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浸沒式液冷冷卻液選型要求

1范圍

本文件規定了數據中心浸沒式液冷系統中液冷熱管理材料（冷卻液）的選型要求，包括使用、維護、

測試等方面。

本文件適用于數據中心企業部署浸沒式液冷系統或液冷熱管理材料生產廠商參考。

2規范性引用文件

下列文件對于本文件的應用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅所注日期的版本適用于本文

件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。

GB30000-2013化學品分類和標簽規范

GB50150-2006電氣裝置安裝工程電氣設備交接試驗標準

GB/T261-2021閃點的測定賓斯基-馬丁閉口杯法

GB/T507-2002絕緣油擊穿電壓測定法

GB/T3535-2006石油產品傾點測定法

GB/T4945-2002石油產品和潤滑劑酸值和堿值測定法(顏色指示劑法)

GB/T5654-2007液體絕緣材料相對電容率、介質損耗因數和直流電阻率的測量

GB/T6540-86石油產品顏色測定法

GB/T7304-2014石油產品酸值的測定電位滴定法

GB/T21805-2008化學品藻類生長抑制試驗

GB/T21806-2008化學品魚類幼體生長試驗

GB/T21809-2008化學品蚯蚓急性毒性試驗

GB/T21812-2008化學品蜜蜂急性經口毒性試驗

GB/T21830-2008化學品溞類急性活動抑制試驗

GB/T21854-2008化學品魚類早期生活階段毒性試驗

GB/T24782-2009持久性、生物累積性和毒性物質及高持久性和高生物累積性物質的判定方法

GB/T27851-2011化學品陸生植物生長活力試驗

GB/T27855-2011化學品土壤微生物碳轉化試驗

GB/T27861-2011化學品魚類急性毒性試驗

GB/T35680-2017液體材料微波頻段使用開口同軸探頭的電磁參數測量方法

GBZ2.1—2019工作場所有害因素職業接觸限值第1部分：化學有害因素

IEC62368-1:2023音頻/視頻、信息和通信技術設備—第1部分：安全要求

OSHA1910SAFETYANDHEALTHSTANDARDSFORINDUSTRY

OSHA1915SAFETYANDHEALTHREGULATIONFORSHIPYARDEMPLOYMENT

OSHA1926SAFETYANDHEALTHREGULATIONFORCONSTRUCTION

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3術語、定義和縮略語

3.1術語和定義

下列術語、定義適用于本文件。

3.1.1

液冷liquidcooling

一種采用液體帶走發熱器件熱量的數據中心產品，適用于需提高計算能力、能源效率、部署密度等

應用場景。

注：液冷分為接觸式及非接觸式液冷兩種，接觸式液冷是指將冷卻液體與發熱器件直接接觸的一種液冷實現方式，

包括浸沒式和噴淋式液冷等具體方案。非接觸式液冷是指冷卻液體與發熱器件不直接接觸的一種液冷實現方式，包括冷

板式等具體方案。

3.1.2

浸沒式液冷Immersionliquidcooling

一種以液體作為傳熱介質，將發熱器件完全浸沒在液體中，發熱器件與液體直接接觸并進行熱交換

的冷卻技術。按照熱交換過程中傳熱介質是否存在相態變化，可分為單相液冷和相變液冷兩類。

3.1.3

單相液冷single-phaseliquidcooling

作為傳熱介質的液體在熱量傳遞過程中僅發生溫度變化，而不存在相態轉變，過程中

完全依靠物質的顯熱變化傳遞熱量。

3.1.4

相變液冷phase-changeliquidcooling

作為傳熱介質的液體在熱量傳遞過程中發生相態轉變，依靠物質的潛熱變化傳遞熱量。

3.1.5

液冷機柜liquidcoolingcabinet

承載數據中心電子信息設備和冷卻液，實現電子信息設備冷卻的容器。

3.1.6

浸沒液冷冷卻液Immersionfluid

用于電子設備元件的浸沒液冷工作液體。

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3.2縮略語

