每個液冷式資料中心，在伺服器之下，本質上都是一個管路工程。冷卻液必須進行分配、隔離、平衡、排放及維護，而使這些作業得以實現的關鍵元件正是閥門。 本指南將說明球閥在資料中心液冷迴路中的位置、為何不鏽鋼是冷卻液系統中閥體的預設材質，以及如何將閥門類型、閥座和端接方式與系統各部分相匹配——從設施的水側一直延伸至冷卻液分配單元（CDU）。.
我們是以供應商的角度撰寫這篇文章：我們是一家總部位於台灣的製造商，自 1999 年起便持續生產不鏽鋼球閥，其中包括適用於半導體廠線的閥門——該領域的水質純度與腐蝕控制規範，與冷卻液迴路的要求極為相似。.
為何 AI 伺服器正推動業界轉向液冷技術
一旦機架功率超過風扇和機房級空氣處理系統所能散熱的範圍，空氣冷卻便不再實用，而人工智慧訓練機架的功率早已遠遠超過這個臨界點。液體傳熱的效率遠高於空氣，因此營運商正採用「直接接觸晶片」的冷板技術，而在某些設計中，甚至採用全浸沒冷卻。針對這些系統的產業指引由 ASHRAE 的資料通訊委員會 以及 開放運算計畫, ，且兩者均將冷卻迴路視為永久性基礎設施，而非附加裝置。勞倫斯伯克利國家實驗室的 資料中心效率計畫 從能源角度追蹤了同樣的轉變。.
對於任何負責選型的人員而言，實際的後果是：一座液冷式資料中心現在包含數百個閥門位置，這些在風冷式建築中並不存在，且分佈於三個區域之中。.
液冷系統中閥門的安裝位置
在迴路中任何需要隔離、注水、排水或平衡的區段交界處，都會設置球閥。 根據 ASHRAE 的術語，該系統分為設施用水系統（FWS）——即建築物側的冷水或冷凝水——以及技術冷卻系統（TCS）——即實際輸送至 IT 設備的處理過冷卻液。 CDU 便是連接這兩者的橋樑：它是一個內含熱交換器、泵浦及控制裝置的機櫃，用以將伺服器端的冷卻液與設施用水隔離。.
| 位於環區內 | 閥門的功能 | 常見的閥門類型 |
|---|---|---|
| 設施的供水及回水至各 CDU | 在不關閉廠區迴路的情況下，將 CDU 隔離以進行維護 | 法蘭式球閥，JIS 10K/20K 或 ANSI 150/300 級 |
| CDU 內部（注水、排水、旁通、感測器取樣口） | 試運轉、沖洗、維護性放水 | 緊湊型螺紋球閥，1/2″ 至 2″ |
| 二次迴路集管頭與行式集管 | 隔離單一行或機架群；負載平衡 | 兩片式或三片式球閥，螺紋式或焊接式 |
| 自動化隔離與洩漏應變措施 | 在接收到洩漏訊號或透過遠端控制時，關閉該段管線 | 氣動式球閥（雙作用或彈簧復位） |
從分配器到伺服器的最後一段連接通常採用快速斷開接頭，這屬於不同的產品系列。然而，其上游的所有部分則屬於傳統閥門的範疇，而材料選擇的重要性正是在此處開始顯現。.
為何不鏽鋼是冷卻迴路的標準選擇
原因在於冷卻液的化學成分。直接至晶片（DTC）迴路通常使用經處理的水，或丙二醇與水的混合液，並添加了腐蝕抑制劑；而 Open Compute Project 冷卻文件中關於「與冷卻液接觸的材料」的指引，對於可能接觸該流體的材料有嚴格規定： 會釋放離子或鏽蝕顆粒的金屬會污染冷卻液、堵塞冷板微通道，並縮短冷卻液的使用壽命。 奧氏體不鏽鋼列於安全清單中；普通碳鋼和未鍍層的鐵則不在其中。雖然某些迴路中會使用黃銅，但混合過多金屬會增加電化學腐蝕的風險，因此許多營運商為簡化系統，會統一採用不鏽鋼作為與冷卻液接觸的部件。.
