“生命线”健康状态指标——冷却液性能解析

上期我们揭开了算力中心冷却液的"神秘面纱"，不仅剖析了其战略价值，更直击行业痛点——深入分析了材料兼容性差、微生物滋生等五大典型失效问题(错过上期的朋友可以戳这里回顾——https://mp.weixin.qq.com/s/eBDezy1HoaRyeh6w9YllTA)。本期，我们将带您继续探索冷却液性能的"内核密码"。

如果把液冷系统比作人体的循环系统，那么冷却液就是流淌其中的"血液"。它的性能表现直接决定了整个系统的"健康指数"。但要注意的是，冷却液的选型绝非简单的参数对比，而是需要从理化性能和使用性能(特别是材料兼容性)两个维度进行系统性评估。在持续运行的液冷系统中，优质的冷却液不仅是一个高效的"热量搬运工"，更是守护算力设备长期稳定运行的"隐形卫士"。那么，究竟哪些性能指标最为关键?它们又如何影响系统运行?接下来，就让我们一探究竟。

冷却液性能生死解码：

从表观性质到散热性能的四维分析

一、表观性质指标

1. 外观：冷却液应为无沉淀及悬浮物、清亮透明液体，若产品存在沉淀或者悬浮物说明有杂质或者添加剂未完全溶解，直接影响产品的导热性能。

2. 颜色：在冷却液中主要起标识和检漏作用。

3. 气味：优质冷却液一般无异味，少数采用劣质原料的冷却液产品存在刺激性气味，具有一定危害性。

二、核心理化指标

1. pH值：系统的"酸碱平衡卫士"，冷却液一般需要维持在中性或者弱碱性条件下工作，其值在8.0至10之间。pH值过低水溶液呈酸性易腐蚀金属，过高则易发生结垢、堵塞、传热性能下降等风险。

2. 电导率：绝缘与防腐的"平衡术"，冷却液电导率的高低通常与冷却液中添加剂含量相关，用户可根据自身对防止电路短路的技术限制要求选择不同电导率的冷却液。

3. 密度/冰点/沸点：冷却液的密度、冰点和沸点是反映乙二醇浓度的重要指标--密度和沸点与乙二醇浓度呈正相关、冰点随浓度升高而降低;作为考察冷却液中乙二醇质量和加入量的三大指标，密度/冰点/沸点偏移时警示冷却液中乙二醇浓度异常，可能会影响泵功耗与换热效率。

4. 储备碱度：冷却液的储备碱度(RA)与其缓蚀能力在一定程度上具有相关性。储备碱度是指10mL 冷却液加入 90mL 超纯水用 0. 1N 盐酸滴定到 pH 值为5.5时消耗的盐酸体积。由此定义，储备碱度可以表明冷却液中碱性缓蚀剂的用量，但不能代表缓蚀剂的缓蚀能力。由于不同添加剂类型和不同添加剂比例的冷却液的储备碱度差异较大，难以界定统一限值，质量指标一般由供需双方协商确定。

5. 灰分：灰分是冷却液所含添加剂带来的，其可以定性鉴别冷却液采用添加剂的类型，但并不能反映添加剂的实际含量。一般来说在相当的含量/浓度水平下，无机盐类添加剂的冷却液，其灰分相对较高，而有机酸类添加剂的灰分相对较小。

三、冷板系统的“隐形杀手”

1. 氯离子/硫酸根：氯离子、硫酸根是冷却液中常见的腐蚀组分，主要来源有调配用水、各类添加剂等。阴离子中的氯离子半径小穿透力强，易替代钝化膜中的氧原子造成金属水解，加速腐蚀发生;硫酸根除了具有一定腐蚀性外，还会与某些金属离子发生反应产生沉淀物，如硫酸镁、硫酸钙等，易造成冷板与管路结垢、传热性能下降。

2. 金属Fe/Cu离子：系统腐蚀的"信号灯"，铁/铜离子是液冷系统腐蚀的直接产物，其加注系统前的浓度作为后续运维监测过程的基准值尤为重要。未使用的冷却液要求Fe/Cu均≤5.0 mg/kg。

3. 细菌总数：流道阻塞的“杀手”，菌落总数含量能表现出冷却液在使用后的微生物污染程度，微生物含量太高易产生粘泥，堵塞冷板、影响换热，还可使冷却液酸化导致腐蚀加速。冷却液出厂时细菌总数含量要求≤100 CFU/ml。

四、传热三要素

1. 运动粘度：决定液冷系统的"血液"流动是否顺畅，运动粘度影响冷却液的流动阻力及散热效率，粘度过大会增加泵功耗。

2. 导热系数：热量传导的"高速公路"，导热系数决定热量传递效率，导热系数越大，冷却液的散热能力就越强，能够更快地将冷却系统内部的热量散发出去，从而保证冷却系统的正常工作。

