一种基于数据中心的余热回收系统及余热回收系统的控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种基于数据中心的余热回收系统及余热回收系统的控制方法,该余热回收系统包括余热采集单元、热泵机组、蓄热单元、余热输送单元和用户端。该余热采集单元收集数据中心机房内产生的热量，经热泵机组压缩、冷凝后，通过余热输送单元把热量传递给用户端。该余热回收系统还通过蓄热单元将一部分余热先储存起来，待余热不足时再释放使用，提高余热利用率。该余热回收系统实现了将室内余热提取利用、加热热网循环水、实现供热的目的。该余热回收系统能够将数据中心机房产生的热量进行回收和再利用，避免了由于机房余热排放而导致的能源浪费和环境污染。

A waste heat recovery system based on data center and control method of waste heat recovery system

The invention discloses a method for controlling a waste heat recovery system and a waste heat recovery system based on a data center. The waste heat recovery system comprises a waste heat collection unit, a heat pump unit, a heat storage unit, a waste heat transmission unit and a user end. The waste heat acquisition unit collects the heat generated in the computer room of the data center, compresses and condenses by the heat pump unit, and transfers the heat to the client through the waste heat transfer unit. The waste heat recovery system also stores part of the waste heat through the regenerative unit, and then releases and uses it when the waste heat is insufficient, so as to improve the waste heat utilization rate. The waste heat recovery system realizes the purpose of extracting and utilizing the indoor waste heat, heating the circulating water of the heating network and realizing the heating. The waste heat recovery system can recover and reuse the heat generated by the computer house in the data center, thus avoiding energy waste and environmental pollution caused by the waste heat emission from the computer room.

【技术实现步骤摘要】
一种基于数据中心的余热回收系统及余热回收系统的控制方法
本专利技术涉及余热回收
，尤其是涉及一种基于数据中心的余热回收系统。本专利技术还涉及一种用于该余热回收系统的控制方法。
技术介绍
数据中心机房是为电子信息设备提供运行环境的场所，其通常包括：供配电系统、综合布线系统、空调新风系统、安全防范系统、环境动力监控系统、消防系统、KVM系统等网络设备。而由于数据中心机房拥有各类型的服务器、数据存储设备和网络设备，这些用电设备发热量较大且热量相对集中，导致数据中心机房常年排放大量的热量，这些热量排放到大气中，不仅造成了能源的大量浪费，且引发环境污染，加剧温室效应。因此，提供一种基于数据中心的余热回收系统，以期将数据中心机房产生的热量进行回收和再利用，从而降低能源浪费，避免环境污染，提高环保性能，就成为本领域技术人员亟待解决的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种基于数据中心的余热回收系统，以期将数据中心机房产生的热量进行回收和再利用，从而降低能源浪费，避免环境污染，提高环保性能。本专利技术的另一目的是提供一种用于控制该余热回收系统工作策略的控制方法。