技术摘要：
本发明公开了一种浸没式液态相变冷却介质及其在电子设备的冷却系统中的应用，所述冷却介质为全氟‑4‑甲基‑2‑戊烯、六氟丙烯三聚体、全氟己酮、全氟庚烷、全氟辛烷、全氟‑2‑甲基‑2,3‑环氧戊烷、全氟己烷、全氟戊烷中的一种、两种或三种混合而成的混合物。本发明 全部
背景技术：
在数字经济时代，随着人工智能、云计算、区块链、大数据技术、超级计算机的迅速 发展，使得对IT基础设备的性能要求越来越高，使用频率也越来越快，直接导致服务器等基 础设施的功耗不断增加。在单机柜服务器数量不变的情况下，数据中心整机柜的功耗呈现 快速增长的趋势，给机房散热带来前所未有的挑战，导致安全隐患，过热的服务器也成为了 制约数据中心发展的重大瓶颈。 目前数据中心主要使用空气冷却技术，通过降低环境温度并进行强制通风的手段 对服务器进行散热，从而减少因热过载而导致硬关机的可能性，保护服务器的损坏。但这种 方法具有能耗大，效率相对较低，空间要求大，噪声大等缺点，制约着其进一步的发展。为降 低能耗，某些单位将数据中心建在环境温度较低的地区或位置，这些方案虽然能降低一部 分能耗，但建设成本高昂，选址较复杂，同时受到环境要求的限制，不具有普遍的适用性。后 来发展到使用热管和冷板冷却，这两种冷却方式都是通过导热材料间接地将热量带走，但 由于冷却液没有直接接触发热器件，因此换热效率较低。目前新兴的冷却技术是浸没式冷 却技术。浸没式冷却技术是一种以液体作为传热介质，将发热器件完全或部分浸没在液体 中，发热器件与液体直接接触并进行热交换的冷却技术。液体浸没式冷却技术直接从热源 （核心处理单元、内存模块等）中吸收热量，消除了安全因素，同时能降低能耗与节省空间。 浸没冷却按照热交换过程中传热介质是否存在相变，可分为单相浸没和相变浸没。 浸没式冷却介质按性质分类主要可分为三种：水、矿物油、氟碳介质。由于水容易 引入杂质离子使其电绝缘性下降，从而容易造成设备短路。矿物油具有较高的电绝缘性能， 但矿物油具有可燃性，一旦设备产生电火花或有外来火源、静电等都容易发生燃烧爆炸。氟 碳介质冷却液具有高绝缘性、低粘度、低/无毒、良好的兼容性和稳定性、不可燃性、低全球 变暖潜能值（GWP）、零臭氧消耗潜能值（ODP）等特点，得到了普遍认可并广泛应用。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种绿色环保、安全、高效的浸没式相变氟碳冷却介质，其 能够应用于数据中心服务器、超级计算机、矿机或集成处理服务器的冷却系统中。 所述的一种浸没式液态相变冷却介质，其特征在于所述冷却介质为全氟-4-甲基- 2-戊烯、六氟丙烯三聚体、全氟己酮、全氟庚烷、全氟辛烷、全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全 氟己烷、全氟戊烷中的一种、两种或三种混合而成的混合物。 所述的一种浸没式液态相变冷却介质，其特征在于所述冷却介质是由三种组分混 合而成的混合物，所述三种组分的组成配比为质量占比4%-70%的第一组分、质量占比4%- 3 CN 111726971 A 说 明 书 2/5 页 80%的第二组分和质量占比4%-90%的第三组分；其中，所述第一组分为全氟-4-甲基-2-戊 烯，所述第二组分为六氟丙烯三聚体、全氟己酮、全氟庚烷、全氟辛烷中的任意一种，所述第 三组分为全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟己烷、全氟戊烷中的任意一种。包含上述三种组 分的冷却介质，其组分的质量占比分别在上述范围内的，具有更优的制冷能力以及能效性 能。 所述的一种浸没式液态相变冷却介质，其特征在于所述冷却介质的制备方法为： 按照原料配方比，将所述三种组分在常温常压液相状态下进行物理混合而成。 所述的浸没式液态相变冷却介质在电子设备的冷却系统中的应用，其特征在于所 述电子设备为数据中心服务器、超级计算机、矿机或集成处理服务器。 