一文讀懂浸沒式液冷中冷卻液關(guān)鍵問題

作者：蘭洋科技????瀏覽量：21072????時(shí)間：2023年02月28日????標(biāo)簽: 冷卻液導(dǎo)熱液浸沒式液冷比熱容

00引言

數(shù)據(jù)中心是支撐現(xiàn)代經(jīng)濟(jì)社會(huì)發(fā)展的戰(zhàn)略資源和新型基礎(chǔ)設(shè)施，用于收集、存儲(chǔ)、處理和分發(fā)大量數(shù)據(jù)。隨著人工智能、虛擬現(xiàn)實(shí)、智慧城市等高密度業(yè)務(wù)應(yīng)用的逐步發(fā)展，數(shù)據(jù)中心所需應(yīng)對(duì)的計(jì)算量和計(jì)算復(fù)雜度迅速增長。在芯片制程提升速度變慢的限制下，為了滿足更快更難的處理要求，計(jì)算行業(yè)不得不通過“堆料”方式提升芯片能力，CPU功率已從單個(gè)150W增加到300W以上，用于圖形處理單元的GPU單個(gè)功率甚至超過700W。對(duì)于信息通信設(shè)備而言，運(yùn)行溫度是嚴(yán)重影響其工作性能穩(wěn)定的重要因素，數(shù)據(jù)中心散熱必須隨著密度升高得到有效解決。根據(jù)冷卻原理不同，目前的冷卻解決方案可以分為氣體冷卻（風(fēng)冷）和液體冷卻兩大類。由于風(fēng)冷散熱架構(gòu)下數(shù)據(jù)中心機(jī)架的最大功率在20~30kW，而直接液體冷卻可以將每個(gè)機(jī)架的功率限制提高到100kW以上，因此在越來越多的熱負(fù)荷高、建筑面積有限、節(jié)能要求高的場景下，只能尋求液體冷卻解決方案。

隨著我國數(shù)據(jù)中心政策對(duì)PUE要求的收緊和對(duì)節(jié)能低碳的推崇，降低能耗成為數(shù)據(jù)中心必須探索的課題。數(shù)據(jù)中心運(yùn)行所需能耗至少1/3用于IT設(shè)備散熱，因此降低制冷系統(tǒng)能耗是整個(gè)數(shù)據(jù)中心節(jié)能降耗的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。液冷散熱技術(shù)通過液體循環(huán)換熱提高冷卻效率，可以顯著降低數(shù)據(jù)中心的總能源消耗和二氧化碳排放，契合我國數(shù)據(jù)中心低碳發(fā)展要求。

數(shù)據(jù)中心液冷分為浸沒、冷板等主要方式，浸沒式冷卻方式由于散熱效率較高、可以極大降低PUE，近年來得到專家學(xué)者及行業(yè)用戶的重點(diǎn)研究，是數(shù)據(jù)中心液冷技術(shù)的關(guān)鍵分支。據(jù)統(tǒng)計(jì)，全球浸沒式液冷市場預(yù)計(jì)將在未來五年增長至7億美元，年復(fù)合增長率超20%。不斷增加的芯片密度，苛刻的邊緣計(jì)算環(huán)境等新場景，以及數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排的壓力，或?qū)⒊掷m(xù)推動(dòng)浸沒式液冷市場壯大。

01.浸沒液冷冷卻方式

浸沒式液冷是典型的直接接觸式液冷，電子設(shè)備被浸入冷卻液中，產(chǎn)生的熱量直接轉(zhuǎn)移到冷卻液，并依靠液體的循環(huán)進(jìn)行熱傳導(dǎo)。目前，我國浸沒式液冷已進(jìn)入商用部署階段，阿里巴巴在其電力容量2MW、可容納數(shù)千臺(tái)服務(wù)器的冬奧云數(shù)據(jù)中心，規(guī)?；渴鹆藛蜗嘟]液冷服務(wù)器集群，開啟了液冷的正式商用，又在余杭打造了全浸沒式云計(jì)算仁和數(shù)據(jù)中心，是我國首個(gè)綠色等級(jí)達(dá)5A級(jí)的液冷數(shù)據(jù)中心。

