Væskekøling til datacentre er brugen af en cirkulerende væske i stedet for luft til at transportere varme væk fra processorer ved chippen. Efterhånden som servernes effekttæthed stiger, anvender cloudtjenesteudbydere og udstyrsproducenter denne løsning til at håndtere de termiske belastninger fra højtydende processorer og tæt pakket computerhardware.
I glykolbaserede kølekredsløb skal kølevæskens tilstand overvåges for at bidrage til at opretholde systemets pålidelighed, korrosionsbeskyttelse og stabil termisk ydeevne. pH og ledningsevne er to centrale parametre, der bruges til at overvåge kølevæskens tilstand i disse systemer.
Datacentre spiller en stadig vigtigere rolle i det globale digitale infrastrukturlandskab. Cloud Service Providers (CSP'er) såsom Google, Microsoft, Amazon, Meta, Alibaba og Tencent investerer i hyperskalaanlæg for at understøtte de stigende krav til AI og computing.
Moderne AI-chips producerer nu over 1.000 W varme hver, hvilket presser serverrack-tætheder op på 100 kW eller mere. Graphics Processing Units (GPU'er) pakkes tættere end nogensinde før, hvilket skaber en termisk udfordring, der ofte overstiger de praktiske grænser for konventionel luftkøling. For at overvinde dette skifter branchen hurtigt til væskekøling. I denne overgang bliver enkeltfaset Direct Liquid Cooling (DLC) standard for serverudrulning med høj tæthed.
Forståelse af Power Usage Effectiveness
Før man sammenligner luftkøling og væskekøling, er Power Usage Effectiveness (PUE) et vigtigt begreb at forstå. Ifølge definitionen er PUE den branchestandardiserede måleenhed til at vurdere datacentrets energieffektivitet. Den beregnes ved at dividere det samlede anlægsforbrug med det forbrug, som IT-udstyr (servere, lager og netværk) bruger.
PUE = Samlet anlægsenergi / IT-udstyrsenergi
For eksempel, hvis et datacenter bruger i alt 150 kW og IT-udstyret bruger 100 kW, vil PUE være:
PUE = 150 kW/100 kW = 1,5.
En ideel PUE er 1,0, hvilket betyder, at hver watt, der kommer ind i bygningen, bruges direkte til beregning. Alt over 1,0 repræsenterer det “overhead”, der bruges på infrastruktur som køling, belysning og strømfordeling. Derfor betyder en PUE på 1,5, at for hver 1,0 kW, som serverne bruger, bruges yderligere 0,5 kW på støttesystemer. Da datacentre bruger så meget energi, skal CSP'er have godkendelse til at opføre dem. Myndigheder har fastsat regler, der kræver lave PUE-værdier. I et traditionelt luftkølet datacenter bruger køling typisk 30% til 40% af det samlede anlægsforbrug. For at opnå en lavere PUE skifter CSP'er til væskekøling.
Luftkøling bruger blæsere til at føre omgivelsesluft hen over komponenter. Da luft har en lav volumetrisk varmekapacitet, er denne metode mindre effektiv og resulterer ofte i PUE-værdier i intervallet 1,4–1,6. Til sammenligning bruger væskekøling væsker med næsten 3.500 gange luftens varmekapacitet. Ved at opfange varmen direkte ved chippen via cold plates elimineres behovet for energikrævende blæsere og køling på rumniveau. Denne forbedring af effektiviteten reducerer køleoverheaden betydeligt, muliggør høj servertæthed og sænker PUE til 1,2 eller lavere, hvilket reducerer både energiomkostninger og CO2-aftryk. Selvom væskekøling forbedrer PUE, medfører den også nye drifts- og materialemæssige risici, som kræver robust overvågning af kølevæsken.
Overgangen til væskekøling medfører betydelige fysiske og driftsmæssige risici, primært centreret omkring kølevæskelækage og dens potentiale til at forårsage omfattende hardwarefejl.
Mekaniske fejl opstår ofte ved quick-disconnect-punkter på grund af forkert montering eller slidte O-ringe. Derudover kan konstant vibration fra højtydende pumper forårsage udmattelsesrevner i manifolder og tyndvæggede cold plates.
Ud over fysisk slid er nedbrydning af kølevæsken en risiko, der skal håndteres. Glykolbaseret kølevæske kræver omhyggelig overvågning for at forhindre korrosion og skader på serverhardware.
Overvågning af væske i realtid bør betragtes som en integreret del af kølekredsens arkitektur og ikke som et tilvalg.
Retningslinjerne fra Open Compute Project (OCP) angiver pH, ledningsevne, 25 % propylenglykol (PG25)-koncentration, flow, temperatur og overvågning af partikler som et praktisk fundament.
