Дата-центры круглый год выделяют огромный объём тепла, а ведь это тепло могло бы обогревать целые кампусы в зимнее время. Инженеры освоили эффективный способ запасать выделяемую энергию: закачивать избыточное тепло под землю в тёплое время года, а зимой извлекать его из скальных пород и направлять на отопление зданий с помощью тепловых насосов.

Групповое тестирование 46 видеокарт в The Witcher 3: Wild Hunt — Remastered

Выбираем лучшие игровые ноутбуки на российском рынке (вторая половина 2026 года)

Компьютер месяца, спецвыпуск: выбираем мини-ПК для работы и развлечений в эпоху дефицита чипов памяти

Лучший процессор под DDR4 в 2026 году: AM4 против LGA 1700

Сравнительный тест камер флагманских смартфонов (2026): итоги

Мастерская локальных ИИ: салат картофельный с Qwen3.8

Обзор HONOR Pad X9b Max: универсальный большой планшет с антибликовым экраном

Источник изображения: Unsplash, Eric Stoynov

Недра земли не так быстро нагреваются и остывают, как атмосферный воздух. Это свойство давно используется человечеством для улучшения своего быта. Летом в подземных объектах достаточно прохладно, а зимой относительно тепло. Данное свойство можно применять для отвода тепла от центров обработки данных, которые выделяют его очень много.

Американская компания Epic Systems в штате Висконсин на протяжении двух десятилетий экспериментирует с технологией тепловых геотермальных насосов для охлаждения собственных ЦОД и обогрева вспомогательных помещений. На территории её кампуса в Вероне расположено около 40 зданий, которые обогреваются зимой и охлаждаются летом при помощи системы тепловых насосов, интегрированной с системой охлаждения ЦОД. Компании пришлось пробурить примерно 6100 скважин глубиной от 90 до 240 метров, чтобы использовать недра земли для терморегулирования режимов на своих объектах. Местный ЦОД этого разработчика ПО обладает мощностью 3,5 МВт.

Подобная идея на этапе практической реализации часто упирается в сложности теплового баланса. ЦОД выделяет тепло круглый год, а применять выделяемое им тепло для обогрева помещений нужно лишь в течение зимы, которая в климатическом понимании в США редко длится более четырёх месяцев. Для тепловой энергии, которая выделяется ЦОД на постоянной основе, нужно какое-то буферное хранилище.

И таким хранилищем могут выступать большие подземные куски скальной породы, которые способны достаточно долго сохранять тепловую энергию, поскольку она утекает только через периферийные участки. Если подводить тепло к центру такого массива, он сможет хранить его несколько месяцев подряд. Нагретая ЦОД в летние месяцы вода поступает по трубам глубоко под землю к центру больших фрагментов скальной породы. А зимой, чтобы из тёплой скалы получить горячую воду для отопления, используются тепловые насосы. Горячей эту воду назвать нельзя, но ведь на её нагрев не нужно тратить дополнительную энергию. В Нидерландах подобная система подводит зимой накопленное тепло с помощью воды, температура которой составляет около 15 °C.

При температуре, которую создают серверы центра обработки данных — около 60 °C — рекуперированного тепла недостаточно для работы турбины для выработки электроэнергии. Однако эта тёплая вода эффективно используется для обогрева: тепловой насос способен переносить большие объемы тепла, потребляя при этом относительно мало электроэнергии. В Висконсине компания Epic использует эту горячую воду в офисах, общественных помещениях и даже подогревает ею тротуары, чтобы на них не скапливался снег. По официальной статистике, здания в кампусе Epic расходуют на 25 % меньше энергии, чем сопоставимые здания в округе.

В долгосрочной перспективе такая схема использования избыточного тепла от ЦОД создаёт проблему, поскольку подземные скалы со временем перестают принимать тепло свыше определённого предела. Epic по этой причине набурила скважин с запасом, чтобы распределять тепловую энергию от своего не слишком большого 3,5-МВт дата-центра по скальным объектам на большей площади. В случае же с огромными гигаваттными объектами такой подходя вряд ли применим — тепла будет слишком много. По этой же причине ЦОД нельзя «закопать» под землю.

Снизить расходы на бурение скважин можно, используя уже имеющиеся заброшенные скважины, которые были оборудованы для добычи подземных ископаемых. На территории США таковых насчитывается более 141 000 штук. Нужно лишь узаконить такое переоснащение данных скважин. Правда, применять скважины для работы тепловых насосов могут только здания, расположенные непосредственно над ними или на небольшом удалении. Epic при помощи своего поля скважин обогревает весь кампус. В Германии подобная система, только с запасание тепла в подземном водоносном слое, обеспечивает от 60 до 80 % зимней потребности в тепловой энергии целого комплекса офисов, отеля, ЦОД и медицинского центра с 2009 года.

