Охлаждение ЦОД тригенерацией

Коротко. Холод и электричество нужны ЦОД круглый год, поэтому модель на 5 МВт холода даёт окупаемость разницы капвложений 2,1 года. Но отказ ГПУ лишает дата-центр сразу и питания, и охлаждения, и без сетевого ввода, чиллеров и бака холода схема опасна.

Центр обработки данных подходит для тригенерации в двух случаях: сеть не даёт нужной электрической мощности или электричество слишком дорого. Холод и питание нужны ему круглый год, часы работы высокие, и тепло газового двигателя есть кому использовать. Главный минус другой: когда останавливается газопоршневая установка (ГПУ), дата-центр теряет и электроэнергию, и тепло для холодильной машины одновременно. Поэтому о резерве надо думать раньше, чем о ТЭО.

Почему ЦОД подходит для тригенерации?

Нагрузка ЦОД почти плоская. В модельном расчёте на 5 МВт холода получается 6 130 часов полной нагрузки в год, а электрическая нагрузка без холода составляет 3 850 кВт круглые сутки. Это тот случай, когда двигатель не простаивает и тепло не пропадает: летом и зимой АБХМ получает одно и то же тепло.

Вторая причина простая. Станция на АБХМ целиком (машина, насосы, градирня) берёт 46–130 кВт электричества на МВт холода, компрессорный чиллер 180–350 кВт. Для ЦОД, у которого электрическая мощность на площадке ограничена, это освобождённые киловатты под стойки.

Международные данные согласуются с этим. В отчёте ICF для национальной лаборатории ORNL абсорбционные чиллеры названы типовой «охлаждающей» частью установок когенерации в дата-центрах, а список включает 18 установок в ЦОД и узлах связи в США от 5 кВт до 11,45 МВт.

Какие у схемы минусы для ЦОД?

Минусов несколько, и все они упираются в надёжность.

Абсорбционная машина выходит на режим около 30 минут. ЦОД столько ждать не может, поэтому нужны буфер холода и резервный чиллер примерно на 5–20 % нагрузки.
Градирни считают на сумму холода и тепла, это 2,3–2,5 холодильной мощности, поэтому площади они занимают намного больше, чем у компрессорной схемы.
Пик нагрузки по холоду приходится на несколько дней в году, поэтому подбор делают по сезонной эффективности, а не по паспортной точке.
Если дата-центр проектируют на жидкостное охлаждение с тёплой водой, вода на входе в стойку может быть до 45 °C. Тогда компрессор не нужен вообще, и вопрос об абсорбционной машине отпадает вместе с ним.
Для энергоцентра нужна площадка и разрешение на газ. Срок поставки газовых турбин, по данным Wood Mackenzie за 2025 год, составлял почти пять лет с момента заказа. По поршневым двигателям открытых данных мы не нашли.

Ещё одна оговорка от Международного энергетического агентства: для надёжности собственной генерации ЦОД нужно строить мощности на 30–70 % больше спроса. Резервные двигатели тепла не дают, поэтому тепловую нагрузку считают только под фактически работающую часть мощности.

Что будет, если откажет ГПУ или пропадёт электричество?

Отказ ГПУ выбивает электричество и тепло разом. Дата-центр остаётся без питания от своей станции, а АБХМ без греющей воды. На схеме показано, чем это закрывается.

Схема ЦОД с резервом

ГПУ питают ИТ-нагрузку, их тепло идёт в машины Thermax. Для отказа есть три страховки: сетевой ввод, второй источник тепла и чиллеры NCT на полную нагрузку с баком холода.

ГПУ питают ИТ-нагрузку, их тепло идёт в машины Thermax. Отказ ГПУ выбивает и электричество, и тепло разом, поэтому нужны сетевой ввод, второй источник тепла или чиллеры NCT на полную нагрузку и аккумулятор холода.

Сетевой ввод остаётся резервом при остановке двигателей, а АБХМ в этот момент можно подпитать от котельной. Требования к резервированию (N+1, 2N) и допустимое время без холода берём из опросного листа ЦОД. Отказ двигателя и потеря холода это и есть стык, на котором ломается тригенерация. В зоне ответственности «Энергии холода» машины Thermax, градирни, водоподготовка, насосы, автоматика и резервный чиллер NCT.

Бак холода на время перехода

Пока машина выходит на режим или переходит на другой источник тепла, нагрузку держит бак-аккумулятор холода. Его ёмкость считают по допустимому времени без холода из опросного листа.

Абсорбционная машина выходит на режим около 30 минут, поэтому для непрерывной нагрузки ставят бак-аккумулятор холода. Он держит потребителя, пока машина запускается или переходит на другой источник.

Машина на базе и чиллер на пик

АБХМ работает постоянно на базовой нагрузке за счёт тепла двигателя, чиллер NCT подключается на пик и как резерв. Обе машины работают на общий коллектор холодной воды.

Машина Thermax работает постоянно на базовой нагрузке за счёт тепла двигателя. Чиллер NCT подключается на пик и как резерв. Обе машины работают на общий коллектор холодной воды.

Какие объекты у нас есть рядом с ЦОД?

Наш пример холода для серверных от тепла генерации: здание ЦТУ в Москве. Это административное здание, а не центр обработки данных, но часть холода от его машин идёт на серверные, и электрической мощности там не хватало. Второй объект близок с другой стороны: у заказчика жёсткие требования к надёжности. Задача на стыке двигателя и холода там та же. И многие другие объекты в разделе проектов.