Som sådan installeres pH- og ledningsevnesensorer ofte i Cooling Distribution Unit (CDU) som den primære måde at overvåge kølevæskens tilstand på. For forbedret pålidelighed anbefales redundante sensorer ved kritiske kontrolpunkter.
I september 2025 offentliggjorde NVIDIA CDU-krav, som omfattede anbefalinger til overvågning af kølevæskekvaliteten. Kravene identificerer pH, ledningsevne og turbiditet som tre nøgleparametre til overvågning af kølevæskekvaliteten.
Glykolbaserede kølevæsker er typisk formuleret med anti-korrosionssaltbaserede inhibitorer som nøgleingredienser. Uden dem vil kølevæsken skade kølesystemet alvorligt gennem en proces, der kaldes elektrokemisk korrosion. Inhibitorer i kølevæsker beskytter kølesystemerne gennem to hovedmekanismer:
Danner en film på metaloverflader og virker som et fysisk skjold, der forhindrer ilt og vand i at forårsage oxidation.
Alkaline buffere neutraliserer organiske syrer, der naturligt dannes, efterhånden som glykol nedbrydes over tid, og holder kølevæsken stabil og ikke-korroderende.
pH-sensoren InPro™ 4260i er udviklet til brug i kølevæskeapplikationer. Med sensorer, der bruger konventionelle keramiske membraner, kan de små porer hurtigt tilstoppes af fine partikler, der frigives fra komponenter. Dette medfører upålidelige målinger, fordi forurening af membranen resulterer i uønskede diffusionspotentialer, som forvrænger aflæsningerne.
InPro 4260i har Xerolyt™, en fast polymer-elektrolyt, som gør membran unødvendig. I stedet forbindes referencesystemet med målemediet via en åben overgang. De ekstremt fine partikler, der aflejres i overgangene, kan derefter skylles væk enten ved væskestrømmen i processen eller ved periodisk skylning.
UniCond™ ledningsevnesensorer, med et indbygget målekredsløb og temperatursensor, er velegnede til glykolbaserede kølesystemer, der kræver nøjagtig måling af ledningsevne og temperatur. Derudover kombinerer METTLER TOLEDO anerkendte, standardiserede mekaniske konfigurationer med temperaturkompensationsalgoritmer til måling af ledningsevne og tilbyder op til 10 forudindstillede algoritmer, herunder én til ethylenglykol.
Både 2-elektrode- og 4-elektrode-UniCond-ledningsevnesensorer er velegnede til glykolbaserede kølevæskeapplikationer, afhængigt af de specifikke designpræferencer og krav til kølekredsen.
Når det gælder procestilslutninger, findes der ledningsevnesensorer uden gevind for at imødekomme bekymringer vedrørende krydsgevind, lækage, dryp og risikoen for systemforurening fra gevindtætningsmidler eller PTFE-tape.
I sådanne tilfælde er en ledningsevnesensor med Tri-Clamp et alternativ, som giver en lækagesikker og letinstalleret løsning, der imødekommer disse bekymringer, samtidig med at måleydelsen opretholdes.
Både de nævnte pH- og ledningsevnesensorer er digitale og udstyret med METTLER TOLEDOs Intelligent Sensor Management (ISM™)-teknologi. ISM's Plug and Measure-funktion sikrer hurtig opstart uden fejl og større målepålidelighed.
Derudover tilbyder ISM forudsigende sensordiagnostik til effektiv rutinemæssig vedligeholdelse, som kan planlægges på forhånd, hvilket eliminerer uventet nedetid ved målepunktet.
I takt med at datacentre er afhængige af væskekøling til at håndtere højere varmebelastninger og større reoltæthed, bliver pålidelig overvågning af kølevæsken en kernekomponent i systemdesign. Da disse faciliteter er bygget til at fungere med begrænset indgriben på stedet, er sensorrobusthed, målestabilitet og effektiv vedligeholdelse afgørende krav.
For glykolbaserede kølevæsker betyder det, at pH skal overvåges i forhold til formuleringens alkaliske driftsområde, typisk pH 8,0 til 10,5, og at ledningsevne skal følges over tid i forhold til en defineret baseline snarere end en fast grænse. InPro 4260i pH-sensoren og UniCond-ledningsevnesensoren dækker begge parametre og hjælper operatører med at overvåge kølevæskens tilstand, understøtte korrosionskontrol og opretholde en ensartet termisk ydeevne.
Bryant Wai er en industriekspert med over et årtis erfaring inden for analytisk instrumentering og procesanvendelser. Derudover spiller han en central rolle i METTLER TOLEDOs segment for køling af datacentre. Bryant har omfattende erfaring på tværs af hele værdikæden - han arbejder tæt sammen med systemproducenter, integratorer og slutbrugere. Hans dybe tekniske ekspertise sikrer, at kunderne får måleløsninger med høj ydeevne.