复合浸没液开发与流动传热特性研究及热控系统研发
合作区域: 国内
拟投入总金额: 1250.0万元
所属地域: 梅墟街道
技术领域: 传热过程及设备
技术交易金额: 万元
截止日期: 2026-09-26
信息描述
研发背景:

随着人工智能、物联网、加密货币、AR/VR 等计算密集型应用的快速发展,数据中心逐渐向“高性能、高密度、高能耗”发展。中国数据中心产业发展白皮书(2023年)显示,预计到2025年,全国数据中心用电量达到1.2x1011kwh,全国数据中心的二氧化碳排放总量预计将达到10000万吨,约占全国排放总量的1.23%。为落实“碳达峰、碳中和”,国家发布一系列政策推进数据中心节能降耗,PUE指标要求逐渐向 1.3、1.25以下快速演进,目前数据中心传统制冷技术逐渐无法满足要求。相较于传统的风冷技术,液冷技术具有更高的散热效率和更低的能耗。未来主流的三大液冷技术是液冷板冷却、喷淋式冷却、浸没式冷却。喷淋式技术由于其结构复杂,涉及服务器改造等技术难度大,商业化程度低;相变浸没技术利用相变潜热带走热量,传热效率高,但技术难度大、商业化不成熟;单相浸没式液冷将发热电子元器件如 CPU、主板、内存条、硬盘等直接浸泡在绝缘、化学惰性的冷却液中,通过循环的冷却液将电子元器件产生的热量带走,在换热过程中,冷却液保持为单相状态。其依靠低成本、高性能、低 PUE,基本满足未来数据中心 10-20 年以上的发展需求。国内外已有多家企业开始研究和应用浸没式液冷技术来解决高功率GPU的散热问题并将其商业化。例如,阿里云、微软等科技公司已经在其数据中心部署了基于浸没式液冷的散热系统,并取得了显著的节能效果。而有效结合单相浸没和相变浸没的优点,将充分发挥其在散热性能、成本、操作性、运维等方面的优势,促进技术进步,解决行业痛点。

主要内容:

1、复合型浸没式冷却液可行性验证及开发。拟结合单相浸没式和相变浸没式各自优势,开发复合冷却液,形成双组份冷却液,既保留了单相浸没冷却液在成本、安全性稳定性等方面的优势,同时引入适量相变性冷却液组分,增加系统相变换热性能,提高散热能力。2、复合型浸没式冷却液的流动、传热、相变过程研究与装置研发。对复合冷却液组分的相容性、流动性、对流传热、相变传热过程进行研究,建立服务器浸没式液冷系统数值模型,针对复合工质中存在的复杂相变过程,对其两相体积分数场、温度场、速度场、压力场等进行模拟,优化机柜设计方案,开发高性能液冷机柜。
3、面向高功率、高密集部署的GPU算力智能热控系统研发。结合降阶算法、深度学习、神经网络等,开发针对高功率、高密集部署液冷机柜的热控制系统研发,实现对温度场的实时重构、预测及预警;基于多目标优化的决策算法实现对异常情况的快速、准确、平稳的决策响应,确保系统运行稳定性。
4、浸没式液冷储能集成及热失控预测算法研究。在数据中心中集成浸没式储能技术,并开发电池热失控预测算法,提高储能系统安全性,提升数据中心用电安全稳定性和质量。

5、实施应用示范工程。基于以上研究内容建立基于复合型浸没式冷却液的 CPU、GPU算力中心系统和新型浸没冷机房示范工程

前期研究开发基础:

企业组建于 2003 年,主要从事钢、铜、铝产品工艺技术研究开发以及新材料、新技术、深加工集成技术研究应用、用户应用技术研究开发。中心现设有钢铁材料研究室铜铝材料研究室、专利项目申报室、测试中心、产品中试室。经过多年的建设与发展,
现已成为集钢、铜、铝于一体,组织机构较为健全、拥有国内检测设备手段较为先进的省级企业研发中心。针对本项目,企业自身具备相应相应设备的生产加工能力,同时合作密切的上下游企业,可为项目研究中所需实验设备、仪器、人员等提供充分保障。
公司现有研发人员 116 名,其中博士2名,硕士研究生 10 名;中级以上职称 17 人,其中高级工程师7人。中心先后聘任了多名国内金属材料专家教授为公司学科带头人,并先后与浙江大学、西安交通大学、合肥工业大学等知名学府签订了校企全面合作协议和共建联合研发机构技术协议。这为研发中心保持快速发展奠定了基础,提升了研发中心的技术创新能力和水平。

现有的生产和研发的设备:
攻关目标:

1、基于复合型浸没式冷却液的CPU、GPU传热系数提升不小于1倍;
2、采用开发的复合型浸没式冷却液和机柜装置,实现H100/B200等高功率GPU温度<85℃,满负荷条件下系统 PUE<1.05;电芯 5C充放电情况下,电芯最高温度<40℃电芯间的温差≤1℃
3、服务器满负荷运行时,热控系统对各发热源的即时温度估计和未来温度预测的误差≤1℃,生成的冷却液和服务器温度场空间节点分布密度>1个/cm,温度分布预测误差≤1℃,实时响应延迟≤2s;
4、实现热控系统对储能系统电池面温度实时监测和提前预警,单个电池pack内实时监测的温度传感器节点≤10 个,电池温度估计和未来温度预测误差≤2℃,温度面检测精度≤2℃,响应速率≤3 s

成果形式:

完整的工艺流程