CN106647986A - 冷却系统 - Google Patents

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沈卫东
宋景亮
陈进
孙振
吴宏杰
王晨
崔新涛
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Abstract

本发明公开了一种冷却系统，该冷却系统包括：间接换热器；地源换热器，与间接换热器的一次侧形成一次侧循环回路，用于将进入地源换热器的高温的一次介质与地下土壤进行热交换以得到低温的一次介质；以及待冷却装置，与间接换热器的二次侧形成二次侧循环回路；其中，待冷却装置产生热量使低温的二次介质升温而形成高温的二次介质，且高温的二次介质通过间接换热器与低温的一次介质进行热交换。本发明通过地源换热器与地下土壤进行热交换而得到低温的一次介质，低温的一次介质又通过间接换热器与高温的二次介质进行热交换，这样不需要压缩机制冷而实现了对待冷却装置的循环冷却，节省了电能。

Description

冷却系统
技术领域
本发明涉及一种冷却系统，尤其涉及一种应用于超级计算机的冷却系统。
背景技术
超级计算机是一种超大型电子计算机，具有很强的计算和处理数据的能力，主要特点表现为高速度和大容量，配有多种外部和外围设备及丰富的、高功能的软件系统。超级计算机在运行时会产生大量的热量，如果不及时带走这些热量将对超级计算机造成损害，影响其性能和使用寿命，因此需对超级计算机进行冷却。
现有的一种超级计算机的冷却系统，在超级计算机上设置贴片式的冷却装置，冷却系统采用风冷方式或者水冷方式对贴片式的冷却装置进行循环冷却。但是，无论风冷方式或者水冷方式都需要采用压缩机来实现上述循环冷却，这样由于压缩机的存在就需要耗费大量电能。
针对相关技术中耗电量大的问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
针对相关技术中耗电量大的问题，本发明提出一种冷却系统，能够节省电能。
本发明的技术方案是这样实现的：
根据本发明的一个方面，提供了一种冷却系统，包括：间接换热器；地源换热器，与间接换热器的一次侧形成一次侧循环回路，用于将进入地源换热器的高温的一次介质与地下土壤进行热交换以得到低温的一次介质；以及待冷却装置，与间接换热器的二次侧形成二次侧循环回路；其中，待冷却装置产生热量使低温的二次介质升温而形成高温的二次介质，且高温的二次介质通过间接换热器与低温的一次介质进行热交换。
优选地，间接换热器为板式换热器或管翅式换热器。
优选地，还包括流量监测装置，流量监测装置用于对二次侧循环回路中二次介质的流量或(和)一次侧循环回路中一次介质的流量进行监测。
优选地，还包括流量调节装置，流量调节装置用于对二次侧循环回路中二次介质的流量或(和)一次侧循环回路中一次介质的流量进行调节。
优选地，还包括温度采集装置，温度采集装置用于采集二次介质或(和)一次介质的温度。
优选地，还包括压力采集装置，压力采集装置用于采集二次侧循环回路或(和)一次侧循环回路中的压力。
优选地，还包括：一次侧传输装置，一次侧传输装置设置于地源换热器与间接换热器的一次侧之间，用于将低温的一次介质输送至间接换热器的一次侧；以及二次侧传输装置，二次侧传输装置设置于待冷却装置与间接换热器的二次侧之间，用于将高温的二次介质输送至间接换热器的二次侧。
优选地，一次介质为水。
优选地，二次介质为水。
本发明通过地源换热器与地下土壤进行热交换而得到低温的一次介质，低温的一次介质又通过间接换热器与高温的二次介质进行热交换，这样不需要压缩机制冷而实现了对待冷却装置的循环冷却，节省了电能。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本发明实施例的冷却系统的示意图；
图2是根据本发明具体实施例的冷却系统的示意图。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。在附图中，相同的参考标记指代相同的元件，并且因此它们的描述将会被省略。
根据本发明的实施例，提供了一种冷却系统。