所述的浸没式相变冷却介质在电子设备的冷却系统中的应用，其特征在于将数据 中心服务器、超级计算机的主机CPU、矿机或集成处理服务器的电路板浸没于所述冷却介质 中，通过冷却介质的蒸发-冷凝循环即能进行冷却。 所述的浸没式相变冷却介质在电子设备的冷却系统中的应用，其特征在于数据中 心服务器、超级计算机的主机CPU、矿机或集成处理服务器的电路板均置于密闭的机箱内， 机箱内装有冷却介质及热交换管网，热交换管网悬挂在冷却介质的上方，数据中心服务器、 超级计算机的主机CPU、矿机或集成处理服务器的电路板浸没于所述冷却介质中，冷却介质 遇热汽化形成的气体，向上流动接触到热交换管网时被冷凝下来，实现通过冷却介质的蒸 发-冷凝循环进行冷却；其中热交换管网内通入普通自来水或冷空气进行冷却降温。 本发明可通过改变冷却液组成，改变冷却液的沸点，从而控制浸没于其中的电子 设备温度恒定在50-90℃。通过改变冷却液组成，可以将冷却液介电常数控制在1.8以下，从 而增强电子设备数据传输能力。 与现有技术相比，本发明有益效果主要体现在： 1）本发明提供的浸没式相变冷却介质具有高电绝缘性能、低粘度、较低沸点、低介电常 数（低极性）、高热传导率、高气化潜热、良好的兼容性和稳定性、不可燃且可抑制燃烧、低全 球变暖潜能值（GWP）、零臭氧消耗潜能值（ODP）等特点。与传统的空气冷却技术相比，能耗可 节约90%左右。 2）本发明冷却液（即冷却介质）应用范围广，可用于-115℃～165℃的环境中，冷却 液不会凝固和气化，并保持良好的热导率和流动性。 本发明提供的几种浸没式相变冷却介质的主要成分的化学特性如下表1所示： 4 CN 111726971 A 说 明 书 3/5 页 从表1可以看出，本发明提供的浸没式相变冷却介质有着足够的安全性能，不可燃、不 爆、不无毒及对环境友好。 3）与现有技术常用的水和矿物油冷却介质相比，本发明的冷却液具有更好的安全 效果及冷却性能。与现有技术已有的氟碳冷却介质相比，本发明的冷却介质具有材料相容 性更好，不会对设备中的芯片、线路造成溶胀腐蚀，使用中不会漏液。 4）本发明冷却液具有不导电特性，长时间运行条件下，不对电子设备造成短路危 害。
本发明公开了一种浸没式液态相变冷却介质及其在电子设备的冷却系统中的应用，所述冷却介质为全氟‑4‑甲基‑2‑戊烯、六氟丙烯三聚体、全氟己酮、全氟庚烷、全氟辛烷、全氟‑2‑甲基‑2,3‑环氧戊烷、全氟己烷、全氟戊烷中的一种、两种或三种混合而成的混合物。本发明 全部
背景技术：
在数字经济时代，随着人工智能、云计算、区块链、大数据技术、超级计算机的迅速 发展，使得对IT基础设备的性能要求越来越高，使用频率也越来越快，直接导致服务器等基 础设施的功耗不断增加。在单机柜服务器数量不变的情况下，数据中心整机柜的功耗呈现 快速增长的趋势，给机房散热带来前所未有的挑战，导致安全隐患，过热的服务器也成为了 制约数据中心发展的重大瓶颈。 目前数据中心主要使用空气冷却技术，通过降低环境温度并进行强制通风的手段 对服务器进行散热，从而减少因热过载而导致硬关机的可能性，保护服务器的损坏。但这种 方法具有能耗大，效率相对较低，空间要求大，噪声大等缺点，制约着其进一步的发展。为降 低能耗，某些单位将数据中心建在环境温度较低的地区或位置，这些方案虽然能降低一部 分能耗，但建设成本高昂，选址较复杂，同时受到环境要求的限制，不具有普遍的适用性。后 来发展到使用热管和冷板冷却，这两种冷却方式都是通过导热材料间接地将热量带走，但 由于冷却液没有直接接触发热器件，因此换热效率较低。目前新兴的冷却技术是浸没式冷 却技术。浸没式冷却技术是一种以液体作为传热介质，将发热器件完全或部分浸没在液体 中，发热器件与液体直接接触并进行热交换的冷却技术。液体浸没式冷却技术直接从热源 （核心处理单元、内存模块等）中吸收热量，消除了安全因素，同时能降低能耗与节省空间。 浸没冷却按照热交换过程中传热介质是否存在相变，可分为单相浸没和相变浸没。 浸没式冷却介质按性质分类主要可分为三种：水、矿物油、氟碳介质。由于水容易 引入杂质离子使其电绝缘性下降，从而容易造成设备短路。矿物油具有较高的电绝缘性能， 但矿物油具有可燃性，一旦设备产生电火花或有外来火源、静电等都容易发生燃烧爆炸。氟 碳介质冷却液具有高绝缘性、低粘度、低/无毒、良好的兼容性和稳定性、不可燃性、低全球 变暖潜能值（GWP）、零臭氧消耗潜能值（ODP）等特点，得到了普遍认可并广泛应用。
