化液是一種熱穩定,全氟液體主要作為工業和傳導液。由于化學惰性,所以可以用于單相或者二相的冷卻液,用于超級計算機系統和軍用的敏感電子元器件。在半導體行業,主要離子注入設備、用于蝕刻設備,化學氣相沉積(CVD)的恒溫冷卻液。由于傾點非常低,所以可以用于冷熱沖擊試驗及其他各種測試。因為其非常高的絕緣性,其可以用于高壓變壓器和高功率電子元器件的冷卻。
(1) 安全無毒:無論急性吸入毒性試驗(依照美國EPA 指導標準),還是工作環境8 h平均容許濃度值,均顯示氫氟醚在使用過程中是無毒的。氫氟醚無閃點,具有不燃特性。
(2)環境友好:氫氟醚結構中不含氯、溴或碘等破壞臭氧層的原子,對臭氧層沒有破壞作用,ODP值為零,相對于現有清洗劑及其他潛在替代品來說,GWP 值相對較低。同時,氫氟醚在大氣中停留時間短,降解產物毒性無,對環境影響小。
(3)材料兼容性卓越:長期接觸試驗表明氫氟醚對大多數金屬及硬質塑料具有良好的兼容性,可廣泛用于清洗行業絕大多數材質零部件的清洗。基于HFE良好的環境相容性、高的安全性、優越的清洗性能和卓越的材料兼容性。
(4)優越的清洗性能:氟醚純溶劑的KB 值在10 左右,略低于清洗行業現在普遍使用的HCFC,因此其溶解去污能力一般,但其具有良好的溶劑相溶性,可與多種清洗能力強的溶劑如異丙醇、反式-1,2-二氯乙烯、順式-1,2-二氯乙烯、乙醇等復配形成共沸混合物,提高清洗能力;表面張力低,黏度小,具良好滲透性,可深入微米級空間,如零部件的細孔、縫隙進行清洗;低蒸發潛熱和較高的沸點,易于干燥,在使用過程中的擴散損失小。
(5)散熱介質使用:可以用作相變、液冷、浸沒。
據中心不僅必須確保其處理和存儲的數據的安全性,還必須確保其運營機械和電氣系統的安全性。雖然數據中心設計師更加關注安全技術、氣候控制和正常運行時間的指標,但數據中心的一些被動元素對于提高高性能至關重要。本文將介紹在為在數據中心采用內循環冷卻水管道設計絕緣系統時需要考慮的一些因素。
要了解冷卻水管道絕緣的重要性,需要了解數據中心運營環境中兩個明顯卻無所不在的威脅:熱量和水。管理和排出數據中心的IT設備和服務器產生的大量熱量至關重要。與采用風扇冷卻的普通計算機不同,一些數據中心使用液體冷卻系統進行冷卻,這些冷卻系統利用暖通空調制冷(HVACR)的工作原理進行冷卻。
而在數據中心運行中需要考慮漏水風險,因為漏水會對計算設備構成巨大危害。數據中心通常需要更復雜的噴水消防系統或商業建筑中使用的替代系統。對冷卻水管道進行絕緣對于支持數據中心設備的熱性能至關重要,也可以防止泄露。
數據中心的能耗可能是傳統商業建筑的100到200倍,這凸顯了有助于維持或降低能耗的各種元素重要性,這其中包括用于冷卻水系統的絕緣材料。冷卻系統面臨著換熱器效率低下、灰塵和濕氣進入的潛在損害。這會縮短絕緣材料的使用壽命,并降低換熱器效率。因此需要設計完善的絕緣系統來解決這些挑戰。實施這一過程從選擇適合的絕緣材料以降低風險開始。