1.1單相浸沒液冷

根據(jù)所使用的冷卻液在冷卻電子器件的過程中是否會(huì)發(fā)生狀態(tài)改變，可將浸沒式液冷分為單相浸沒液冷和相變浸沒液冷兩類。單相浸沒式通過在整個(gè)系統(tǒng)中循環(huán)冷卻液來消除設(shè)備產(chǎn)生的熱量，首先熱量從電子設(shè)備傳遞到液體中，然后使用循環(huán)泵將帶有熱量的冷卻液送到熱交換器，在熱交換器中與溫水進(jìn)行循環(huán)換熱，以持續(xù)地為設(shè)備部件降溫。單相液冷中冷卻液揮發(fā)控制相對(duì)簡單，密封性良好情況下冷卻液損失較小，無需頻繁補(bǔ)充冷卻液。

圖1單相液冷系統(tǒng)原理圖

1.2相變浸沒液冷

相變浸沒液冷將系統(tǒng)中的電子設(shè)備浸入盛有易揮發(fā)冷卻液的容器中，冷卻液沸點(diǎn)較低，在環(huán)境熱量達(dá)到一定條件時(shí)，會(huì)利用潛熱吸收熱量并產(chǎn)生沸騰相變，從而為設(shè)備降溫，冷卻液蒸汽再被冷凝管冷凝變?yōu)橐簯B(tài)，回到液冷槽內(nèi)循環(huán)換熱。

相變浸沒液冷可以滿足更高的服務(wù)器功率密度，去除風(fēng)扇噪音，并減少制冷設(shè)備的占地面積，消除了對(duì)風(fēng)冷基礎(chǔ)設(shè)施的需要，簡化了制冷設(shè)施的建設(shè)。然而，相變過程中壓力會(huì)發(fā)生變化，對(duì)冷卻液蒸發(fā)損失的控制相對(duì)復(fù)雜，冷卻液容易受到污染物影響，一旦發(fā)生泄漏不容易修復(fù)。該技術(shù)需要根據(jù)冷卻液的工作特性來調(diào)整設(shè)計(jì)，相較于單相浸沒液冷對(duì)于數(shù)據(jù)中心的施工難度和成本有所增加。

圖2兩相液冷系統(tǒng)原理圖

02.典型浸沒液冷冷卻液

無論是單相還是相變式浸沒液冷，其核心制冷要素是將帶電狀態(tài)下的完整服務(wù)器或其組件浸沒在冷卻液中，因此充當(dāng)換熱介質(zhì)的冷卻液必須是導(dǎo)熱能力強(qiáng)但不導(dǎo)電（或具有足夠低導(dǎo)電性）的介電液體，這樣的介電液體通常不溶（或難溶）于水及其它離子性介質(zhì)，可最大限度保障其絕緣性不被輕易破壞。同時(shí)，其本身在氣味、毒性、降解難易、可維護(hù)性等方面特性對(duì)環(huán)境和操作人員應(yīng)盡可能友好?；谝陨峡紤]，目前在浸沒液冷領(lǐng)域應(yīng)用討論最廣泛的冷卻液主要分為碳?xì)浼坝袡C(jī)硅化合物類和碳氟化合物類。

2.1碳?xì)浼坝袡C(jī)硅類冷卻液

碳?xì)浠衔铮℉ydrocarbon）冷卻液和有機(jī)硅類冷卻液一樣，常溫下呈黏稠狀，因此這一類被業(yè)內(nèi)統(tǒng)稱為“油類冷卻液”，在數(shù)據(jù)中心液冷應(yīng)用之前，工業(yè)上常用作變壓器冷卻劑。它們普遍具有沸點(diǎn)高不易揮發(fā)、不腐蝕金屬、環(huán)境友好、毒性低等共性，且成本較低；但由于具有閃點(diǎn)，油類冷卻劑使用中有可燃助燃風(fēng)險(xiǎn)。常見的油類冷卻液可以分為天然礦物油、合成油、有機(jī)硅油3大類。

