パス |
CDU 冷却システム用の DC 油圧パワーユニットの選択
CDU 冷却用途に適切な DC 油圧パワーユニットを選択するには、流量、ヘッド圧力、モーター効率、騒音制限、冷却剤の適合性という 5 つの相互に関連するパラメーターのバランスをとる必要があります。これらのいずれかを誤ると、システムの稼働時間が損なわれたり、コンポーネントの磨耗が加速したりする可能性があります。
01
流量要件
CDU 二次ループの流量は、熱負荷とコールド プレート全体の許容温度上昇によって決まります。一般的な設計ポイントは、二次側の温度差 (deltaT) が 10 ～ 12 K であることです。水 (比熱 ~4.18 kJ/kg・K) を使用した 10 K デルタT の 200 kW ラックの場合、必要な流量は約 4.8 L/s または 288 L/min です。パナソニックのラック内 DC 油圧パワーユニットアセンブリは、ポンプあたり 70 L/min に達します。 3 台のユニットを並列に接続すると、1 ラックあたり 210 L/min が得られます。これは、10 K デルタT で最大約 150 kW のラックに適しています。
02
ヘッド圧力およびマイクロチャネル コールド プレート
最新のマイクロチャネル GPU コールド プレートでは、大幅な圧力降下 (多くの場合、コールド プレートあたり 0.5 ～ 1.5 bar) が発生し、8 ～ 16 個のコールド プレートに流量を分配するフル ラック マニホールドでは、DC 油圧パワー ユニットからの利用可能なヘッドが 3 ～ 5 bar 必要になる可能性があります。ボルテックス (回生タービン) ポンプ油圧は本質的に適度な流量で高い揚程を実現するため、CDU 二次ループ アプリケーションの主流の選択肢となっています。コールド プレート銅構造における流れによる振動を回避するには、脈動レベルをピークツーピーク 2% 未満に保つ必要があります。
03
モーター効率と可変速制御
磁気結合されたインペラを駆動する高効率ブラシレス DC モーターは、動作速度範囲全体で 85 ～ 92% のモーター効率に達します。 VFD の統合により、固定速度動作と比較して、部分負荷期間中のポンプ エネルギー消費が 30 ～ 50% 削減されます。 Moog の CoreMotion プラットフォームは、同じ物理ポンプ本体から 12V DC、48V DC、および 230/240V AC の動作をサポートします。これは、ハイパースケール環境で標準になりつつある 48V ラック配電に移行する施設における利点です。
04
騒音・振動
インロー CDU およびインラック CDU は、音響放射が技術者の作業条件に影響を与えるデータ ホールに設置されます。シールレス構造の磁気駆動 DC 油圧パワーユニットは、流体経路内に金属と金属の接触がないため、ギアポンプやベーンポンプの代替品よりも大幅に静かです。いくつかの CDU メーカー (TOPSFLO を含む) は、定格流量での騒音レベルが 45 dB(A) 未満であると述べており、CRAC ベースの空冷ユニットが受け入れられない混合用途またはオフィスに隣接した環境での展開が可能になります。
05
クーラントの適合性
ほとんどの CDU 二次ループでは、凍結防止のために脱イオン水またはプロピレングリコールと水の混合物 (通常は PG25 - 体積比 25% のプロピレングリコール) が使用されます。接液部は腐食に耐えるため、316L ステンレス鋼または EPDM/PTFE でシールする必要があります。一部の浸漬冷却二次装置では、動作温度で 5 ～ 15 cP の範囲の粘度を持つ合成炭化水素またはフッ素化流体が使用されます。これらには、低密度、低表面張力の流体用に設計されたポンプ油圧が必要であり、DC 油圧パワーユニットのモーターエンクロージャ定格は、該当する場合、流体の可燃性カテゴリに一致する必要があります。
CDU冷却市場の成長と業界データ
CDU 冷却採用の背後にある数字は、データセンターの構築と電力供給の方法における構造的な変化を反映しています。 Intel Market Research (2025) によると、世界のハイパワー CDU 市場は次のように評価されています。 2024年に4億1,400万ドル 2032 年までに 18 億 2,400 万米ドルに達すると予測されており、これは年間複利成長率 23.5% に相当します。ハイパースケールセグメントは 2025 年に市場シェアの 77% を獲得し、最大手のクラウドプロバイダーが CDU 需要を支える主力であることが確認されました。
