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文檔簡介
云計算、大數(shù)據(jù)、人工智能等新技術(shù)層出不窮，在這些新技術(shù)的背后，數(shù)
據(jù)中心的基礎(chǔ)設(shè)施和相關(guān)技術(shù)也不斷演進(jìn)，高性能帶來高功耗高密度的提升，
必然帶來熱密度的上升，直接導(dǎo)致芯片功耗及散熱成為新挑戰(zhàn)，對于支撐服務(wù)
器穩(wěn)定運行的數(shù)據(jù)中心而言則帶來巨大的能耗挑戰(zhàn)。在“雙碳”等政策的指引
下，數(shù)據(jù)中心亟需尋求更為先進(jìn)的散熱技術(shù)，構(gòu)建可持續(xù)算力，滿足綠色環(huán)保
要求，助力應(yīng)對環(huán)境挑戰(zhàn)。
數(shù)據(jù)中心的液冷技術(shù)是指使用高比熱容的液體作為熱量傳輸?shù)墓べ|(zhì)滿足服
務(wù)器等IT設(shè)備散熱需求的冷卻方式。這種技術(shù)主要是針對高熱流密度的場景，
提供的一種節(jié)能先進(jìn)的冷卻方法。熱流密度，也稱為熱通量，是指單位時間通
過單位面積的熱能，其單位為W/c㎡，即瓦特每平方厘米）。在高熱流密度的場
景下，如何帶走大量的熱，是需要考慮各種限制條件，進(jìn)行具體設(shè)計的。液體
的比熱遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于空氣，有利于提高傳熱效率，降低傳熱耗能。基于這個特點，
采用液冷進(jìn)行冷卻服務(wù)器內(nèi)部的高熱流密度芯片，是可以更加節(jié)能高效的。從
芯片的應(yīng)用來看，目前大數(shù)據(jù)，云計算，人工智能等新技術(shù)日新月異，對于大
功率處理器的需求也增長迅速；這也直接導(dǎo)致了數(shù)據(jù)中心部署大量的高功率機(jī)
柜，為各種算力需求提供基礎(chǔ)條件。對于大型數(shù)據(jù)中心，高功率機(jī)柜更加凸顯
節(jié)能的重要性，采用液冷解決方案可以直接為數(shù)據(jù)中心業(yè)主降低PUE，節(jié)約大量
的電費。從液冷技術(shù)的不斷發(fā)展，我們可以總結(jié)看到數(shù)據(jù)中心液冷技術(shù)演進(jìn)：
早期的精密空調(diào)→微模塊輔助換熱→冷板式液冷→浸沒式液冷，冷卻液體越靠
近芯片器件，整體液冷越高效。
浸沒液冷方案是使用特殊液體(如碳?xì)浠衔锘蚍?作為冷媒的散熱技
術(shù)。經(jīng)過多年發(fā)展，其已形成噴淋、冷板、浸沒等多種部署方式。如單相浸沒
式液冷方式，是將發(fā)熱器件全部浸泡在冷卻液中，通過液體循環(huán)流動帶走熱量。
與風(fēng)冷等傳統(tǒng)散熱方式相比，浸沒式液冷方式在換熱效果、散熱效率等方面都
有著更優(yōu)異的表現(xiàn)，已成為散熱技術(shù)發(fā)展的重要趨勢。
浸沒式液冷，其核心要素是將帶電運行狀態(tài)下的完整服務(wù)器浸沒在冷卻液
中，因此充當(dāng)換熱介質(zhì)的冷卻液必須是換熱能力強(qiáng)但不導(dǎo)電的高穩(wěn)定介電液體，
這樣的介電液體通常不溶（或難溶）于水介質(zhì)，可最大限度保障其絕緣性不被
輕易破壞。其本身在氣味、毒性、降解難易、可維護(hù)性等方面特性對環(huán)境和操
作人員應(yīng)盡可能友好。最為重要的是浸沒在液體的部件，在部件選型時需要與
冷卻液進(jìn)行驗證兼容性和可靠性，才能提供部件與冷卻液的兼容性質(zhì)保。市場
上絕緣液體眾多，對于液體的材料兼容性和可靠性，需要一個有效的規(guī)劃來篩
選和評估滿足自身業(yè)務(wù)需要；從冷卻液材料的規(guī)格書可以發(fā)現(xiàn)，其參數(shù)眾多，
對于不同應(yīng)用場景，需要考量不同的參數(shù)，液體的規(guī)格參數(shù)眾多，對于浸沒液
