3M氟化冷卻液

1 基本信息

產品名稱：3M氟化冷卻液FC-3283

規格型號：IMCS-30TD

產品類型：制冷與空調類

生產企業：3M中國有限公司

2 企業介紹

3M公司創建于1902年，全球總部位于美國。作為一家世界領先的多元化科技創新企業，100多年以來，3M開發了近七萬種產品，從家庭用品到醫療產品，從運輸、建筑到商業、教育和電子、通信等各領域。

3M中國于1984年11月在中國上海注冊成立，是在深圳經濟特區外成立的中國第一家外商獨資企業。累計在中國投資超過10億美元，建立了4個技術中心、2個研發中心、多個生產基地和辦事處，員工近8 200人，3M中國已擁有700多名本土研發人員，貢獻了超過千項本地專利發明。

3M中國積極履行社會責任，積極參與環境保護、扶貧減災、推進志愿者行動。3M中國的努力得到了社會的廣泛認可，獲得了“大中華區最具領導力企業”“最受贊賞的在華外商投資企業”“亞洲最受尊敬公司二十強”等諸多榮譽，并多次入選“世界500強在華貢獻排行榜”且名列前茅。

3 產品介紹

為配合大數據產業發展和數據中心的節能需求，3M公司開發研制出多款用于液冷系統的氟化液產品，此系列氟化液具有較高的傳熱效率、優異的化學惰性和極低的溶水性，在帶來高效傳熱的同時，為系統的穩定運行提供可靠保障。

系列產品應用于浸沒冷卻系統，相比傳統的制冷方案可以大幅降低系統能耗、提高服務器運行安全性。實測數據表明，浸沒系統的運行平均PUE小于1．08，如2018年10%的數據中心采用浸沒冷卻技術，則可以節約電力約28．7億kWh。另外，浸沒冷卻系統服務器被浸泡在氟化液中，運行時和空氣隔離，減少了環境溫濕度、潔凈度對服務器設備的影響，提高了服務器運行的安全性。

根據服務器功率密度和系統需求不同，浸沒冷卻系統可分為單相式和兩相式。

1）單相式浸沒冷卻系統由金屬浸沒腔、傳熱介質（冷卻液）、板式換熱器、循環泵和連接管路組成（見圖1）。缸體內注入冷卻液后，將服務器浸泡其中，冷卻液通過管路系統與缸體外的板式換熱器、循環泵形成閉式循環，再通過板式換熱器與外界冷卻水進行熱量交換并帶走服務器工作時產生的熱量，實現系統高效散熱目的。

2）系統由金屬浸沒腔、傳熱媒介（冷卻液）、冷卻盤管和連接管路組成（見圖2）。服務器浸泡在注入冷卻液的缸體內，氟化液直接接觸發熱器件溫度達到沸點發生相變汽化成蒸汽，在冷卻盤管的作用下蒸汽在盤管表面遇冷凝結變為液態滴落在缸體內，實現氟化液的“液態—氣態—液態”的被動無損相變循環。在此循環中，系統通過盤管外接循環冷卻水帶走系統的熱量，使缸內的液體溫度和服務器溫度保持穩定。

圖1 單相浸沒冷卻系統原理圖

圖2 兩相式浸沒冷卻系統原理圖

4 產品適用領域及經濟性分析

系統適用于新建、改造的高密度數據中心、超級計算機中心、應急數據中心，以及互聯網數字貨幣“挖掘”及新型數字化應用等領域。

靜態投資回報期可以根據傳統風冷數據中心與浸沒冷卻數據中心的建設成本和運維成本的差異計算得出，根據計算模型估算，當傳統風冷系統機柜按照8 kW/rack、浸沒冷卻系統機柜按照40 kW/rack時，回收周期為3-5年。

靜態投資回報期典型計算如下：

T=(C2-C1)/(O1-O2)=(21 000-20 000)/（690-443）=4．04年

C1，傳統風冷數據中心建設成本20 000元/kW（以8 kW/機柜）

C2，浸沒液冷冷卻系統建設成本21 000元/kW（以40 kW/機柜）

O1，傳統風冷數據中心運營成本690元/kW/y

O2，浸沒液冷冷卻系統運營成本443元/kW/y

5 應用案例

實施企業：阿里巴巴

實施時間：2018年6月

項目情況：本項目位于河北省張家口市張北縣，本次浸沒液冷項目服務器總功率約為2 000 kW，2018年6月完成建設，現已全部投入使用，本項目符合客戶對低PUE、運維及系統安全等方面的技術要求。

使用效果：本項目采用浸沒冷卻的節能方案，優異的節能性能（PUE約為1．07）每年可以節約電力消耗846萬kWh，每年可節約電費508萬元（按0．6元/kWh估算），每年可以節約2 824 tce（等價）或1 065 tce（等量），同時因為系統設備減少，可以為甲方帶來設備采購成本的下降、建筑面積需求的減少、維護工作量的減少等。

浸沒液冷設備相比傳統風冷冷卻設備可以有效降低噪聲，浸沒液冷設備的噪聲值可以控制在50 dB（A）以內，同時本項目每年可以減少碳排放量約6 666．5 tCO2。

本系統完美支持2018年阿里巴巴“雙11”活動，達到了預期效果。

產品來源：上海市能效中心《節能減排技術產品推廣目錄》（2018年版）25