数据中心液冷技术与密封解决方案

每当我们观看在线视频、将照片储存到云端、进行网购或发送消息时，数据中心都在幕后默默运行。这些设施容纳了数以千计的服务器，负责处理并储存全球个人与企业所使用的数字信息。

所有服务器在运行时都会产生热量。传统上，数据中心主要依赖风冷系统来带走这些热量，以维持设备的安全运行。

然而，随着数字服务持续增长，数据中心必须处理日益庞大的计算量。随着 AI 应用与大语言模型的崛起，这一趋势更加速发展，因为这些应用所需的处理能力，远远超过了许多传统的工作负载。

为了提供如此强大的性能，服务器配备了功耗更高的处理器。这些芯片消耗大量电力，且大部分的能量在运行过程中都会以热能的形式释放出来。

此外，数据中心运营商通常会在同一个服务器机柜中部署更高的计算密度，以提高空间利用率。这导致更小的区域内产生了更多热量，使得单靠风冷散热越来越难以有效解热。

这就是为什么数据中心液冷技术正成为日益重要的解决方案。不过，究竟什么是数据中心液冷技术？它的运行原理又是什么？让我们从最基础的概念开始谈起。

什么是数据中心液冷技术？

数据中心液冷技术是一种利用循环液体代替纯空气对流，来带走服务器热量的散热方法。

当冷却液流经散热系统时，会吸收服务器产生的热能并将其带走。变热的液体经过降温后，会再次循环回系统中重复此过程。

相较于空气，液体能带走大得多的热量。这让数据中心能够采用速度更快、性能更高的处理器，并在同一个机柜内部署更多台服务器。

换句话说，液冷技术能协助数据中心在相同的实体空间内，支撑更高的计算能力。

因此，液冷技术在高度密集计算需求的环境中正变得越来越普遍，包括超大规模数据中心、AI 训练集群、高性能计算 (HPC) 机房以及边缘计算环境。

在下一节中，我们将探讨数据中心液冷的运行原理，以及目前主流的几种散热架构。

数据中心液冷是如何运行的？

数据中心所使用的液冷系统，大致上可分为两大主流技术：冷板式液冷 (DLC) 与浸没式液冷。这两种方法在散热效率上都远优于风冷，但其冷却液与服务器设备交互的方式有所不同。

・冷板式液冷 (DLC, Direct Liquid Cooling)

在冷板式液冷架构中，冷却液通过管路被泵送到液冷板（水冷板）中，而液冷板会直接贴合在 CPU、GPU 及 AI 加速器等高发热组件上方。每块液冷板内部都有微通道设计，供冷却液流过。当冷却液通过这些通道时，会直接吸收处理器的热量。变热的冷却液接着被输送到热交换器，将热量散发掉之后，再重新循环回系统中。

冷板式液冷可进一步细分为两种形态：

单相冷板式液冷 (Single-Phase DLC)

在单相 DLC 中，冷却液在整个冷却循环过程中始终保持液体状态。它从液冷板吸收热量后流向热交换器，经降温后再重新循环利用。

两相冷板式液冷 (Two-Phase DLC)

在两相 DLC 中，冷却液在吸收处理器的热量时会部分蒸发（发生相变）。随后，这些蒸汽会被重新冷凝回液体并返回系统。这种相变过程能够极高效地带走庞大的热量。

・浸没式液冷 (Immersion Cooling)

在浸没式液冷架构中，整台服务器会直接浸泡在充满特殊电子氟化液（介电液）的冷却CDU槽或液体箱中。该液体具备不导电的特性，这意味着它能与电子组件直接接触而不会导致短路。当液体完全包裹服务器时，它能吸收所有组件的热量，而不仅仅局限于特定芯片。

浸没式液冷同样可细分为两种形态：

单相浸没式 (Single-Phase Immersion)

在单相浸没式液冷中，介电液始终保持液体状态，变热的液体会循环流经热交换器进行降温，接着再返回浸没槽中。

两相浸没式 (Two-Phase Immersion)