ラック密度推進の採用
ラックの電力密度と CDU の必要性の間には直接的な関係があります。 Association for Computer Operations Management (AFCOM) の State of the Data Center Report 2024 のデータは、平均ラック密度が 2017 年のラックあたり 6.1 kW から 2024 年のラックあたり 12.0 kW に上昇したことを示しています。Omdia の 2024 年のレポートでは、平均密度が 2030 年までにラックあたり 20 kW に達すると予測しています。しかし、AI トレーニング クラスターはすでにその曲線をはるかに超えています: Aulank Pump の2026 年の業界ガイドには、NVIDIA Blackwell GB200/GB300 の導入で 130 kW を超えるラックが記載されており、一部の構成ではラックあたり 250 kW を超えます。このようなレベルでは、空冷は非効率であるだけでなく、物理的に不十分です。
データセンター専門家の 55% は密度の継続的な増加を予想しています (Uptime Institute 2024 年調査、回答者 721 人) は推測をしていません。彼らは、チップのロードマップにすでに見られる傾向を文書化しています。 NVIDIA の次世代アクセラレータは、チップあたり 700 W を超える TDP 数値を公表しており、フル 8 GPU トレイは、6U のラック スペースを占めるシャーシで 6 kW 以上で動作します。これは、ストレージ、ネットワーキング、または冗長電源の損失が追加される前のラック ユニットあたり 1 kW 以上です。
出典: AFCOM State of the Data Center 2024; Aulank Pump 2026 CDU 選択ガイド
CDU 冷却効率: PUE の影響と自由冷却時間
適切に選択された DC 油圧パワーユニットとともに CDU 冷却を導入する最も説得力のある理由の 1 つは、電力使用効率 (PUE) が目に見えて改善されることです。 PUE は、IT 機器の電力に対する施設の総電力の比率です。 PUE が 1.0 であれば完璧ですが、一般的な空冷施設は 1.4 ～ 1.8 で稼働します。 Vertiv や nVent などの主要 CDU ベンダーの公開データによると、最適化された CDU 設置を備えた液冷施設は、定期的に PUE 値 1.1 ～ 1.2 を達成します。
温水冷却と拡張フリー冷却
主要な CDU プラットフォーム (DCX の ECDU シリーズを含む) で使用されている AT3 クラスのプレート熱交換器は、従来の設計よりも大幅に厳しいアプローチ温度を可能にし、35 ～ 40 °C で動作する二次ループから熱を除去しながら、施設の給水を 45 °C まで温めることができます。これは、年間の労働時間数を延長するため重要です。 ドライクーラーまたは冷却塔はチラーを稼働させずに熱を遮断できます。 — いわゆるフリークーリング時間。温帯気候では、定格 45°C の CDU システムは冷却器なしで年間 6,000 ～ 8,000 時間動作できますが、7°C の供給水を必要とする従来の冷水システムでは約 2,000 時間動作します (DCX ECDU 文書、2026)。
熱回収の統合
一部の CDU 冷却プラットフォームは、地域暖房や建物の HVAC システムで使用するために回収した熱の温度を高めるために 3 番目の熱交換器またはヒート ポンプを統合することでさらに一歩進んでいます。 WKM-Michel の CDU 文書には、温度レベルをさらに高めるためのオプションのヒートポンプ技術を使用して、低温暖房ネットワークに適した出口温度を生成できるシステムについて説明されています。これにより、データセンターは純粋な熱源から部分エネルギープロバイダーに変わります。これは、一定の電力しきい値を超えるデータセンターに報告を義務付け、廃熱排出を段階的に削減することを義務付ける EU の持続可能性指令に沿った軌道です。
側流濾過と液体の寿命
