浸没式冷却液 工作原理,百科

浸没式冷却,特别是双相浸没式冷却,是解决高功率芯片散热难题的革命性技术。下面我为你系统梳理它的工作原理、关键特性及技术应用。 

核心工作原理

浸没式冷却的核心在于利用冷却液的高效换热能力,但根据冷却液是否发生“相变”(液态与气态的转变),其工作原理分为两大路线:

工作方式核心原理冷却液流动/相变过程关键冷却液参数
单相浸没式液体对流换热。依赖冷却液的温度升高带走热量。通常需要泵驱动液体循环,流经发热元件后温度升高,再通过外部热交换器(如冷却塔)散热后回流比热容、高导热系数、低粘度
双相浸没式液体沸腾相变换热。利用冷却液(氟化液)在发热表面沸腾(吸收汽化潜热),效率极高。自然循环:发热→冷却
液沸腾气化→蒸汽上升至冷凝器→冷凝回液体→滴落回流
特定沸点(如45-50℃)、高汽化潜热、高绝缘性、材料兼容性好

关键的“性能担当”

无论是单相还是双相,浸没冷却的首选之一,尤其对于双相系统不可或缺。它需要具备一系列苛刻的物理化学特性:

  1. 电绝缘性:这是浸没式冷却的安全底线。即使直接接触服务器电路板也不会导致短路

  2. 合适的热物理性质

    • 沸点:双相系统的核心参数,通常在40-60℃之间

    • 汽化潜热:数值越高,沸腾时带走热量的能力越强。

    • 导热系数与比热容:直接影响单相传热和双相系统效率。

  3. 化学与材料相容性:必须性质稳定,长期与服务器内的金属、塑料、橡胶等材料接触不发生腐蚀或反应

  4. 环保与安全性:现代冷却液追求零臭氧消耗潜能值(ODP)低全球变暖潜能值(GWP),且必须不可燃

  5. 际应用与效果

    • 极致能效:相比传统风冷数据中心PUE(能源使用效率)值普遍高于1.5,浸没式液冷可将其降至1.05-1.1,这意味着几乎所有电力都用于计算,而非散热

    • 高功率密度:摆脱了风扇和空调限制,服务器可以紧密排列,极大提升数据中心空间利用率

    • 静音与可靠:几乎无噪音,且设备与灰尘、湿气隔绝,有助于延长服务器寿命

    • 如何选择技术路线?

      你可以根据核心需求来决定:

      • 追求极限散热、极致能效,且预算充足:选择双相浸没式冷却

      • 主要用于降低噪音、简化维护、控制成本,且热密度中等:单相浸没式 是性价比更高的选择。

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