近年來，AI運算和高效能伺服器發展快速，單顆GPU的功耗高達400到1000瓦，一個裝滿AI晶片的伺服器機櫃總功耗甚至會突破10萬瓦。面對這麼高的發熱量，傳統依賴冷氣和風扇的氣冷散熱已經無法有效降溫。為了解決設備過熱的瓶頸，業界開始轉向散熱效率更高的解決方案，其中最有效的方式就是「浸沒式散熱」。本文將深入介紹浸沒式散熱的原理、優缺點，以及與其他散熱技術的差異，帶你了解這項技術如何幫助企業提升競爭力。
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浸沒式散熱是什麼？

浸沒式散熱是一種將伺服器或其他電子設備，完全浸泡在不導電特殊冷卻液中的散熱技術。在系統運作上，液體槽外部通常會連接冷卻液分配單元（CDU），負責推動液體在槽體與外部熱交換器之間循環，當冷卻液吸收熱量變熱後，CDU會推動液體循環，把熱量傳遞到外部的熱交換器降溫，冷卻後的液體再流回槽內繼續散熱。因為液體的導熱能力比空氣好很多，冷卻液能直接接觸設備並吸收熱量。相較於傳統氣冷和常見的水冷散熱，浸沒式散熱的降溫效率更高，特別適合用在耗電量極大的數據中心與高效能運算環境。
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單相和兩相浸沒式散熱差在哪？

單相（Single-Phase）與兩相（Two-Phase）浸沒式散熱的主要差異，是冷卻液在吸收熱量之後，是否會發生從液體變成氣體的物理變化。

單相浸沒式散熱

在單相浸沒式散熱系統中，冷卻液吸收熱量後溫度會升高，但始終保持在液體狀態，不會沸騰變成氣體。變熱的液體會透過幫浦抽到外部降溫，然後再送回槽內。這種作法的優點是系統結構相對簡單，冷卻液不容易揮發，整體維護成本較低，是目前業界比較普及的作法。

兩相浸沒式散熱

兩相系統使用的是沸點較低的特殊冷卻液。當設備發熱時，冷卻液吸熱後會直接沸騰，轉變成氣體。氣體往上升，碰到密封槽頂部的冷卻水管後會凝結成液體，再直接滴回槽內循環。兩相系統的散熱效率極高，但設計複雜，且冷卻液單價高又容易揮發散失，建置門檻相對較高。

單相浸沒式散熱VS.兩相浸沒式散熱

浸沒式散熱優點、缺點一次比較，符合產業需求再下手！

浸沒式散熱雖然降溫效率高，但也伴隨建置與維護的挑戰。以下整理出浸沒式散熱的主要優點和缺點，幫助你評估這項技術是否符合企業的實際需求。
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浸沒式散熱優點有哪些？

散熱效率高

液體的導熱能力遠勝空氣，能直接吸收晶片熱能，輕鬆應付高功耗AI伺服器產生的極端熱量。浸沒式散熱除了維持設備在低溫下運作，更能避免硬體因為過熱而自動降頻，進而維持穩定的運算效率，並延長設備壽命。
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不受灰塵與濕度影響

浸沒式散熱設備完全浸泡在密封的冷卻液中，與外部空氣隔絕，能完全避免灰塵堆積，也不會受到機房環境濕度變化的影響，減少電子零件短路或氧化的風險。
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支援熱回收

吸收高溫的冷卻液，浸沒式散熱可以透過熱交換器導出熱能，將這些廢熱直接用於辦公室供暖或周邊設施的溫水系統，讓能源被重新利用，減少浪費。
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節能環保

浸沒式散熱能大幅省去傳統冷氣與風扇的運轉電力，隨著各地法規對能耗要求變嚴格，一般傳統機房的電力使用效率（PUE）通常落在1.5-2.0之間，而使用浸沒式散熱可以將PUE降至1.02-1.05，成為企業符合綠色法規的實用選擇。
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浸沒式散熱缺點多嗎？

冷卻液昂貴

浸沒式散熱不導電的特殊冷卻液單價非常高，而且需要一定的用量來填滿散熱槽。因此在初次建置時，購買冷卻液的費用會是一大筆支出。

機房承重需求高

冷卻液體積龐大、重量驚人，裝滿液體的散熱槽對機房地板的承載能力是一大考驗。企業若要導入浸沒式散熱，通常需要重新評估廠房條件，甚至花費龐大成本加強地板結構。

維護需要更細心

浸沒式散熱的維護需要更細心，因為設備完全浸泡在散熱液體中，更換零件或維修時，必須先將設備從液體中拉出，並等待充分滴乾才能操作，避免液體殘留造成短路或損壞。相較傳統氣冷方案，作業流程更為繁瑣費時，通常還需搭配專用吊具或起重設備來安全完成拆裝工作，建議由專業人員執行。
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浸沒式散熱優點＆缺點比較表

認識浸沒式散熱技術應用！

隨著技術成熟，浸沒式散熱主要應用在大型數據中心、邊緣運算與微型機房。數據中心為了應對龐大的AI運算量與法規要求，需要更強大的散熱能力；而在邊緣運算場景中，設備常放在空間有限或環境較差的地方，浸沒式散熱防塵、安靜且不占風道空間的特性剛好符合需求。

浸沒式散熱主要應用在以下兩種場景：

1. 大型數據中心（TANK系統）：針對伺服器數量龐大的機房，通常會建置大型冷卻液槽。這種設計支持雙迴路（Dual-loop）冷卻液循環，冷卻效率高，適合大規模部署與能源回收。
2. 邊緣運算與微型機房（CHASSIS系統）：針對空間有限的邊緣AI設備，也有小型化機箱設計。這種系統靈活性高且易於維護，能確保高密度運算設備在無空調環境中穩定運作。

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與士林電機攜手打造高效浸沒式監控系統！

浸沒式散熱需要精密的系統來監控冷卻液溫度、幫浦流速與設備狀態，為落實節能與提升整體功率與生產效率，企業可將PLC與變頻器導入產品線，建構完整的智慧監控架構。士林電機憑藉豐富的自動化設備與系統整合經驗，能協助企業導入高規格智慧監控方案：

• 精密數據採集：透過超音波流量感測器，能精準捕捉冷卻循環流速，排除傳統感測器受液體屬性影響的誤差；搭配高靈敏度漏液感測器，於異常發生初期立即偵測並預警，徹底杜絕潛在風險。
• 穩定且彈性的自動化控制：士林電機的PLC與變頻器以穩定可靠著稱，操作彈性高，能完美對應各類自動化設備的動態需求。
• 即時狀態掌握：營運人員透過感測器與控制面板，不僅能隨時掌握液體循環效率，系統更能在偵測到異常時即時通報，隨時掌握機房狀況，是企業邁向綠色機房與高效生產的最佳夥伴。

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結論

面對高效能運算帶來的散熱挑戰，浸沒式散熱解決了傳統氣冷無法處理的高溫問題。雖然初期建置成本較高，且對機房空間與承重有特定要求，但從長遠的眼光來看，能帶來極佳的能源效率與穩定的設備環境。如果你正在尋找專業的自動化與監控解決方案來搭配散熱系統，士林電機的豐富經驗會是你的最佳夥伴。歡迎與我們聯繫，讓士林電機協助你順利升級機房基礎設施。