《单相浸没式冷却液》编制说明

《单相浸没式冷却液》团体标准编制说明

1项目背景和意义

数据中心是支撑现代经济社会发展的战略资源和新型基础设施，用于收集、存储、

处理和分发大量数据。随着全球进入数字经济时代，人工智能、虚拟现实、智慧城市

等高密度业务应用的逐步发展，数据呈现爆炸式增长，我国已将数据中心建设作为新

基建战略七大领域之一，是国家未来信息化建设与发展的重要方向。随着数据中心向

大规模、高密度方向发展，高能耗和高散热已成为数据中心发展面临的重大挑战问题。

在“碳达峰、碳中和”，“东数西算”等政策背景下，绿色节能成为大型数据中心建设

的主旋律。近年来国家相关部委颁布多项政策文件，推动大数据中心建设不断提升能

源利用率、降低PUE。在数据中心的能耗中，制冷系统是最主要的耗能系统，因此高

效绿色的冷却方案是目前数据中心节能降耗的研究开发重点之一。在传统风冷、单相

液冷、相变蒸发冷却等散热冷却技术中，直接浸没单相液冷技术通过液体直接接触散

热器来进行散热，是一种高效的散热方式，是解决海量数据吞吐与运算带来的高能耗

和高散热难题的最安全可行的首选方案。

在浸没式液冷技术应用中，因服务器长时间浸泡在冷却中，因此液体冷却剂是最

为关键的因素之一。对于合适的冷却剂，它要求良好的热物理性质：高热传导系数、

比热容、沸点、闪点等；低凝固点、粘度和膨胀系数；良好的化学和热稳定性；良好

的材料兼容性，对系统材料（金属、非金属和其他有机物）无腐蚀性；环境友好、无

环境毒害；经济性。目前在浸没式液冷领域应用最广泛的冷却液主要分为碳氢及有机

硅化合物类和氟碳化合物类。碳氢及有机硅化合物类普遍具有绝缘性强、沸点较高、

无味无毒、成本较低、通常粘度较大、具有闪点等特点。氟碳类化合物具有合适的介

电常数、比热容、稳定性及安全性，是最为常见和受欢迎的电子设备液体冷却剂之一。

全氟聚醚是一种主链由-CF2-O-CF2-构成的高分子聚合物，常温下为无色无味的透

明液体，具有耐热、抗氧化、耐腐蚀、粘流性良好、不导电、不可燃、导热性良好、

化学惰性、兼容性好、且对人体、环境无危害等特点，是一种良好的冷却液可用于单

相浸没式液冷技术。随着大数据、5G、人工智能技术等的广泛应用，冷却液的市场需

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求也越来越高。目前全氟聚醚的合成工艺主要掌握在杜邦、大金、苏威等国外化工公

