AI向け液冷モジュールの取合いチェックリスト：見積依頼の前に決める6項目

同じ液冷モジュールでも、3社から取った見積もりに含まれる機器がまったく異なることがあります。1社の見積もりは筐体の壁面にある供給・戻りの接続口までが対象で、1社はCDU（冷却液分配ユニット）とラックマニホールドまで、もう1社は屋外の排熱設備まで含めています。この3つの金額は比べられません。理由は価格ではなく、範囲の違いにあります。取合いごとに図面、設計条件、責任主体を明確にしてはじめて、各社の見積もりを同じ条件で比べられるようになります。現地での接続を工程に組み込める形にするのも、この作業です。

本稿では、単相コールドプレート方式のAIサーバーを前提に、見積依頼を出す前に決めておきたい6つの取合いを順に取り上げます。以下の技術的な考え方の一部は、コールドプレート方式の液冷に関する中国の国家標準と団体標準に拠っています。この種の設備に具体的な数値を示している、数少ない公開文書だからです。出典は末尾に記します。ここで2点補足します。GB/T ⁠48023-⁠2026は中国の推奨性国家標準で、施行は2027年2月1日です。現在はまだ移行期間にあります。また、この種の文書で「〜しなければならない（shall）」と書かれた事項も、その文書自身の要求事項であり、中国でも他のどの国でも法的な義務ではありません。中国以外の国の案件で拘束力を持つのは、案件の所在地で施行されている規定です。だからこそ見積依頼書には、「適用規格による」の一言で済ませて解釈を納入時まで持ち越すのではなく、案件に適用する規格とその版、適用範囲、受入基準を明記しておく必要があります。

1. サーバーとラック：まず熱負荷の内訳を整理

熱負荷は、構成を1つに決めたうえで書き出します。サーバー全体の消費電力、そのうちコールドプレートが除去する熱量、モジュール内の空気側へ放出される熱量の3つです。GPUを液冷にしても、電源ユニット、ネットワーク機器、ドライブは室内の空気へ放熱し続けます。この空気側の熱量によって、列間空調機が必要か、ファンウォールが必要か、どちらも不要かが決まります。冷却負荷には、サーバーのデータシートに載らない部分もあります。ポンプ、配管、バッファタンク自体も冷却液に熱を加えるからです。提示された設計冷却負荷にこの循環による発熱が含まれているかを確認し、各数値がどの構成を前提にしているかを明記してください。そうしないと、2社が異なる前提で見積もりを作成することになります。

最初の引合いの段階で、プラットフォームが確定している必要はありません。候補のサーバー機種、ラックの台数と寸法、想定する搭載構成、段階的な増設計画があれば始められます。ただし、ラック寸法には空冷ラックの寸法をそのまま流用しないでください。液冷ラックは幅も奥行きも大きくなりがちで、空冷のピッチで配置すると、実際には置けないラック位置が図面上に生まれます。サーバーメーカー各社には、冷却の取合い仕様を示す資料を求めてください。許容される冷却液の入口温度、必要流量、圧力損失、最高許容使用圧力、冷却液の種類、コネクタの形式です。これらの仕様・条件が、続く5つの項目すべてを検討する際の前提になります。プラットフォームが決まっていない場合は、ラック当たりの平均電力を1つ決めて室全体に当てはめるより、候補を2～3機種並べて比べるほうが、実際に使える配置が得られます。

数値の流用が最も問題を起こしやすいのは、寸法と荷重にかかわる項目です。二重床下の有効高さ、通路の有効幅、床荷重はこの業界でよく引用されますが、公開されている数値は特定の国の慣行を前提とした文書に由来し、多くは条件付きです。たとえばよく引用される床下高さは、液冷配管が電源・通信の幹線と同じ床下を通ることを前提としており、電気系統を天井側に回した時点で当てはまらなくなります。数値を持ち込むのではなく、配管ルートの方針を決め、そこから必要な空間を導いてください。決めるべき事項は、主管（ヘッダー）を床下・天井・側面のどこに通すか、液冷配管と電気系統を別々の通路に分けるか、ラックの真上や真下に主管を通してよいか、サーバーの引き出しやクイックディスコネクトの操作に必要な有効幅、冷却液を満たした状態での床荷重です。いずれも筐体の設計者が図面に明記し、見積条件として合意しておくべき項目です。

