數(shù)據(jù)中心作為信息基礎設施的核心，正面臨能耗和散熱的雙重挑戰(zhàn)。在全球可持續(xù)發(fā)展和環(huán)境保護意識的推動下，數(shù)據(jù)中心能效監(jiān)管趨嚴。特別是在新建大型數(shù)據(jù)中心的能效標準上，政策已經明確規(guī)定PUE(Power Usage Effectiveness，能源效率比)不得高于1.3，這一新要求對數(shù)據(jù)中心的冷卻技術提出了更高挑戰(zhàn)。

液冷技術，憑借其高散熱效率，成為滿足新標準的有力技術支撐。目前，液冷技術主要包含冷板式、浸沒式和噴淋式等技術路線。冷板式液冷以其技術成熟度、可靠性及通用性，在數(shù)據(jù)中心領域占據(jù)主導地位。在采用浸沒式液冷技術的數(shù)據(jù)中心中，PUE值可降至1.04左右，相較于傳統(tǒng)的風冷技術，能效比提升超過30%，顯著降低運營成本，提升環(huán)保性能。

作為工業(yè)自動化領域的領導者，ifm為數(shù)據(jù)中心帶來了針對液冷應用的解決方案，涵蓋溫度、流量、液位、溫濕度、振動監(jiān)測等，適用于多種技術路線，滿足不同數(shù)據(jù)中心的需求。

冷板式液冷系統(tǒng)

冷板式液冷系統(tǒng)采用間接冷卻方式，核心部件冷板由高導熱材料(如銅或鋁)制成，與需冷卻設備直接接觸。系統(tǒng)通過液體循環(huán)、熱量傳遞、熱交換和冷卻液再循環(huán)，實現(xiàn)高效冷卻。

基本原理

液體循環(huán)：冷卻液(通常是去離子水或特殊冷卻液)在泵的驅動下循環(huán)流動。

熱量傳遞：冷卻液流經冷板，吸收與其接觸的電子組件產生的熱量。

熱交換：加熱后的冷卻液被輸送到熱交換器，熱量在此被傳遞給另一介質，通常是空氣或另一種液體。

冷卻液冷卻：在熱交換器中釋放熱量后，冷卻液重新冷卻后再次循環(huán)回到冷板。

系統(tǒng)優(yōu)勢

靈活性：可針對特定熱源進行定制設計

維護簡便：組件易于更換和維護

可靠性：間接冷卻減少了冷卻液與電子元件直接接觸的風險

關鍵監(jiān)測點

溫度監(jiān)測

重要程度：5顆星

監(jiān)測冷板和熱交換器的溫度，以確保冷卻效果，并調整冷卻液的流量或溫度。溫度的異常升高可能指示冷卻不足或熱源負載增加。

ifm解決方案：TCC系列溫度變送器

集成漂移監(jiān)測和診斷功能

高達±0.2K的精度，快速的反應時間

設計堅固，具備IP68/IP69K高防護等級，保障嚴苛環(huán)境下的精密測量

可視化和數(shù)字化指示：傳感器上LED顏色可簡單明了地顯示當前狀態(tài)

· 綠色：表示運行可靠

· 藍色：表示溫度偏差超出公差范圍

· 紅色：表示嚴重故障

憑借改良的在線校準過程，TCC系列溫度變送器可在整個測量范圍內實現(xiàn)±0.2K的精度，這使其非常適合在溫度敏感過程中使用。此外，它還可持續(xù)監(jiān)測自身的可靠性，從而確保平穩(wěn)的過程和高產品質量。若傳感器偏離預定義公差或出現(xiàn)故障，則可通過易于查看的LED和診斷輸出發(fā)出相應信號。

此外，TCC還可通過IO-Link自動保存所有數(shù)據(jù)，實現(xiàn)一致的存檔：安裝日期、運行小時數(shù)、溫度直方圖以及事件消息日志(運行小時數(shù)和事件編號)和校準檢查狀態(tài)日志(運行小時數(shù)、溫度值、漂移值、限值和狀態(tài))。

