超级计算机是国家和地区科技发展水平和综合竞争力的重要标志。国际领先的超级计算机成功研制和广泛应用，是我国在战略高技术和大型基础科技装备研制领域的重大突破，对于维护我国国家安全、提升国家经济与科技实力具有重要意义。
深圳是最早建立国家级超算中心的两个城市之一。2009年建设的深圳超算中心（一期），拥有曙光6000超级计算机和超过20PB的存储，位居2010年世界TOP500排行榜第二。
超级计算按照10年千倍的规律在快速发展。今天，在中国TOP100排行榜中，深圳超算中心的曙光6000计算机系统已榜上无名。深圳超算中心在过去的十多年里为深圳市的产业发展和科技创新作出了重要贡献，现机器老化，已不能满足社会、经济发展和科技创新的迫切需要，升级换代迫在眉睫。深圳超算中心二期工程提上了日程。
深圳超算中心二期工程的总体建设目标为：建设世界一流的通用超级计算机平台，实现大规模科学计算、工业计算、专业大数据处理、智能超算创新服务以及专业虚拟化计算服务，支撑基础科研、能源材料、防灾减灾、城市安全、生命健康等领域的创新活动，支持深圳市及粤港澳大湾区乃至全国的科技创新，促进经济社会发展和产业升级，为建设综合性国家科学中心以及具有世界影响力的国际科技创新中心贡献力量。
主机项目目标运算能力（Linpack 持续计算性能）≥2EFlops，主要计算节点采用浸没式液冷服务器，该服务器并非标准19英寸机架式IT 设备，采用最高供水温度为35℃的“高温”冷却水作为冷媒，同时采用直流380V 供电；超高速网络等其它主机设备的基础设施需求同样比较特殊，即无论从物理形态、暖通、电气、给排水等方面而言，均需要土建项目针对主机项目的设备需求进行配套设计。本文就超级计算机的冷源即循环冷却水方案进行相应介绍。
一、循环冷却水量、水温
本项目循环冷却水负荷有两种工况：HPL工况、日常工况。HPL工况为超算跑分时使用，循环冷却水系统冷负荷均为超算使用（主机、高速网络柜、存储机柜、相应的变配电室），自用机房此阶段无冷负荷需求；超算跑分结束后，进入日常工况，超算冷负荷降低（约为HPL工况的60%），循环冷却水系统冷负荷需要满足超算冷负荷（日常）及自用机房冷负荷需求。每种工况均有高温冷源系统及低温冷源系统。
1、HPL工况：
高温冷源系统冷负荷125600kW，循环冷却水量14200m3/h，冷却塔进出水温差8℃，进水温度42℃、出水温度34℃，湿球温度31.1℃。冷却塔及循环冷却加压泵均为五用一备，系统最大小时设计补水量240m3/h,最大日设计补水量5175.2m3/d。
低温冷源系统冷负荷16720kW，循环冷却水量3280m3/h，冷却塔进出水温差6℃，进水温度40℃、出水温度34℃，湿球温度31.1℃。冷却塔及循环冷却加压泵均为两用一备，系统最大小时设计补水量41.3m3/h,最大日设计补水量815.3m3/d。
2、日常工况：
高温冷源系统冷负荷67616kW，循环冷却水量8520m3/h，冷却塔进出水温差8℃，进水温度42℃、出水温度34℃，湿球温度31.1℃。冷却塔及循环冷却加压泵均为三用一备，系统最大小时设计补水量144m3/h,最大日设计补水量2786m3/d。
低温冷源系统冷负荷43000kW，循环冷却水量7900m3/h，冷却塔进出水温差6℃，进水温度40℃、出水温度34℃，湿球温度31.1℃。冷却塔及循环冷却加压泵均为五用一备，系统最大小时设计补水量103.3m3/h,最大日设计补水量2228.8m3/d。
二、循环冷却水系统组成
针对HPL工况与日常工况的不同冷负荷需求及设备复用实际情况，设置了三套循环冷却水系统，分别是：常高温循环冷却水系统、常低温循环冷却水系统、HPL时高温/平时（日常）低温循环冷却水系统。
1、常高温循环冷却水系统
常高温循环冷却水系统采用单元制，设置四个单元（三用一备），每个单元设置如下：两座方形超低噪声横流式冷却塔(变频风机)、一台循环冷却水加压泵、两套板式换热器、一套全自动在线加药设备（含在线监测装置）、一套旁滤水处理设备、管道及阀门等。
方形超低噪声横流式冷却塔设计参数：处理水量1420m3/h、进水温度42℃、出水温度34℃、湿球温度31.1℃、变频风机、镀锌钢板材质。