2. CDUと配管：番号付き接続部による取合い点の明確化

液対液CDUは、熱交換器で2つの回路を分けています。施設側（FWS）は屋外の排熱設備や施設の熱源設備へ熱を運び出し、IT側（TCS）はラックマニホールドとコールドプレートに冷却液を送ります。両側にはそれぞれ独立した循環回路があり、2つの液体が混ざることはありません。構成は単純ですが、呼び方はそうではありません。「一次側」「二次側」は、メーカーやガイダンス文書によって逆の意味で使われており、呼び方を1語取り違えるだけで、両回路の条件一式が入れ替わってしまいます。呼び方は図面の上で確定させてください。回路ごとに名称を記し、流れの向きを示し、すべての接続部で供給と戻りを明示します。回路、取合い、保守、冷却停止時のシナリオについては、Open Compute Projectの『Data Center Liquid Distribution Guidance and Reference Designs』を併せて読む価値があります。ただし、これは設計上のガイダンスであって要求事項ではなく、案件ごとに書かなければならない仕様書の代わりにはなりません。

納入品目を1枚の表にまとめ、すべての行に担当を割り当てます。対象は、屋外の排熱設備、施設側ポンプ、CDU、モジュール内の主管、ラックマニホールド、ホースとクイックディスコネクト、冷却液、計装です。それぞれについて、誰が供給し、誰が据え付け、誰が充填し、誰が試運転するかを決めます。この表のうち、フィルターとエア抜き・排水装置の2つは、保守の条件がモジュール内の配置に影響します。半年後に現場で問い合わせることにならないよう、システムを止めずに保守できる必要があるかどうかを見積依頼の段階で決め、明記してください。ここでいう「止めずに」とは、システムの運転を続けるという意味で、圧力がかかったまま機器を開放するという意味ではありません。作業する区間は先に隔離して減圧するため、その区間を切り離している間も必要流量を流せる予備の経路が必要です。フィルターの一般的な対応方法は、切替式の複式フィルターの採用です。単一のフィルターの前後に隔離弁を設けるだけでは、この要件を満たせません。弁を閉じると、その供給経路そのものが止まるからです。どの方式を選ぶにしても、モジュール内には弁類を置くスペースと、作業者が立って操作できる空間を確保しておく必要があります。

取合い点は、番号を付けたフランジ、クイックディスコネクト、端子のいずれかに置き、相手側部品の供給者、接続仕様、シール材、位置をすべて書き出します。溶接、フランジ、グルーブ継手、ねじ込みのうちどの接合方法が使えるかは、管径と、案件の所在地で適用される規定によって決まり、ねじ込み継手は一般に小口径の配管に限られます。管径ごとに認める接合方法を示し、製作の基準とする規定を明記し、工場で施工しなければならない継手を指定してください。工場製作だからこそ、そうする価値があります。大口径の主管を製造ラインで溶接して試験するのと、工事中の現場で同じ継手をつくるのとでは、条件がまったく違います。溶接施工法の確認試験や検査の要件も同じ考え方で、想定で済ませず、適用される現地の規定と案件の仕様書で定めます。そうすれば、外部接続口の座標、輸送用の閉止キャップ、現地での接続手順は、全体配置図と整合させるだけで済みます。

3. 冷却条件：共通の設計条件による能力比較

CDUと排熱設備の定格能力は、共通の設計条件に基づく値として示されていなければ、適切に比較できません。見積依頼書には、サーバーが許容する冷却液の入口温度、CDU両側の設計供給温度と設計戻り温度、熱交換器のアプローチ温度差、各側の流量・液種・濃度、設計外気条件を記載します。そのうえで、銘板の数値ではなく、目標の負荷・液種・流量での性能データを求めてください。許容される冷却液温度は、製品ごとの特性です。規格が範囲を示していてもそれは推奨値であり、個々の製品はメーカー自身の制限値に基づいて評価されています。結露対策は別に決めます。基準は、機器が実際に置かれる環境の露点温度であり、他の案件から持ち込んだ供給温度ではありません。