數據中心冷卻水系統的絕緣通常是圍繞環境工作條件設計的。然而,為常見的“最壞情況”開發系統可能更具成本效益,例如停電、高溫環境或其他惡劣天氣。針對更嚴苛條件進行設計的額外好處包括延長系統使用壽命以及減少維修或改造工作的需要。因此,需要花費時間提出“可能會出什么問題?”,這有助于制定策略,緩解未來出現的問題,降低維修成本。
維修或改造冷卻水絕緣系統的費用可能比從設計合理的系統開始要高,以便在更嚴格的條件下運行。絕緣系統的更換可能是最初安裝成本的三到四倍,并產生附加后果。
為了在數據中心的生命周期內持續使用且維護工作最少的冷卻水系統選擇絕緣材料是可能的——系統元件必須經過深思熟慮的選擇、準確的設計和正確的安裝。隨著時間的推移,一些絕緣材料會因為磨損而損壞和降解。但是,使用更耐用的無機材料(如閉孔多孔玻璃絕緣材料)的絕緣系統可以提供更長的使用壽命。幾十年來,蜂窩式玻璃絕緣材料不會受潮氣的影響,并在關鍵任務建筑的應用中備受信賴,并已證明其在安裝時仍能保持有效,并能抵抗老化。
例如許多地區的室外環境溫度適中,但濕度較高。然而,數據中心內部產生的熱量以及來自較高濕度的水蒸氣的存在仍然是一個需要解決和管理的問題。
冷卻水系統面臨的另一個挑戰是在有限的熱傳遞下保持效率。效率低下的冷卻系統必須加大供應,這給冷卻器帶來更多壓力并產生更多的能耗。
保護冷卻功能的一種方法是設計具有適當輻射率和操作條件的絕緣系統,以便絕緣系統的最外層在預期環境條件下保持在預期露點之上。保持絕緣系統外表面接近環境溫度有助于防止濕氣凝結,并降低濕氣進入的可能性。
而如果水分滲入冷卻水系統的絕緣層會對冷卻系統的熱性能產生負面影響。從2002年到2012年進行的一系列研究發現,當內部存在水分時,絕緣材料的導熱性會增加。保溫層內的水分含量每增加1%,保溫材料的熱導率就會增加23%。飽和絕緣將會增加能耗,可能需要更換絕緣材料。根據ASHRAE的標準,提供終身性能的絕緣材料是幾乎沒有滲透性的絕緣材料。
冷卻水管的絕緣有助于確保冷卻水系統的有效功能,而絕緣如果損壞會對導熱性產生負面影響,并增加運營成本和能源使用。
由于蒸汽壓力驅動或管道和環境空氣溫度的不平衡,冷卻水系統面臨來自熱量和水分的挑戰。冷卻水管道通常在零下華氏25度至零下華氏59度的范圍內運行,可能低于許多數據中心所在地區的環境溫度。即使室外溫度不高,位于高濕度地區的數據中心也可能面臨額外的蒸汽壓力。
冷卻水系統的管道可能會因潮濕而受到可見和隱藏的損壞。其可見性的損壞可能表現為絕緣護套外部的濕氣聚集以及在表面形成的霉菌。在管道安裝在天花板的數據中心設施中,外部冷凝將會損壞地板、墻壁、天花板或附近的設備,并產生滑倒危險。管道外部的冷凝也會導致鍍鋅支撐結構氧化。這種類型的氧化可能會促使熱交換器內發生腐蝕,進一步影響了冷卻系統的能源效率。
數據中心的隱藏區域潮濕是另一個風險。滲入可滲透絕緣材料的水分更難發現,并可能為絕緣材料下腐蝕(CUI)創造條件,這種腐蝕在冷卻水管道上形成,可能會出現泄漏,導致意外停機和大量維修成本。而數據中心設施中的腐蝕甚至會影響服務器設備的性能。而絕緣損壞會增加熱傳遞,這意味著需要更多的電力來維持冷卻水系統的工作溫度。這給冷卻器增加了壓力,并增加了運行成本。