我們的閥體採用精準鑄造的 CF8（304 不鏽鋼鑄件）或 CF8M（316 不鏽鋼鑄件）。 在兩者之間進行選擇時，最關鍵的考量因素莫過於氯化物。316 鋼材添加了鉬元素，能抵抗氯化物離子在 304 鋼材上引起的點蝕。若系統迴路使用經過妥善處理的去離子水或添加了抑制劑的水，且位於正常的室內環境中，通常選用 304 即可。 當冷卻劑或安裝場所存在氯化物暴露風險時，例如沿海廠區中戶外側管路會接觸含鹽空氣的情況，應指定使用 316 材質。這與我們在 半導體廠區的水管與氣管, 那裡的微粒與離子潔淨度規範甚至比資料中心更為嚴格。.
根據各區域需求選擇合適的閥門結構
簡短回答：在管線採用法蘭連接且設計以可維護性為考量時，應使用法蘭閥；在滑軌和匯流排內部，則應使用螺紋或焊接式緊湊型閥門；而在需要自動隔離的場合，則應採用氣動驅動閥門。以下詳情為本公司產品系列的規格，因此您可以將其視為具體的參考依據，而非抽象的建議。.
設施供水側：法蘭式球閥
建築物側的迴路通常會採用法蘭連接，以利維護。我們的 手動法蘭式球閥 提供 JIS 10K 及 ANSI Class 150 規格，尺寸範圍為 1/2″ 至 8″， 以及 1/2″ 至 4″ 的 JIS 20K 和 Class 300 規格，配備 PTFE 閥座，工作溫度範圍為 -20°C 至 +180°C。 耐壓能力取決於法蘭等級，例如根據法蘭標準，JIS 10K 的公稱壓力為 1.0 MPa，Class 150 在環境壓力下為 275 psi，這遠高於一般設施冷卻迴路的運行壓力。 換言之，為確保螺栓相容性而選用的法蘭等級，通常本身就能決定其壓力規格。.
CDU 與分配器內部構造：緊湊型兩件式與三件式閥門
底座製造商會關注外殼尺寸、與流體接觸的材料，以及閥門的拆解方式。緊湊型 額定壓力為 1000 WOG 的兩片式螺紋球閥 負責填充、排空及儀器隔離作業；若對這些技術術語感到陌生，請參閱我們的指南： WOG 壓力等級 說明了「1000 WOG」在實際操作中的含義。對於將在原位進行維修的排氣頭和排氣歧管位置，一個 三片式球閥, ，同樣額定為 1000 WOG，是常見的選擇：其中間段可向外翻轉以更換座圈，無需切割管子，且提供螺紋（PT 錐度）、對焊或承插焊等端部接頭。 焊接端頭能徹底消除潛在的洩漏途徑，因此部分 CDU 設計師傾向將其用於永遠不會拆開的接頭；我們對 閥門端部連接方式 比較了其中的取捨。.
關於螺紋的一項注意事項：錐度螺紋系統各不相同。我們的螺紋閥採用 PT 錐度螺紋（即亞洲製造設備中常見的 JIS/BSPT 系統）。PT 與 NPT 無法互換，且若混用連接方式，雖在測試時可能保持密封，但在熱循環過程中卻會發生滲漏。在訂購任何產品之前，請先確認您的模組圖紙規定採用何種系統。.
自動隔離：氣動式球閥
洩漏遏制方案與遠端段控制需要能在無人操作的情況下關閉的閥門。我們的 氣動法蘭式球閥 將上述法蘭式閥體尺寸搭配鋁製齒條與齒輪式執行器，提供雙作用（DA）及彈簧復位（SR）兩種型式，安裝於 ISO 5211 標準安裝座上，並由 4 至 7 bar 的儀表空氣驅動。 彈簧回位型是應對洩漏情況的自然選擇，因為當氣源中斷時，它會驅動閥門移動至預定的安全位置。電磁閥、限位開關盒和定位器均可作為選配。 請注意，組件的溫度限制由執行器決定，而非不鏽鋼閥體，因此應根據安裝環境核對執行器的額定值，而非假設閥體的溫度範圍同樣適用。.
我們最常看到的規格錯誤
這些是冷卻迴路閥規格中經常出現的問題，而每個問題在設計圖階段都能避免。.