司，其产品分别为K型的Kyrtox系列产品、D型Demnum系列产品、Z型和Y型的Fomblin

系列产品。国内近年来也加大了研究探索，如长城润滑油、巨化集团、中昊晨光、福

建海斯福、太仓中化环保等。

冷却液产品种类繁多，各产品理化性质差异较大。经查阅，单相浸没式冷却液没

有国家标准、行业标准，通过本团体标准的制定、实施，能有效助力产业核心竞争力

的提升，提升国内产品的市场竞争优势，不断促进产品技术革新，打破国外技术封锁

和市场垄断。有利于支撑我国“以降碳为重点战略方向、促进经济社会全面绿色转型，

实现生态环境改善由量变到质变的关键时期”的“十四五”战略布局，促进信息行业

产业清洁化和低碳化，抢占数字经济碳达峰、碳中和技术制高点。

2项目来源

根据科技部下发的国家重点研发计划项目任务书，巨化集团有限公司牵头承担

《数据中心液冷热管理材料研发与应用示范》（项目编号：2021YFB3803200），科技部

高技术研究发展中心要求制定数据中心液冷热管理材料产品的团体标准。浙江巨化技

术中心有限公司向中国监控化学品协会提出《单相浸没式数据中心用冷却液》团体标

准立项申请。通过立项申请后，由中国监控化学品协会提出并归口管理。

3标准制定工作概况

3.1标准制定相关单位及人员

2023年6月《单相浸没式数据中心用冷却液》团体标准予以立项后（中监协【2023】

7号），中国监控化学品协会组织成立了标准工作组（见表1），包括浙江巨化技术中

心有限公司、浙江创氟高科新材料有限公司、北京化工大学、浙江音默森网能科技有

限公司、阿里云计算有限公司。标准工作组成员采用分工明确、阶段进行、相互协作

的工作制度。

表1标准工作组

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姓名工作单位工作职责

浙江巨化技术中心有限公司液冷热管理材料批量制备关键技术

王树华

研究

雷志刚浙江创氟高科新材料有限公司热管理材料产业化

高可靠性液冷热管理材料分子设计

张亮亮北京化工大学

与合成工艺研究

数据中心液冷结构与热防护系统设

钟杨帆阿里云计算有限公司

计及运行测试

鲍处瑾浙江音默森网能科技有限公司数据中心液冷应用示范

国内外标准查阅，验证和确定试验

叶林浙江巨化技术中心有限公司

方法，编制标准草案和编制说明。

3.2主要工作过程和计划

3.2.1前期工作

2023年4月之前：进行国内外标准资料和行业调研，收集资料，编制标准草案，

并初步形成试验方法及其验证方案，委托第三方完成检测和验证；

2023年5月～2023年6月：提交立项申请书，通过项目立项，中国监控化学品

协会组织成立标准工作组；

3.2.2起草阶段

2023年7月～2023年9月：编制标准草案、标准编制说明。中国监控化学品协

会组织召开团体标准第一次工作会议，形成征求意见稿；

3.2.3征求意见阶段

2023年9月～2023年10月中国监控化学品协会网上公开征求意见；

3.2.4审查阶段

2023年11月根据征求意见形成标准送审稿，中国监控化学品协会召开团体标准

审查会议；

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3.2.5报批阶段

2023年12月：根据标准审查会议纪要修改形成标准报批稿，报送中国监控化学

品协会进行批准、发布。

4标准编制原则

4.1结合中国现有国情，加快和国际接轨的步伐，提高液冷热管理材料国际竞争力的

原则；

4.2积极采纳国内优质产品指标和先进技术，有利于促进技术进步，提高产品稳定性

的原则；

4.3有利于合理利用资源，提高经济效益的原则；

4.4符合用户要求，保护消费者利益，促进对外贸易的原则；

4.5科学性、先进性、统一性的原则；

4.6标准科学合理，技术先进，形成国内企业能够承受，具有生产实践上的可操作性

的原则。

5标准主要内容的确定

5.1技术指标

单相浸没式液冷技术是一种把数据中心发热电子元器件完全浸没于单相、绝缘冷

却液中，利用冷却液的良好热力学显热传热性能，对高热流密度的发热电子元器件进

行散热的技术模式。因此单相浸没式冷却液应具有稳定，良好的兼容性，对人体、环

境无危害，不可燃，绝缘，较低的介质损耗因数和相对介电常数、倾点、运动粘度，

较高的沸点、闪点、比热、导热系数等特性。目前单相浸没式冷却液没有国家标准、

行业标准，根据不同的生产工艺、用途和用户要求、YD/T4274-2023《单相浸没式液

冷数据中心设计要求》（以下简称设计要求）、YD/T3982-2021《数据中心液冷系统

冷却液体技术要求和测试方法》（以下简称测试方法）、以及T/CIE087-2020《单相

浸没式直接液冷数据中心设计规范》（以下简称设计规范）中冷却液指标要求，现制

定产品的技术指标见表2，对各项技术指标的具体说明如下：

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表2技术要求

项目指标

外外观及气味无色透明液体，无异臭味

闪点（开口）/℃≥200

燃点/℃≥235

自燃点/℃≥250

热分解温度/℃≥250

沸点（标准大气压）/℃≥130

酸值（以KOH计）/（mg/g）≤0.03

2

运动粘度（40℃）/（mm/s）≤6

水分/%≤0.002

3

密度（20℃）/（g/cm）1.72～1.85

击穿电压（2.5mm）/kV≥40

体积电阻率/（Ω·cm）≥1×1012

介质损耗因数/%≤0.05

相对介电常数（10GHz）≤2

比热容/（J/kg·℃）≥960

导热系数/（W/m·K）>0.065

倾点/℃≤-45

5.1.1闪点、燃点、自燃点

闪点是材料或制品与外界空气形成混合气与火焰接触时发生闪火并立刻燃烧的

最低温度。燃点是在规定试验条件下，试验火焰引起试样蒸汽着火且至少持续燃烧5s

的最低温度。自燃点是指可燃物质在助燃性气体中加热而没有外来火源的条件下起火

燃烧的最低温度。在设计要求中对冷却液有如下规定：宜选择“不可燃”液体作为冷

却液；当选择“可燃”液体作为冷却液时，冷却液的闪点宜大于200℃。在设计规范

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中，冷却液闪点的推荐指标≥180℃。在测试方法中要求直接接触冷却液闪点应至少