流量監(jiān)測

重要程度：5顆星

監(jiān)測冷卻液的流動速率，確保超純水或冷卻液能夠持續(xù)且均勻地流過冷板，可有效計算相應服務器的冷卻效果，避免局部過熱。流量的異常變化可能指示泵的故障或管路堵塞。

ifm解決方案：SU系列超聲波流量傳感器

可精確測量最高達1000L/min的超純水或冷卻液的流量，集成溫度測量功能

全通316L不銹鋼測量管，無壓力損失，具有高介質耐受性和長期防護性能

高度準確的在線測量過程，可消除壁厚和管道材料變化的任何影響

SU Puresonic系列超聲波流量傳感器可精確檢測高達1000 L/min的流量。由于采用超聲波技術，它也能精確檢測反滲透設備中生產的低電導率超純水或乙二醇水溶液。另外，它還可持續(xù)檢測信號強度，并將其用作質量和維護指標，用戶可根據(jù)提示進行預測性維護。當管路內液體不滿或者有劇烈氣泡摻雜時，可傳輸報警信號，且傳感器LED指示燈會亮紅色。

壓力監(jiān)測

重要程度：4顆星

監(jiān)測系統(tǒng)中的壓力，以檢測泄漏或堵塞，并確保系統(tǒng)在安全的壓力范圍內運行，防止冷卻液流失。壓力的異常升高或降低可能指示系統(tǒng)組件的損壞(如管道破裂、接頭松動或密封失效等)，甚至繼而引發(fā)安全事故。

ifm解決方案：PT系列精巧型壓力變送器

緊湊耐用的一體式不銹鋼外殼，體積小巧

測量精度< ±0.5%，重復性< ±0.05%

采用金屬膜片檢測元件，具有非常高的抗沖擊和振動能力，可滿足高于六千萬次壓力周期的使用壽命

電導率監(jiān)測

重要程度：4顆星

監(jiān)測冷卻液的電導率，以防止電化學反應和腐蝕，確保系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。電導率的變化可能指示冷卻液的污染或需要更換。

ifm解決方案：LDL101電導率傳感器

可檢測水中低至0.04μS/cm的電導率

采用一體式不銹鋼外殼設計，且探頭無需更換，可靠耐用

支持IO-Link通信，可進行高分辨率且無損的測量值信號傳輸，從而實現(xiàn)對冷卻液質量的連續(xù)精準分析

柜內溫濕度監(jiān)測

重要程度：4顆星

監(jiān)測服務器柜內的溫度和濕度水平，以維持設備的最佳運行條件。溫濕度的異常變化可能指示環(huán)境控制的不足或設備過熱問題。

ifm解決方案：LDH290溫濕度傳感器

輕松監(jiān)測溫度和空氣濕度，從而保護電氣設施、控制柜或生產過程

利用螺釘或導軌安裝以及M12連接，實現(xiàn)即插即用

通過模擬量信號輸出數(shù)據(jù)

振動監(jiān)測

重要程度：4顆星

監(jiān)測液冷系統(tǒng)中關鍵設備(如水冷機組、冷卻循環(huán)泵、冷卻塔)的振動狀態(tài)，以預防機械故障和延長設備壽命，避免設備意外停機，確保系統(tǒng)持續(xù)可靠運行。振動幅度的增大可能指示不平衡、未對心、松動、軸承磨損、氣蝕、共振等情況。

ifm的振動監(jiān)測系統(tǒng)，以其出色的重復精度、低線性度偏差和緊湊堅固的不銹鋼外殼，為工業(yè)自動化提供全面的設備保護和性能優(yōu)化，適用于監(jiān)測多種振動類型：

冷卻循環(huán)泵振動監(jiān)測

ifm解決方案：

① VSA系列振動傳感器

使用MEMS(微電子機械系統(tǒng))原理加速計, 靈敏度高

具有自檢功能，可以自動檢測傳感器內部損壞、電纜斷線等故障

全不銹鋼316L金屬外殼，堅固耐用，防爆等級IP67/IP68/IP69K

② VSE系列振動分析模塊

精確診斷，實現(xiàn)對設備振動的深度監(jiān)控和基于條件的維護，提高設備運行效率

支持最多4個振動傳感器的同時檢測，具備預報警和主報警功能，以及模擬輸入用于監(jiān)控額外測量變量

基于邊緣計算控制器，集成時域分析、頻譜FFT/包絡頻譜H-FFT分析等算法，自動分析診斷設備常見故障

ifm提供的全套傳感器，如溫度、流量、壓力和液位等，均支持IO-link接口。使用IO-Link數(shù)字通信可實現(xiàn)全數(shù)字無損傳輸，同時可獲取底層傳感器的參數(shù)和診斷信息，確保了監(jiān)測數(shù)據(jù)的精確性和完整性。