为了实现上述目的，本专利技术提供一种基于数据中心的余热回收系统,包括余热采集单元2、热泵机组4、余热输送单元和用户端18；所述余热采集单元2包括蒸发器3，用于收集数据中心机房内产生的热量，并通过所述蒸发器3吸收热量，产生低温低压气体；所述热泵机组4包括依次连通的压缩机5、冷凝器6和节流装置7，所述压缩机5与所述蒸发器3的热量输出端通过氟利昂管道相连通，所述冷凝器6与所述余热输送单元形成媒介流通回路；所述热泵机组4与所述蒸发器3的热量返回端通过氟利昂管道相连通；所述用户端18包括热水供水系统16和热水回水系统17；所述余热输送单元，包括具有次级泵9的媒介输出通路、具有初级泵8的媒介返回通路和板式换热装置14；所述媒介输出通路的进液端与所述冷凝器6的出液口相连通，所述媒介输出通路的出液端与所述板式换热装置14的进液口相连通；所述媒介返回通路的进液端与所述板式换热装置14的出液口相连通，所述媒介返回通路的出液端与所述冷凝器6的回液口相连通；所述板式换热装置14包括供热侧和换热侧；所述供热侧和所述换热侧的进水温度，均依赖电动调节阀来实现。所述板式换热装置14供热侧的进水口与所述次级泵9的出液端连通，所述板式换热装置14供热侧的出水口与所述初级泵8的进液端连通；所述板式换热装置14换热侧与所述用户端18连通，所述板式换热装置14换热侧的进水口与所述热水回水系统17的出液端连通，所述板式换热装置14换热侧的出水口与所述热水供水系统16的进液端连通。进一步地，所述余热输送单元还包括末端循环泵15，所述末端循环泵15设置于所述热水回水系统17与所述板式换热装置14之间，且位于所述热水回水系统17的下游。通过所述末端循环泵15实现了用户端18与板式换热装置14之间的水路循环，该水路循环保证了水的温度不发生大的变化，热量损失少，余热利用率更高。进一步地，所述初级泵8位于所述板式换热装置14与所述冷凝器6之间，且所述初级泵8的进液端与所述板式换热装置14的出液口相连通，所述初级泵8的出液端与所述冷凝器6的回液口相连通。进一步地，余热采集单元2为直膨式空调箱，该直膨式空调箱用于回收数据中心机房内产生的热量，并为热泵机组4提供低位热源；所述压缩机5为涡旋压缩机，该涡旋压缩机用于压缩低压气体。进一步地，所述余热回收系统还包括蓄热单元20，所述蓄热单元20包括蓄热装置10、安装有第一电动开关阀V1的管路、安装有第二电动调节阀V2的第一支路和安装有第三电动调节阀V3的第二支路，所述第一支路与所述第二支路并联设置；所述蓄热装置10包括上层布水器11、下层布水器12和补水装置13；所述补水装置13通过管路与所述上层布水器11连通；所述上层布水器11通过安装有第一截止阀S1的管路接入所述第一电动开关阀V1与所述第二电动调节阀V2之间；所述第一截止阀S1用于紧急截止蓄热装置10与所述第一电动开关阀V1、所述第二电动调节阀V2所在通路的连通；所述下层布水器12通过安装有第二截止阀S2的管路接入所述第三电动调节阀V3所在的通路；所述第二截止阀S2用于紧急截止蓄热装置10与所述第三电动调节阀V3所在通路的连通。该余热回收系统采用所述蓄热单元可将部分余热先储存起来，待余热不足时再释放使用，提高余热利用率。进一步地，所述余热回收系统还包括与所述冷凝器6相连通的应急风冷冷凝器19。所述冷凝器6采用双冷凝器配置，即使用两组换热器，其中一个换热器是"氟利昂-水"壳管换热器，另一个换热器是"氟利昂-风"，也就是应急风冷冷凝器19，该应急风冷冷凝器19也可以看作是与冷凝器6相连通的另外设置的应急设备，当产生的热源温度多高或热量过多时，用户端18无法消化掉大量的热量，此时可开启该应急风冷冷凝器19进行强制冷却，以保证热量散失效率。本专利技术还提供一种控制方法，基于如上所述的余热回收系统，包括以下步骤：S1：检测余热回收系统所处的工作模态；S2：根据工作模态控制初级泵8、次级泵9、第一电动开关阀V1、第二电动调节阀V2和第三电动调节阀V3的开合状态。进一步地，在步骤S1中，所述工作模态包括单纯蓄热模式、边蓄热边供热模式、蓄热装置单独供热模式、主机单独供热模式和应急模式中的至少一种；在步骤S2中：若所述工作模态为单纯蓄热模式，分别开启所述第一电动开关阀V1、所述第三电动调节阀V3、所述初级泵8，同时分别关闭所述第二电动调节阀V2、所述次级泵9和应急风冷冷凝器19；若所述工作模态为边蓄热边供热模式，分别开启所述第一电动开关阀V1、所述第三电动调节阀V3、所述初级泵8和所述次级泵9，同时分别关闭所述第二电动调节阀V2和所述应急风冷冷凝器19；若所述工作模态为蓄热装置单独供热模式，分别开启所述第一电动开关阀V1、所述第二电动调节阀V2、所述第三电动调节阀V3和所述次级泵9，同时分别关闭所述初级泵8和所述应急风冷冷凝器19；若所述工作模态为主机单独供热模式，分别开启所述初级泵8和所述次级泵9，同时分别关闭所述第一电动开关阀V1、所述第二电动调节阀V2、所述第三电动调节阀V3和所述应急风冷冷凝器19；若所述工作模态处于应急模式，开启所述应急风冷冷凝器19，同时分别关闭所述第一电动开关阀V1、所述第二电动调节阀V2、所述第三电动调节阀V3、所述初级泵8和所述次级泵9。进一步地，所述控制方法还包括故障检测步骤：当检测到余热回收系统存在至少一个下述风险时，判断系统存在故障，关闭所述余热回收系统的总控开关；所述风险包括：任一热泵机组或循环水泵的运行发生异常；室内直膨机组的运行发生异常；蓄热单元的温度超过预设值或压力超过预设值。