在两相浸没式液冷中，介电液经过特殊配方调配，其沸点相对较低。当它吸收服务器组件的热量时，部分液体会沸腾转化为蒸汽。蒸汽上升到冷凝器后冷却并变回液体，随后再次滴落回槽体中，形成一个持续不间断的冷却循环。

为什么密封对数据中心液冷技术至关重要

液冷技术之所以能大幅提升散热效率，是因为它让冷却液能够更贴近敏感的电子组件。然而，這虽然显著提高了散热效率，却也意味着任何漏液风险都将直接威胁到昂贵的 IT 设备。

即使是微小的泄漏，也可能导致硬件损坏、系统停机、冷却液污染以及高昂的维护成本。

为了防止这种情况发生，整个散热系统（包括液冷板、快换接头、分配管路/分流器、泵、热交换器以及浸没槽）都必须安装密封件。这些密封件必须在持续运行的工况下，确保冷却液被安全地封闭在系统内部。

随着运行时间增加，密封材料会面临以下几项严苛挑战：

• 化学降解：受到水-乙二醇混合液、冷媒或电子氟化液等化学物质的长期侵蚀。
• 温度变化：温差波动会导致材料硬化、收缩或失去弹性。
• 压力波动：压力变化会对密封接触面造成反复的应力。
• 压缩永久变形：密封件随着时间推移，会逐渐失去维持接触压力的回弹性。
• 污染控制：密封材料本身可能会析出游离物质，进而影响冷却液的性能。

正因为这些严格的要求，密封件的设计与材料选择，对于液冷系统的长期可靠性起到了决定性的关键作用。

在下一节中，我们将深入探讨冷板式液冷与浸没式液冷系统中的主要密封位置，以及各个接点所使用的密封解决方案。

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密封解决方案如何应对液冷系统的多元需求 

液冷系统由不同的部件組成，各自担负特定的功能，因此每个密封位置所面临的化学、热能与机械结构挑战也不尽相同。为了确保系统能够长期稳定运行，密封材料必须完美应对系统各个位置的实际工况。

冷板式液冷 (DLC) 系统的密封解决方案

在典型的冷板式液冷 (DLC) 架构中，冷却液从液冷分配单元 (CDU) 出发，流经分配管路与弹性软管，最后到达安装在处理器上的液冷板。而快换接头的设计，则让工程人员不必排空整个回路，就能直接插拔或更换单一服务器。

液冷板密封件

液冷板是直接贴合在 CPU 或 GPU 等处理器上方的核心散热部件。冷却液在液冷板内部的微通道中流动，借此带走芯片所产生的巨大热量。

因此，液冷板所使用的密封件必须与水-乙二醇冷却液（如 PG25 丙二醇水溶液）具备极佳的相容性。此外，密封材料必须具备极低的析出物（低萃取物）特性，避免释出游离物质而导致微通道堵塞。