更進一步，ifm IO-Link主站獨有的Y型鏈路功能，融合了物聯(lián)網(wǎng)(IoT)的靈活性與工業(yè)總線的可靠性。集成化的解決方案不僅提升了數(shù)據(jù)中心液冷系統(tǒng)的監(jiān)控效率，更有效賦能智能、高效的遠程故障診斷和維護。

浸沒式液冷系統(tǒng)

浸沒式液冷是一種更為直接的冷卻方式，電子設備被完全或部分浸沒在冷卻液中進行散熱。

基本原理

設備浸沒：服務器或其他電子設備被放置在一個充滿冷卻液的容器中。

熱量吸收：電子組件產生的熱量直接傳遞給與其接觸的冷卻液。

自然對流或強制循環(huán)：冷卻液通過自然對流或通過泵強制循環(huán)來增強熱量的傳遞。

熱交換：加熱后的冷卻液被輸送到外部的熱交換器，熱量在此被釋放到環(huán)境中。

冷卻液再循環(huán)：冷卻后的冷卻液再次回到浸沒容器，繼續(xù)吸收設備產生的熱量。

系統(tǒng)優(yōu)勢

高效散熱：冷卻液與熱源直接接觸，散熱效率較高

空間節(jié)省：省去了傳統(tǒng)的風扇和散熱器，可節(jié)省空間

低噪音操作：由于沒有風扇，運行時噪音較低

工藝過程關鍵監(jiān)測點

01 溫度監(jiān)測

重要程度：5顆星

由于電子設備直接浸沒在冷卻液中，溫度監(jiān)測尤為重要，以確保設備不超過其工作溫度范圍。監(jiān)測冷卻液和設備表面的溫度，以便調整冷卻策略。

02 液位監(jiān)測

重要程度：5顆星

監(jiān)測冷卻液的液位，確保所有設備都被充分浸沒，避免空氣泡導致的局部熱點。

03 冷卻液質量監(jiān)測

重要程度：5顆星

定期監(jiān)測冷卻液的化學性質，如pH值、氧化還原電位等，以確保冷卻液不會對電子設備造成損害。

04 熱交換效率監(jiān)測

重要程度：4顆星

監(jiān)測熱交換器的效率，以確保熱量能夠有效地從冷卻液傳遞到外部環(huán)境。

05 系統(tǒng)完整性監(jiān)測

重要程度：4顆星

監(jiān)測系統(tǒng)的密封性，確保沒有冷卻液泄漏，并防止空氣進入系統(tǒng)，影響熱傳遞效率。

06 關鍵設備狀態(tài)監(jiān)測

重要程度：4顆星

監(jiān)測水冷機組、冷卻循環(huán)泵和冷卻塔風扇的運行狀態(tài)，確保冷卻液的流動和熱交換器的散熱效果。

前文所述的ifm監(jiān)測解決方案，同樣在浸沒式液冷設備中發(fā)揮重要作用。同時，針對氟化液或者各種合成油，ifm超聲波流量傳感器也可以進行穩(wěn)定測量，保障設備安全可靠運行。

得益于精確的數(shù)據(jù)監(jiān)測和預測性維護機制，ifm的液冷監(jiān)測解決方案將有效賦能數(shù)據(jù)中心的高效穩(wěn)定，不僅可以符合嚴格的能效要求，更在實際運營中實現(xiàn)能源節(jié)約和成本效益，為數(shù)據(jù)中心的可持續(xù)發(fā)展提供了一個節(jié)能、可靠、易于管理的冷卻系統(tǒng)。

（來源：ifm易福門電子）