天然礦物油從石油中蒸餾而來，并可能經(jīng)過深度氫化處理，成本較低，在室外變壓器冷卻場景中應(yīng)用悠久。但在使用中難以避免烴類分子的分解氧化，會(huì)造成酸性增強(qiáng)和污染物產(chǎn)生，影響冷卻液特性甚至導(dǎo)致被冷卻器件的腐蝕。合成油是在人工合成的烷烴類或酯類化合物的基礎(chǔ)上加入添加劑制成的，常見冷卻劑類型有聚α烯烴（PolyAlphaOlefins，PAO）、天然氣合成油（GastoLiquidBaseOil，GTL）、合成酯等。合成油的生成工藝更加精細(xì)，雜質(zhì)含量、抗氧化性、材料兼容性與礦物油相比有較大改善，但是作為碳?xì)漕愅ú〉拈W點(diǎn)問題依然存在。有機(jī)硅油主要依賴人工合成，可以設(shè)計(jì)出高閃點(diǎn)的產(chǎn)品，但其閃點(diǎn)同樣與粘度正相關(guān)，可燃風(fēng)險(xiǎn)降低的同時(shí)導(dǎo)致了流動(dòng)困難，設(shè)計(jì)時(shí)需協(xié)調(diào)好兩者之間平衡。另外，硅油還可能發(fā)生水解和氧化沉積影響接觸性能等問題。

2.2碳氟類冷卻液

碳氟化合物（Fluorocarbon）是將碳?xì)浠衔镏兴囊徊糠只蛉繗鋼Q為氟而得到的一類有機(jī)化合物，普遍具有良好的綜合傳熱性能，可以實(shí)現(xiàn)無閃點(diǎn)不可燃。同時(shí)，由于C-F鍵能較大，碳氟化合物惰性較強(qiáng)，不易與其它物質(zhì)反應(yīng),是良好的兼容材料。根據(jù)碳氟化合物的組成成分和結(jié)構(gòu)不同，可再分為氯氟烴（Chlorofluorocarbons，CFC）、氫代氯氟烴（Hydrochlorofluorocarbon，HCFC）、氫氟烴（Hydrofluorocarbon，HFC）、全氟碳化合物（Perfluorocarbon，PFC）、氫氟醚（Hydrofluoroether，HFE）等種類。

其中，CFC和HCFC問世較早，是20世紀(jì)廣泛被應(yīng)用的制冷劑，但因?yàn)閷?duì)大氣環(huán)境尤其是臭氧層的破壞性，這兩類已在《蒙特利爾議定書》中被認(rèn)定為禁止使用的制冷劑。HFC最常見的應(yīng)用是家用冰箱和空調(diào)中的R410A制冷劑，其沒有臭氧層破壞作用，但會(huì)帶來溫室效應(yīng)。PFC包含全氟烷烴（Perflroroalkane）、全氟胺（Perfluoroamine）、全氟聚醚（Perfluoropolyethers，PFPE）等類型，在沸點(diǎn)和介電常數(shù)方面的特性較為適合半導(dǎo)體設(shè)備冷卻場景，其應(yīng)用歷史可以追溯到半個(gè)世紀(jì)前的大型機(jī)時(shí)代，和HFC一樣在導(dǎo)致溫室效應(yīng)方面的缺陷較大。HFE的溫室效應(yīng)影響較小，對(duì)臭氧層無破壞，但通常具有較高的介電常數(shù)，和PCB微帶線或連接件直接接觸時(shí)對(duì)信號(hào)傳輸影響較大。

面向愈發(fā)嚴(yán)格的環(huán)境保護(hù)要求，氟化學(xué)公司正致力于研究開發(fā)超低溫室效應(yīng)碳氟化合物（UltraLowGWP），爭取對(duì)環(huán)境友好的同時(shí)兼顧商用需求、適宜的生產(chǎn)成本和穩(wěn)定工藝，3M 電子氟化液、蘭洋科技導(dǎo)熱液、科慕、霍尼韋爾等企業(yè)均有所涉獵。