| 錯誤 | 為什麼會痛 | 該怎麼做才對呢 |
|---|---|---|
| 在經處理的冷卻液中使用碳鋼或鑄鐵閥門 | 鏽蝕顆粒和離子會導致冷卻液劣化，並使冷板堵塞 | 不鏽鋼接觸介質部件（CF8/CF8M 閥體、不鏽鋼球體及閥桿） |
| 混合使用 PT 和 NPT 螺紋 | 初期密封良好，但在熱循環下會滲漏 | 每組底座應採用統一的螺紋系統，並於圖面中註明 |
| 「為了保險起見」，處處都指定使用 316“ | 在無氯化物的室內迴路中，雖需支付鉬的溢價，卻無任何好處 | 針對氯化物暴露，預留 316；並記錄原因 |
| 根據閥體對整個驅動組件進行評級 | 致動器的密封件和彈簧具有較低的溫度下限 | 若採用熱通道安裝方式，請另行查閱執行器的規格 |
常見問題
資料中心液冷系統中使用哪些閥門？
球閥負責大部分的隔離工作：包括安裝在各 CDU 設施用水連接處的法蘭式球閥、安裝於 CDU 內部及機架匯流管上的緊湊型螺紋或焊接式球閥，以及在需自動關閉的區段所使用的氣動式球閥。 平衡閥和止回閥設置於特定位置，而快速拆卸接頭則負責機架與伺服器之間的最終連接。由於冷卻液的化學成分會嚴重腐蝕金屬，因此閥體通常採用不鏽鋼材質。.
不鏽鋼球閥是否適用於水-乙二醇冷卻液？
是的。奧氏體不鏽鋼（例如 304 和 316）與直接晶片冷卻中使用的處理過的水及丙二醇混合物具有廣泛的相容性，且不鏽鋼亦列於業界冷卻指南中的「接觸介質材料清單」中。 閥座材質同樣重要：我們閥門標配的 PTFE 閥座，在這些冷卻迴路運作的溫度範圍內，對乙二醇冷卻劑具有化學惰性。請務必確認其與您特定冷卻劑供應商所提供的抑制劑配方相容。.
在設計冷卻迴路時，我該選擇 304 還是 316 不鏽鋼？
請根據氯化物暴露情況決定。316 鋼含有鉬，能抵抗氯化物引起的點蝕；304 鋼則不含鉬。室內迴路若輸送去離子水或經抑制處理的冷卻液，且無氯化物來源，通常使用 304 鋼（鑄造級 CF8）即可。 當存在氯化物時，應選用 316（CF8M），例如沿海地區，其戶外管線和冷卻塔會接觸鹽霧，或是水處理程序允許氯化物濃度偶爾超標的情況。單純的酸度並非觸發因素；氯化物才是。.
CDU 和冷卻液迴路閥需要什麼壓力等級？
相較於一般工業應用，冷卻液迴路的運作壓力較低，因此標準閥門的額定值已具備充足的安全餘裕。 額定壓力為 1000 WOG（常溫下水、油、氣）的緊湊型螺紋球閥，其額定值已遠超典型迴路需求數倍；而法蘭閥則採用其法蘭等級的額定值，例如 JIS 10K 或 ANSI 150 級。 實際上，您只需選擇與連接管線相匹配的法蘭等級，壓力要求便會自動符合。.
冷卻迴路中的球閥可以實現自動化嗎？
是的。任何具備 ISO 5211 安裝座的四分之一轉球閥，均可搭配標準執行器使用。 氣動齒條與齒輪式執行器是常見的選擇：雙作用型（DA）由氣壓驅動兩個行程；或彈簧回位型（SR），當氣壓或訊號中斷時，由彈簧將閥門關閉，此設計適用於洩漏響應隔離。 透過選配組件（例如電磁閥、用於位置回饋的限位開關盒以及定位器），可將閥門整合至建築管理系統中。.
摘要：先指定迴路，閥門自然跟上
液冷系統的閥門選型並無特別之處。將系統劃分為三個區域（設施用水、冷水機組、二次迴路），在管線為法蘭連接處安裝法蘭式不鏽鋼閥門；在模組和匯流排內部採用緊湊型兩件式或三件式閥門；而在必須在無人干預下進行隔離的部位，則選用彈簧復位式驅動閥門。 根據氯化物暴露情況選擇 304 或 316 不鏽鋼材質，保持螺紋系統的一致性，並將執行器的溫度限制與閥體的額定值分開考量。.
我們在台灣台中市的自有工廠生產這些閥門，符合 ISO 9001 品質管理標準並取得 CE 標誌認證，且已為設施管路應用提供不鏽鋼球閥長達 27 年。 若您正在建造或翻新冷卻單元（CDU）、集管滑橇，或設施端的冷卻管路系統，並希望找一家能直接參與規格制定的製造商，請透過以下方式與我們聯繫： sales@ballvalves.tw 或透過 WhatsApp 聯絡我們（號碼：+886-917-368-980），並提供您的管線尺寸、管端接頭及冷卻液相關資訊，我們將逐項確認材料與閥座的相容性。.