CDU の選択時に軽視されることが多い 2 番目の効率要素は、冷却剤の清浄度です。 10 ミクロンを超える粒子はマイクロチャネル コールド プレートの表面に傷を付け、時間の経過とともに熱抵抗が増加する可能性があります。 Supreme Integrated Technology の集中スキッド設計で使用されている連続サイドストリーム注入濾過を備えた CDU プラットフォームは、フィルター交換のためにシステムをシャットダウンすることなく、粒子数を低く抑えます。その結果、熱抵抗の低下が軽減され、コールドプレートの交換間隔が延長され、サーバーのライフサイクルを通じて設計された熱伝達係数が維持されます。
CDU 冷却の設置と試運転に関する考慮事項
適切に仕様化された CDU システムであっても、設置と試運転が正しい順序に従っていない場合、パフォーマンスが低下します。現場での導入で見られる最も一般的なエラーには、二次ループ内の空気の巻き込み、不正確な露点設定値、および DC 油圧パワー ユニットの VFD パラメータの不適切なコミッショニングが含まれます。
フラッシングとエアパージ
コールド プレートを接続する前に、2 次ループを指定の冷却剤 (通常は測定抵抗率が 0.5 MΩ・cm 以上の脱イオン水) でフラッシュする必要があります。コールド プレート マイクロチャネル内のエア ポケットはホット スポットを生成し、バルク冷却剤が飽和温度を大幅に下回っている場合でも、局所的な沸騰を引き起こす可能性があります。自動エア抜きポイントはマニホールド内のすべての高い位置に設置する必要があり、充填中に CDU のベント ポートを循環させる必要があります。 DCX ECDU エントリー モデルのような配管済み CDU プラットフォームには、統合されたエア ブリード ポイントを備えた供給/戻りヘッダーが組み込まれており、コンポーネントごとの構築と比較して現場での配管作業を最大 60% 削減できます。
露点設定点のコミッショニング
CDU コントローラーの露点管理アルゴリズムは、データ ホール内のセンサーから温度と相対湿度の読み取り値を取得し、冷媒供給温度の下限を計算します。データ ホールが 24°C、相対湿度 45% で動作する場合、露点は約 11.5°C となり、CDU は適切な安全マージンを持って二次電源を少なくとも 13°C 以上に維持する必要があります。センサーの配置に誤りがあると (たとえば、湿度センサーを戻り気流ではなく、穴の開いたタイルの気流の近くに配置すると)、アラームが鳴り続けたり、さらに悪いことに、結露が検出されなかったりする原因になります。
DC油圧パワーユニットVFDチューニング
CDU の DC 油圧パワーユニットを制御する可変周波数ドライブは、設置された 2 次ループの実際の油圧曲線に合わせて調整する必要があります。速度設定が過剰になると、コールド プレート入口に過剰な圧力が発生し、シールのはみ出しやコネクタの損傷の危険があります。速度を下回る設定にすると流量が減少し、ワークロードのピーク時にチップ温度が上昇します。ほとんどの CDU コミッショニング プロトコルでは、複数の動作点でポンプ速度、差圧、入口/出口温度を記録し、計算された熱伝達がサーバーの熱設計点と ±5% 以内で一致することを検証します。
冗長性テスト
CDU 冷却システムの動作を宣言する前に、各冗長ポンプ セットを個別に実行する必要があります。 N 1 構成の場合、スタンバイ ユニットが自動切り替え時間 (通常は 3 秒未満) 内に起動し、移行中にコールド プレートの供給温度がトリップ設定値を超えていないことを確認しながら、プライマリ ポンプが停止されます。 2N 構成の場合、両方のトレインを同時に実行してマニホールド内でバランスの取れた流れの分配を確認し、その後、各トレインが順番に分離されます。
CDU 冷却アプローチと代替液体冷却アプローチ
CDU ベースのチップ直接冷却は、データセンターで最も広く導入されている液体冷却の形式ですが、リアドア熱交換器 (RDHx)、単相浸漬、および二相浸漬と並んで存在します。それぞれに異なる役割があり、DC 油圧パワーユニットの要件はアプローチによって大きく異なります。
データセンター用途の液体冷却技術の比較 (2025 ～ 2026 年) | Technology | 熱捕捉率 | サーバーの変更が必要です | DC油圧ユニットの役割 | サポートされる最大ラック電力 |
| CDU ダイレクト・トゥ・チップ | ラック熱の 60 ～ 80% | CPU/GPU にコールド プレートが必要 | プライマリ セカンダリ ループ ドライバ | 250kW |