2.3應(yīng)用場景差異

對(duì)于單相浸沒液冷，碳?xì)浼坝袡C(jī)硅類化合物和碳氟類化合物均可作為冷卻液，為確保冷卻液在升溫狀態(tài)下始終處于液相狀態(tài)，減少揮發(fā)，必須選擇有較高沸點(diǎn)的液體介質(zhì)。同時(shí)，在使用中需盡可能選擇粘度值低的冷卻液，以增加流動(dòng)性和減少對(duì)泵的壓力，形成良好的系統(tǒng)內(nèi)循環(huán)。而相變浸沒式液冷通常會(huì)選用較低沸點(diǎn)、適宜沸程的碳氟冷卻液，以便于吸熱汽化和散熱液化循環(huán)。因大多數(shù)碳?xì)浜陀袡C(jī)硅化合物具有閃點(diǎn)，均可燃或易燃,所以通常不用于相變浸沒式液冷系統(tǒng)，僅用于單相應(yīng)用。

實(shí)際浸沒液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)確定冷卻液時(shí)的考慮因素包括：熱物理性能、長期穩(wěn)定和清潔度、材料兼容性、對(duì)傳輸信號(hào)影響、易燃性或可燃性、安全性、環(huán)境影響、可維護(hù)程度，以及一次投入及后期運(yùn)行的總體成本等，后續(xù)章節(jié)將就其中的重點(diǎn)問題進(jìn)一步剖析。

03.冷卻液的關(guān)鍵性能

3.1熱物理性能

冷卻液的熱物理性能，是決定數(shù)據(jù)中心浸沒液冷系統(tǒng)散熱效果的直接因素。在熱對(duì)流的傳熱方式下，物質(zhì)密度與比熱容的乘積越大，則其單位體積攜帶熱量的能力越強(qiáng)，散熱效率也就越高，即冷卻液的密度、比熱容，以及更直接的導(dǎo)熱率指標(biāo)均與其傳熱性能密切相關(guān)。此外，粘度是衡量流體在驅(qū)動(dòng)力作用下流動(dòng)的內(nèi)部阻力指標(biāo)，冷卻液粘度決定了其在進(jìn)行流動(dòng)傳熱時(shí)的效率和難度，相對(duì)較低的液體粘度也是傳熱液體所需的。碳氟類冷卻液的比熱容和導(dǎo)熱率比碳?xì)浼坝袡C(jī)硅類冷卻液稍低，但其粘度遠(yuǎn)低于對(duì)應(yīng)的碳?xì)浼坝袡C(jī)硅類冷卻液，所以整體傳熱能力相同甚至更佳。

除基本性能外，沸點(diǎn)和汽化潛熱同樣是冷卻液重要的熱物理性能指標(biāo)。單相液冷中，需選用高沸點(diǎn)的冷卻液,使得制冷過程中液體始終保持液態(tài)。相變液冷中，通常選用常壓下沸點(diǎn)在60℃以下且沸程窄的冷卻液，以滿足對(duì)電子器件在其理想工作溫度進(jìn)行冷卻的要求。同時(shí)，冷卻液沸點(diǎn)不宜過低,以免氣體冷凝困難，冷卻系統(tǒng)不能形成有效循環(huán)。沸程窄可使冷卻液汽化速度快，設(shè)備熱表面的溫度梯度小，傳熱速率更高。汽化潛熱是指在不改變溫度的情況下將單位質(zhì)量的液體轉(zhuǎn)化為蒸汽所需的熱量，冷卻液的汽化潛熱越大，液體相變換熱的效率越高。

總而言之，高液體密度、高比熱容和高汽化潛熱可減少消除定熱負(fù)荷所需的液體體積流量，高導(dǎo)熱率、低粘度和適宜沸點(diǎn)可提高傳熱能力和效率。由于影響冷卻液散熱效果的熱物理性能參數(shù)較多，進(jìn)行冷卻液選擇時(shí)，應(yīng)針對(duì)具體場景和整體液冷系統(tǒng)設(shè)計(jì)，通過具體測試對(duì)比分析和篩選。

