研究背景与意义
受新基建、数字化转型等国家政策促进及企业降本增效需求的驱动，数据中心建设进入快车道。数据中心能耗高，绿色集约发展至关重要。衡量数据中心绿色化的标准是PUE，国家出台多项政策鼓励新建大型、超大型数据中心PUE值不超过1.3，到2025年，数据中心PUE普遍不超过1.5。传统风冷散热技术能耗高，液冷技术成为主流方向。氟化液成本高、有毒、不可降解，油基冷却液成为替代方案。矿物油和合成油可生物降解，绿色环保性好，是寻求低成本、高能效冷却解决方案的用户优选。
碳氢化合物冷却液的优点
采用先进工艺技术生产的矿物油型天然烃冷却液和合成烃冷却液无色透明、无味、无毒，具有以下优点：
- 密度低，对建筑物楼板施加的重力较小；
- 导热速度快、载热量大，传热效率高；
- 介电常数＜2.2，对信号无干扰；
- 与服务器材料兼容性良好；
- 表面张力高，渗透性泄漏损耗非常小；
- 沸点高，液态温度范围宽，不汽化、不冻凝；
- 生物可降解性物质，易处理易回收；
- 原料易得，生产规模大，成本低、性价比高。
挑战
碳氢化合物冷却液目前正处于开发与应用测试阶段，作为IT设备冷却介质使用需进行大量研究。挑战包括：
- 低温流动性；
- 传热能力、传热效率；
- 与IT设备系统材料兼容性；
- 对通信信号无干扰；
- 消防安全、环保、毒性；
- 服务器设备清洗方法。
兼容性研究
研究建立了兼容性试验方法，对冷却液与材料兼容性进行优劣分级，指导液冷系统材料选型和优化冷却液组成。试验结果表明：
- 联想集团提供的连接器等材料与矿物油型冷却液EC200、EC160和合成烃型冷却液SH300XJ的兼容性结果较好，但busbar、backplate、clip等少数材料与EC160的兼容性结果不好。
- 希捷公司提供的20T氦气封装的HDD机械硬盘与EC200、EC160和SH300XJ的兼容性能较好。
- 20T氦气硬盘浸没在EC160和SH300XJ中运行测试，结果表明采用EC160和SH300XJ作为冷却液的浸没式冷却环境不影响氦封机械硬盘的I/O性能，冷却液散热性能良好。
健康环境影响研究
研究结果表明：
- 碳氢化合物冷却液急性经口毒性结果为半数致死量LD50＞5000mg/kg，GHS分类为5或不分类，无皮肤刺激和无腐蚀性。
- 碳氢化合物冷却液的生物降解性测试降解率≥60%，可生物降解。
应用案例介绍
克石化碳氢化合物冷却液已广泛应用于数据中心、边缘计算等领域，应用于直接接触型液冷系统，PUE低至1.1。
节能减排与环保效益评估
液冷技术可以提高散热密度、节能减排、降低数据中心的碳足迹。克石化碳氢冷却液应用于直接接触型液冷系统，可实现节能20%-30%以上，PUE低至1.1。
结论
研究表明，碳氢化合物冷却液能够满足数据中心直接液冷技术需求，可实现数据中心的节能减排，为国家绿色数据中心的建设贡献力量。
