數(shù)據(jù)中心作為信息基礎(chǔ)設(shè)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(yán)。特別是在新建大型數(shù)據(jù)中心的能效標(biāo)準(zhǔn)上，政策已經(jīng)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(shù)提出了更高挑戰(zhàn)。

液冷技術(shù)，憑借其高散熱效率，成為滿足新標(biāo)準(zhǔn)的有力技術(shù)支撐。目前，液冷技術(shù)主要包含冷板式、浸沒式和噴淋式等技術(shù)路線。冷板式液冷以其技術(shù)成熟度、可靠性及通用性，在數(shù)據(jù)中心領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位。在采用浸沒式液冷技術(shù)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(fēng)冷技術(shù)，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(lǐng)域的領(lǐng)導(dǎo)者，ifm為數(shù)據(jù)中心帶來了針對液冷應(yīng)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(shù)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(dǎo)熱材料（如銅或鋁）制成，與需冷卻設(shè)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

1.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(qū)動下循環(huán)流動。

2.熱量傳遞：冷卻液流經(jīng)冷板，吸收與其接觸的電子組件產(chǎn)生的熱量。

3.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(zhì)，通常是空氣或另一種液體。

4.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(shè)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(fēng)險

關(guān)鍵監(jiān)測點

01溫度監(jiān)測

重要程度：★★★★★

監(jiān)測冷板和熱交換器的溫度，以確保冷卻效果，并調(diào)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(yīng)時間

●設(shè)計堅固，具備IP68/IP69K高防護等級，保障嚴(yán)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(dāng)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(yán)重故障

憑借改良的在線校準(zhǔn)過程，TCC系列溫度變送器可在整個測量范圍內(nèi)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(chǎn)品質(zhì)量。若傳感器偏離預(yù)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(yīng)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(zhǔn)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)）。

02流量監(jiān)測

重要程度：★★★★★

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(yīng)服務(wù)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(zhì)耐受性和長期防護性能

●高度準(zhǔn)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(shù)，它也能精確檢測反滲透設(shè)備中生產(chǎn)的低電導(dǎo)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(zhì)量和維護指標(biāo)，用戶可根據(jù)提示進行預(yù)測性維護。當(dāng)管路內(nèi)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。

03壓力監(jiān)測

重要程度：★★★★☆

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(nèi)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(fù)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

04電導(dǎo)率監(jiān)測

重要程度：★★★★☆

監(jiān)測冷卻液的電導(dǎo)率，以防止電化學(xué)反應(yīng)和腐蝕，確保系統(tǒng)的長期穩(wěn)定運行。電導(dǎo)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(dǎo)率傳感器

●可檢測水中低至0.04μS/cm的電導(dǎo)率

●采用一體式不銹鋼外殼設(shè)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(zhì)量的連續(xù)精準(zhǔn)分析

05柜內(nèi)溫濕度監(jiān)測

重要程度：★★★★☆

監(jiān)測服務(wù)器柜內(nèi)的溫度和濕度水平，以維持設(shè)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(shè)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(shè)施、控制柜或生產(chǎn)過程

●利用螺釘或?qū)к壈惭b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)

06振動監(jiān)測

重要程度：★★★★☆

監(jiān)測液冷系統(tǒng)中關(guān)鍵設(shè)備（如水冷機組、冷卻循環(huán)泵、冷卻塔）的振動狀態(tài)，以預(yù)防機械故障和延長設(shè)備壽命，避免設(shè)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(fù)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(shè)備保護和性能優(yōu)化，適用于監(jiān)測多種振動類型：

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(nèi)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(shè)備振動的深度監(jiān)控和基于條件的維護，提高設(shè)備運行效率

●支持最多4個振動傳感器的同時檢測，具備預(yù)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(luò)頻譜H-FFT分析等算法，自動分析診斷設(shè)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(shè)備被完全或部分浸沒在冷卻液中進行散熱。

基本原理

1.設(shè)備浸沒：服務(wù)器或其他電子設(shè)備被放置在一個充滿冷卻液的容器中。

2.熱量吸收：電子組件產(chǎn)生的熱量直接傳遞給與其接觸的冷卻液。

3.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。

4.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。

5.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(shè)備產(chǎn)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(fēng)扇和散熱器，可節(jié)省空間

●低噪音操作：由于沒有風(fēng)扇，運行時噪音較低

工藝過程關(guān)鍵監(jiān)測點

01溫度監(jiān)測

重要程度：★★★★★

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

02液位監(jiān)測

重要程度：★★★★★

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

03冷卻液質(zhì)量監(jiān)測

重要程度：★★★★★

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

04熱交換效率監(jiān)測

重要程度：★★★★☆

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：★★★★☆

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(guān)鍵設(shè)備狀態(tài)監(jiān)測

重要程度：★★★★☆

監(jiān)測水冷機組、冷卻循環(huán)泵和冷卻塔風(fēng)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(shè)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(shè)備安全可靠運行。

得益于精確的數(shù)據(jù)監(jiān)測和預(yù)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(yán)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)。

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