數據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。在全球可持續發展和環境保護意識的推動下，數據中心能效監管趨嚴。特別是在新建大型數據中心的能效標準上，政策已經明確規定PUE(Power Usage Effectiveness，能源效率比)不得高于1.3，這一新要求對數據中心的冷卻技術提出了更高挑戰。

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，在數據中心領域占據主導地位。在采用浸沒式液冷技術的數據中心中，PUE值可降至1.04左右，相較于傳統的風冷技術，能效比提升超過30%，顯著降低運營成本，提升環保性能。

作為工業自動化領域的領導者，ifm為數據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、振動監測等，適用于多種技術路線，滿足不同數據中心的需求。

冷板式液冷系統

冷板式液冷系統采用間接冷卻方式，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。系統通過液體循環、熱量傳遞、熱交換和冷卻液再循環，實現高效冷卻。

基本原理

液體循環：冷卻液(通常是去離子水或特殊冷卻液)在泵的驅動下循環流動。

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回到冷板。

系統優勢

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

關鍵監測點

溫度監測

重要程度：5顆星

監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，保障嚴苛環境下的精密測量

可視化和數字化指示：傳感器上LED顏色可簡單明了地顯示當前狀態

· 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±0.2K的精度，這使其非常適合在溫度敏感過程中使用。此外，它還可持續監測自身的可靠性，從而確保平穩的過程和高產品質量。若傳感器偏離預定義公差或出現故障，則可通過易于查看的LED和診斷輸出發出相應信號。

此外，TCC還可通過IO-Link自動保存所有數據，實現一致的存檔：安裝日期、運行小時數、溫度直方圖以及事件消息日志(運行小時數和事件編號)和校準檢查狀態日志(運行小時數、溫度值、漂移值、限值和狀態)。

流量監測

重要程度：5顆星

監測冷卻液的流動速率，確保超純水或冷卻液能夠持續且均勻地流過冷板，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，它還可持續檢測信號強度，并將其用作質量和維護指標，用戶可根據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。

壓力監測

重要程度：4顆星

監測系統中的壓力，以檢測泄漏或堵塞，并確保系統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

電導率監測

重要程度：4顆星

監測冷卻液的電導率，以防止電化學反應和腐蝕，確保系統的長期穩定運行。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，從而實現對冷卻液質量的連續精準分析

柜內溫濕度監測

重要程度：4顆星

監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，實現即插即用

通過模擬量信號輸出數據

振動監測

重要程度：4顆星

監測液冷系統中關鍵設備(如水冷機組、冷卻循環泵、冷卻塔)的振動狀態，以預防機械故障和延長設備壽命，避免設備意外停機，確保系統持續可靠運行。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的振動監測系統，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，為工業自動化提供全面的設備保護和性能優化，適用于監測多種振動類型：

冷卻循環泵振動監測

ifm解決方案：

① VSA系列振動傳感器

使用MEMS(微電子機械系統)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，實現對設備振動的深度監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數字通信可實現全數字無損傳輸，同時可獲取底層傳感器的參數和診斷信息，確保了監測數據的精確性和完整性。

更進一步，ifm IO-Link主站獨有的Y型鏈路功能，融合了物聯網(IoT)的靈活性與工業總線的可靠性。集成化的解決方案不僅提升了數據中心液冷系統的監控效率，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

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：冷卻液通過自然對流或通過泵強制循環來增強熱量的傳遞。

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境中。

冷卻液再循環：冷卻后的冷卻液再次回到浸沒容器，繼續吸收設備產生的熱量。

系統優勢

高效散熱：冷卻液與熱源直接接觸，散熱效率較高

空間節省：省去了傳統的風扇和散熱器，可節省空間

低噪音操作：由于沒有風扇，運行時噪音較低

工藝過程關鍵監測點

01 溫度監測

重要程度：5顆星

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

02 液位監測

重要程度：5顆星

監測冷卻液的液位，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 冷卻液質量監測

重要程度：5顆星

定期監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 熱交換效率監測

重要程度：4顆星

監測熱交換器的效率，以確保熱量能夠有效地從冷卻液傳遞到外部環境。

05 系統完整性監測

重要程度：4顆星

監測系統的密封性，確保沒有冷卻液泄漏，并防止空氣進入系統，影響熱傳遞效率。

06 關鍵設備狀態監測

重要程度：4顆星

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

前文所述的ifm監測解決方案，同樣在浸沒式液冷設備中發揮重要作用。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定測量，保障設備安全可靠運行。

得益于精確的數據監測和預測性維護機制，ifm的液冷監測解決方案將有效賦能數據中心的高效穩定，不僅可以符合嚴格的能效要求，更在實際運營中實現能源節約和成本效益，為數據中心的可持續發展提供了一個節能、可靠、易于管理的冷卻系統。

（來源：ifm易福門電子）