循环冷却水加压泵设计参数：Q=2840m3/h、H=0.30MPa、N=315kW、380V。
2、常低温循环冷却水系统
常低温循环冷却水系统采用双母管制，系统设置如下：三座方形超低噪声横流式冷却塔(变频风机)、三台循环冷却水加压泵、三台冷冻机组、两套全自动在线加药设备（含在线监测装置）、三套旁滤水处理设备、三套在线清洗设备、管道及阀门等。
方形超低噪声横流式冷却塔设计参数：处理水量1640m3/h、进水温度40℃、出水温度34℃、湿球温度31.1℃、变频风机、镀锌钢板材质。
循环冷却水加压泵设计参数：Q=1640m3/h、H=0.35MPa、N=200kW、380V。
3、HPL时高温/平时低温循环冷却水系统
HPL时高温/平时低温循环冷却水系统采用双母管制，系统设置如下：四座方形超低噪声横流式冷却塔(变频风机)、三台循环冷却水加压泵（平时使用）、两台循环冷却水加压泵（HPL时使用）、三台冷冻机组（平时使用）、两套板式换热器（HPL时使用）、两套全自动在线加药设备（含在线监测装置）、三套旁滤水处理设备、三套在线清洗设备、管道及阀门等。
方形超低噪声横流式冷却塔设计参数：变频风机、镀锌钢板材质。冷却塔需满足以下两种工况需求。
工况一：处理水量1640m3/h、进水温度40℃、出水温度34℃、湿球温度31.1℃；
工况二：处理水量1420m3/h、进水温度42℃、出水温度34℃、湿球温度31.1℃。
循环冷却水加压泵（平时使用）设计参数：Q=1640m3/h、H=0.35MPa、N=200kW、380V。
循环冷却水加压泵（HPL时使用）设计参数：Q=2840m3/h、H=0.30MPa、N=315kW、380V。
4、其它
方形超低噪声横流式冷却塔(变频风机)设置在屋顶；其它设备均设置在地下一层高温冷源设备间及冷冻机房内。
冷却塔采用弹簧阻尼减震器做降噪减震处理，降噪减震应满足环评要求。
冷却塔集水盘应加深，冷却塔之间设置平衡管，避免冷却水泵停泵时冷却水溢出。
冷却塔运行根据冷却水出水温度，控制冷却塔风机转速或开启台数。
循环冷却水泵、冷却塔、旁滤水处理设备、在线清洗设备、系统管道上的电动阀门需自带电控箱，主楼强弱电电缆仅接至设备自带电控箱，电控箱需输出设备的运行状态、故障状态、手自动状态的干接点信号及水位信号，对电动阀门需能进行全开和全闭操作；对电动调节阀门需能进行关闭角度调节操作。
三、循环冷却水系统补水
1、补水水源
循环冷却水系统补水主水源为市政中水，备用水源为市政自来水。在市政中水管上设置水质监测装置，当市政中水水质满足补水水质要求时，市政中水直接进入蓄水池；当市政中水水质不能满足补水水质要求或市政中水停水时，市政自来水直接进入蓄水池。水池设置应急补水管，并在室外设置应急补水管接口。
2、补水水量
HPL工况时系统最大时补水量281.3m3/h，最大日补水量5990.5m3；日常工况时系统最大时补水量247.3m3/h，最大日补水量5014.8m3。
3、循环冷却水补水系统
循环冷却水补水系统采用蓄水池+恒压变频供水设备加压供水形式。
室外设置两座钢筋混凝土水池作为循环冷却水蓄水池，两座水池有效容积合计3000m3（12小时补水量2995.3m3）。
在室内循环冷却水补水泵房内设置两套恒压变频供水设备（一用一备），在楼内及屋顶设置环状供水管网，将水补至机房楼屋顶冷却塔。
机房楼恒压变频供水设备参数：
Q=282m3/h，H=0.65MPa
4台大泵（3用1备）：Q=87m3/h，H=0.70MPa，N=30kW 380V
1台小泵：Q=21m3/h，H=0.70MPa，N=7.5kW 380V
一个隔膜气压罐SN1000-1.0
四、结论
根据HPL工况、日常工况对高、低温冷源需要的不同，HPL时高温/平时低温循环冷却水系统的设置即保证了HPL工况时高温循环冷却水系统的负荷需求；又满足了日常工况下自用机房的低温循环冷却水的负荷需要。对冷却塔、全自动在线加药设备、旁滤水处理设备有效的进行了复用，不仅节省了相应的设备投资，也节约了屋顶冷却塔占地面积。
参考文献：
1.《建筑给水排水设计标准》GB 50015-2019
2.《建筑给水排水设计手册》