Развитие ЦОД будет сохранять актуальность проблемы использования генерируемой ими тепловой энергии. Один только расход электричества в 2024 году, приходившийся на ЦОД в США, составлял 4,7 % от общенационального объёма. По прогнозам, эта величина к 2030 году приблизится к 12 %. В отдельных американских штатах на ЦОД приходится от 15,4 до 25,6 % расхода электроэнергии.

Генерируемое ими тепло лучше использовать с выгодой, чем просто рассеивать. В ЦОД до 40 % электроэнергии расходуется именно на их охлаждение, а ещё нагреваемая ими вода активно испаряется в атмосферу. Это не самая эффективная схема, и над её оптимизацией стоит подумать.

Группа немецких и японских учёных продемонстрировала твердотельную систему, в которой необходимая для охлаждения механическая работа производится за счёт тепла, вырабатываемого самим охлаждаемым объектом. Чипы в центрах обработки данных смогут сами генерировать необходимую для собственного охлаждения энергию.

Лучший процессор под DDR4 в 2026 году: AM4 против LGA 1700

Мастерская локальных ИИ: салат картофельный с Qwen3.8

Обзор HONOR Pad X9b Max: универсальный большой планшет с антибликовым экраном

Групповое тестирование 46 видеокарт в The Witcher 3: Wild Hunt — Remastered

Компьютер месяца, спецвыпуск: выбираем мини-ПК для работы и развлечений в эпоху дефицита чипов памяти

Сравнительный тест камер флагманских смартфонов (2026): итоги

Выбираем лучшие игровые ноутбуки на российском рынке (вторая половина 2026 года)

Источник изображения: Karlsruhe Institute of Technology

Учёные Университета Цукубы (Япония) и Технологического института Карлсруэ (Германия), рассказали о системе, в которой необходимы для эластокалорического охлаждения электрический привод заменили термочувствительным сплавом с эффектом памяти формы — это запускает цикл охлаждения от внешнего источника тепла, а не традиционного привода. Прототип включает две сверхтонкие металлические плёнки, выполняющие функции привода и хладагента. 22-мкм плёнка из титано-никелевого сплава (TiNi) при нагревании сжимается, преобразуя тепловую энергию в механическое движение — в результате растягивается плёнка хладагента из титано-никелево-железного сплава (TiNiFe) толщиной 26,5 мкм и вызывается обратимый фазовый переход, который приводит к охлаждению.

В ходе лабораторных испытаний выступающую термоприводом плёнку TiNi нагрели током до 86 °C и вызвали на плёнке хладагента перепад температур в 12,9 К, в результате чего перепад между холодной и горячей частями системы составил 4 К. Когда электричество заменили прямым нагревом от внешнего источника с температурой 130 °C, и прототип обеспечил охлаждение на 2,2 К.

Используемые в электронике термоэлектрические охладители обычно демонстрируют лишь 10–15 % от теоретического предела эффективности обратного цикла Карно, то есть достигают четверти эффективности современных парокомпрессионных систем. В случае эластокалорического охлаждения сплавы с эффектом памяти формы при механическом воздействии меняют кристаллическую структуру. Механическое напряжение вызывает фазовый переход, из-за которого материал нагревается — после отвода тепла и снятия нагрузки происходит обратный процесс: материал поглощает тепло и охлаждается, то есть в роли хладагента выступает твёрдый сплав. Проблема в том, что этот материал всё равно необходимо растягивать и сжимать многократно — обычно для этого используют механические элементы разного рода, что для миниатюрных систем неприемлемо, поэтому учёные заставили один сплав с эффектом памяти формы приводить в движение другой. При нагревании плёнка TiNi восстанавливает свою первоначальную форму и сжимается, вызывая цикл охлаждения на механически связанной с ней плёнкой TiNiFe, которая, в свою очередь, растягивается.

Термический привод из плёнки TiNi обеспечил отношение силы к перемещению на 14,5 Н/мм, тогда как электромеханические элементы показывают лишь 1,1 Н/мм. Тонкие плёнки также имеют высокое отношение площади поверхности к объёму для быстрой теплопередачи. В первом испытании при нагреве от электрического тока стабильный диапазон температур после 20 циклов при удельной мощности охлаждения 4,43 Вт/г составил 4,0 К; при прямом нагреве от внешнего источника удалось добиться 3,32 Вт/г и 2,2 К соответственно.

