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2026年10月6日 星期二

800V直流冷水機原理:Trane砍掉整流級,AI資料中心冷卻真能省2%?


重點先講:
資料中心改 800V 直流,大家都在講 GPU 機櫃,但一座 AI 廠房裡吃電的不只是伺服器,還有冷水機、泵浦和風扇。Trane 這次做的事,就是讓「冷卻」也直接接上 800V 直流母線,把多出來的那一段電力轉換拿掉。

發生了什麼

  • Trane Technologies 於 2026 年 9 月 30 日發布:與 Eaton、Danfoss 合作,把一台現有高效率冷水機改成 800 V DC 供電,完成實驗室概念驗證。
  • 冷卻能力超過 1,000 冷凍噸(約 3.5 MW),相較同級交流系統,系統效率最多提升 2%。
  • Trane 估算:在 200 MW 的資料中心,這個效率差最多可釋出 1.8 MW 給運算,約 15 櫃 120 kW 或 3 櫃 600 kW 機櫃。
  • Trane 表示這套架構也可延伸到泵浦與風扇。同一週,台達電在新加坡 DCW Asia 2026 也展出 800VDC In-Row 供電(660 kW)與 HVDC 3.6 MW In-Row CDU,冷卻側「直流化」不是單一廠商的想法。

先算一下為什麼要 800V:1 MW 負載在 54 V 要約 18,500 A,在 800 V 只要 1,250 A。電流降到約 1/15,銅排截面和 I²R 熱損一起下降。這就是整個 800 VDC 架構的出發點。

工程重點 1:省掉的是哪一段轉換

現代高效率冷水機的壓縮機幾乎都是變頻驅動:三相交流 → 整流(二極體或主動前端 AFE)→ 直流鏈 → 逆變器 → 馬達。如果廠房本來就用 SST 或整流器把中壓電轉成 800V 直流給 GPU,冷水機卻還要另外拉一條交流,再自己整流一次,等於「直流 → 交流 → 直流」繞一圈。直接把 800V 接到直流鏈,整流級和它附帶的濾波、諧波處理原則上都能省掉。Trane 新聞稿沒有拆解是哪幾級被拿掉,這部分要等技術文件。

工程重點 2:2% 聽起來很小,換算後不小

1.8 MW ÷ 200 MW 只是全廠的 0.9%,但在電網接不到新容量的年代,每 1 MW 都是能多開的機櫃。Trane 自己的換算是 15 櫃 × 120 kW = 1.8 MW,或 3 櫃 × 600 kW = 1.8 MW,數字是對得起來的。要注意的是「最多 2%」是實驗室條件下的上限,不是保證值。

工程重點 3:直流最難的是保護,不是供電

交流電每個週期都會過零點,斷路器靠這個熄弧;直流沒有過零點,短路電弧會一直燒。所以 800 VDC 冷水機要落地,配套一定是直流斷路器或固態斷路器(SSCB)、直流鏈電容的預充電(不然一合閘就是巨大湧浪電流),以及清楚的接地方式(例如 ±400 V 對稱)。壓縮機是幾百 kW 等級的負載,這些細節比冷水機本體更決定能不能上線。

工程重點 4:電動車其實早就這樣做了

電動車的電動空調壓縮機,本來就是直接從 400V 或 800V 高壓電池母線取電,由車上的逆變器驅動,中間沒有整流這一步。我們在熱泵 vs PTC 那集講過壓縮機怎麼吃電,在 800V SiC 那集講過為什麼高壓能降電流。資料中心現在做的,等於把電動車的高壓直流思維放大到 MW 等級。

還缺什麼/待核

  • 「2%」是以什麼為基準?冷卻系統、全廠非 IT 負載,還是整條供電鏈?新聞稿沒寫清楚。
  • 目前是實驗室概念驗證,還沒有實際資料中心的長期運轉數據。
  • Eaton 與 Danfoss 各負責哪個部分,官方沒有拆解。
  • GPU 負載劇烈擺動時,800V 母線電壓變動對壓縮機驅動的影響、以及直流冷水機的安規標準,都還待公開。

延伸影片(@vkinng)

換你說:資料中心全面直流化,你覺得最大的障礙是保護設備、標準,還是既有廠房的改造成本?留言告訴我。