大于150℃。根据GB50160-2008的规定将可燃液体细分为甲乙丙（丙A、丙B）类，

闪点大于200℃的冷却液可归类为“丙B”类可燃液体。根据本产品特性，设定闪点

≥200℃、燃点≥235℃、自燃点≥250℃。

5.1.2热分解温度

热分解温度是指该物质受热分解的温度。分解温度越高，物质稳定性越强。冷却

液应具有较强的稳定性，在设计要求中规定冷却液的热分解温度应远高于系统运行最

高温度及潜在局部过热温度，因此热分解温度越高越好，根据应用场景，分解温度宜

大于250℃。

5.1.3沸点

沸点是指在一定压力下，某物质的饱和蒸汽压与此压力相等时对应的温度，是液

体发生沸腾时的温度。冷却液应不在挥发性有机化合物名单内，沸点越高，挥发损失

量越小。在设计要求中要求冷却液的沸点及密度应适配应用市场。在设计规范中，冷

却液沸点的推荐指标≥110℃，根据应用场景，本产品的沸点宜大于130℃。

5.1.4酸值

酸值指中和1克供试品中的游离酸所需的氢氧化钾的毫克数。冷却液应为惰性液

体，不应与浸泡的物料发生化学反应。酸值越低，化学稳定性越强。在测试方法中要

求冷却液主要酸性分解产物浓度含量小于30ppm（以H+计）。在设计规范中，冷却液酸

值的推荐指标≤0.10mg/g，根据应用场景和客户要求，本产品的酸值宜小于0.03

mg/g。

5.1.5运动粘度

运动粘度是流体的动力粘度与同温度下该流体密度ρ之比。冷却液应具有较低的

运动粘度，粘度越小，流动性越好，散热效果越好。在测试方法中要求冷却液在最低

使用温度下运动粘度小于50mm2/s。在设计规范中，冷却液运动粘度（40℃）的推荐指

标≤40mm2/s，根据应用场景及产品特性，本产品运动粘度（40℃）宜小于6mm2/s。

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5.1.6水分

冷却液中的水分不仅会影响冷却液的绝缘性能，还会造成电子元件的腐蚀。因此

冷却液中的水分含量越低越好。在设计规范中，冷却液水分的推荐指标≤0.03%，根

据应用场景和产品特性，本产品的水分宜小于0.002%。

5.1.7击穿电压（介电强度）和体积电阻率

电介质在足够强的电场作用下将失去其介电性能成为导体，称为电介质击穿，所

对应的电压称为击穿电压。试样被击穿时，单位厚度承受的最大电压称为介电强度。

体积电阻率是材料每单位立方体积的电阻。击穿电压和体积电阻率越高，则冷却液的

绝缘性越好。在设计规范中，冷却液击穿电压的推荐指标＞20kV，体积电阻率≥5×

109Ω·cm。在测试方法中，要求冷却液体积电阻率≥1012Ω·cm，击穿电压＞24kV。

根据应用场景，本产品击穿电压宜大于40kV，体积电阻率宜大于1×1012Ω·cm。

5.1.8介质损耗因数和相对介电常数

介质损耗因数是指绝缘材料在电场作用下，由于介质电导和介质极化的滞后效

应，在其内部引起的能量损耗。相对介电常数即相对电容率，是指一电容器的两电极

周围和两电极之间均匀充满该绝缘材料时所具有的电容量与同样电极结构在真空中

的电容量之比。冷却液不应影响信号的传输或者影响在容忍的范围之内，因此要求冷

却液应具有较低的介质损耗因数和相对介电常数。在设计规范中，冷却液介质损耗因

素的推荐指标＜4%，相对介电常数＜3。在测试方法中，要求绝缘液体介电常数＜2.5。

根据冷却液的应用场景，本产品介质损耗因数宜小于0.05%，相对介电常数宜小于2。

5.1.9比热容、导热系数和倾点

在设计要求中规定，冷却液的热力学性能应满足散热需求，冷却液应具有较高的

比热、导热系数，较低的倾点、运动粘度，其最低阈值应根据应用场景确定。比热容

是指单位质量的某种物质升高（或下降）单位温度所吸收（或放出）的热量。比热容

越大，单位质量内吸收的热量就越多，散热效果越好。根据应用场景及产品特性，本

产品比热容宜大于960J/kg·℃。导热系数是指单位时间内在单位温度梯度下沿热流