В теории подобная система смогла бы поддерживать работу от тепла, выделяемого процессорами при работе. Но на практике при отсутствии температурного перепада между холодной и горячей сторонами охлаждающая мощность пока составляет всего 2,09 мВт, то есть с современными процессорами использовать её пока не получится; среди сдерживающих факторов отмечаются относительно медленное срабатывание и существующую геометрию системы; нагрев также необходимо сделать циклическим. Для увеличения охлаждающей способности учёные пытаются параллельно соединить несколько плёнок. Потребуется масштабирование активного материала, улучшение теплопередачи, рабочей частоты и доказательство долговечности системы.

Группа учёных из Кембриджского университета опубликовала статью с результатами исследования теплоотдачи крупных центров обработки данных (ЦОД), которые растут, как грибы, на фоне бума искусственного интеллекта. По мнению авторов статьи, ЦОД создают «тепловые острова», которые повышают температуру окружающей среды на несколько градусов в радиусе до 10 км, что может оказать существенное влияние на жителей близлежащих населённых пунктов.

Обзор HONOR Pad X9b Max: универсальный большой планшет с антибликовым экраном

Групповое тестирование 46 видеокарт в The Witcher 3: Wild Hunt — Remastered

Компьютер месяца, спецвыпуск: выбираем мини-ПК для работы и развлечений в эпоху дефицита чипов памяти

Выбираем лучшие игровые ноутбуки на российском рынке (вторая половина 2026 года)

Сравнительный тест камер флагманских смартфонов (2026): итоги

Лучший процессор под DDR4 в 2026 году: AM4 против LGA 1700

Мастерская локальных ИИ: салат картофельный с Qwen3.8

Источник изображения: Nvidia

Учёные утверждают, что температура земной поверхности вокруг ЦОД повышалась на 0,3–9,1 °C после запуска объекта, при этом среднее повышение составляло от 1,5 °C до 2,4 °C. Согласно опубликованным данным, этот эффект наблюдается на удалении вплоть до 10 км, а его интенсивность снижается на 30 % на расстоянии около 7 км. Среднемесячное повышение температуры поверхности земли на 1 °C наблюдалось на расстоянии до 4,5 км от типичного ЦОД, что сопоставимо с подобным эффектом вокруг крупного города.

Исследователи отметили, что глобальная мощность ЦОД быстро растёт — ожидается, что в следующем десятилетии эта отрасль станет одним из самых энергоёмких секторов, а энергетические аппетиты этого сектора превысят энергию, потребляемую всеми производственными мощностями, уже через три-пять лет. Ожидается, что глобальное потребление электроэнергии крупными ЦОД к 2030 году увеличится более чем вдвое, при этом искусственный интеллект является главным драйвером этого роста.

Источник изображений: unsplash.com

В результате ажиотажа вокруг так называемого искусственного интеллекта расходы на инфраструктуру со стороны гиперскейлеров практически утроились за последние три года, при этом объём потребляемых мощностей за последний квартал вырос на 170 %. По мнению авторов статьи, логично ожидать, что влияние ЦОД на окружающую среду «может быть немалым». «Я хотел донести мысль о необходимости проявлять осторожность при проектировании и разработке центров обработки данных», — заявил руководитель исследования доктор Андреа Маринони (Andrea Marinoni).

Фактически, эти «фабрики ИИ» в подавляющем большинстве случаев зависят от ископаемого топлива для выработки электроэнергии. В результате резкий рост обучения ИИ и его использования в различных приложениях приведёт к значительному увеличению выбросов. В США количество проектов газовых электростанций, находящихся в стадии разработки, в прошлом году увеличилось почти втрое, а спрос на электроэнергию для ЦОД приводит к возрождению угольных электростанций и строительству АЭС.

Описанный в статье эффект «теплового острова» может затронуть до 343 миллионов человек во всем мире, увеличив нагрузку на энергетические системы, службы социального обеспечения и здравоохранения. Авторы признают, что достижения в области технологий могут уменьшить этот эффект, в первую очередь за счёт снижения энергопотребления.

Существует и противоположная точка зрения. Старший научный директор Omdia Влад Галабов (Vlad Galabov) отметил, что работа представляет собой единичный, предварительный анализ, который ещё не был независимо воспроизведён или проверен экспертами.

«Простая физика предполагает, что даже очень крупные ЦОД вносят лишь небольшой дополнительный тепловой поток, если они расположены на протяжении нескольких километров, поэтому большая часть наблюдаемого эффекта, вероятно, обусловлена ​​изменениями землепользования и растительного покрова, а не самими вычислениями ИИ», — считает он.