資料中心浸沒式冷卻槽：單相與雙相槽體設計
創建於 今天
資料中心浸沒式冷卻槽：單相與兩相槽體設計
資料中心的浸沒式冷卻槽是容納伺服器的密閉容器，使伺服器完全浸沒於介電液中，將其熱量直接傳遞至液體而非空氣。在單相浸沒式冷卻中，流體被泵出冷卻後再送回；在兩相浸沒式冷卻中，流體在晶片處沸騰，蒸氣在槽內凝結回液體。該槽為防漏的密閉容器，通常為客製化容器，其材質、密封性及流體相容性主導整體設計——不鏽鋼及客製化製造容器為典型選擇，當設計涉及加壓時參照 ASME 規範，而當考慮採用玻璃釉面外殼時則參照 ISO 28765。
浸沒式冷卻將排熱從空氣側轉移到液體側，方式是將伺服器浸入不導電的介電液中。因此，「槽體」並非儲水容器，而是IT設備本身的主要熱與機械外殼。若槽體選錯——接縫滲漏、墊片不相容、槽體無法容納液體溢漏——便將冷卻優勢變成了圍堵負擔。單相與兩相這兩種架構選擇，會改變槽體的內部結構、壓力條件與材料要求。規格制定者需要在選擇槽體之前理解這兩者。
本指南涵蓋資料中心浸沒式冷卻槽，從圍阻體到單相／兩相的分流，再到材料與洩漏控制。
槽體作為介電液體的圍阻體
浸沒式槽體首先是一個密封容器，用於容納介電液體及其中的伺服器；其主要功能是防漏的密閉圍阻，而非結構性的儲水。每個接頭、視鏡與貫穿件都是潛在的洩漏路徑。
1. 流體邊界。槽壁與槽蓋構成介電液體的主要圍阻，介電液體不得外洩至資料中心機房地面或電氣包絡範圍。
2. 伺服器封閉空間。槽體同時容納 IT 設備；其幾何結構、機架介面與檢修蓋皆屬槽體設計的一部分，而非附加元件。
3. 二次圍堵。槽體下方或周圍的滴漏層或圍堰層可捕捉輕微洩漏，使密封失效成為維護事件，而非停機事故。
由於流體價值高昂且機房環境敏感，圍堵完整性與可維護性從最初設計草圖即納入考量。
單相與兩相浸沒式冷卻
決定性的設計分界在於介電流體是否在晶片處發生相變，而此選擇會重塑整個槽體。單相與兩相槽體是不同的機器。
· 單相浸沒式冷卻。流體保持液態；它吸收熱量，被泵送至外部熱交換器（通常透過 CDU），冷卻後再回流。槽體本質上是一個防漏的浴槽，配有進出口歧管且內部無沸騰——內部壓力較低，蒸氣管理更簡單。
· 兩相浸沒式。流體在發熱元件處沸騰，蒸氣上升，槽內的冷凝盤管或表面將其回復為液態。槽體必須管理蒸氣空間、冷凝，以及可能高於大氣壓的壓力狀態，並具備更強的密封性，且通常採用耐壓容器。
· 取捨。單相較為簡單且易於密封；兩相具有更高的熱傳密度，但容器更複雜且需考量壓力。
此選擇決定材料等級、密封策略，以及容器是否需要壓力容器分級。
長寬比 | 單相 | 兩相 |
流體狀態 | 僅液體 | 沸騰 + 冷凝 |
內部壓力 | 接近大氣壓 | 可超過大氣壓力 |
蒸氣管理 | 極少 | 冷凝器 + 蒸氣空間 |
容器複雜度 | 較低 | 較高，具壓力感知 |
洩漏防護與流體相容性
介電液必須被妥善容納，且不得使槽體劣化，因此容器材質、密封件及任何塗層均須針對流體相容性與長期抗漏性進行選用。浸沒液為工程設計液體，並非水。
· 不鏽鋼外殼。304/316 不鏽鋼為常見的客製容器材質，對多數浸沒式介電液呈惰性，且能進行精密、焊密製造。
· 密封件與墊片。蓋板和穿線件採用含氟聚合物或耐流體彈性體；密封件選擇會針對特定流體進行驗證，以避免膨脹或溶出。
· 使用時的塗層。若施加任何內部塗層，其必須與流體相容且不會污染介電液；在考慮內襯殼體時，ISO 28765 玻璃質搪瓷可能相關，但流體相容性才是決定因素。
· 圍阻與洩漏偵測。二次圍阻層和洩漏感測可將緩慢滲漏轉變為早期警報。
流體相容性是經過驗證的，而非假設的，因為反應性密封件或塗層可能污染介電液及其所保護的伺服器。
材料與製造途徑
浸沒槽通常為客製化製造的容器，其製造方式依壓力規範與流體需求而定。不鏽鋼為主流；當設計有要求時，會採用符合壓力等級的結構。
· 不鏽鋼客製化製造。經鈍化處理的 304/316 容器，具有焊接、氣密不漏的接縫；在壓力不大的情況下，這是單相與兩相機組的預設選項。
· ASME 額定結構。當兩相蒸氣空間或系統設計使容器承受顯著壓力時，結構須參照 ASME 鍋爐及壓力容器規範（第 VIII 節），以便對殼體、蓋板及洩壓裝置進行正確分類。
· ISO 28765 相關性。當任何內襯變體考慮採用玻璃質搪瓷（GFS）殼體時，適用搪瓷槽設計標準；浸沒用途較常使用不鏽鋼，但該標準在相關情況下仍可採用。
· 存取與維護。蓋板、吊掛點與排水設施讓伺服器能夠插入、取出及更換液體，而不會破壞圍堵。
記錄製造標準與流體驗證可避免出現外觀正確但無法分類或維護的槽體。
材料／路徑 | 最適合 | 標準參考 |
