一种建于泵站附近的集制冷与供热为一体的数据中心系统技术方案

本发明专利技术公开了一种设计合理一种建于泵站附近的集制冷与供热为一体的数据中心系统，包括CO

【技术实现步骤摘要】
一种建于泵站附近的集制冷与供热为一体的数据中心系统
本专利技术涉及一种建于泵站附近的集制冷与供热为一体的数据中心系统，属于节能减排和新能源

技术介绍
随着电子信息行业的飞速发展，数据中心的发展也进入到一个新的阶段。特别是新基建的大力提倡，数据中心产业迎来新的发展高峰，目前数据中心在加强基础管理的同时，为维持恒定的室内温度需要全年为之降温，由此带来了巨额的耗电量及电费。据统计，在数据中心机房中制冷空调设备的耗能约占总体耗能的40％，并且数据中心排出的热量并没有得到有效利用，同样造成了极大的浪费。利用当地环境对数据中心进行散热是目前人们比较关注的一个方法。从调整能源结构的角度来看，新能源在社会能源结构中所占比重越来越大，可再生能源诸如风能、太阳能、水能、生物质能等等是当前人们尤其关注的，比如微藻在能源方面的应用。植物（微藻）的光合作用可以固定大量二氧化碳，申请号为201810204218.7的专利技术专利公开了利用微藻光合作用的热电联产。而相对光合作用，植物（微藻）的呼吸作用则将产生大量的CO2，利用这部分CO2对于碳的减排同样具有重要意义。同时，二氧化碳作为一种安全、环保的制冷剂，已经越来越受到国内外学者的关注，其在制冷及供热领域具有广泛的应用前景和可观的经济价值。基于此，本专利技术提出了一种建于泵站附近的集制冷与供热为一体的数据中心系统。
技术实现思路
本专利技术的目的在于克服现有技术中存在的上述不足，而提供一种设计合理一种建于泵站附近的集制冷与供热为一体的数据中心系统，该系统不仅可以利用已建泵站自身提升水势能的优势，而且能够有效利用微藻呼吸作用产生的CO2，环保无害，符合目前节能减排政策。此外本系统能够低成本、低能耗捕集CO2，加以循环利用。本专利技术解决上述问题所采用的技术方案是：一种建于泵站附近的集制冷与供热为一体的数据中心系统，其特征是，包括CO2生产系统、冷热联供系统、数据中心机房和泵站。所述CO2生产系统包括微藻培养罐、O2罐和CO2储气罐；所述微藻培养罐设置有气体输入口、气体输出口和培养液输入口，所述气体输入口包括O2输入口和CO2输入口，所述气体输出口包括CO2输出口和O2输出口；所述微藻培养罐的O2输出口与O2罐的进气口连接，所述O2罐的出气口与微藻培养罐的O2输入口连接；所述微藻培养罐的CO2输出口与CO2储气罐的进气口连接，所述CO2储气罐的出气口分两路，其中一路与微藻培养罐的CO2输入口连接，另一路接入所述数据中心机房；进一步的，微藻培养罐中所用的微藻为能在工业浓盐水中生长的盐水藻（盐水藻可以取自中西部高原荒漠的大小盐湖），也可以选用水泵站附近水源中的淡水藻（如小球藻）；可见本专利技术中的微藻培养可在水泵站附近，也可以在贫瘠的高原荒漠等极端环境下进行；进一步的，本专利技术中微藻培养不仅可以选在水资源丰富的地带，而且可以考虑风资源与光照充足的高原地带。