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方向通过材料单位面积传递的热量。导热系数越大，导热效果越好。根据同类产品指

标以及应用场景，导热系数宜大于0.065W/m·K。倾点是指油品在规定条件下冷却时

能够流动的最低温度。倾点是用来衡量润滑油等低温流动性的常规指标，倾点越高，

油品的低温流动性就越差，导热效果越差。因此冷却液应具有较低的倾点，根据冷却

液的应用场景，其倾点值应低于-45℃。

5.1.10其他说明

关于该标准中未设置纯度、颗粒物、液体及挥发物质温室效应等指标的说明如下：

1）纯度：单相浸没式冷却液是初馏点大于130℃的大分子聚合物，是由不同聚合度全氟聚

醚组成的混合物，不适合用纯度指标来表征该产品的含量，也无法用气相色谱法进行

含量测定。

2）颗粒物：直接浸没式液冷技术的应用场景大多是开放的环境，环境影响颗粒物污染不可

避免，因而本产品不设颗粒物指标。

3）液体及挥发物质温室效应：《数据中心液冷系统冷却液体技术要求和测试方法》中要求

GWP＜9000，推荐GWP＜150，但单相浸没式数据中心用冷却液沸点较高、饱和蒸汽

压较低，在应用场景中不会挥发，不存在挥发到空气中形成具有温室效应潜能的气体。

在设计要求中规定冷却液GWP应符合现行国家规范要求即可。

5.2试验方法的确定

5.2.1外观及气味

取适量样品于比色管内，在日光灯或日光下感官检测。

5.2.2闪点的测定

按GB/T3536的规定进行。

5.2.3燃点的测定

按GB/T3536的规定进行。

5.2.4自燃点的测定

按GB/T21860的规定进行。

5.2.4热分解温度的测定

按ASTME1131的规定进行。

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5.2.6沸点的测定

按GB/T616的规定进行。

5.2.7酸值的测定

按GJB3421的规定进行。

5.2.8运动粘度的测定

按GB/T265的规定进行。

5.2.9水分测定

按GB/T7600的规定进行。

5.2.10密度的测定

按GB/T1884的规定进行。

5.2.11击穿电压的测定

按GB/T507的规定进行。

5.2.12体积电阻率的测定

按GB/T5654的规定进行。

5.2.13介质损耗因数的测定

按GB/T35680的规定进行。

5.2.14相对介电常数的测定

按GB/T35680的规定进行。

5.2.15比热容的测定

按ASTME1269的规定进行。

5.2.16导热系数的测定

按ASTMD7896的规定进行。

5.2.17倾点的测定

按GB/T3535的规定进行。

6产品质量情况

按本标准检验规则抽样要求取样，执行本标准试验方法的规定，委托第三方检测

机构对单相浸没式数据中心用冷却液产品进行检验，结果见表3。从表3的数据可说

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明该产品的质量符合本标准的要求。

表3产品质量检验结果表

项目指标检测结果检验机构

无色透明液体，

外外观及气味无色透明液衢州氟硅技术研究院

体，无异臭味无异臭味

闪点（开口）/℃≥200>230英格尔集团

燃点/℃≥235>330英格尔集团

自燃点/℃≥250>330衢州氟硅技术研究院

热分解温度/℃≥250>290衢州氟硅技术研究院

沸点（标准大气压）/℃≥130233.0英格尔集团

酸值（以KOH计）/（mg/g）≤0.030.02衢州氟硅技术研究院

2

运动粘度（40℃）/（mm/s）≤62.5英格尔集团

水分/%≤0.0020.0015衢州氟硅技术研究院

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密度（20℃）/（g/cm）1.72～1.851.80衢州氟