冷應(yīng)用，如何對其定義標(biāo)準(zhǔn)化對規(guī)?；瘧?yīng)用至關(guān)重要。
1、按照GB/T1.1－2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)
構(gòu)和起草規(guī)則》要求進(jìn)行編寫。
2、參照相關(guān)法律、法規(guī)和規(guī)定，在編制過程中著重考慮了科學(xué)性、適用性
和可操作性。
本文件主要包含浸沒液冷系統(tǒng)所使用關(guān)鍵冷卻液所涉及到的相關(guān)參數(shù)選
型要求，包括使用，維護(hù)，測試等方面。
3.1毒性
IT設(shè)備在浸沒式液冷的運行環(huán)境中，在使用過程中不可避免人體與其接
觸，應(yīng)盡量減少對人類健康和環(huán)境的任何潛在危害。任何化學(xué)品對人類健康的
不利影響可能是不同的，包括口服/皮膚/吸入毒性、眼睛刺激、器官毒性、生
殖毒性和致癌性，所有這些都必須仔細(xì)評估。生態(tài)毒性包括在環(huán)境中的持續(xù)性、
在食物鏈中的生物積累、水生毒性和陸地毒性，解決對生態(tài)的潛在危害。
a)人體毒性：必須對人體健康的影響最小到?jīng)]有影響。接觸危險化學(xué)品可
造成急性和慢性健康影響，具體取決于該物質(zhì)的毒性和接觸方式。急性
健康影響包括皮膚刺激/損害、眼睛刺激/損害和致命。慢性健康影響是
長期接觸的結(jié)果，包括致敏(皮膚和呼吸)、器官損傷和致癌性。根據(jù)GB
30000-2013《化學(xué)品分類和標(biāo)簽規(guī)范》系列國家標(biāo)準(zhǔn)，冷卻液所含物質(zhì)
應(yīng)屬于“非危險物質(zhì)”，冷卻液應(yīng)屬于“無需分類”的范疇，在慢性毒
性吸入測試中的表現(xiàn)應(yīng)歸類為“實用無毒”物質(zhì)；同時必須根據(jù)GBZ
2.1—2019《工作場所有害因素職業(yè)接觸限值第1部分：化學(xué)有害因素》
對職業(yè)暴露限值(OEL)一起考慮，以確定可能進(jìn)行人體暴露的工作場所
的安全性。
b)致癌性：必須沒有已知的致癌物?；瘜W(xué)品的致癌性列在OSHA標(biāo)準(zhǔn)
1910,1915和1926。對于添加添加劑以增強(qiáng)性能的冷卻液，必須遵循由
國際癌癥研究機(jī)構(gòu)(IARC)提供的指南。該液體中任何含量大于或等于
0.1%的成分均未被確定為可能、可能或確認(rèn)的人類致癌物。
c)水生毒性：通過測量藻類（按照GB/T21805-2008《化學(xué)品藻類生長抑
制試驗》）、溞類（按照GB/T21830-2008《化學(xué)品溞類急性活動抑制試
驗》）、魚類（按照GB/T27861-2011《化學(xué)品魚類急性毒性試驗》、GB/T
21854-2008《化學(xué)品魚類早期生活階段毒性試驗》、GB/T21806-2008
《化學(xué)品魚類幼體生長試驗》）的LC50(致死濃度)、EC50(抑制生長濃度)
和NOEC(最大無影響濃度)衡量對水生生物的毒性。LC50/EC50/NOEC較
低的化學(xué)品對水生生物具有較高的毒性風(fēng)險，不建議使用。
d)陸生毒性：通過測量蚯蚓(按照GB/T21809-2008《化學(xué)品蚯蚓急性毒性
試驗》)、土壤微生物(按照GB/T27855-2011《化學(xué)品土壤微生物碳轉(zhuǎn)
化試驗》)、植物(按照GB/T27851-2011《化學(xué)品陸生植物生長活力試
驗》)和蜜蜂(按照GB/T21812-2008《化學(xué)品蜜蜂急性經(jīng)口毒性試驗》)
的致死劑量濃度(LD50)和NOEC(最大無影響濃度)來衡量對陸生生物的毒
性。較低的化學(xué)品具有較高的毒性風(fēng)險，不建議使用。
e)生物累積性：根據(jù)國家《新化學(xué)物質(zhì)環(huán)境管理登記管理辦法》中的管理
