新型蒸發冷卻技術讓超算中心安全降溫

　　隨著“云時代”的到來，大型數據中心和超級計算中心成為全球關注熱點，但散熱這一技術瓶頸也制約其發展。今天，記者從中科院電工所獲悉，該所經過4年多攻關，將蒸發冷卻技術成功應用超級計算設備中，完成3套樣機和1套商業運行產品制造，月底將完成系統測試正式移機中科院網絡中心。此外，研究者還實現了浸泡和表貼式自循環蒸發冷卻服務器和個人PC的應用示范，使冷卻系統本身達到節能降噪甚至零功耗無噪音的標準。

　　“大型超算中心冷卻能耗相當于一個小型電站，運營電費驚人，我們設計的冷卻系統能夠部分或全部取消風扇和精密空調。”中科院電工所研究員阮琳說，從首套產品的實測結果看，蒸發冷卻技術在超算上的應用可以使PUE值控制在1.3以內，比全球技術最好的冷卻系統綜合節能40%以上。

　　其實，這只是蒸發冷卻技術開辟的全新應用領域之一。中科院電工所自1958年就致力于研究發電機蒸發冷卻技術，并在多個水電站應用。蒸發冷卻技術是基于相變換熱原理的新型冷卻技術，利用絕緣性能良好的液體冷卻介質的汽化潛熱來吸收傳遞熱量，直接冷卻發電機發熱部件，達到迅速、高效的冷卻目的，有安全可靠、溫度均勻、節省材料等特點。

　　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800兆瓦量級蒸發冷卻水輪發電機分別正式交付中國長江電力股份有限公司三峽電廠并網發電。

　　這是我國自主創新的蒸發冷卻技術首次成功應用于世界最大容量等級的大型水輪發電機，標志著我國在大型電力裝備研發領域的自主創新無論是從技術上, 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。經過6年努力，該項目實現關鍵技術和系統集成的重大突破，并于今年通過驗收,使我國大型發電設備的開發水平和研制成果達到或超過國際先進水平。目前，該研究團隊已開始百萬千瓦級蒸發冷卻機組的預研，爭取應用于烏東德、白鶴灘等大型電站。

　　隨著后期大水電開發量的逐漸減少，研究人員開始尋找蒸發冷卻技術新的生長點。除了大型IT設備，蒸發冷卻技術已應用到重離子加速器領域。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。為解決現有水內冷的LECR3離子源存在的水系統故障多、運行維護工作復雜等問題，研究人員提出了全浸式自循環蒸發冷卻離子源設計方案。經過關鍵技術突破、多輪工藝優化，完成了小型、集成一體化結構設計，成功研制出蒸發冷卻LECR4離子源，并已經于2013年7月投入試運行。冷卻系統換熱效率和可靠性高，通過提高功率密度使工作磁場參數高達2.3T，在常導源中，其功率密度和磁場參數達到國際領先水平。

　　據阮琳介紹，蒸發冷卻技術是一種通用技術，隨著研究的深入，該技術還將在新能源輸配電、抽水蓄能、城市配網大有用武之地。