如图1所示，根据本发明实施例的冷却系统包括：间接换热器10、待冷却装置30和埋入地下的地源换热器20。地源换热器20与间接换热器的一次侧11形成一次侧循环回路，待冷却装置30与间接换热器的二次侧12形成二次侧循环回路。地源换热器20可用于将进入地源换热器20的高温的一次介质与地下土壤进行热交换而得到低温的一次介质。待冷却装置30产生的热量使低温的二次介质升温而形成高温的二次介质，且高温的二次介质通过间接换热器10与低温的一次介质进行热交换，而再次得到低温的二次介质用于带走待冷却装置30产生的热量。实现了对待冷却装置30的循环冷却。
进一步地，根据对冷却效果的需求，地源换热器20可被设置于地下土壤的相应的深度处。另外，地源换热器20的结构、材料也可以是能够实现与地下土壤进行热交换的任意形式的结构、材料，本发明对地源换热器20的结构和材料不做出具体限定。
上述技术方案，通过地源换热器20与地下土壤进行热交换而得到低温的一次介质，低温的一次介质又通过间接换热器10与高温的二次介质进行热交换，这样不需要压缩机制冷而实现了对待冷却装置30的循环冷却，节省了电能。
待冷却装置30可以是超级计算机，也可以是其它会产生热量的装置。当待冷却装置30是超级计算机时，超级计算机可以包括设置于各个发热元件(例如CPU)表面的多个贴片式冷板，进入待冷却装置30的低温的二次介质可直接与多个贴片式冷板进行热交换，以带走待冷却装置30产生的热量。
在一个实施例中，间接换热器可以是板式换热器或管翅式换热器。根据实际需求，间接换热器也可以选取其它类型的换热器，例如板翅式换热器等。
在一个实施例中，一次介质可以为水，根据环境温度需要，一次介质也可以是防冻液。二次介质可以包括水、或其它热交换效果较好的换热介质，例如二次介质可以包括蒸发类冷却介质。出于说明目的，以下均以一次介质和二次介质为水、即一次水和二次水来进行说明。
在一个实施例中，本发明的冷却系统还可以包括：温度采集装置，用于采集二次水或(和)一次水的温度；压力采集装置，用于采集二次侧循环回路或(和)一次侧循环回路中的压力。
参考图2所示，是根据本发明具体实施例的冷却系统的示意图。该冷却系统包括间接换热器10、地源换热器20、和待冷却装置30；还包括：一次侧传输装置41、二次侧传输装置42和流量调节装置(膨胀罐81、三通阀门82和球阀83)。
具体地，间接换热器10的一次侧11的出水口与一次侧传输装置41的进水口连通、一次侧传输装置41的出水口与地源换热器20的进水口连通、地源换热器20的出水口与间接换热器10的一次侧11的进水口连通，形成了一次侧循环回路。间接换热器10的二次侧12的出水口与待冷却装置30的进水口连通、待冷却装置30的出水口与二次侧传输装置42的进水口连通、二次侧传输装置42的出水口与间接换热器10的二次侧12进水口连通，形成了二次侧循环回路。其中，还包括多个起到连接作用的快速接头95，多个快速接头95可根据需要设置于一次侧循环回路和二次侧循环回路中的相应位置，例如，间接换热器10的一次侧11的进水口和出水口处、待冷却装置30的进水口和出水口处等。
在一个实施例中，本发明的冷却系统还包括：一次侧传输装置41，设置于地源换热器20与间接换热器10的一次侧11之间，用于将低温的一次介质输送至间接换热器10的一次侧11；二次侧传输装置42，设置于待冷却装置30与间接换热器10的二次侧12之间，用于将高温的二次介质输送至间接换热器10的二次侧12。具体地，一次侧传输装置41和二次侧传输装置42均包括2个传输模块，各个传输模块均包括：由按照水循环方向顺序连接的软连接91、水泵92、软连接91、和单向阀门93。其中，在二次侧传输装置42的一个传输模块中还包括电磁阀94和排水口DN2，电磁阀94可以用于根据二次侧循环回路中的压力来控制排水口DN2的打开和关闭。另外，还可以通过加水口DN1向二次侧循环回路中添加二次水。还可以在加水口DN1处以及一次侧循环回路中分别设置过滤装置96。
参考图2，本发明的冷却系统还包括：温度采集装置60和压力采集装置70。温度采集装置60和压力采集装置70的数量可以根据需要进行选取，图2中温度采集装置60和压力采集装置70的数量均为2个。2个温度采集装置60分别被设置于待冷却装置30的进水口和出水口附近，可以用于采集为待冷却装置30提供的低温的二次介质的温度和待冷却装置30排出的高温的二次介质的温度；进一步地，也可以根据温度采集装置60采集的低温的二次介质的温度和高温的二次介质的温度来控制二次侧循环回路的打开和关闭。2个压力采集装置70分别被设置于二次侧传输装置42的进水口和出水口附近，用于采集二次侧循环回路中的压力，进一步地，可以根据压力采集装置70采集的压力来控制二次侧循环回路中二次水的流量。图2中所示，温度采集装置60和压力采集装置70均被设置于二次侧循环回路中。根据需要，温度采集装置60也可以被设置于一次侧循环回路中用于采集一次水的温度；压力采集装置70也可以被设置于一次侧循环回路中用于采集一次侧循环回路中的压力。
