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$昊华科技(SH600378)$ $三美股份(SH603379)$ $巨化股份(SH600160)$
CLSR134a 液冷板新方案:数据中心散热革新之匙

CLS(天弘科技)主导的 R134a 制冷剂液冷方案应运而生,经过三年深度测试,凭借卓越性能脱颖而出,赢得了 MetaGoogle 等科技巨头的青睐,为数据中心散热领域带来全新变革。


R134a 特性优势奠定方案基石

R134a(1,1,1,2 - 四氟乙烷)作为一种氢氟烃类(HFC)制冷剂,具有一系列契合液冷板散热需求的优异特性。其沸点为 - 26.3℃,这一低温特性使其在数据中心、通信基站等高散热设备所处的中低温环境下,能够迅速蒸发,高效吸收热量,有效控制温度波动。同时,R134a 的蒸发潜热高达 216kJ/kg,相较于部分传统工质,在相变过程中能够吸收大量热量,且维持较低工作压力,为泵驱冷板系统稳定高效散热提供坚实保障。
在热物理性能方面,R134a 在标准大气压下饱和蒸气压约 7.92MPa,在 20℃ - 60℃常用冷却温度区间内,其热容、导热系数与粘度数值稳定且利于热传递。其中,热导率达 0.082W/(m・K),良好的导热性能使冷板能够快速吸收并传导设备热量;在 40℃时,比热容约 1.42kJ/(kg・K),可有效吸纳热量,抑制系统温升。此外,R134a 化学性质稳定、无毒、不可燃,安全性高,在液冷系统中使用更为可靠。


CLSR134a 液冷板方案解析

系统架构与工作原理

CLSR134a 液冷板系统主要由液冷板、循环管路、泵组、冷凝器等构成。液冷板通常直接贴合于发热芯片表面,内部设计有精细流道,R134a 制冷剂在其中循环流动。当设备运行产生热量时,芯片温度升高,热量迅速传导至与之紧密接触的液冷板。此时,低温低压的 R134a 制冷剂在液冷板流道内吸收芯片散发的热量,发生相变,由液态转变为气态。气态制冷剂通过循环管路被泵送至冷凝器,在冷凝器中,借助外部冷却介质(如空气或水)将热量散发出去,气态 R134a 重新冷凝为液态,随后经节流装置降压降温,再次流入液冷板,完成一个完整的循环散热过程。


方案关键技术亮点

高效散热强化:R134a 较低的沸点使得其在液冷板内能够快速蒸发,利用相变潜热实现高效散热。相比传统单相液冷,引入相变过程大大提升了单位体积冷却液的散热能力,可解决高达 2.5kW/GPU、175kW/Rack 的散热需求,最大解热能力达 8W/(cm²・℃),有力应对数据中心不断增长的热密度挑战。精准温控保障:该方案具备出色的温控精度,能够将温度波动稳定控制在 ±0.5℃以内。R134a 蒸发温度低、响应时间短,当芯片温度出现变化时,液冷系统能够迅速做出反应,及时调整制冷量,确保设备始终处于最佳工作温度区间,提升设备运行稳定性与性能表现,减少因温度波动导致的设备故障风险。灵活部署适配:冷凝管可直接集成于主板,极大降低了系统空间占用,特别适合高密度服务器部署场景,满足数据中心空间集约化需求。同时,该方案支持与风冷、水冷等多种散热方式灵活组合,形成多级混合散热架构,用户可根据实际工况及负载需求,动态调整制冷强度,实现按需制冷,提升能源利用效率。维护成本优化:采用密闭管路设计,减少了制冷剂泄漏风险,无需频繁更换冷却液,仅需定期补充少量制冷剂即可维持系统正常运行。据 CLS 测试数据,使用 R134a 制冷剂的单机柜维护成本可降低至水冷方案的近 1/50,从每年约 150 万美金锐减至 3 万美金,显著降低了数据中心运营成本。环保性能提升:虽然 R134a 属于 HFC 类物质,具有一定全球变暖潜能值(GWP 为 1430),但 CLS 方案通过添加特殊化学元素,有效抑制了氟的挥发,降低了对环境的潜在影响,在满足高效散热需求的同时,兼顾了环保要求。


方案应用实例与市场前景

实际应用成效显著

以 Google 的 V6 服务器为例,一台服务器需约 1000ml 制冷剂,一个机柜约 30 台服务器,制冷剂需求量达 300L(约 0.3 吨)。CLS 凭借该方案已成功与 Meta 和 Google 等达成合作。经 Meta 数据中心验证,采用 CLSR134a 液冷方案后,单机柜电能利用效率(PUE)降至 1.15,能源利用效率大幅提升。预计 2025 年 CLS 将为 Meta 欧洲数据中心供应 1.2 万吨 R134a,充分彰显了该方案在实际应用中的可行性与优越性。


广阔市场前景可期

随着人工智能、大数据、云计算等技术蓬勃发展,全球数据中心规模持续扩张,对高效散热方案需求与日俱增。若 CLSR134a 液冷方案在全球数据中心广泛推广,有望拉动 R134a 新增需求量达万吨级别。目前,R134a 头部生产企业如昊华科技(拥有约 5.5万吨配额)、三美股份(配额 5 万吨)、巨化股份(配额7.7万吨)等,已在积极布局,随着市场认可度提升,将充分受益于这一新兴市场需求,带动整个产业链发展。同时,该方案在通信基站、高性能计算机、电动汽车电池热管理等领域也具有广阔的应用拓展空间,为解决散热难题提供创新思路与有效手段。东岳集团没有被列为 R134a 头部生产企业,主要是因为其在 R134a 的产能和市场份额相对其他头部企业较小。