| リアドア熱交換器 (RDHx) | ラック熱の 40 ～ 60% | サーバーの変更はありません | 放熱水循環 | ~60 kW (空気側制限) |
| 単相浸漬 | ラック熱の最大 98% | 誘電体タンク内のベアボード | 誘電体循環ポンプ | 300kW |
| 二相浸漬 | ラック熱の最大 98% | 沸騰した液体の中の裸のボード | 低負荷補給/復水ポンプ | 500kW |
ラック熱の 60 ～ 80% しか捕捉しないにもかかわらず、CDU チップ直接冷却が現在の導入で主流となっている理由 (DIMM、ストレージ、電源などの非液体冷却コンポーネントからの対流を介して放出される残留熱は補助空気によって処理されます) は、サーバーの互換性と操作の慣れの組み合わせです。液浸システムとは異なり、CDU 冷却ラックは標準のサーバー シャーシ、標準のメンテナンス手順、およびサーバー OEM による標準の保証範囲を維持します。これは、大規模な設置ベースを持つ企業の購入者にとって重要な要素です。
CDU 冷却システムと DC 油圧ユニットのメンテナンス
適切なサイズの DC 油圧パワーユニットを実行する適切に設計された CDU 冷却システムは、最小限の介入で何年にもわたって動作できますが、計画外のダウンタイムを回避するには、体系化された予防保守プログラムが不可欠です。
- クーラントの抵抗率チェック (毎月): 脱イオン水は、パイプ壁やコールドプレート材料からイオン汚染をゆっくりと取り除きます。抵抗率が 0.1 MΩ・cm を下回った場合は、混合床樹脂カートリッジの交換が必要であることを示します。低抵抗の冷却剤を流すと、アルミニウム製コールド プレート チャネルの電解腐食が促進されます。
- フィルター カートリッジの検査 (四半期ごと): 定格 0.2 ～ 10 ミクロンのサイドストリーム フィルターは、ループ速度とパイプ表面積に比例した速度で粒子を蓄積します。ほとんどの CDU プラットフォームには、フィルター ハウジング全体の差圧インジケーターが含まれています。メーカーのしきい値 (通常は 0.3 ～ 0.5 bar) を超えると、変更が推奨されます。デュアルフィルターハウジングを備えたプラットフォームにより、二次ループの流れを中断することなく交換が可能になります。
- ポンプベアリングの振動解析（半年ごと）： シールレス磁気駆動 DC 油圧パワーユニットでも、インペラシャフトにはベアリングがあり、時間の経過とともに摩耗します。ポンプ ケーシングに設置された加速度計を使用した振動分析により、故障の 3 ～ 6 か月前にベアリングの摩耗の進行を検出できます。これは、緊急停止せずに計画的な交換をスケジュールするのに十分なリードタイムです。 DCX の ECDU 制御プラットフォームは、モーターの電流と振動の傾向を継続的に記録し、BMS インターフェイスを介して予知保全アラートを表示します。
- 熱交換器の汚れ評価 (年次): プレート熱交換器の一次側 (放熱水) 表面は、特に放熱水の硬度や生物含有量が高い地域では、汚れが堆積する可能性が最も高い場所です。年に一度の熱性能テスト（測定された流量および温度条件での実際の熱伝達率を設計曲線と比較）により、二次ループ供給温度が低下する前に汚れを検出します。
- コールド プレートの目視検査 (サーバーの更新時): サーバーを交換またはアップグレードするときは、コールド プレートの腐食孔食、傷、またはクイック ディスコネクト フィッティングの O リングのはみ出しを目視検査する必要があります。 Eaton の CDU 文書には、360 度回転継手によるブラインドメイトのクイック切断により、接続および切断中にかかる力が最小限に抑えられ、O リングの損傷が軽減されると記載されていますが、依然として検査は必要です。
CDU 冷却の将来: 次世代を形作るトレンド
いくつかのテクノロジーの融合トレンドが、2020 年代後半までに CDU 冷却システムとその DC 油圧パワーユニットがどのように進化するかを形作るでしょう。これらの方向性を理解することは、データセンター計画者が将来のインフラストラクチャ世代との互換性を維持する購入決定を下すのに役立ちます。
48V DC 電源アーキテクチャ
ハイパースケール施設では銅損を削減するために 48V DC ラック配電が採用されており、CDU ポンプ アセンブリは 48V でネイティブに動作するように再設計されています。これにより、CDU の電気アーキテクチャから AC 電源ユニットが不要になり、変換損失が削減され、メンテナンスが簡素化されます。 Moog の CoreMotion ドキュメントには、サポートされる動作電圧として 48V DC がすでに記載されています。