在一个实施例中，本发明的冷却系统还包括流量监测装置50，用于对二次侧循环回路中二次水的流量或(和)一次侧循环回路中一次水的流量进行监测。图2中所示，流量监测装置50被设置于二次侧循环回路中用于对二次侧循环回路中二次水的流量进行监测。根据需要，流量监测装置50也可以被设置于一次侧循环回路中，来对一次侧循环回路中一次水的流量进行监测。
在一个实施例中，本发明的冷却系统还包括流量调节装置，用于对二次侧循环回路中二次水的流量或(和)一次侧循环回路中一次水的流量进行调节。如图2所示，流量调节装置包括膨胀罐81、三通阀门82和球阀83。具体地，当二次侧循环回路中的二次水流失而压力减低时膨胀罐81内的气体压力就会大于二次水的压力，此时膨胀罐81内的气体膨胀而将膨胀罐81内的水挤出补充到二次侧循环回路中，从而保证了二次侧循环回路中的流量能够满足需求。另外，分别设置于一次侧循环回路中的三通阀门82和二次侧循环回路中的球阀83也可对一次侧循环回路和二次侧循环回路中的流量进行适当调节。
综上所述，借助于本发明的上述技术方案，通过地源换热器与地下土壤进行热交换而得到低温的一次介质，低温的一次介质又通过间接换热器与高温的二次介质进行热交换，这样不需要压缩机制冷而实现了对待冷却装置的循环冷却，节省了电能；并通过低温的二次介质直接冷却超级计算机的贴片冷板，可实现超级计算机的自然冷却。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种冷却系统，其特征在于，包括：
间接换热器；
地源换热器，与间接换热器的一次侧形成一次侧循环回路，用于将进入所述地源换热器的高温的一次介质与地下土壤进行热交换以得到低温的一次介质；以及
待冷却装置，与间接换热器的二次侧形成二次侧循环回路；
其中，待冷却装置产生热量使低温的二次介质升温而形成高温的二次介质，且所述高温的二次介质通过所述间接换热器与所述低温的一次介质进行热交换。
2.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，
所述间接换热器为板式换热器或管翅式换热器。
3.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，还包括：
流量监测装置，所述流量监测装置用于对所述二次侧循环回路中二次介质的流量或(和)所述一次侧循环回路中一次介质的流量进行监测。
4.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，还包括：
流量调节装置，所述流量调节装置用于对所述二次侧循环回路中二次介质的流量或(和)所述一次侧循环回路中一次介质的流量进行调节。
5.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，还包括：
温度采集装置，所述温度采集装置用于采集二次介质或(和)一次介质的温度。
6.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，还包括：
压力采集装置，所述压力采集装置用于采集所述二次侧循环回路或(和)所述一次侧循环回路中的压力。
7.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，还包括：
一次侧传输装置，所述一次侧传输装置设置于所述地源换热器与所述间接换热器的一次侧之间，用于将所述低温的一次介质输送至所述间接换热器的一次侧；以及
二次侧传输装置，所述二次侧传输装置设置于所述待冷却装置与所述间接换热器的二次侧之间，用于将所述高温的二次介质输送至所述间接换热器的二次侧。
8.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述一次介质为水。
9.根据权利要求1所述的冷却系统，其特征在于，所述二次介质为水。
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