蒸发冷却技术成功应用于超级计算机

2010-9-10 09:19 来源: 科学时报
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  日前,中科院电工所研制的低温强迫循环蒸发冷却系统在中科院过程工程研究所GHPC1000超级计算机系统上成功进行了负荷试验。试验结果显示,机柜内计算节点满负荷工作状态下,完全满足冷风温度为18~22摄氏度的设计要求。

  这一创新性成果表明,蒸发冷却技术可广泛应用于超级计算机和大型服务器的冷却,为大规模计算中心和数据信息服务中心的冷却问题提供了一个优异的解决方案。

  GHPC1000超级计算机系统是在国家重大科研装备研制项目“高效能低成本多尺度离散模拟超级计算应用系统”的支持下,由曙光信息产业有限公司和中科院过程工程研究所共同研制的,其冷却系统原来采用风冷和水冷结合的方式。

  针对该冷却系统结构复杂、外围水处理装置体积庞大以及冷却水引入机房存在安全隐患等问题,在中国科学院的支持下,由中科院电工所牵头负责,曙光公司和过程所参与,对其冷却系统进行改造,将低温强迫循环蒸发冷却技术应用于超级计算机,提供二次冷却系统解决方案。相比原方案,二次冷却系统解决方案的管路系统较为简单,外围设备体积大为减小(至少50%),机房内取消了二次冷却水,彻底避免了冷却水进入机房,大大提高了超级计算机系统的安全性和可靠性。

  针对超级计算机负荷区间大的特点,电工所的研究设计人员很好地实现了冷却系统根据超级计算机负荷状态的伺服运行。同时,低温强迫循环蒸发冷却系统配置了湿度控制模块,较好地实现了对超级计算机内部湿度的控制,避免了因冷却系统结露损伤超级计算机电子单元的隐患。

  据介绍,电子产品运行温度每升高2摄氏度,其可靠性将降低一成。因此,实现超级计算机和大型服务器的高效冷却是计算中心和数据中心可靠运行的基础。

  随着超级计算机的发展,芯片的集成度和计算速度不断提高,能耗也不断增加,冷却问题日显突出,芯片的冷却已成为限制其发展的瓶颈之一。对于下一代超级计算机,空冷技术难以实现对系统的高效冷却,而水冷技术的发展又受到冷却系统的安全性、维护复杂性等因素限制。蒸发冷却技术则是利用冷却介质的相变过程实现热量的传递,其冷却能力远远大于常规比热换热方式,是一项具有我国自主知识产权的创新技术,特别适合于解决发热严重、对冷却系统要求较高的电气设备的冷却问题。

  中科院电工所这一技术此前已成功应用于工业运行的10MW、50MW和400MW的水轮发电机。近年来,蒸发冷却技术已逐步拓展应用到风力发电机、电力电子器件、变频装置、变压器、磁过滤装置等低压电气设备中,显现了其独有的冷却效果好、温度分布均匀、可靠性高的优势。