GMORS 推出专为冷却系统研发的特殊配方 EPDM 胶料，不仅拥有卓越的耐化学性，更兼具低析出特性，能有效维持冷却液的纯净度。

快换接头密封件

快换接头实现了服务器或冷却模组的快速插拔，而无需排空整个回路。

一旦安装上线，密封件就会长期处于受压工况。因此，即使经历频繁的插拔变更，以及长期暴露在高温环境下，密封件仍必须维持极佳的密封性能。

GMORS 采用具备优异耐老化与抗疲劳特性的密封材料，能确保快换接头始终维持稳定的密封力，提供最可靠的防漏保护。

分配管路(Manifold)密封件

分配管路負責将冷却液分流至各个液冷板或服务器。由于管路上的连接点繁多，任何一个密封位置发生局部泄漏，都会牵一发而动全身，进而影响整个冷却回路的整体性能。

在运行过程中，分配管路密封件会持续承受压力，必须在长期的温差波动与压力起伏下，依然维持足够的密封阻绝力。

GMORS 采用高回弹橡胶胶料，即使长期受压也不易变形或变薄，协助分配管路密封件展现优异的长期耐用度。

液冷分配单元 (CDU) 密封件

液冷分配单元 (CDU) text整合了泵、阀门与热交换器等关键部件，是调节冷却液流量、压力与温度的核心控制单元。

在全天候持续运行的工况下，这些核心部件所使用的密封件，必须具备极高水准的耐化学性与尺寸稳定性。

GMORS 提供高精密 O 型圈与严格公差控制的定制化密封件，为关键的 CDU 组件提供最稳固的密封后盾。

浸没式液冷系统的密封解决方案

在浸没式液冷架构中，服务器会直接安置在充满电子氟化液（介电液）的密封槽内。为了防止液体外泄，并在部分系统中控制蒸汽，冷却液槽盖、缆线穿孔、泵与热交换器等部件周围，都必须搭配高度可靠的密封件。

槽盖垫片

浸没式液冷槽内部注满了电子氟化液，必须通过四周的大型垫片将槽盖紧密锁固。

这些垫片必须与电子氟化液具备极佳的相容性，且在大面积的接触面上仍能维持稳定均匀的密封效果。

GMORS 提供定制化垫片材料，专为长期浸泡于电子氟化液的严苛工况而设计。

线缆穿孔密封件

电力与信号传输线缆必须穿过槽体壁面连接至外部，同时绝不能让槽内的液体有任何渗漏的机会。

这类密封件必须紧密贴合各式线缆的外径，同时还要能包容因热胀冷缩或动态位移所产生的结构形变。

GMORS 针对复杂的线缆穿孔几何外形，研发出定制化模压成型的密封解决方案。

防漏液与蒸汽阻绝密封件

在两相浸没式系统中，电子氟化液经过特殊配方调配，在相对较低的温度下就会沸腾。面对液体反复蒸发与冷凝的相变过程，密封系统不仅要能阻绝液体，更要牢牢锁住蒸汽，将冷却液的渗透流失降到最低。

这种相变过程也会在系统内部产生微幅的压力脉冲。随着时间推移，反复的压力波动会导致密封件不断膨胀与收缩，进而增加材料疲劳与漏液的风险。

GMORS 提供具备低渗透性、高抗张强度与优异机械耐久性的化学惰性密封胶料。这些材料能有效减少冷却液流失、维持稳定的系统压力，并能轻松承受两相冷却带来的周期性压力波动。

泵与热交换器密封件

泵与热交换器负责驱动电子氟化液（介电液）的循环与降温。

其内部密封件必须在长期暴露于特殊冷却液的情况下，依旧维持极佳的材料稳定性。

GMORS 提供非硅（Silicone-free）的橡胶配方，能有效维护冷却液的纯净度，将敏感电子环境中的污染风险降至最低。

为什么选择 GMORS 的液冷密封解决方案？

液冷系统极度依赖大量的密封件，来确保冷却液能安全地封闭在系统内部。为了保障系统的长期可靠性，当密封材料暴露在水-乙二醇冷却液、冷媒或电子氟化液中时，必须始终维持优异的稳定性。

GMORS 专精于研发适用于液冷数据中心与高性能计算 (HPC) 系统的高性能密封解决方案。我们的材料技术与制造工艺，旨在全力支持多元的散热架构，包括单相与两相冷板式液冷 (DLC) 以及浸没式液冷系统。

此外，GMORS 紧跟行业趋势，研发出完全符合开放计算项目 (Open Compute Project, OCP) 液冷标准与设计规范的密封解决方案。凭借在材料配方与精密制造领域的深厚专业，我们致力于协助客户为新一代 AI 与 GPU 基础设施，打造最可靠、耐用的长期密封性能。

欢迎联系我们，与我们的专家团队共同探讨最适合您液冷应用的密封解决方案。

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