下列縮略語適用于本文件。

OEL職業暴露限值OccupationalExposureLimit

OSHA職業安全與健康管理局OccupationalSafetyandHealthAdministration

IARC國際癌癥研究機構InternationalAgencyforResearchonCancer

LC50半數致死濃度LethalConcentration50%

LD50半數致死劑量LethalDose50%

EC50半數效應劑量EffectConcentration50%

NOEC無觀察效應濃度NoObservedEffectConcentration

ODP臭氧消耗潛能值OzoneDepletionPotential

GWP全球變暖潛能值GlobalWarmingPotential

VOC揮發性有機物VolatileOrganicCompounds

IEC國際電工委員會InternationalElectrotechnicalCommission

FOM品質因子FigureOfMerit

Dk介電常數Dielectricconstant

Df介質損耗因數DissipationFactor

ASTM美國材料實驗協會AmericanSocietyofTestingMaterials

4環境安全選型要求

冷卻液在選型中必須對其安全性和環境影響進行評估。應力求低持久性、毒性和生物積累特性。這

些標準應在冷卻液的整個生命周期內加以考慮，即冷卻液的運輸、存儲，使用、維護和回收處置。

4.1毒性

a)人體毒性：根據GB30000-2013《化學品分類和標簽規范》系列國家標準，冷卻液所含物質應

屬于“非危險物質”，冷卻液應屬于“無需分類”的范疇，在慢性毒性吸入測試中的表現應歸

類為“實用無毒”物質；同時必須根據GBZ2.1—2019《工作場所有害因素職業接觸限值第1

部分：化學有害因素》對職業暴露限值(OEL)一起考慮，以確定可能進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。化學品的致癌性列在OSHA標準1910,1915和1926。對于添

加添加劑以增強性能的冷卻液，必須遵循由國際癌癥研究機構(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、可能或確認的人類致癌物。

c)水生毒性：通過測量藻類（按照GB/T21805-2008《化學品藻類生長抑制試驗》）、溞類（按

照GB/T21830-2008《化學品溞類急性活動抑制試驗》）、魚類（按照GB/T27861-2011《化

學品魚類急性毒性試驗》、GB/T21854-2008《化學品魚類早期生活階段毒性試驗》、GB/T

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21806-2008《化學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較低的化學品對水生生物具有較高的

毒性風險，不建議使用。

d)陸生毒性：通過測量蚯蚓(按照GB/T21809-2008《化學品蚯蚓急性毒性試驗》)、土壤微生物

(按照GB/T27855-2011《化學品土壤微生物碳轉化試驗》)、植物(按照GB/T27851-2011《化

學品陸生植物生長活力試驗》)和蜜蜂(按照GB/T21812-2008《化學品蜜蜂急性經口毒性試驗》)

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。較低的化學品具

有較高的毒性風險，不建議使用。

e)生物累積性：根據國家《新化學物質環境管理登記管理辦法》中的管理方法，對未列入《中國

現有化學物質名錄》的物質，參照GB/T24782—2009評估其生物累積性。

f)持久性：根據國家《新化學物質環境管理登記管理辦法》中的管理方法，對未列入《中國現有

化學物質名錄》的物質，參照GB/T24782—2009評估長期存在于環境抗光解性、化學分解和

生物降解性的能力。

4.2環保性能要求

a)冷卻液的臭氧消耗潛值（ODP）應為0；

b)冷卻液的全球變暖潛值（GWP）應較低，考慮到浸沒液冷系統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；