技术实现要素：
本发明的目的在于提供一种绿色环保、安全、高效的浸没式相变氟碳冷却介质，其 能够应用于数据中心服务器、超级计算机、矿机或集成处理服务器的冷却系统中。 所述的一种浸没式液态相变冷却介质，其特征在于所述冷却介质为全氟-4-甲基- 2-戊烯、六氟丙烯三聚体、全氟己酮、全氟庚烷、全氟辛烷、全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全 氟己烷、全氟戊烷中的一种、两种或三种混合而成的混合物。 所述的一种浸没式液态相变冷却介质，其特征在于所述冷却介质是由三种组分混 合而成的混合物，所述三种组分的组成配比为质量占比4%-70%的第一组分、质量占比4%- 3 CN 111726971 A 说 明 书 2/5 页 80%的第二组分和质量占比4%-90%的第三组分；其中，所述第一组分为全氟-4-甲基-2-戊 烯，所述第二组分为六氟丙烯三聚体、全氟己酮、全氟庚烷、全氟辛烷中的任意一种，所述第 三组分为全氟-2-甲基-2,3-环氧戊烷、全氟己烷、全氟戊烷中的任意一种。包含上述三种组 分的冷却介质，其组分的质量占比分别在上述范围内的，具有更优的制冷能力以及能效性 能。 所述的一种浸没式液态相变冷却介质，其特征在于所述冷却介质的制备方法为： 按照原料配方比，将所述三种组分在常温常压液相状态下进行物理混合而成。 所述的浸没式液态相变冷却介质在电子设备的冷却系统中的应用，其特征在于所 述电子设备为数据中心服务器、超级计算机、矿机或集成处理服务器。 所述的浸没式相变冷却介质在电子设备的冷却系统中的应用，其特征在于将数据 中心服务器、超级计算机的主机CPU、矿机或集成处理服务器的电路板浸没于所述冷却介质 中，通过冷却介质的蒸发-冷凝循环即能进行冷却。 所述的浸没式相变冷却介质在电子设备的冷却系统中的应用，其特征在于数据中 心服务器、超级计算机的主机CPU、矿机或集成处理服务器的电路板均置于密闭的机箱内， 机箱内装有冷却介质及热交换管网，热交换管网悬挂在冷却介质的上方，数据中心服务器、 超级计算机的主机CPU、矿机或集成处理服务器的电路板浸没于所述冷却介质中，冷却介质 遇热汽化形成的气体，向上流动接触到热交换管网时被冷凝下来，实现通过冷却介质的蒸 发-冷凝循环进行冷却；其中热交换管网内通入普通自来水或冷空气进行冷却降温。 本发明可通过改变冷却液组成，改变冷却液的沸点，从而控制浸没于其中的电子 设备温度恒定在50-90℃。通过改变冷却液组成，可以将冷却液介电常数控制在1.8以下，从 而增强电子设备数据传输能力。 与现有技术相比，本发明有益效果主要体现在： 1）本发明提供的浸没式相变冷却介质具有高电绝缘性能、低粘度、较低沸点、低介电常 数（低极性）、高热传导率、高气化潜热、良好的兼容性和稳定性、不可燃且可抑制燃烧、低全 球变暖潜能值（GWP）、零臭氧消耗潜能值（ODP）等特点。与传统的空气冷却技术相比，能耗可 节约90%左右。 2）本发明冷却液（即冷却介质）应用范围广，可用于-115℃～165℃的环境中，冷却 液不会凝固和气化，并保持良好的热导率和流动性。 本发明提供的几种浸没式相变冷却介质的主要成分的化学特性如下表1所示： 4 CN 111726971 A 说 明 书 3/5 页 从表1可以看出，本发明提供的浸没式相变冷却介质有着足够的安全性能，不可燃、不 爆、不无毒及对环境友好。 3）与现有技术常用的水和矿物油冷却介质相比，本发明的冷却液具有更好的安全 效果及冷却性能。与现有技术已有的氟碳冷却介质相比，本发明的冷却介质具有材料相容 性更好，不会对设备中的芯片、线路造成溶胀腐蚀，使用中不会漏液。 4）本发明冷却液具有不导电特性，长时间运行条件下，不对电子设备造成短路危 害。
