geolmsuВЕСТНИК МОСКОВСКОГО УНИВЕРСИТЕТА. СЕРИЯ 4. ГЕОЛОГИЯMoscow University Bulletin. Series 4. Geology0579-9406Издательский Дом МГУ10.55959/MSU0579-9406-4-2023-63-2-106-116geolmsu-583Research ArticleСтатьиИспользования подземных вод для охлаждения суперкомпьютеров МГУ (на примере суперкомпьютера «Ломоносов»)Using groundwater for cooling Moscow State University supercomputers (for example, the «Lomonosov» supercomputer)ГлумовО. А.GlumovO. A.

Олег Александрович Глумов

Москва

Moscow

glum-oleg@yandex.ruРасторгуевА. В.RastorguevA. V.

Александр Владилинович Расторгуев

Москва

Moscow

alvr9@mail.ruМосковский государственный университет имени М. В. ЛомоносоваРоссияLomonosov Moscow State UniversityRussian Federation20230806202302106116Copyright © Глумов О.А., Расторгуев А.В., 20232023Глумов О.А., Расторгуев А.В.Glumov O.A., Rastorguev A.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://vestnik.geol.msu.ru/jour/article/view/583

Подземные водоносные горизонты могут быть хорошим аккумулятором как тепла, так и холода. Пример системы охлаждения суперкомпьютера с использованием подземных вод был успешно реализован в Австралийском научном центре Pawsey. Предпринята попытка оценить возможности использования подземных вод для системы охлаждения суперкомпьютера «Ломоносов» мощностью 2,8МВт с целью удовлетворения его потребностей в эффективном летнем охлаждении в связи с недостаточно стабильной работой имеющихся систем воздушного охлаждения. Приведены результаты эксперимента по закачиванию нагретой воды в трещиноватый известняк. На основе интерпретации эксперимента выбрана гетерогенно-блоковая модель теплопереноса (двойная пористость) и определены ее параметры. Создан численно-аналитический программный код для интерпретации полевых данных эксперимента. Моделируется несколько сценариев проектирования системы охлаждения. Результаты моделирования показали, что непрерывная работа проектируемой системы с использованием известнякового водоносного горизонта обеспечит максимальную потребность в охлаждении суперкомпьютера мощностью 2,8МВт в течение 10лет, при этом необходимый интервал работы в летний период составляет 1 месяц.

Aquifers may represent suitable storage systems for both heat and cold. An example of a supercomputer cooling system using groundwater has been successfully implemented at the Australian Science Center Pawsey. The authors tried to evaluate the possibilities of groundwater use for the cooling system of the “Lomonosov” supercomputer with a capacity of 2,8MW to meet its needs for efficient summer cooling due to the insufficiently stable performance of the available air-cooling systems. The article gives the results of the experiment on pumping the heated water into fractured limestone. Based on the experiment interpretation, the authors chose the model (double porosity) of heat transport and determined its parameters. The authors created a numerical-analytical program code for the interpretation of the field data of the experiment. They modeled several scenarios for the design of the cooling system. The simulation results showed that the continuous operation of the projected system using the limestone aquifer would provide the maximum need for cooling a 2,8 MW supercomputer within 10 years, while the required operation interval in the summer period is 1month.