AI によるフロー制御
次世代の CDU 制御プラットフォームには、ワークロードの種類に基づいて冷却需要を予測する機械学習アルゴリズムが統合されています。たとえば、行列乗算集中型の AI トレーニング (持続的なピーク電力) と推論処理 (変動性が高く、バースト高負荷) を区別します。ハイパースケール導入による初期の現場データによると、予測流量調整により、反応型比例積分制御ループと比較してポンプ エネルギーが 20 ～ 40% 削減されます。
標準化されたクイック接続インフラストラクチャ
Open Compute Project (OCP) と同等の業界コンソーシアムは、CDU マニホールド接続ポイントの標準化を推進しており、カスタム フィッティングなしでマルチベンダーのコールド プレートを単一の CDU に接続できるようにしています。 OCP プロジェクト デシューツの第 5 世代仕様にインスピレーションを得た Eaton ROL4000 は、標準接続プロファイルが 3°C のアプローチ温度で 2 MW の冷却負荷にどのように対応できるかを実証します。これは、AT3 クラスの熱交換器と正確に制御された DC 油圧パワー ユニットの出力でのみ達成可能です。
統合された熱回収を標準装備
特に欧州における規制圧力により、基本 CDU 仕様への熱回収規定の統合が加速しています。 WKM-Michel の現在の CDU ラインナップには、廃熱抽出用の工場オプションの熱交換器ポートが含まれており、冷却性能が熱回収スループットよりも絶対的な油圧優先であることを保証する制御戦略を備えています。データセンターの排熱からローカル暖房ネットワークに供給する機能は、2025 ～ 2026 年のプラットフォーム リリースではプレミアム オプションから標準機能に移行しています。
CDU 冷却に関するよくある質問
CDU と CRAC ユニットの違いは何ですか?
コンピュータ ルーム エアコン (CRAC) ユニットは、冷媒または冷水を使用してデータ ホール内の再循環空気を冷却します。 CDU は、コールド プレートまたはマニホールドを通じて冷却液を IT ハードウェアに直接分配する液体から液体への熱交換システムです。 CDU は高密度アプリケーションの熱効率がはるかに優れていますが、サーバー側のコールド プレートとの互換性が必要です。 CRAC ユニットは標準的な未変更のサーバーで動作し、ラック熱の 60 ～ 80% を液体の形で捕捉し、空気除去のために残留熱を残しておく CDU 設置の補助冷却として引き続き有効です。
CDU アプリケーションにおける DC 油圧パワーユニットは標準の AC ポンプとどのように異なりますか?
DC 油圧パワー ユニットは、電子整流を備えたブラシレス DC モーターを使用しており、可変速制御、部分負荷時の効率の向上、騒音の低減、および DC 配電バス (12V または 48V) との互換性を実現します。標準の AC ポンプは固定速度 (または別の外部 VFD を使用) で動作し、AC 電源を必要とし、無負荷損失が高くなります。スペースと電力が厳しく制限され、変動する作業負荷で適応流量が求められるラック内 CDU アプリケーションでは、現在、Panasonic、Moog、TOPSFLO などの大手メーカーの間で DC 油圧電源ユニットがデフォルトの選択肢となっています。
CDU 二次ループではどのような冷却剤を使用する必要がありますか?
最も一般的な選択は、抵抗率が 0.5 MΩ・cm 以上に維持された脱イオン水です。周囲温度が 10°C を下回る可能性がある施設 (屋外冷却、端の場所) では、凍結防止のためにグリコール 25 ～ 30% のプロピレングリコールと水の混合物 (PG25 または PG30) が使用されます。プロピレングリコールは比熱容量をわずかに減少させ、粘度を増加させます。その両方により、特定の熱負荷に必要なポンピングエネルギーが増加します。この要因は、DC 油圧パワーユニットのサイジングで考慮する必要があります。アルミニウムと銅のコールド プレートとの互換性のために特別に配合された抑制剤パッケージを使用し、システムの pH を 7.0 ～ 8.5 に維持する必要があります。
CDU 冷却を既存の空冷データセンターに改造できますか?