3. 比热容：储热能力的"蓄水池"，比热容体现单位质量冷却液的热容量，大比热容意味着单位质量液体能吸收更多热量而自身温升较小，这对有限容量的液冷系统至关重要。

冷却液生存双重门：

兼容性验证×稳定性三角盾

一、材料兼容性

1. 金属材料兼容性

在数据中心液冷系统中，金属材料与冷却液的兼容性直接关系到系统的防腐性能、运行寿命及可靠性，科学评估冷却液对各种关键金属的兼容性能力是系统设计和冷却液选型不可或缺的关键环节。玻璃器皿腐蚀试验(静态模拟浸泡法)是评价冷却液防腐特性的经典且有效的方法。该法核心在于模拟实际工况：选取液冷系统代表性的关键金属材料(包括传统的紫铜、黄铜、不锈钢、铝合金等)，置于模拟的冷却液使用环境中，比较试验前后金属试片材料失重得出结果。需要注意的是，金属试片通过垫圈组装接触，会由于电极电位差形成电偶腐蚀，加速电位较低金属的腐蚀速率，不同组装顺序对腐蚀结果会有一定影响，因此应严格按照液冷系统金属接触顺序和接触方式进行金属试片排布。

2. 非金属材料（橡胶、塑料）兼容性

在数据中心液冷系统中，非金属材料与冷却液的兼容性至关重要。密封失效或管路劣化导致的冷却液泄漏不仅会造成系统性能下降、运行中断，还可能引发设备损坏和安全风险。数据中心液冷系统中的密封材料主要使用橡胶，软管材料较多使用橡胶或塑料类。评估这类材料的兼容性，核心在于考察其与冷却液长期接触后力学性能的稳定性。从冷却液主要成分分析，水及乙二醇/丙二醇对这类材料影响很小，但部分添加剂可能会对橡胶有影响，塑料因具有较好的机械性能及化学稳定性对冷却液体系表现出更强的耐受性。因此，针对特定冷却液配方进行详尽的材料兼容性测试，尤其是关注添加剂与橡胶材料的相互作用，是不可或缺的关键步骤。

二、稳定性保障体系

1. 泡沫倾向

冷却液的泡沫倾向是评估其实际运行性能的关键指标之一，直接关系到系统的稳定性和散热效率。冷却液在工作条件下，容易产生泡沫，过多的泡沫会加剧穴蚀，降低散热效果，还可能造成冷却液溢流损失。因此，泡沫倾向试验的核心目标在于严格评估冷却液中消泡剂(抗泡剂)的效能及其长效稳定性，评估冷却液性能时会在不同温度下对泡沫体积和泡沫消失时间做出要求。

2. 储存稳定性

冷却液的储存稳定性是衡量其长期可靠性和品质保持能力的关键性能指标，直接关系到产品的实际使用寿命与部署灵活性。该特性着重考察冷却液在模拟长期仓储或运输条件下，其关键理化性能与外观状态的变化情况。储存稳定性差，会导致防冻剂酸化降解、缓蚀剂沉淀析出、颜色褪失等，影响冷却液各指标性能。因此，严苛的储存稳定性试验是冷却液研发、生产和质量控制中不可或缺的环节。

3. 耐硬水稳定性

冷却液的耐硬水稳定性是评估其抵御水质波动风险、保障系统长期洁净运行的核心能力，对数据中心液冷系统的可靠性至关重要。 在复杂的现场运维环境中，存在因操作失误或意外情况误将硬水(如未处理的市政自来水)加入系统的风险。硬水中的钙离子、镁离子等形成水垢，容易堵塞微通道冷板或沉积在液冷系统流道内部，极大阻碍液冷系统传热效率。对冷却液耐硬水稳定性进行评价，有利于初步筛查冷却液生产质量的可靠性，避免缓蚀添加剂选型与硬水相遇产生失效。

结语与预告

从选型管控的角度来看，必须严格把关冷却工质与材料的适配性。冷却液不仅可能与冷板、管道等金属构件产生电化学腐蚀，还可能引发橡胶软管老化变形、密封圈溶胀失效等问题，因此必须在使用前全面评估材料兼容性。精准选型只是第一步，唯有配合定期检测与动态维护，才能实现风险早发现、隐患早消除。中国移动通信集团设计院有限公司将持续分享算力中心冷却系统全生命周期管理方案，确保每一滴冷却液都能安全高效地守护系统稳定运行!!!

互动话题：

您的算力中心冷却液是否建立了供应选型评价标准?欢迎留言探讨!

作者

中国移动设计院：吴宏杰、李印、刘丹、许效锐

中国信通院：刘鑫宁、谢丽娜

联系人

刘老师，15010703319