3.2材料兼容性和可靠性

因浸沒液體冷卻方式中，冷卻液與電子元件直接接觸，因此制冷過程中冷卻液材料兼容性的好壞決定了液冷系統(tǒng)的可實(shí)施性、維護(hù)成本和使用年限。按照浸沒液體對(duì)不同環(huán)節(jié)或?qū)ο蟮募嫒萦绊懖町?，可以分為材料兼容性和信?hào)兼容性兩大方面。

材料兼容性方面，主要指冷卻液是否與被冷卻的IT設(shè)備或組件發(fā)生反應(yīng)或產(chǎn)生溶解萃取等影響。碳氟類冷卻液具有化學(xué)惰性，尤其不易與金屬、無機(jī)物質(zhì)反應(yīng)，全氟聚醚（Perfluoropolyethers，PFPE）等全氟化合物均是非常穩(wěn)定的介質(zhì)，具有極高材料兼容性。碳?xì)漕惱鋮s液的兼容性相對(duì)較弱，特別是礦物油等天然油；但通過不斷改良或提煉的合成油已在兼容性方面有較大突破，如PAO、GTL等。冷卻液的兼容性需要通過實(shí)測來進(jìn)行評(píng)估，通常采用KB（Kauri-Butanol）值作為初步評(píng)判指標(biāo)，KB值越高意味著冷卻液對(duì)有機(jī)類材料的溶解能力越強(qiáng)。此外，還需特別注意部分風(fēng)冷下工作的組件在液體環(huán)境的兼容問題，例如傳統(tǒng)機(jī)械硬盤 HDD無法直接在冷卻液下工作，需選用借助鐳射封裝等技術(shù)將HDD密封在氦氣環(huán)境下的氦氣硬盤；固態(tài)硬盤 SSD則基本不存在與液體的兼容性問題，可以直接應(yīng)用。

信號(hào)兼容性主要指浸沒液體對(duì)信號(hào)傳輸完整性的影響。在浸沒液冷方式下，設(shè)備高頻高速信號(hào)需要在與絕緣性冷卻液接觸的通道中進(jìn)行通信傳輸，冷卻液的介電常數(shù)等物性會(huì)對(duì)傳輸產(chǎn)生影響，衰減信號(hào)能量。介電常數(shù)反映的是電介質(zhì)在施加外部電場時(shí)存儲(chǔ)能量的相對(duì)能力，材料介電常數(shù)越小，對(duì)信號(hào)傳輸?shù)囊种谱饔迷降?。特別是在當(dāng)前數(shù)據(jù)中心信號(hào)傳輸從16Gbit/s到32Gbit/s甚至未來的112Gbit/s邁進(jìn)過程中，冷卻系統(tǒng)所面臨的設(shè)計(jì)要求會(huì)越來越高，需審慎選擇對(duì)信號(hào)傳輸影響小的冷卻介質(zhì)。當(dāng)前在實(shí)際應(yīng)用中通常選擇在信號(hào)工作頻率介電常數(shù)較?。ā?）的冷卻液。

3.3總體擁有成本

冷卻液的總體擁有成本分為初始成本和運(yùn)營成本兩大部分，初始成本是指浸沒液冷系統(tǒng)組建時(shí)購置液體產(chǎn)生的成本，而運(yùn)營成本則是指浸沒液冷系統(tǒng)運(yùn)行中因液體使用后需增補(bǔ)或更換液體而產(chǎn)生的成本。初始成本方面，礦物油等天然碳?xì)漕惱鋮s液單價(jià)相對(duì)低廉；人工合成油如酯類、烴類、有機(jī)硅類冷卻液價(jià)格次之，大約在礦物油單價(jià)的2倍；碳氟類冷卻液造價(jià)相對(duì)昂貴且比重較大，每升單價(jià)能達(dá)到合成油單價(jià)的5~10倍。當(dāng)然，使用不同配置不同種類的液冷系統(tǒng)，其液體需求總量是不完全相同的，業(yè)內(nèi)常用L/kW（IT負(fù)載）的度量單位進(jìn)行需求推算。