方法，對未列入《中國現(xiàn)有化學(xué)物質(zhì)名錄》的物質(zhì)，參照GB/T24782—
2009《持久性、生物累積性和毒性物質(zhì)及高持久性和高生物累積性物質(zhì)
的判定方法》評估其生物累積性。
f)持久性：根據(jù)國家《新化學(xué)物質(zhì)環(huán)境管理登記管理辦法》中的管理方法，
對未列入《中國現(xiàn)有化學(xué)物質(zhì)名錄》的物質(zhì)，參照GB/T24782—2009
《持久性、生物累積性和毒性物質(zhì)及高持久性和高生物累積性物質(zhì)的判
定方法》評估長期存在于環(huán)境抗光解性、化學(xué)分解和生物降解性的能力。
3.2環(huán)保性能要求
冷卻液應(yīng)符合環(huán)保要求。
a)冷卻液的臭氧消耗潛值（ODP）應(yīng)為0；參考《蒙特利爾議定書》；
b)冷卻液的全球變暖潛值（GWP）應(yīng)較低，考慮到浸沒液冷系統(tǒng)部署都有
多個影響氣候的來源，必須全面考慮，而冷卻液的選擇是其中之一；參
考《京都議定書》；
c)冷卻液應(yīng)不含生態(tài)環(huán)境部頒發(fā)的《有毒有害大氣污染物名錄》中限制使
用的有機(jī)化合物（VOC）物質(zhì)；
d)冷卻液應(yīng)不含生態(tài)環(huán)境部頒發(fā)的《重點管控新污染物清單》中限制使
用的物質(zhì)；
3.3消防安全選型要求
宜選擇不可燃液體作為冷卻液；當(dāng)選擇可燃液體作為冷卻液時，在特定條
件下如高溫或與其他易燃物質(zhì)接觸時，可能引發(fā)火災(zāi)。為預(yù)防冷卻液本身引發(fā)
火災(zāi)，保護(hù)設(shè)備和人員的安全。
a)閃點（閉口）：是指化學(xué)品能火花或引燃的環(huán)境溫度(如果遇到引燃源)，
在1個大氣壓0海拔條件下冷卻液的閃點（閉口）宜大于150℃。在1
個大氣壓1500米海拔條件下冷卻液的閃點（閉口）宜大于155℃。該
溫度限制參考IEC62368-1：2023《音頻/視頻、信息和通信技術(shù)設(shè)備
—第1部分：安全要求》與絕緣液體接觸的零件溫度不要超過絕緣液
體的閃點，測試標(biāo)準(zhǔn)參考GB/T261-2021《閃點的測定賓斯基-馬丁
閉口杯法》。
b)自燃點：是指化學(xué)品能自燃(沒有引燃源)的最低環(huán)境溫度，該溫度限制
由IEC62368-1：2023《音頻/視頻、信息和通信技術(shù)設(shè)備—第1部
分：安全要求》定義(目前第4版為300℃)。
3.4物理化學(xué)穩(wěn)定性型要求
為確保冷卻液在IT設(shè)備運行周期內(nèi)正常運行，冷卻液應(yīng)具有良好的物理化
學(xué)穩(wěn)定性。
a)高溫穩(wěn)定性：冷卻液的高溫穩(wěn)定性決定了液冷熱管理材料的使用壽命。
所選冷卻液應(yīng)按照標(biāo)準(zhǔn)T/CI208-2023《液冷熱管理材料高溫穩(wěn)定性及
基材兼容性測試方法》通過高溫穩(wěn)定性測試。對于業(yè)務(wù)可靠性需求選
擇不同分級要求。
b)化學(xué)穩(wěn)定性：冷卻液應(yīng)為惰性液體，不與空氣中常見的水、氧氣等物質(zhì)
發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。
c)耐久性：在10年的正常工作使用條件下，冷卻液應(yīng)滿足性能規(guī)范和要
求。
3.5傳熱性能選型要求
由于電子設(shè)備系統(tǒng)的復(fù)雜性和隨機(jī)性，浸沒液冷系統(tǒng)的冷卻液傳熱性能選
型通常需要大量的計算資源和時間消耗。為了提前定量評估不同型號冷卻液的
熱性能，建議采用品質(zhì)因子（FOM）來對不同冷卻液的傳熱性能比較：
a)單相浸沒自然對流場景；冷卻液的傳熱性能選型比較通過以下品質(zhì)因子
來比較
?1
式中：