Объект	Генерация	Холод	Что мы делали
Здание ЦТУ, Москва	5 микротурбин Capstone C200	2 × LT-14 C по 500 кВт	Поставка, шеф-монтаж, ПНР
Завод «Микран», Томск	ГПУ 1,7 МВт	2 × 5G 4L C по 1100 кВт	Поставка, шеф-монтаж, ПНР

В ЦТУ в историческом центре Москвы не хватало электрической мощности, и холод решили делать из тепла микротурбин, в том числе для серверных. Машины привезли частями и собрали в подвале с узкими проходами, около 2015 года. На «Микране» главной задачей было согласовать работу газопоршневой станции и АБХМ в переходный период и при низкой загрузке.

Здание ЦТУ в Москве, где холод сделан из тепла микротурбин

Письмо владельца энергоцентра «Микрана» от 15.10.2014 подтверждает, что две АБХМ и две градирни поставлены на месяц раньше срока.

Благодарственное письмо: «Микран», Томск

Какие примеры ЦОД есть в мире?

Мировой опыт скромнее по размеру, чем нужно под десятки мегаватт, но на нём видно, как схема работает.

Объект	Генерация	Холод от тепла	Результат
Центр данных IBM, Сиракьюс, США	12 микротурбин Capstone C65	2 АБХМ	Полностью обеспечивает ЦОД энергией
T-Systems, Мюнхен	Топливный элемент 245 кВт	1 АБХМ, 144 кВт	Серверная не зависит от общей сети
Verizon, Гарден-Сити, США	7 топливных элементов по 200 кВт	Абсорбционные чиллеры	80 % электрической и треть холодильной нагрузки

В Сиракьюсе проект стоил 12,4 млн долл., он может работать автономно, а заявленное снижение энергопотребления против обычного ЦОД составляет около 50 %. Это слова авторов проекта, независимой проверки мы не видели. Все проекты в таблице небольшие, ближе к 1 МВт, чем к 30. Аналога по масштабу десятков мегаватт среди наших данных нет.

Что показывает модельное ТЭО для ЦОД?

На модели 5 МВт холода (тариф 10 ₽/кВт·ч, газ 9 ₽/м³) получается следующее. Все цифры модельные, это не оферта.

Показатель	Значение
Затраты: сеть и чиллер, млн ₽/год	399,5
Затраты: тригенерация, млн ₽/год	139,5
Экономия, млн ₽/год	260,0
Окупаемость разницы капвложений	2,1 года

Капвложения в тригенерацию около 694,3 млн ₽ против около 150,0 млн ₽ на чиллеры. Если сеть приходится подключать заново (техприсоединение 259,3 млн ₽), окупаемость составляет 1,1 года. При других тарифах и ценах газа она колеблется от 1,5 до 4,1 года. Своя электроэнергия обходится в 3,72 ₽/кВт·ч, а холод из бросового тепла закрывает 97 % годовой потребности, остальное добирает чиллер.

В модели нет отдельной строки на резерв ГПУ и холода. В реальном проекте он добавляет капвложения, и их размер задаёт заказчик. Полный расчёт и допущения на странице ТЭО для ЦОД.

Назвать цену резерва заранее нельзя: она зависит от того, какой простой допустим. Пришлите допустимое время без холода и схему ввода, и мы посчитаем варианты в расчёте ТЭО или в калькуляторе. Сравнить с аналогами можно на страницах схем и в разделе про чиллеры NCT.

Источники

ICF для ORNL, Opportunities for CHP in Data Centers, 2009: energy.gov
Campus Technology, Syracuse U Constructs Green Data Center, 2009: campustechnology.com
IEA, Key Questions on Energy and AI, 2026: iea.org
Manufacturing Dive, 24.02.2026, по данным Wood Mackenzie: manufacturingdive.com
Проекты T-Systems и Syracuse: материалы Thermax

Частые вопросы

Хватит ли тепла ГПУ на весь холод для ЦОД на 30 МВт?

Нет. При воде 95/75 °C станция отдаёт около 30,2 МВт, одноступенчатые машины сделают из них 22–24 МВт. На 30 МВт нужно 38–43 МВт либо компрессорная машина на 6–8 МВт. Прокачка 12/7 °C выйдет около 5200 м³/ч. Вода с градирен при мокром термометре 22 °C получится 26–27 °C, а считать их надо на 52–55 МВт.

Как обеспечить резервирование N+1 для связки ГПУ и АБХМ?

Запасная установка после аварии выходит на номинал около 5 минут, и всё это время машина недополучает тепло. Провал закрывают запасом по двигателям 10–15 % и водогрейной котельной на газе. Для подбора нужны температура и расход выхлопа, график рубашки (например, 93/78 °C) и мощность каждого контура.

Что будет с АБХМ, если пропадёт электричество?

Провал до 3 минут машина переживает. Если дольше, нужен разбавительный цикл, без него возможна кристаллизация раствора. Поэтому закладывают источник бесперебойного питания или резервный ввод именно на машину, а не только на стойки.

Что говорят наши заказчики

150 благодарственных отзывов · 350+ крупных проектов · 1000+ заказчиков · работаем с 2011 года. Это настоящие письма заказчиков, многие другие — на странице отзывов.