運(yùn)營成本方面，主要包含液體損失增補(bǔ)液體或壽命結(jié)束更換液體兩部分費(fèi)用。增補(bǔ)液體上，液體損失會(huì)由于蒸發(fā)損失和拖帶損失構(gòu)成。油類冷卻液一般選用沸點(diǎn)較高的品類，蒸發(fā)量相對(duì)較低，蒸發(fā)損失相應(yīng)較小，但因粘度更高，更換設(shè)備時(shí)附著在設(shè)備上的拖帶損失也更多。碳氟類冷卻液通常更具揮發(fā)性，蒸發(fā)損失相對(duì)較高，因此對(duì)液冷系統(tǒng)密封要求較高，但其粘度較低，更換設(shè)備時(shí)拖帶損失較小。更換液體上，主要需考慮液體使用壽命問題，總體而言碳氟類冷卻液壽命高于碳?xì)浜陀袡C(jī)硅冷卻液。具體來看，礦物油等天然油由于雜質(zhì)較多，保質(zhì)壽命通常在5年以下。而維護(hù)良好不考慮其它風(fēng)險(xiǎn)因素下，合成油使用壽命最高可以達(dá)到10年，碳氟類冷卻液則可以遠(yuǎn)超20年。

04.冷卻液的安全和環(huán)境影響

全球范圍內(nèi)浸沒液冷技術(shù)在數(shù)據(jù)中心的快速興起促進(jìn)了冷卻液的研發(fā)應(yīng)用，但使用過程中的安全和環(huán)境影響不可忽視。從長遠(yuǎn)應(yīng)用來看，數(shù)據(jù)中心在布局液冷系統(tǒng)時(shí)，不僅要依據(jù)散熱效果，同時(shí)要基于對(duì)操作安全和環(huán)境的考慮，謹(jǐn)慎選擇冷卻液的種類。

4.1冷卻液的安全影響

在選擇冷卻液時(shí)，首先要注意操作人員安全健康方面的問題。冷卻液的安全性主要包括對(duì)人體毒性和液體可燃性兩個(gè)方面。在正常、處理得當(dāng)操作下，職業(yè)接觸評(píng)估完備的碳?xì)浼坝袡C(jī)硅類和碳氟類冷卻液均對(duì)人體健康危害較小。大多數(shù)制造商建議在使用液體時(shí)佩戴丁腈手套，以避免接觸皮膚和污染液體。從數(shù)據(jù)中心運(yùn)營商角度，不同冷卻液的安全特性不同，在室內(nèi)使用時(shí)需要根據(jù)具體情況布置額外的安全措施，如編寫操作手冊(cè)、建立危險(xiǎn)應(yīng)急制度等。

碳?xì)浼坝袡C(jī)硅類冷卻液不具有很強(qiáng)的刺激性氣味，吸入性危害小，但大都具有閃點(diǎn)，有易燃易爆的不穩(wěn)定性，在數(shù)據(jù)中心建設(shè)中應(yīng)專門部署監(jiān)控系統(tǒng)進(jìn)行防范。美國供暖制冷與空調(diào)工程師學(xué)會(huì)（ASHRAE）發(fā)布標(biāo)準(zhǔn)34規(guī)定碳氟類冷卻液作為制冷劑的安全分級(jí)，如圖3所示，根據(jù)特定條件下的可燃性分為A1、A2L、A2、A3四級(jí)，而毒性A類和B類分別表示具有低毒性和高毒性。同時(shí)，這一標(biāo)準(zhǔn)還規(guī)定了空氣中的最大制冷劑濃度限制（RefrigerantConcentrationLimit，RCL），以避免接觸人員發(fā)生窒息、中毒等情況。

圖3制冷劑安全分級(jí)

實(shí)際使用時(shí)，為防范冷卻劑危害使用者健康，可從化學(xué)品安全技術(shù)說明書（MaterialSafetyDataSheet，MSDS）中查詢基本理化特性。MSDS中包含了化學(xué)品的組成信息、理化特性、操作處置與儲(chǔ)存、泄漏應(yīng)急處理、廢棄處理等關(guān)鍵信息，并且隨著要求的升級(jí)按期更新。在我國，MSDS的編寫和內(nèi)容順序遵循GBT16483標(biāo)準(zhǔn)，為應(yīng)用中的操作準(zhǔn)則和健康隱患提供了參考。