ドライクーラーを使う場合、温度条件はサーバー側から屋外側へ順に決まります。コールドプレートで許容される入口温度が、CDUで使えるアプローチ温度差を決め、それが施設側に必要な供給温度を決めます。そのうえで、ドライクーラーが現地の夏季設計乾球温度のもとでその供給温度を実現できるかを確認します。ドライクーラーの出口液温と外気温度との差は、コイルの大きさ、風量、液種、負荷によって変わり、機器選定の結果として決まる値です。経験則による余裕値は傾向の確認にとどめ、目標条件での選定データに基づかない数値は見積もりに入れないでください。それでも傾向は知っておく価値があります。設計外気温度が高いほど施設側で得られる供給温度も高くなり、高温条件ではドライクーラー単独ではサーバーが許容する入口温度に届かないことがよくあります。断熱冷却や散水による予冷、冷却塔、機械式冷却の並列設置といった補助冷却が必要かどうかは、設計条件で排熱能力が要求を満たすかどうかで決まります。判断の基準は能力であり、設置場所が高温地域と呼ばれているかどうかではありません。

機器選定の前提条件のうち、見落とされることが多く、あえて挙げておきたいのが気象条件の根拠そのものです。どの観測所のデータを使うのか、何年分の記録か、乾球温度と湿球温度の極値を使うのか、設計用の超過確率に基づく値を使うのか、ヒートアイランド現象や敷地内での機器間の排気の再循環による上乗せを加えるのかを明記してください。屋外機器はこの数値で選定されるため、より穏やかな気象条件で算定した提案は、性能が必ず実際より高く見えます。モジュール内では、露点温度と、冷えた配管や継手の表面温度が、保温、結露検知、制御の応答を決めます。空冷側の機器にも、独自の設計条件を明記する必要があります。そうしないと、コールドプレートで除去されない熱を処理する設備の仕様が不明確になります。応札者全員に、明記した条件での有効能力と運転範囲を示してもらってください。

4. 流量と圧力：流量バランスと耐圧の個別確認

CDUが循環ポンプを内蔵している場合、外部接続口で使える差圧（機外揚程）は、設計流量のもとで、最も不利な経路の損失をすべてまかなえなければなりません。主管、弁、フィルター、マニホールド、ホース、クイックディスコネクト、そしてサーバー自体の損失です。メーカーがポンプの全揚程で示している場合、外部配管に割り当てられるのは、そこからCDU内部の損失を差し引いた分です。設計流量時の機外揚程を明示するよう、メーカーに求めてください。IT側で制御できる流量範囲と、供給温度を定常時にどの程度の偏差で保てるかも確認し、初期導入時の条件と照らし合わせます。ラックを段階的に増設し、まだ半分しか入っていない時期には、流量が機器の制御できる範囲をそもそも下回ることがあります。これは試運転中ではなく、発注前に解決しておくべき問題です。

「総流量が足りている」ことと「どのサーバーにも十分に流れている」ことは別の話で、重要なのは後者だけです。2027年2月1日に施行される、データセンター向けコールドプレート式液冷システムの中国国家標準GB/T 48023-⁠2026は、流量の均一性を3つの限度値で測れるようにしています。具体的には、1つの分配マニホールドの各出口で、最大流量と最小流量の差をそれらの出口の平均流量の10%以内とすること、IT側の各分岐の間でも同じく10%以内とすること、同一仕様のコールドプレートどうしの流路抵抗の差を±10%以内とすることの3つです。GB/Tの文書はすべてそうですが、これらは強制ではなく推奨で、この種のコールドプレート式システムを対象に書かれています。他の国の案件にとっては、定義が明確で比較しやすい基準になります。つまり採用したい場合は、暗黙の前提として持ち込むのではなく、受入基準として見積依頼書に明記することになります。ただし、注意点が1つあります。均一であることは、足りていることと同じではありません。各分岐がきれいにそろったまま、そろって流量不足ということもありえます。そこで、3つの均一性の数値に加えて、設計条件で各ラック、各サーバーに実際に流れる流量を、メーカーに書面で提示するよう求めてください。どちらも、発注前にメーカーが示せる内容です。

耐圧は、システム全体の1つの数値ではなく、部品ごとに確認します。クイックディスコネクト、マニホールド、ホース、弁、熱交換器、コールドプレートなど、圧力を受けるすべての部品について、各メーカーが示す最高許容使用圧力を一覧にした表を求めてください。回路全体の許容圧力は、その一覧の最も低い値で決まります。最高許容使用圧力が最も低い部品は、配管ではなくコネクタであることが少なくありません。試験圧力と最高許容使用圧力は、別々の数値として扱います。耐圧試験は、定格を検証するためにその何倍かの圧力で行うもので、その倍率を逆にたどって、部品をより高い圧力で常用してよい根拠にすることはできません。試験ごとに、試験対象、試験媒体、圧力、保持時間、合格基準を取り決め、それぞれ独立した項目として記録します。さらに、静水頭を含めた運転時、ポンプ停止時、熱膨張時の各ケースについて節点圧力の一覧を加え、見積依頼書で測定点を固定してください。その際、ゲージ圧、絶対圧、差圧は区別して扱います。

