在前面的液冷系列文章中，我們介紹液冷零組件在極限壓力條件下的Burst Testing(爆破測試)，以及 Water Hammer(水錘效應)與Pressure Impulse(壓力脈衝)對系統可靠度的影響。然而，除了耐壓與疲勞耐久能力之外，液冷系統中的「流體流動特性」同樣是影響散熱效能與系統穩定性的關鍵因素。

接下來將進一步介紹 AI Server 液冷系統中常見的 PQ 曲線(Pressure-Flow Curve)與 Cv 值(Flow Coefficient)，說明其如何評估液冷零組件的流量、壓損與流阻特性，以及對整體液冷系統設計的重要性。
 

AI Server 液冷系統中的 PQ 曲線與 Cv 值是什麼？


在 AI Server 高功率液冷系統中，除了散熱能力之外，「液體」在系統中的流動效率也是影響整體散熱效能的重要關鍵。其中，PQ 曲線(Pressure-Flow Curve)與 Cv 值(Flow Coefficient)是常用來評估液冷零組件流體特性的兩項重要指標。

為什麼要執行PQ 曲線測試?

PQ 曲線測試主要用於評估液冷零組件在不同流量條件下的壓力損失特性，協助工程師了解產品的流體阻抗表現。透過測試結果，可進一步進行幫浦選型、流量配置與系統流路設計，避免因流阻不匹配而造成局部熱點、散熱不均或幫浦負載過高等問題。
 
  • 確認系統流量是否合適
透過 PQ 曲線，找到泵浦與系統之間最合適的運作平衡點。如果流量太低，可能造成散熱不足與設備過熱；流量太高，則可能增加泵浦耗電、管路壓力，甚至提高漏液風險。
 
  • 找出最佳散熱效率

PQ 曲線測試可以找到兼顧散熱效果與能源效率的最佳流量條件，避免不必要的功耗浪費。
 

  • 確保冷卻液分配均勻
在大型液冷系統中，冷卻液需要同時供應多台設備。PQ 曲線測試可以確認每個分支都能獲得足夠且平均的流量，避免部分設備因冷卻不足而形成局部熱點。
  • 驗證低溫環境下的系統穩定性
液冷系統常使用乙二醇混合液作為冷卻液，在低溫環境下流動性會下降，導致壓力增加。因此，PQ 曲線測試也能用來確認系統在冷啟動、低溫運輸或寒冷地區運作時，是否仍能維持正常流量與結構安全。

為什麼 PQ 曲線與 Cv 值這麼重要?

AI 算力需求帶動伺服器功耗飆升，「液冷技術」已從選配轉為標配。在建構液冷系統(Liquid Cooling System)時，工程師面臨的最大挑戰之一，便是如何確保冷卻液能精準、穩定地流經各個發熱元件。

而評估這項能力的關鍵，就在於「Cv 值」與「PQ 曲線」，這是建立整體流體模型的重要基礎。如果缺少這些數據，工程師將難以預測系統實際的運作狀態，可能會出現流量不足(Underflow)，造成散熱不良與過熱風險；或是流量過大(Overflow)，不但浪費泵浦能耗，也可能面臨管路壓力過高、甚至漏液的風險。

一次看懂 Cv 值與 PQ 曲線的差別

以閥門（Valve）為例，Cv 與 PQ 曲線其實描述的是同一件事，但角度不同。Cv 可以看作是閥門本身的「固定能力」，而 PQ 曲線則是它在實際運作時的「表現結果」。

用生活化的方式來比喻，Cv 就像車子的引擎排氣量，代表車輛本身的基本性能規格；而 PQ 曲線則像實際的加速與動力輸出曲線，可以看出車子在不同速度或負載條件下的真實表現。換句話說，Cv 描述的是零組件本身的能力，而 PQ 曲線反映的是系統在實際運作中的性能變化。
 