4.2冷卻液的環(huán)境影響

數(shù)據(jù)中心的綠色低碳發(fā)展已成為行業(yè)共識(shí)，因此冷卻液對(duì)環(huán)境的影響是重要的評(píng)判要求。一般選用臭氧消耗潛值（OzoneDepletionPotential，ODP）、全球變暖潛值（GlobalWarmingPotential，GWP）以及對(duì)土壤和地下水的污染等來衡量冷卻液的環(huán)境影響。

ODP描述物質(zhì)對(duì)平流層臭氧的破壞能力，GWP用于表示物質(zhì)對(duì)全球氣候變暖影響的大小。ODP值和GWP值越小，表示冷卻液對(duì)環(huán)境的負(fù)面影響越小，碳?xì)浜陀袡C(jī)硅類冷卻液ODP和GWP均非常低，碳氟類冷卻液環(huán)境影響問題更突出。在全球范圍對(duì)環(huán)保的重視下，ODP較高的碳氟冷卻液已被淘汰，當(dāng)前使用的大多數(shù)產(chǎn)品的ODP為零。GWP的指標(biāo)則各不相同，例如PFC的穩(wěn)定性強(qiáng)，在大氣中的存在壽命較長，GWP值達(dá)到上千，而HFE具有較低的GWP值，在幾百范圍內(nèi)。碳氟類液體應(yīng)始終用于密封系統(tǒng)，以確保盡量少地釋放到大氣中。

對(duì)土壤和地下水的污染方面，碳?xì)浜陀袡C(jī)硅類冷卻液蒸發(fā)能力低，如大量泄漏，會(huì)造成土壤或地下水污染。盡管大多數(shù)合成油被歸為可生物降解類，但泄漏物也需及時(shí)控制和清理。在報(bào)廢時(shí)，無論何種冷卻液都應(yīng)進(jìn)行處理或回收，嚴(yán)格按照當(dāng)?shù)丨h(huán)境法律法規(guī)、管理義務(wù)和MSDS中的指導(dǎo)方針進(jìn)行處置。

歐盟一些國家政府為減少高GWP氟化液的消耗，采取了如GWP加權(quán)稅、特定應(yīng)用的GWP限制等措施。歐盟法規(guī)規(guī)定，對(duì)含有氟化液體的設(shè)備應(yīng)進(jìn)行定期泄漏檢查，以防止其釋放到大氣中，GWP值較高的液體需要進(jìn)行更頻繁的泄漏檢查。因此，從降低后期維護(hù)難度來看，數(shù)據(jù)中心應(yīng)優(yōu)先選用不需要或僅需要最低限度的監(jiān)管限制（環(huán)境友好、無環(huán)境毒害、可生物降解等）的冷卻液。

05.發(fā)展與展望

材料兼容性與可靠性是浸沒液體應(yīng)用推廣需考慮的最基本問題。各類子系統(tǒng)和組件構(gòu)成了浸沒液冷系統(tǒng)平穩(wěn)可靠運(yùn)行的重要基礎(chǔ)，而冷卻液作為熱傳遞的主要工具，幾乎與系統(tǒng)內(nèi)的所有材料接觸。某些冷卻液可能會(huì)促進(jìn)材料腐蝕或發(fā)生生物污染，從而導(dǎo)致冷卻系統(tǒng)阻抗或故障；另一些冷卻液，可能因介電常數(shù)的不適宜造成系統(tǒng)內(nèi)信號(hào)傳輸?shù)臉O大干擾，影響設(shè)備正常運(yùn)行。因此，必須全面考慮每個(gè)系統(tǒng)組件與冷卻液的相互作用，在設(shè)計(jì)和規(guī)范期間對(duì)材料相互作用和依賴關(guān)系進(jìn)行詳細(xì)分析，通過詳細(xì)測試加強(qiáng)評(píng)估化學(xué)相容性、潛在的滲透或擴(kuò)散損失等可靠性和性能風(fēng)險(xiǎn)。