5. 冷却液と定圧：初回充填と保守まで含めた見積範囲

冷却液と、コールドプレートや熱交換器から配管、シール材、クイックディスコネクトまでの接液材料は、1つのシステムを成しています。接液材料と冷却液の適合性を検討するうえで特に重要なのが、コールドプレートの金属材質です。中国の団体標準で、強制ではなく推奨の文書であるT/CECS 1722-⁠2024は、推奨するpHの範囲を材質ごとに分けています。銅製のコールドプレートは8.0～10.0、アルミニウム製は7.5～9.5で、両方に共通する範囲は8.0～9.5しかありません。腐食抑制剤も同じように分け、アルミニウム系には有機酸塩系、銅合金系にはアゾール系を推奨しています。アルミニウムと銅が同じ冷却液回路に混在することについては、アルミニウム側の腐食リスクを理由に避けるよう勧めていますが、禁止はしていません。これらの数値はこの標準の適用範囲内のシステムを対象としたもので、他の国の案件では、見積依頼書で明示的に採用した場合にだけ重みを持ちます。それが最も良い使い方でもあります。前提ではなく、明記された確認可能な限度値になるからです。こうしたことから、コールドプレートの金属材質は細部ではなく、取合い条件の一つです。見積依頼書には、コールドプレートの金属材質を、冷却液とその使用濃度とあわせて明記してください。そのうえで接液材料をすべて列挙し、一覧に記載した各接液材料が冷却液に適合していることを示す書面を、水質の管理値、サンプリング間隔、交換周期とともに求めます。「脱イオン水」と書くだけでは、冷却液の仕様になりません。

配管材料については、根拠となる文書よりも俗説のほうが広く出回り、実際には規格に記載されていない全面禁止が、規格で定められた禁止事項として語られることがあります。見積依頼書に必要なのは、もっと範囲を絞った、役に立つ要件です。すべての接液材料について選定した冷却液との適合性を確認させること、実際に提案され価格に含まれている配管の材質とグレードを明示させること、接合とシールの施工について明確なルールを定めることです。先に触れた中国国家標準からは、推奨ではなくその文書の要求事項として書かれたルールを1つ取り入れる価値があります。冷却液配管の継手にシールテープ（PTFEテープ）や液状のねじシール剤を使わない、というものです。これは工場の作業手順に組み込め、工場立会検査で検査員が継手を1つずつ確認できる種類のルールです。たいていの材料条項は、そこまでの実効性を持ちません。

定圧については、3つの事項を決めます。膨張装置の容量、封入圧力、接続位置で、いずれも対象となる回路の保有液量、温度変化幅、節点圧力から導きます。そのうえで、補給とエア抜きをどこで行い、誰が受け持つのか、過圧保護をどう設定するのかを明記します。熱交換器や隔離弁で回路がいくつかの区間に分かれる場合は、区間ごとに確認し、弁を閉じたときに液が閉じ込められる区間も含めます。見積範囲には、工場での洗浄、輸送中の保護措置、現地でのフラッシング、初回充填、再サンプリング、消耗品も明記します。フラッシングに使う媒体、循環時間、終了の判定基準を示し、本番の冷却液を入れる前にすべてのフィルターエレメントを交換するよう求めてください。漏れ試験と耐圧試験も同じように、試験ごとに対象、媒体、圧力、保持時間、合格基準を取り決めます。コールドプレート式熱交換器とそのマニホールドについてよく引用される加圧漏れ試験の手順は、中国の団体標準が、これらの部品に限った推奨方法として示しているものです。回路全体やモジュール全体に通用する受入方法ではないため、モジュール単位の試験は、別に条件を取り決める必要があります。