  • Cv 值(Flow Coefficient)：Cv 代表閥門的流通能力，是一個固定數值。在特定壓力差與全開狀態下，它表示每分鐘可以通過多少流量。簡單來說，Cv 越大，代表水流越容易通過，阻力越小。
  • PQ 曲線(Pressure–Flow Curve)：PQ 曲線則是一種「動態圖像」，用來描述在不同流量條件下，系統所需要的壓力變化。它可以幫助我們看出系統在實際運作時，流量與壓力之間的關係，以及整體性能走勢。
  
 
 


應用範圍：液冷次級迴路關鍵零組件

PQ曲線與Cv 值測試主要應用於AI伺服器液冷散熱系統中的次級迴路(Secondary Loop)。由於各零組件在幾何設計、管徑選擇、水路配置與使用環境上存在差異，在PQ曲線測試下會呈現不同的量測結果，常見驗證對象包含：
  • 水冷板(Cold Plate)
  • 機櫃內液冷分歧管(In-Rack Manifold)
  • 通用快接頭(UQD / UQDB)
  • 各式水冷閥件(Reducing Valve、Check Valve、Flow Control Valve)

依循國際標準，確保測試一致性

PQ曲線與Cv 值測試通常依循多項國際標準與產業規範進行，確保測試結果具備一致性與公信力：
  • OCP(Open Compute Project)：OCP 針對資料中心液冷架構，定義了機櫃分歧管、快接頭（UQD）以及水冷板的流量與壓力降要求，確保整體液冷系統能穩定運作並維持一致散熱效能。
  • ISO 18869：原本用於液壓系統的快速接頭性能測試標準，目前也廣泛應用於液冷快接頭（UQD）驗證，用來評估接頭在流量、壓力與耐久上的可靠度。
  • ISO 7241：規範快拆接頭的尺寸與基本性能要求，確保不同品牌之間的接頭具備互換性與安全性。
  • ASHRAE TC 9.9：針對資料中心液冷環境提出建議，包括冷卻液潔淨度與過濾要求，以降低異物堵塞風險，並維持長期穩定的流量與散熱表現。
真實運作條件下的 PQ 驗證考量

為了取得更貼近實際資料中心運作情境的 PQ 數據，測試過程需針對流體條件、溫度控制與系統配置進行完整規劃，以確保量測結果的穩定性與可靠性。
  • 流體條件配置：測試常使用 25% 丙二醇與 75% 水的混合液（PG25），兼顧防凍能力、流動特性與散熱效率；部分應用則會使用純水作為測試介質。
  • 溫度控制條件：透過溫控系統維持液體溫度穩定，一般測試條件多設定於 25°C，針對溫水冷卻應用則可能提高至 45°C，以模擬實際運作環境。
  • 測試系統架構：測試平台需依照標準規範或客戶需求進行配置，包括水管長度、感測器位置與量測點設計，確保流體流動與量測條件接近真實系統狀態。
【PQ曲線數據紀錄圖】


DEKRA iST  德凱宜特 可靠度測試驗證服務


面對 AI 伺服器與高功率液冷應用快速發展，DEKRA iST 德凱宜特提供完整的液冷流體性能與可靠度驗證服務，涵蓋 PQ 曲線、Cv 值等關鍵測試項目。透過貼近實際資料中心運作情境的測試條件與驗證架構，協助企業從零組件、流體設計到系統整合階段，全面掌握液冷系統的流量分配、壓力控制、散熱效能與長期可靠性。

服務內容：
  • 爆破測試
  • 水錘與壓力脈衝測試
  • 評估液冷零組件流體特性 (UQD , Cold plate)
  • 100kw熱性能測試
  • 靜態水壓測試


液冷專題系列｜延伸閱讀
#1：掌握液冷零組件極限壓力的爆破測試 (Burst Testing) (前往閱讀)
#2：水錘效應與壓力脈衝測試的壽命驗證 (Water Hammer and Pressure Impulse Testing) (前往閱讀)
#4：液對液冷卻液分配單元熱傳導性能測試驗證 (前往閱讀)
回上層