进一步地，所述控制方法包括应急散热步骤：检测蓄热单元20的温度，若所述蓄热单元20的温度高于预设值时，控制所述应急风冷冷凝器19开启。本专利技术所提供的余热回收系统用于回收再利用数据中心产生的热量。该余热回收系统包括余热采集单元2、热泵机组4、余热输送单元和用户端18。在工作过程中，余热采集单元2收集数据中心机房内产生的热量，通过蒸发器3吸收热量，产生低温低压气体；低压气体被压缩机5吸入，经过压缩机5压缩变成高温高压气体；高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种基于数据中心的余热回收系统,包括用户端(18)，所述用户端(18)包括热水供水系统(16)和热水回水系统(17)，其特征在于，所述余热回收系统还包括余热采集单元(2)、热泵机组(4)和余热输送单元；所述余热采集单元(2)包括蒸发器(3)，用于收集数据中心机房内产生的热量，并通过所述蒸发器(3)吸收热量，产生低温低压气体；所述热泵机组(4)包括依次连通的压缩机(5)、冷凝器(6)和节流装置(7)，所述压缩机(5)与所述蒸发器(3)的热量输出端相连通，所述冷凝器(6)与所述余热输送单元形成媒介流通回路；所述余热输送单元，包括具有次级泵(9)的媒介输出通路、具有初级泵(8)的媒介返回通路和板式换热装置(14)；所述媒介输出通路的进液端与所述冷凝器(6)的出液口相连通，所述媒介输出通路的出液端与所述板式换热装置(14)的进液口相连通；所述媒介返回通路的进液端与所述板式换热装置(14)的出液口相连通，所述媒介返回通路的出液端与所述冷凝器(6)的回液口相连通；所述板式换热装置(14)包括供热侧和换热侧；所述板式换热装置(14)供热侧的进水口与所述次级泵(9)的出液端连通，所述板式换热装置(14)供热侧的出水口与所述初级泵(8)的进液端连通；所述板式换热装置(14)换热侧与所述用户端(18)连通，所述板式换热装置(14)换热侧的进水口与所述热水回水系统(17)的出液端连通，所述板式换热装置(14)换热侧的出水口与所述热水供水系统(16)的进液端连通。...

【技术特征摘要】
1.一种基于数据中心的余热回收系统,包括用户端(18)，所述用户端(18)包括热水供水系统(16)和热水回水系统(17)，其特征在于，所述余热回收系统还包括余热采集单元(2)、热泵机组(4)和余热输送单元；所述余热采集单元(2)包括蒸发器(3)，用于收集数据中心机房内产生的热量，并通过所述蒸发器(3)吸收热量，产生低温低压气体；所述热泵机组(4)包括依次连通的压缩机(5)、冷凝器(6)和节流装置(7)，所述压缩机(5)与所述蒸发器(3)的热量输出端相连通，所述冷凝器(6)与所述余热输送单元形成媒介流通回路；所述余热输送单元，包括具有次级泵(9)的媒介输出通路、具有初级泵(8)的媒介返回通路和板式换热装置(14)；所述媒介输出通路的进液端与所述冷凝器(6)的出液口相连通，所述媒介输出通路的出液端与所述板式换热装置(14)的进液口相连通；所述媒介返回通路的进液端与所述板式换热装置(14)的出液口相连通，所述媒介返回通路的出液端与所述冷凝器(6)的回液口相连通；所述板式换热装置(14)包括供热侧和换热侧；所述板式换热装置(14)供热侧的进水口与所述次级泵(9)的出液端连通，所述板式换热装置(14)供热侧的出水口与所述初级泵(8)的进液端连通；所述板式换热装置(14)换热侧与所述用户端(18)连通，所述板式换热装置(14)换热侧的进水口与所述热水回水系统(17)的出液端连通，所述板式换热装置(14)换热侧的出水口与所述热水供水系统(16)的进液端连通。2.根据权利要求1所述的余热回收系统，其特征在于，所述余热输送单元还包括末端循环泵(15)，所述末端循环泵(15)设置于所述热水回水系统(17)与所述板式换热装置(14)之间，且位于所述热水回水系统(17)的下游。3.根据权利要求2所述的余热回收系统，其特征在于，所述初级泵(8)位于所述板式换热装置(14)与所述冷凝器(6)之间，且所述初级泵(8)的进液端与所述板式换热装置(14)的出液口相连通，所述初级泵(8)的出液端与所述冷凝器(6)的回液口相连通。4.根据权利要求3所述的余热回收系统，其特征在于，余热采集单元(2)为直膨式空调箱，所述直膨式空调箱用于回收数据中心机房内产生的热量，并为热泵机组(4)提供低位热源；所述压缩机(5)为涡旋压缩机，所述涡旋压缩机用于压缩低压气体。5.根据权利要求1-4任一项所述的余热回收系统，其特征在于，还包括蓄热单元(20)，所述蓄热单元(20)包括蓄热装置(10)、安装有第一电动开关阀(V1)的管路、安装有第二电动调节阀(V2)的第一支路和安装有第三电动调节阀(V3)的第二支路，所述第一支路与所述第二支路并联设置；所述蓄热装置(10)包括上层布水器(11)、下层布水器(12)...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭庆沅，倪文岗，
申请(专利权)人：中首能能源投资北京有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11