охлаждение подземными водамимоделирование теплопереносаgroundwater coolingheat transfer modelingReferencesАлексеев B.C., Хохлатов Э.М., Астрова Н.В. Низкопотенциальное тепло подземных вод // Гидрогеология. Инженерная геология. Итоги науки и техники. М., 1985. Т. 10. 74с.Алексеев B.C., Хохлатов Э.М., Астрова Н.В. Низкопотенциальное тепло подземных вод // Гидрогеология. Инженерная геология. Итоги науки и техники. М., 1985. Т. 10. 74с.Бочевер Ф.М., Орадовская А.Е. Некоторые задачи теплопереноса в водоносных трещиноватых породах// Труды института ВОДГЕО. 1979. С. 50–61.Бочевер Ф.М., Орадовская А.Е. Некоторые задачи теплопереноса в водоносных трещиноватых породах// Труды института ВОДГЕО. 1979. С. 50–61.Лехов А.В, Кортунов Е.В., Лехов В.А. и др. Детализация гидрогеологических характеристик водоносного горизонта в карстующихся известняках (Звенигородский Полигон МГУ имени М.В. Ломоносова) // Инженерная геология. 2019. T. 14, № 1. C. 72–87.Лехов А.В, Кортунов Е.В., Лехов В.А. и др. Детализация гидрогеологических характеристик водоносного горизонта в карстующихся известняках (Звенигородский Полигон МГУ имени М.В. Ломоносова) // Инженерная геология. 2019. T. 14, № 1. C. 72–87.Лукнер Л., Шестаков В.М. Моделирование миграции подземных вод. М.: Недра, 1986. 208с.Лукнер Л., Шестаков В.М. Моделирование миграции подземных вод. М.: Недра, 1986. 208с.Мироненко В.А., Румынин В.Г. Опытно-миграционные работы в водоносных пластах. М.: Недра, 1986. 240с.Мироненко В.А., Румынин В.Г. Опытно-миграционные работы в водоносных пластах. М.: Недра, 1986. 240с.Осипова В.И., Медведева О.П. Москва. Геология и город. 1997. 395 с.Осипова В.И., Медведева О.П. Москва. Геология и город. 1997. 395 с.Петров А.Л., Лехов А.В. Вопросы методики опытномиграционного опробования карбонатного водоносного горизонта // Водные ресурсы. 1986. № 2. С. 11–19.Петров А.Л., Лехов А.В. Вопросы методики опытномиграционного опробования карбонатного водоносного горизонта // Водные ресурсы. 1986. № 2. С. 11–19.Расторгуев А.В., Куликова Т.М., Хохлатов Э.М. Исследования теплопереноса в водоносных трещиноватых породах// Водоснабжение, водоотведение, гидротехника и инженерная гидрогеоэкология. Вып. 13. ЗАО ДАР/ВОДГЕО. 2012. С. 23–28.Расторгуев А.В., Куликова Т.М., Хохлатов Э.М. Исследования теплопереноса в водоносных трещиноватых породах// Водоснабжение, водоотведение, гидротехника и инженерная гидрогеоэкология. Вып. 13. ЗАО ДАР/ВОДГЕО. 2012. С. 23–28.Atam E. Ground-coupled heat pumps: Part 1— Literature review and research challenges in modeling and optimal control// Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016. Vol. 54. P. 1653–1667.Atam E. Ground-coupled heat pumps: Part 1— Literature review and research challenges in modeling and optimal control// Renewable and Sustainable Energy Reviews. 2016. Vol. 54. P. 1653–1667.Feng G. Simulation on the Groundwater Temperature Field of Groundwater Heat Pump System // Procedia Engineering. 2015. Vol. 121. P. 1556–1559.Feng G. Simulation on the Groundwater Temperature Field of Groundwater Heat Pump System // Procedia Engineering. 2015. Vol. 121. P. 1556–1559.Sarbu I. General review of ground-source heat pump systems for heating and cooling of buildings// Energy and Buildings. 2014. Vol. 70. P. 441–454.Sarbu I. General review of ground-source heat pump systems for heating and cooling of buildings// Energy and Buildings. 2014. Vol. 70. P. 441–454.Po ssemiers M. Influence of Aquifer Thermal Energy Storage on groundwater quality: A review illustrated by seven case studies from Belgium // J. Hydrology: Regional Studies. 2014. Vol. 2. P. 20–34.Po ssemiers M. Influence of Aquifer Thermal Energy Storage on groundwater quality: A review illustrated by seven case studies from Belgium // J. Hydrology: Regional Studies. 2014. Vol. 2. P. 20–34.Sheldon H.A., Schaubs P.M. Groundwater cooling of a supercomputer in Perth, Western Australia: hydrogeological simulations and thermal sustainability// Hydrogeology J. 2015. Vol. 23. P. 1831–1849.Sheldon H.A., Schaubs P.M. Groundwater cooling of a supercomputer in Perth, Western Australia: hydrogeological simulations and thermal sustainability// Hydrogeology J. 2015. Vol. 23. P. 1831–1849.Zhou S. Study on ground temperature response of multilayer stratums under operation of ground-source heat pump // Applied Thermal Engineering. 2016. Vol. 101. P. 173–182.Zhou S. Study on ground temperature response of multilayer stratums under operation of ground-source heat pump // Applied Thermal Engineering. 2016. Vol. 101. P. 173–182.Stuart J.Self. Geothermal heat pump systems: Status review and comparison with other heating options // Applied Energy. 2013. Vol.101. P.341–348.Stuart J.Self. Geothermal heat pump systems: Status review and comparison with other heating options // Applied Energy. 2013. Vol.101. P.341–348.Wildemeersch S. Coupling heat and chemical tracer experiments for estimating heat transfer parameters in shallow alluvial aquifers // J. Contaminant Hydrology. 2014. Vol. 169. P. 90–99.Wildemeersch S. Coupling heat and chemical tracer experiments for estimating heat transfer parameters in shallow alluvial aquifers // J. Contaminant Hydrology. 2014. Vol. 169. P. 90–99.

The authors declare that there are no conflicts of interest present.