何謂機架級冷卻迴路？
機架級冷卻迴路是一種熱管理解決方案，旨在於資料中心內直接在伺服器機架層級移除熱量。這些系統專為高效散發高效能運算（HPC）、AI 及高密度伺服器部署所產生的熱能而設計。不同於傳統基於機房的冷卻方法——後者需調節整個資料中心樓層的溫度——機架級冷卻專注於管理熱源，即在伺服器機架內部或緊鄰機架處進行熱量管控。
這些系統通常整合液冷技術，例如後門熱交換器（RDHx）、直接晶片冷卻，或透過閉環系統循環冷卻液的機櫃內冷卻單元。透過局部散熱，機櫃級冷卻迴路有助於維持伺服器的最佳運作溫度並提升整體能源效率，使其成為現代高密度運算環境的首選解決方案。
機架級冷卻迴路如何運用？
機架級冷卻迴路應用於現代資料中心，當傳統空氣冷卻因現代工作負載產生的熱負荷增加而顯得不足時，此類系統便能發揮作用。在機架功率密度較高的環境中，例如AI 、HPC 及企業級邊緣部署，這些系統尤其能展現卓越效能。
常見應用案例之一是整合後門熱交換器（RDHx），其安裝於伺服器機櫃後方，利用冷卻液在廢氣重新進入資料中心機房前吸收熱量。 另一種方案是採用直接晶片液冷技術，將冷卻液輸送至直接安裝於CPU、GPU或其他發熱元件上的冷板。此類配置採用閉環運作，通常連接至設施冷卻分配單元（CDU）以調節流體溫度與流量。
透過在機架層級精準導熱，這些系統能減輕集中式空調設備的負荷、降低熱點風險，並實現更高的機架功率密度。此特性對於擴展先進工作負載至關重要，可確保在提升效能與系統正常運作時間的同時，維持關鍵運算任務的穩定運行。
機架級冷卻迴路的優勢
機架級冷卻迴路提供精準高效的熱管理方案，協助資料中心應對高密度運算日益增長的需求。透過聚焦於機架層級的散熱處理，此類系統能實現更優化的資源利用率、降低能源消耗，並打造更具擴展性的基礎架構設計。
能源與熱效率
採用液態冷卻技術的機架級迴路，相較於傳統空氣冷卻系統能提供更卓越的熱傳導效能。此設計不僅提升整體散熱表現，更能大幅降低維持穩定溫度所需的能源消耗。數據中心因此受益於更優化的電力使用效率（PUE）及降低的營運成本。
更高機架功率密度
透過在源頭實現更高效的散熱，機架級冷卻迴路使高功率伺服器得以在緊湊空間內部署。這讓企業能夠運行AI、HPC即時分析等高負載工作，擺脫傳統冷卻方式的限制。
可擴展性與模組化
這些系統採用模組化整合設計，可讓資料中心隨著運算需求增長逐步擴充冷卻能力。無需變更整體設施基礎架構，即可為個別機架增設冷卻迴路，支援分階段部署並將停機時間降至最低。
增強系統可靠性
穩定的局部冷卻可降低過熱、熱節流或硬體劣化風險。透過維持元件最佳溫度，機架級冷卻迴路有助提升系統正常運作時間與長期可靠性，尤其對關鍵任務應用至關重要。
安裝機架級冷卻迴路時的考量事項
部署機架級冷卻迴路時，首要考量之一是與現有基礎設施的整合性。設施必須評估現行冷卻分配系統能否承載新增的熱負載及流體路由需求。機架內部與周邊的實體空間亦須容納額外組件（如後門熱交換器或冷板集流器），同時確保不影響氣流、線纜管理及可操作性。
營運規劃同樣至關重要。資料中心團隊需確保冷卻液品質優良、流量管理得宜，並規劃冗餘系統以防故障時發生停機。應建置監控系統即時追蹤溫度、壓力及液位變化。此外，考量可維修性（如維護便利性與快速拆卸接頭）對於降低升級或維修期間的干擾至關重要。
液態冷卻劑類型與管理
機架級冷卻迴路所使用的冷卻液類型，對系統性能、安全性及使用壽命至關重要。常見冷卻液包含水、水乙二醇混合液及絕緣液。水與水乙二醇溶液因導熱性高且成本低廉而廣泛採用，但需嚴格控制腐蝕、藻類滋生及冰點問題。 絕緣液體因具備絕緣特性且洩漏時更安全，常應用於直接晶片冷卻或浸沒式冷卻系統，但其成本較高且需特殊處理程序。
有效的冷卻液管理需定期監測液體品質、溫度及流量。設施還須規劃過濾、去離子處理及定期更換程序，以防止劣化或污染導致熱效率下降。洩漏檢測系統、壓力釋放裝置及明確的維護規範，對於營運安全與可靠性至關重要。對技術人員實施液體處理與系統維護的專業培訓，可確保長期性能並將風險降至最低。
常見問題
- 機架級冷卻系統是否比傳統冷卻方式產生更少的噪音？
是的，相較於傳統風冷系統，機架級冷卻系統通常能降低噪音水平。透過減少對高速風扇及大型電腦機房空調（CRAC）單元的依賴，此類系統有助於營造更安靜的資料中心環境。 - 機架級冷卻能否支援液體對液體或液體對空氣的熱傳遞？
是的，機架級系統可同時設計為液體對液體與液體對空氣熱交換模式。例如後門熱交換器通常採用液體對空氣模式，而直接晶片冷卻系統則多透過冷卻分配單元實現液體對液體熱交換。 - 哪些類型的運算負載最能從機架級冷卻中獲益？
高功率密度且持續需要運算能力的負載，例如AI 訓練、即時數據分析及科學模擬，將獲得最大效益。這些應用會產生大量熱能，其散熱需求已超出傳統風冷系統的處理能力。