不鏽鋼 304/316 | 客製單相／兩相槽體 | 材料證明、焊接品質保證 |
ASME 認證槽體 | 加壓兩相設計 | ASME BPVC 第 VIII 節 |
GFS 內襯變體 | 考慮採用內襯殼體的情況 | ISO 28765 |
尺寸與配置考量
浸沒槽的尺寸取決於其必須浸沒的伺服器負載，以及熱容量與元件覆蓋所需的流體體積，而非依據儲水邏輯。有兩項輸入具主導性。
4. 伺服器與機架幾何。槽體內部配置依循 IT 外形規格；體積取決於必須浸沒的電路板數量及其間距（以供流動）。
5. 流體存量。足夠的介電液以餘裕覆蓋元件，提供熱容，並（單相）供給外部迴路而不發生氣蝕。
6. 熱交換介面。單相需要歧管空間以供泵送流動；兩相需要蒸氣空間與冷凝器面積，其大小依沸騰速率而定。
因此，該容器首先是IT整合式機櫃，其次才是槽體，其規格是與伺服器供應商共同制定，而非獨立撰寫。
專案案例
專用的資料中心浸沒式冷卻參考案例尚未納入已交付的專案組合中，因此本文係以工程指導的形式撰寫，而非專案引用。該公司供應客製化製造與內襯槽體的能力已在相鄰領域獲得驗證：海外消防專案已交付容量高達 12,261 m³ 的 GFS 儲槽（印度，3 座儲槽，2024-06）及 1,666 m³（新加坡，2 座儲槽，2026-01），均依照與浸沒式冷卻槽體圍阻理念相關的同一螺栓式儲槽標準建造。這些參考案例證明了大容量槽體的供應與品質保證能力；它們屬於消防專案，並非資料中心浸沒式冷卻設施，此處僅作為能力背景引用。
Center Enamel 工程能力
Center Enamel（石家莊正中科技有限公司）自2008年起設計並製造螺栓式儲罐。作為中國首家玻璃熔接鋼（GFS）儲罐製造商，該公司擁有近200項搪瓷相關專利，每年生產約300,000塊搪瓷塗層鋼板，已完成超過30,000個安裝項目，並向100多個國家供應其儲罐。新增的150,000平方米生產基地用於提高產能，單個儲罐供應能力可達60,000立方米。製造過程在ISO 9001和ISO 45001下運行，產品認證包括NSF/ANSI 61、WRAS、FDA、LFGB、CE（EN 1090）、ISO 28765、FM、BSCI和EUROCODE，並在應用需要時參考ASME、ISO 28765和AWWA D103-09進行設計。
針對浸沒式冷卻圍堵，本公司提供客製化不鏽鋼及內襯容器，具備防漏製造、流體相容密封件及二次圍堵，並提供材料與製造文件供審查。
常見問題
Q1：浸沒式槽體是水槽嗎？
A1：不是。它是密封容器，內含介電液體並將伺服器浸沒其中；其功能是防漏圍堵與熱傳遞，而非儲水。
Q2：單相與兩相有何差異？
A2：單相讓流體維持液態並泵送至外部冷卻器；兩相則讓流體在晶片上沸騰並在槽內凝結回流，需要蒸氣管理，且通常需要具備壓力感知的容器。
Q3：槽體由什麼材料製成？
A3: 通常採用不鏽鋼（304/316）客製化製造以實現防漏密封；當設計涉及加壓時，會引用 ASME 額定結構，而 GFS 內襯版本在相關情況下可能採用 ISO 28765。
Q4: 為何流體相容性至關重要？
A4: 介電液不得使密封件、墊片或任何塗層劣化；不相容的密封件可能膨脹或溶出，進而污染流體與伺服器，因此相容性須經確認，不可假設。
Q5: 如何管理洩漏風險？
A5：透過焊接密封的不鏽鋼製造、耐流體密封件、二次圍阻／防護和洩漏偵測，讓緩慢滲漏變成早期警報，而不是機房地面上的溢漏。
Q6：兩相浸沒是否加壓？
A6：由於存在蒸氣空間與沸騰現象，它可以在高於大氣壓的條件下運作，因此當壓力規範有要求時，容器及其洩壓裝置通常會依 ASME 規範分類。
Q7：浸沒槽的尺寸如何決定？
A7：取決於要浸沒的伺服器／機架幾何結構、用於覆蓋與熱容量的介電液體存量，以及熱交換介面（單相用的歧管、兩相用的蒸氣空間與冷凝器）。
資料中心的浸沒式冷卻槽是使直接液冷得以實現的介電液體容納容器，而其設計取決於單相與兩相的區分。選擇不鏽鋼客製化製造以實現防漏密封，針對介電液體驗證每一個密封件與塗層，增設二次圍堵與洩漏偵測，並在壓力工況或內襯型式有需求時參照 ASME 或 ISO 28765。如此規範之下，該冷卻槽便是 IT 設備的可靠封閉體，而非隱藏的負擔。
與工程師洽談
針對資料中心的浸沒式冷卻槽，請提供欲浸沒的伺服器／機架幾何尺寸、介電液體規格、您計畫採用單相或兩相，以及任何壓力規範或洩壓要求。我們將回覆不鏽鋼或內襯容器的規格書（含流體相容密封件及二次圍堵）、流體庫存與熱交換介面的尺寸計算研究，以及視需要參照 ASME 與 ISO 28765 的製造文件。
WhatsApp