6. 冷却停止時の対応：警報に対応する制御動作の明確化

施設側の冷却停止、CDUポンプの停止、分岐の流量低下、漏液、通信途絶は、それぞれ別の5つの事象です。事象ごとに1行を設け、検知点、警報の通知先、何が切り替わり何が隔離されるのか、どの時点でIT側の制御システムに負荷低減や所定の手順に沿った停止を求めるのかを書きます。範囲がいつの間にか抜け落ちやすいのが、漏液への対応です。漏液の検知、警報、漏液箇所の特定は、IT空間に入る施設側配管も含めて規定されるのが普通ですが、自動遮断は規定されないことが多くあります。規格の要求事項に含まれていないからといって、案件で不要ということにはならず、オプション扱いでよいということにもなりません。弁を閉じるのか、誰が閉じるのか、どの条件で閉じるのかを決め、連動表と納入範囲に書き込んでください。相手が含めているだろうという思い込みが、遮断弁のないモジュールが届く原因になります。

監視プラットフォームへの接続要件は、監視・制御項目の一覧（ポイントリスト）と操作権限を具体化してはじめて、納入仕様として明確になります。読み取り専用の項目、書き込みを許可するコマンド、そのコマンドを発する主体を定め、通信途絶時に機器が維持する状態と、通信復旧時の再起動方法も明記します。CDU、モジュールの制御盤、案件の監視システムの3つが同じメーカーのものであることはまれなので、これらを3者にまたがって整理します。監視項目のうち、筐体の設計に直接かかわるのが露点温度です。モジュール内の代表的な位置で温湿度を計測する必要があり、そのセンサーの位置によって、結露防止の制御が必要なときに働くのか、不要なときに働いてしまうのかが決まります。だからこそセンサーの位置は、現場で気づくのではなく、筐体の設計者が図面で決めておくべき事項です。配管の下やCDUの下のドレンパンと、その排水先も同じです。漏液の回収・排水は筐体側の範囲に入るため、分担表に明記し、据付後の点検項目にも含める必要があります。

冷却停止のあと何分持ちこたえられるかを議論する前に、その数字を支える前提を並べてください。故障のシナリオ、残る循環能力、実際に熱交換に寄与する液量、許容される温度上昇、負荷を下げていく速さです。循環が止まれば、離れた位置にあるタンクの液は、量がどれだけあっても、サーバーの冷却能力の算定に含めることはできません。電源については、公開文書の見解が一致している点が1つあります。CDUには無停電電源から給電すべきだという点です。制御装置、電動弁、必要な空冷機器も無停電電源からの給電対象に含めるかどうかは、サーバーの停止手順とあわせて決めます。見積依頼書には、その要求と、無停電電源で給電する範囲の境界の両方を明記してください。

見積依頼から受入れまでをつなぐ3つの文書

6つの取合いを順に詰めていくと、3つの文書がおのずとできあがります。機器番号と取合い番号を付けたシステム系統図、設計条件と責任分担を記した取合い一覧表、検知から復旧までを並べた制御・受入マトリクスです。ここまでに挙げた判断基準の多くは、そのまま3つ目の文書に入ります。流量バランスの偏差、供給温度の安定性、部品の漏れ試験での圧力降下の限度、漏液箇所の検知点などで、いずれも工場立会検査で測定し、記録できるものです。現地での受入検査では、実際の冷熱源、サーバー、監視システムを接続した状態でのシステムの動作を確認します。

ETENZは、確定したサーバー構成をもとに、筐体の製作と機器配置を行い、あわせて電気、熱管理、防災・セキュリティの各設備を組み込みます。案件ごとに合意した分担に応じて、筐体のみ、取合い部を工場で加工した状態、完成したモジュールのいずれでも納入でき、OEM/ODMでの協業にも対応します。接続口の位置、架台、保守スペース、漏液の回収・排水、制御点、受入書類を製作前にそろえておけば、現場でのその場しのぎの配管変更や、試運転のやり直しを避けられます。

引合いを始める際は、候補のサーバー機種、ラック一覧、設置場所の条件、既設の冷却設備の資料に加え、どの機器を誰が供給する予定かを書いたメモを手元にそろえてください。プラットフォームと取合い条件が固まるにつれて、配置設計、機器選定、見積価格の算定を、共通の前提条件に基づいて進められます。本稿で引用した技術的な判断基準は、2027年2月1日施行のデータセンター向けコールドプレート式液冷システムの中国国家標準GB/T 48023-⁠2026と、中国の団体標準T/CECS 1722-⁠2024およびT/CIE 091-⁠2020に拠っています。3つとも強制ではなく推奨の文書です。中国国外では主に条件を明確に書き表す手段として役立つもので、案件を拘束するのは、所在地で適用される規定と機器メーカー自身の制限値です。条項と適用範囲は原文で確認してください。