はい、ただし実際の複雑さは、施設用水が空きスペースですでに利用可能かどうかによって異なります。冷水ライザーがデータ ホールの床ではなく機械室で終端している場合は、フレキシブル ホース アセンブリを介して接続された列内の CDU が最も中断の少ない経路を提供します。 CRAC ユニットは、CDU の適用範囲がラックごとに拡大されている間も、残留熱を除去するために稼働し続けることができます。コンパクトな列内 CDU プラットフォームは、このブラウンフィールドの使用例を念頭に置いて特別に設計されています。たとえば、DCX HYDRO CDU 12 は、「列内または技術的な通路に配置されたあらゆるデータ ルーム環境」に適合すると説明されています。配管工事の労働力が主なコスト変数です。供給/戻りヘッダーとエア抜きポイントを備えた配管済み CDU プラットフォームにより、設置時間を大幅に短縮できます。
CDU 冷却システムにはどの冗長レベルが適切ですか?
適切な冗長性レベルは、より広範なデータセンター層の要件を反映しています。 Tier III と同等の導入 (稼働率 99.982%) では通常、各 CDU 内で N 1 ポンプの冗長性を使用し、隣接するラックへの流れを中断することなく CDU をオフラインにできるマニホールド遮断バルブと組み合わせます。 Tier IV の同等の導入では、2N アーキテクチャが使用されます。2 つの独立した CDU トレインは、それぞれラックの熱負荷の 100% を処理できるサイズであり、ポンプの故障またはメンテナンス時に自動切り替えが行われます。短時間のサーマル スロットルでも数千の GPU 全体でジョブの完了時間が低下するハイパースケール AI トレーニング環境では、追加の資本コストにもかかわらず、2N アーキテクチャが標準です。
CDU 冷却は空冷と比較して PUE にどのような影響を与えますか?
温水対応の熱交換器と最適に調整された DC 油圧パワーユニットを使用して動作する、適切に運用された CDU 冷却システムは、通常、施設の PUE を従来の空冷式施設の典型的な 1.4 ～ 1.8 の範囲から 1.1 ～ 1.2 に削減します。この改善は 3 つの要因によるものです。1 つは、エネルギーを大量に消費するコンピュータ ルームのエア ハンドラーの廃止、より高い供給水温度の許容値により可能になる自由冷却時間 (チラーオフ動作) の延長、そして液冷 CPU と GPU が熱遮断のために同じエアフローを必要としないため、IT 機器のファン電力の削減です。一部のハイパースケール事業者は、温帯気候の新しい水冷施設の PUE 値が 1.05 に近いと報告しています。
CDU 冷却システムの一般的な寿命はどれくらいですか?
CDU システムのプレート熱交換器とマニホールド配管は、冷媒の化学的性質が維持され、システム圧力が設計制限内に留まることを前提として、通常の動作条件下で 15 ～ 20 年の耐用年数を想定して設計されています。より早期の交換が必要となる可能性が最も高いコンポーネントは、ポンプ アセンブリ (磁気駆動 DC 油圧パワー ユニットのベアリング寿命は通常 5 ～ 8 年、予知保全によって延長可能) およびクイック ディスコネクト フィッティングのエラストマー シール (接続頻度に応じて 2 ～ 5 年) です。制御電子機器とセンサー モジュールの保証期間は通常 3 ～ 5 年ですが、古いプラットフォーム世代のファームウェアのサポートが終了するため、7 ～ 10 年のサイクルで交換が必要になる場合があります。
100 kW AI サーバー ラックに CDU が必要とする流量はどれくらいですか?
冷却剤として水を使用し、二次側に 10 K の温度差がある 100 kW ラックの場合、必要な質量流量は約 2.4 kg/s または 144 L/min です。マニホールド内の流量分配損失に対して 15% の安全マージンを追加すると、DC 油圧パワーユニットの仕様は CDU 出口で約 165 L/min になります。 3 bar の設計揚程 (コールド プレートとマニホールドの圧力降下を考慮) では、これはポンプの油圧所要量約 820 W に相当します。DC 油圧電源ユニットの効率が 65 ～ 75% の場合、ポンプ アセンブリへの電気入力は約 1.1 ～ 1.3 kW であり、ラックの IT 負荷の 1.3% 未満であり、液冷のポンピング オーバーヘッドがその熱的利点と比較して無視できることが確認されています。
