資料中心在全球數位基礎設施版圖中扮演著日益重要的角色。Google、Microsoft、Amazon、Meta、Alibaba 和 Tencent 等雲端服務供應商（CSP）正投資超大規模設施，以支援不斷成長的 AI 與運算需求。
現代 AI 晶片如今每顆的散熱功率已超過 1,000 W，推動伺服器機架密度達到 100 kW 或更高。圖形處理器（GPU）的堆疊密度前所未見，帶來的熱管理挑戰往往超出傳統風冷的實際極限。為了克服這一點，業界正迅速轉向液冷。在這項轉型中，單相直接液冷（DLC）正成為高密度伺服器部署的標準方案。
了解電源使用效率
在比較風冷與液冷之前，先了解電源使用效率（PUE）這個重要術語。依定義，PUE 是衡量資料中心能源效率的業界標準指標，其計算方式為：整個設施的總用電量除以 IT 設備（伺服器、儲存與網路設備）的耗電量。
PUE = 設施總能耗 / IT 設備能耗
例如，若某資料中心總耗電量為 150 kW，而 IT 設備耗電量為 100 kW，則 PUE 為：
PUE = 150 kW/100 kW = 1.5。
理想的 PUE 為 1.0，表示進入建築的每一瓦電力都直接用於運算。高於 1.0 的任何部分都代表用於冷卻、照明與配電等基礎設施的「額外負擔」。因此，PUE 為 1.5 表示每 1.0 kW 的伺服器用電，還需要額外 0.5 kW 供支援系統使用。由於資料中心耗能龐大，CSP 在建置前必須取得核准。主管機關已制定要求低 PUE 的法規。在傳統風冷資料中心中，冷卻通常占整體設施用電的 30% 到 40%。為了降低 PUE，CSP 正轉向液冷。
風冷使用風扇讓環境空氣流過元件。由於空氣的體積熱容量較低，這種方式效率較差，PUE 通常落在 1.4–1.6 之間。相較之下，液冷使用熱傳輸能力幾乎是空氣 3,500 倍的流體。透過冷板直接在晶片處帶走熱量，可免除耗電的風扇與機房等級的冷卻設備。這種效率提升可大幅降低冷卻額外負擔，使伺服器能以更高密度部署，並將 PUE 降至 1.2 或更低，同時降低能源成本與碳足跡。雖然液冷可改善 PUE，但也會引入新的營運與材料風險，因此需要完善的冷卻液監測。
轉向液冷會帶來重大的物理與營運風險，主要集中在冷卻液洩漏及其可能造成的嚴重硬體故障。
機械故障常發生在快速接頭處，原因是安裝不到位或 O 形環磨損。此外，高功率幫浦持續產生的振動可能導致歧管與薄壁冷板出現疲勞裂縫。
除了物理磨損之外，冷卻液劣化也是必須正視的風險。乙二醇基冷卻液需要審慎監測，以防止對伺服器硬體造成腐蝕與損害。
即時流體監測應被視為冷卻迴路架構不可或缺的一部分，而非附加功能。
開放運算計畫（OCP）準則將 pH 值、導電度、25% 丙二醇（PG25）濃度、流量、溫度與顆粒監測列為實用基礎。
因此，pH 與電導率感測器通常安裝在冷卻分配單元（CDU）內，作為監測冷卻液健康狀態的主要方式。為了提升可靠性，建議在關鍵控制點設置冗餘感測器。
2025 年 9 月，NVIDIA 發布了 CDU 要求，其中包含對監測冷卻液品質的建議。這些要求將 pH、電導率與濁度列為冷卻液品質監測的三項關鍵參數。
乙二醇基冷卻液通常會配方加入以鹽類為基礎的防腐抑制劑作為關鍵成分。若沒有這些成分，冷卻液會透過稱為電化學腐蝕的過程，嚴重損害冷卻系統。冷卻液中的抑制劑主要透過兩種機制保護冷卻系統：
在金屬表面形成一層薄膜，作為物理屏障，防止氧氣和水分造成氧化。
鹼性緩衝劑可中和乙二醇隨著時間降解時自然形成的有機酸，讓冷卻液保持穩定且不具腐蝕性。
InPro™ 4260i pH 感測器專為冷卻液應用而設計。對於採用傳統陶瓷隔膜的感測器，來自元件釋放出的細小顆粒可能會迅速堵塞微孔。這會導致測量不可靠，因為隔膜受污染會產生不必要的擴散電位，進而扭曲讀值。
InPro 4260i 採用 Xerolyt™ 實心聚合物電解質，無需隔膜。取而代之的是，參考系統透過開放式接點與測量介質連接。沉積在接點中的極細顆粒可藉由製程中的液體流動，或定期沖洗而被清除。
UniCond™ 導電度感測器配備內建測量電路與溫度感測器，非常適合需要精確導電度與溫度測量的乙二醇基冷卻液系統。此外，METTLER TOLEDO 結合了被廣泛採用的標準化機械配置與導電度測量的溫度補償演算法，提供多達 10 種預設演算法，其中包括一種適用於乙二醇的演算法。
2 電極與 4 電極的 UniCond 導電度感測器皆適用於乙二醇基冷卻液應用，具體取決於冷卻迴路的設計偏好與需求。
就製程連接而言，無螺紋導電度感測器可用來解決與錯牙、洩漏、滴漏，以及因螺紋密封劑或 PTFE 膠帶造成系統污染風險相關的疑慮。
在此類情況下，帶有 Tri-Clamp 的導電度感測器則是另一種選擇，提供防漏且易於安裝的解決方案，在維持量測效能的同時，回應這些疑慮。
上述 pH 與導電度感測器皆為數位式，並配備 METTLER TOLEDO 的 Intelligent Sensor Management (ISM™) 技術。ISM 的 Plug and Measure 功能可確保快速、無誤的啟動，以及更高的測量可靠性。
此外，ISM 提供預測式感測器診斷，可有效進行例行維護，並可事先排程，消除測量點意外停機的情況。
隨著資料中心依賴液冷來支援更高的熱負載與更高的機櫃密度，可靠的冷卻液監測已成為系統設計的核心部分。由於這類設施的設計目標是在有限的現場介入下運作，因此感測器的耐用性、量測穩定性與維護效率都是關鍵需求。
對乙二醇基冷卻液而言，這表示需針對配方所屬的鹼性操作範圍追蹤 pH，通常為 pH 8.0 至 10.5，並以既定基準而非固定上限來趨勢分析導電度。InPro 4260i pH 感測器與 UniCond 導電度感測器可同時涵蓋這兩項參數，協助操作人員追蹤冷卻液狀態、支援腐蝕控制，並維持一致的熱性能。
Bryant Wai is an industry expert with over a decade of experience in analytical instrumentation and process applications. Additionally, he is central to METTLER TOLEDO's data center cooling segment. Bryant has extensive experience across the entire value chain - working closely with system fabricators, integrators, and end-users. His deep technical proficiency ensures customers receive high-performance measurement solutions.