c)冷卻液應不含生態環境部頒發的《有毒有害大氣污染物名錄》中限制使用的有機化合物（VOC）

物質；

d)冷卻液應不含生態環境部頒發的《重點管控新污染物清單》中限制使用的物質。

5消防安全選型要求

a)閃點（閉口）：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℃。

b)自燃點：在1個大氣壓0海拔條件下冷卻液的自燃點宜大于300℃。在1個大氣壓1500米海

拔條件下冷卻液的自燃點宜大于305℃。

6物理化學穩定性型要求

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6.1高溫穩定性

所選冷卻液應通過高溫穩定性測試，詳細方法如下。對于業務可靠性需求選擇不同分級要求。

6.1.1方法簡述

浸沒式液冷冷卻液的高溫穩定性評價采用高溫加速老化試驗法，在150℃高溫、空氣環境下，對材

料進行模擬加速試驗驗證，測試材料的分子結構、酸值和氟離子等變化情況。

6.1.2測試裝置及儀器

回流冷凝加熱裝置、核磁共振儀（282MHz，19FNMR，或更高分辨率）、電位滴定儀（電極i-Solvotrode

PlugK智能電極非水相酸堿）、離子色譜儀（DionexIonPacAS18陰離子交換柱）、試驗樣品30ml。

6.1.3高溫加速老化試驗步驟

在空氣氛圍下，量取液冷熱管理液體材料測試樣品，加入到回流冷凝加熱裝置的燒瓶中。將燒瓶放

入油浴中，并加熱至溫度150℃（油浴溫度），在此溫度下保持192小時。或者將測試樣品直接加入水

熱反應釜中并擰緊密封，之后，水熱反應釜放入150℃的恒溫烘箱，并保持此溫度192小時。液冷熱

管理液體材料冷卻至室溫后，進行分子結構、酸值和氟離子的測定。

6.1.4分析測試方法

核磁共振法（氟譜19F-NMR）可以對含氟類材料進行定性及定量測定。在核磁管中加入待測液體樣

品（高溫加熱前、高溫加熱后的液冷熱管理材料）（約1mL），以CFCl3為外標（高場為負），放入核

磁共振儀中測試。通過核磁共振圖譜分析樣品高溫加速老化試驗前、后，分子中的端基和主鏈結構情況，

監測其它分解降解的雜質峰。

6.1.5酸值測定

酸值：即滴定1g試樣到終點時所需要的堿量，以mgKOH/g表示。測定高溫加熱后的液冷熱管理

材料酸值，當發生爭議時，以GB/T7304-2014或GB/T4945-2002為仲裁方法，應注意對于含氟類液

冷熱管理材料，所用到的稀釋溶劑應為含氟類溶劑，替代甲苯和異丙醇混合溶劑。

6.1.6

樣品處理：量取5mL的高溫加熱后液冷熱管理材料樣品于50mL塑料離心管中，加入超純水5mL

（體積比1:1），快速震蕩3分鐘，采用臺式離心機進行離心萃取分離（離心力10000G），分液后獲

得水相（a1）。樣品中再次加入5mL的超純水，震蕩，離心后，取出水相（a2）。樣品中再次加入5mL

的超純水，震蕩，離心后，取出水相（a3），合并上述三次分離獲得的水相（a1、a2、a3），得到待測

水相樣品。經過試驗驗證，材料樣品中的氟離子通過三次萃取分液后，能夠完全轉入水相樣品中。

離子色譜儀參數設置：溫度：25度；流速：1mL/min；進樣量：25μl；檢測器：電導檢測器；運行

時間：20分鐘。

氟離子標準工作曲線：取氟離子標準液（1000ppm）配置成0.1ppm、0.5ppm、1ppm、2ppm、3ppm濃

度的氟離子標準溶液，分別進樣，按照上述測試條件進行分析測定，繪制標準曲線。

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測試流程：配置氟離子的標準曲線；打開儀器電源，按照操作手冊執行至離子色譜儀穩定狀態，穩

定基線；按照上述的方法處理材料樣品，得到待測水相樣品；首先進樣測試超純水空白溶液中的氟離子

濃度，然后測試水相樣品中的氟離子濃度。每個樣品至少進行兩次平行試樣測試。

材料樣品中氟離子的含量按照下列方式計算：

X=3*(C1-C0)

式中：

X——材料樣品中氟離子的含量，單位為ppm；

C1——三次萃取合并水相樣品中氟離子的濃度，單位為ppm；

C0——超純水空白中氟離子的濃度，單位為ppm。

取兩次平行樣品測試結果的算術平均值作為樣品中氟離子含量的測定結果。

6.1.7高溫穩定性評價標準

經高溫加熱試驗及測試后，冷卻液的高溫穩定性推薦采用下述的測試指標進行判定，見表1：

表1浸沒式液冷冷卻液高溫穩定性評價

高溫穩定性判定分級分子結構（核磁共振法）酸值（mgKOH/g）氟離子濃度（ppm）

A類（優秀）位移值、峰形無變化≤0.04≤1

通過B類（良好）位移值、峰形無變化0.04＜X≤0.081＜X≤5

C類（及格）位移值、峰形無變化＜0.08＜X≤0.155＜X≤15

不通過D類（不合格）位移值或峰形有變化＞0.15＞15

說明：

參考標準T/CI208-2023《液冷熱管理材料高溫穩定性及基材兼容性測試方法》或SH/T0719、ASTM

E928壓差掃描量熱法(PDSC)測試浸沒式產品的氧化感應時間的試驗方法

6.2化學穩定性

冷卻液應為惰性液體，不與空氣中常見的水、氧氣等物質發生化學反應。

6.3耐久性

在10年的正常工作使用條件下，冷卻液應滿足性能規格和要求。

7傳熱性能選型要求

由于電子設備系統的復雜性和隨機性，浸沒液冷系統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因子來比較

勻?

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