在數(shù)據(jù)中心低碳發(fā)展戰(zhàn)略下，冷卻液的環(huán)境友好性值得重視。液冷技術(shù)有助于數(shù)據(jù)中心提高制冷效率、降低能耗，但使用冷卻液造成的全球環(huán)境問題同樣不可小覷。部分冷卻液的使用會(huì)破壞大氣臭氧層，并加劇溫室效應(yīng)，若發(fā)生泄漏，還可能導(dǎo)致嚴(yán)重的生態(tài)問題。因此，在冷卻液的生產(chǎn)、儲(chǔ)存、運(yùn)輸、使用、報(bào)廢處理等各環(huán)節(jié)中要嚴(yán)格遵守相關(guān)操作指南和法律法規(guī)，確保對(duì)環(huán)境的影響友好且可控。綠水青山就是金山銀山，數(shù)據(jù)中心在發(fā)展的同時(shí)應(yīng)不忘保護(hù)地球生態(tài)系統(tǒng)和人類生存環(huán)境。

面對(duì)不斷創(chuàng)新和增多的液體產(chǎn)品，生態(tài)完善和標(biāo)準(zhǔn)化是行業(yè)必經(jīng)之路。浸沒式液冷的應(yīng)用推廣，極大推動(dòng)了冷卻液產(chǎn)業(yè)發(fā)展，市場上五花八門的冷卻液產(chǎn)品層出不窮。在傳統(tǒng)數(shù)據(jù)中心向液冷數(shù)據(jù)中心的轉(zhuǎn)型路上，若缺少可借鑒的成熟經(jīng)驗(yàn)、完善的標(biāo)準(zhǔn)制度，盲目應(yīng)用會(huì)造成大量人力和財(cái)力浪費(fèi)甚至安全性問題。為推動(dòng)液冷技術(shù)的規(guī)?；渴?，確保成熟可靠的冷卻液研發(fā)和應(yīng)用，需建立完善的從技術(shù)研究到商業(yè)落地的全生態(tài)，目前我國開放數(shù)據(jù)中心委員會(huì)等組織正在積極開展相關(guān)工作。由產(chǎn)業(yè)凝聚共識(shí)、形成標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范，數(shù)據(jù)中心液冷技術(shù)才能進(jìn)入大規(guī)模商用加速道。

06結(jié)束語

散熱能力和效率對(duì)數(shù)據(jù)中心尤為重要，高密度的發(fā)展趨勢(shì)和電力、空間和環(huán)境的資源制約顯著推動(dòng)了冷卻技術(shù)的發(fā)展。不可否認(rèn)，浸沒液冷是一種非常有效且相對(duì)安全的冷卻方式，但對(duì)于當(dāng)今整體功率密度還相對(duì)較低的數(shù)據(jù)中心而言，浸沒液冷存在“殺雞焉用牛刀”的應(yīng)用困境，這是其暫時(shí)未能大規(guī)模推廣的重要原因。同時(shí)，除了提供超高散熱能力外，因?yàn)橐后w的特殊性還有一些因素亦使浸沒液冷的應(yīng)用普及面臨挑戰(zhàn)，如經(jīng)濟(jì)成本、材料兼容、泄漏風(fēng)險(xiǎn)、機(jī)房承重等。

總體而言，對(duì)于浸沒液冷在數(shù)據(jù)中心的推廣和使用不應(yīng)一蹴而就，需耐心等待5G等新一代信息技術(shù)帶來的創(chuàng)新應(yīng)用孵化，助推數(shù)據(jù)中心功率密度提升，使浸沒液冷應(yīng)用的迫切性更突出。同時(shí)，還需培育完善的生態(tài)來應(yīng)對(duì)產(chǎn)業(yè)發(fā)展中面臨的諸如成本高昂等制約因素，冷卻液及其它相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)仍是需要研究的重點(diǎn)。

原文標(biāo)題：數(shù)據(jù)中心浸沒液冷中冷卻液關(guān)鍵問題研究查看原文