新型蒸發(fā)冷卻技術(shù)讓超算中心安全降溫 節(jié)能40%
來源：中國科技網(wǎng)-科技日報2013-12-10
科技日報北京11月28日電 （記者陳磊）隨著“云時代”的到來，大型數(shù)據(jù)中心和超級計算中心成為全球關(guān)注熱點，但散熱這一技術(shù)瓶頸也制約其發(fā)展。今天，記者從中科院電工所獲悉，該所經(jīng)過4年多攻關(guān)，將蒸發(fā)冷卻技術(shù)成功應(yīng)用超級計算設(shè)備中，完成3套樣機(jī)和1套商業(yè)運(yùn)行產(chǎn)品制造，月底將完成系統(tǒng)測試正式移機(jī)中科院網(wǎng)絡(luò)中心。此外，研究者還實現(xiàn)了浸泡和表貼式自循環(huán)蒸發(fā)冷卻服務(wù)器和個人PC的應(yīng)用示范，使冷卻系統(tǒng)本身達(dá)到節(jié)能降噪甚至零功耗無噪音的標(biāo)準(zhǔn)。“大型超算中心冷卻能耗相當(dāng)于一個小型電站，運(yùn)營電費(fèi)驚人，我們設(shè)計的冷卻系統(tǒng)能夠部分或全部取消風(fēng)扇和精密空調(diào)。”中科院電工所研究員阮琳說，從首套產(chǎn)品的實測結(jié)果看，蒸發(fā)冷卻技術(shù)在超算上的應(yīng)用可以使PUE值控制在1.3以內(nèi)，比全球技術(shù)最好的冷卻系統(tǒng)綜合節(jié)能40%以上。
其實，這只是蒸發(fā)冷卻技術(shù)開辟的全新應(yīng)用領(lǐng)域之一。中科院電工所自1958年就致力于研究發(fā)電機(jī)蒸發(fā)冷卻技術(shù)，并在多個水電站應(yīng)用。蒸發(fā)冷卻技術(shù)是基于相變換熱原理的新型冷卻技術(shù)，利用絕緣性能良好的液體冷卻介質(zhì)的汽化潛熱來吸收傳遞熱量，直接冷卻發(fā)電機(jī)發(fā)熱部件，達(dá)到迅速、高效的冷卻目的，有安全可靠、溫度均勻、節(jié)省材料等特點。
在科技部“十一五”科技支撐計劃的支持下，2011年12月和2012年7月，安裝在三峽地下電站的兩臺800兆瓦量級蒸發(fā)冷卻水輪發(fā)電機(jī)分別正式交付中國長江電力股份有限公司三峽電廠并網(wǎng)發(fā)電。
這是我國自主創(chuàng)新的蒸發(fā)冷卻技術(shù)首次成功應(yīng)用于世界最大容量等級的大型水輪發(fā)電機(jī)，標(biāo)志著我國在大型電力裝備研發(fā)領(lǐng)域的自主創(chuàng)新無論是從技術(shù)上, 還是從裝備容量上都超越了西門子和阿爾斯通等跨國公司。經(jīng)過6年努力，該項目實現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)和系統(tǒng)集成的重大突破，并于今年通過驗收,使我國大型發(fā)電設(shè)備的開發(fā)水平和研制成果達(dá)到或超過國際先進(jìn)水平。目前，該研究團(tuán)隊已開始百萬千瓦級蒸發(fā)冷卻機(jī)組的預(yù)研，爭取應(yīng)用于烏東德、白鶴灘等大型電站。
隨著后期大水電開發(fā)量的逐漸減少，研究人員開始尋找蒸發(fā)冷卻技術(shù)新的生長點。除了大型IT設(shè)備，蒸發(fā)冷卻技術(shù)已應(yīng)用到重離子加速器領(lǐng)域。該所與中科院蘭州近代物理研究所選取功率密度最高、性能提升需求最迫切的ECR離子源作為研究及示范目標(biāo)。為解決現(xiàn)有水內(nèi)冷的LECR3離子源存在的水系統(tǒng)故障多、運(yùn)行維護(hù)工作復(fù)雜等問題，研究人員提出了全浸式自循環(huán)蒸發(fā)冷卻離子源設(shè)計方案。經(jīng)過關(guān)鍵技術(shù)突破、多輪工藝優(yōu)化，完成了小型、集成一體化結(jié)構(gòu)設(shè)計，成功研制出蒸發(fā)冷卻LECR4離子源，并已經(jīng)于2013年7月投入試運(yùn)行。冷卻系統(tǒng)換熱效率和可靠性高，通過提高功率密度使工作磁場參數(shù)高達(dá)2.3T，在常導(dǎo)源中，其功率密度和磁場參數(shù)達(dá)到國際領(lǐng)先水平。
據(jù)阮琳介紹，蒸發(fā)冷卻技術(shù)是一種通用技術(shù)，隨著研究的深入，該技術(shù)還將在新能源輸配電、抽水蓄能、城市配網(wǎng)大有用武之地。
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