雖然熱性能和防潮性是影響數據中心水冷絕緣系統有效性的關鍵因素,但還有其他因素。絕緣護套就是一個很好的例子。外護套或應用的防潮層的損壞都可能導致水分聚集或滲入系統。而安裝不透水和不吸水的產品可通過防止濕氣進入,并提供額外的保護。
另一個需要考慮的因素是可燃性。選擇在火災期間不會燃燒或產生有毒煙霧的絕緣材料是有利的。數據中心就像所有建筑物一樣,需要采用可以最大限度降低火災風險的材料。除了不透水之外,多孔玻璃絕緣材料還有助于制定解決火災和煙霧問題的策略。
抗壓強度在冷卻水應用中很重要,因為冷卻水系統的設計都考慮了管道和絕緣材料本身支持的內容物的負載。高抗壓強度的絕緣材料可以提高了絕緣系統承受外部重量和壓力的能力。多孔玻璃絕緣材料剛性好,抗壓強度高,不易變形,非常適合用于絕緣冷卻水管道支架。
在為數據中心選擇絕緣材料時,需要考慮一些設計要素,其中包括壽命、熱增益控制和濕氣壓力,以及絕緣系統在數據中心設施內的位置。選擇不透水的多孔玻璃絕緣材料可以幫助數據中心設施應對這些挑戰,同時保持系統功能和熱效率。
著新能源汽車的快速發展,動力鋰電池的應用更加廣泛,但同時也面臨一系列急需解決的問題,比如由于電池發熱導致其壽命減少、可靠性及安全降低等。鋰電池散熱技術主要包括間接散熱冷卻技術和直接冷卻技術,現有的動力鋰電池主要采用的是自然冷卻、風冷、管道式液體冷卻等間接的散熱模式,此類散熱技術在一定程度上可以緩解電池的散熱問題,但是不足以滿足高熱流密度動力鋰電池組的散熱要求,其缺點明顯,傳熱過程復雜,存在接觸熱阻及對流換熱熱阻,熱阻總和大,換熱效率低,同時可能導致內部熱量疊加,從而導致電池組內的溫度越來越高,最終直接影響電池組的使用壽命及安全性。
浸入式冷卻是指在電池組內采用具有阻燃性的液體冷卻劑作為傳熱介質,可以在擴散至電池中之前,抑制熱逃逸現象。這使得熱接觸和均勻性更加優異,具有較好的冷卻效果。浸入式電池冷卻技術已在數據中心、高性能計算和電網電力系統等電子產品中廣泛應用。在浸沒式冷卻技術中,相變冷卻由于是利用制冷劑沸騰時的汽化潛熱帶走熱量,汽化潛熱比比熱要大很多,因此其蒸發冷卻的冷卻效果更為顯著
氟化液以其優良的導熱、絕緣、穩定和不燃性能,特別適用于電池包熱管理領域。通過將電芯及模組完全浸沒在氟化液中進行冷卻,能夠實現極佳的電芯間溫度均勻性,有效地提高整包的循環壽命。浸沒式冷卻液是非常環保的產品,ODP為零,GWP低 。可以應用于熱管理中做為熱傳導液體使用。它對于氟油脂等產品具有非常好的溶解性,可做為氟油的稀釋性溶劑來使用。它非常適合于設備清潔,洗滌和干燥等應用。它可以取代目前使用的氫氯氟烴(如HCFC141b)和多氟烷烴(PFC)等產品。
目前電動汽車電池包散熱技術有風冷冷卻技術、液體冷板間接冷卻技術和液體浸沒式直接冷卻技術等。
典型應用:
1.熱傳導液:相變換熱或是單相換熱;
2.清潔和洗滌;
3.氟素潤滑油的載體;
4.溶劑和分散介質;
5.熱傳導液體;
6.絕緣流體;
應用領域:
電腦及網絡設備、光伏板、高端精密零部件、精密電子儀器、芯片、光學鏡片、高精密電子線路板、元器件、半導體、液晶、硬盤制、航海航空機件零部件、通信、移動、電力、電氣、機械設備等。
因此,浸沒式冷卻液用于動力鋰電池的散熱冷卻是一項重要的工作。