所述数据中心机房的散热管网分为主路和旁路，所述主路的输入口与CO2储气罐的出气口连接，所述主路的输出口与所述储能罐连接；所述旁路的输入口与泵站连接，所述旁路的输出口与所述微藻培养罐的培养液输入口连接；所述冷热联供系统包括储能罐、压缩机、水轮机、换热器、膨胀阀和蓄冷罐；所述储能罐的输入口与所述数据中心机房的散热管网主路输出口连接，所述储能罐的输出口与所述压缩机连接；所述压缩机的气体输出口与所述换热器连接，所述压缩机的动力输入端与所述水轮机的动力输出端同轴连接；所述换热器的输入口包括气体输入口和水输入口，所述换热器的输出口包括气体输出口和水输出口，所述换热器的气体输入口与所述压缩机的气体输出口连接，所述换热器的气体输出口与所述膨胀阀连接，所述换热器的水输入口和水输出口接入小区供热管网或城市市政热网；所述膨胀阀的出口分两个支路，其中第一支路汇合所述CO2储气罐的气体输出口接入数据中心机房的散热管网主路输入口，第二支路则接入蓄冷罐；所述蓄冷罐的输入口包括气体输入口和水输入口，所述蓄冷罐的输出口包括气体输出口和水输出口，所述蓄冷罐的气体输入口与所述膨胀阀的输出口连接，所述蓄冷罐的气体输出口与CO2储气罐的气体输出口以及膨胀阀的气体输出口汇合后接入所述数据中心机房的散热管网主路输入口；进一步的，所述储能罐中的储能介质可以是取自附近水源的水，也可以是空气、蒸汽或者导热油等；所述储能介质的热源可以来自电加热，也可以来自太阳能光热等；进一步的，所述泵站可以利用已建的水泵站，所述泵站的泵将水提至高处，高势能的水冲击水轮机，水轮机带动压缩机对输入的CO2进行压缩，所述水轮机的水流输出端接入所述数据中心机房的散热管网旁路；所述泵站的泵、水轮机以及压缩机采用同轴连接；进一步的，所述膨胀阀出口的两个支路设置有三通阀；冬季天冷，膨胀阀接入蓄冷罐的支路阀门关闭；夏季天气炎热，膨胀阀出口的两个支路阀门均开启。上述建于泵站附近的集制冷与供热为一体的数据中心系统的工作方法按工质流动分为两个过程，具体如下：1.CO2生产过程：白天有阳光时，微藻进行光合作用产生O2储存在O2罐中；夜晚O2罐的O2进入微藻培养罐内作为呼吸作用的反应物，微藻呼吸作用产生的CO2，一部分进入微藻培养罐作为其光合作用的反应物，另一部分与来自膨胀阀和蓄冷罐输出口的CO2混合后形成低温CO2气体，进入数据中心机房的散热管网主路输入口，带走机房服务器产生的热量。夏季炎热时，必须开启数据中心机房的散热管网旁路阀门，将冲击水轮机后的低温水流经数据中心机房的散热管网旁路对数据中心机房进行二次散热；这是由于夏季膨胀阀出口两个支路的阀门均开启，膨胀阀出口部分CO2进入蓄冷罐给用户供冷，这部分CO2温度会升高，导致进入数据中心机房的散热管网主路的混合CO2气体温度也偏高，再加上夏季环境温度较高，数据中心机房散热较为困难。而冬季温度较低，数据中心机房的散热管网旁路阀门可不开启，这是由于冬季环境对机房具有自然冷却效果，且膨胀阀接入蓄冷罐的支路阀门关闭，使得混合进入数据中心机房的散热管网主路的CO2温度相对较低，机房散热更容易。2.冷热双联供：来自数据中心机房的散热管网主路输出口的CO2进入储能罐，与吸收太阳光热后的储能介质进行换热形成350℃的CO2，接着中温CO2经过压缩机后形成700℃、30Mpa的CO2，高温高压的CO2进入换热器，与热网中的低温水换热，为小区或城市热网供暖；换热后的CO2进入膨胀阀做功，做功后低温低压的乏气分为两个支路，其中第一支路输出的气体与CO2储气罐输出的CO2混合后进入数据中心机房的散热管网主路输入口，第二支路的CO2进入蓄冷罐与供冷管网中的工质换热，为小区或城镇供冷，蓄冷罐输出的CO2与膨胀阀的第一支路以及CO2储气罐输出的CO2混合后进入数据中心机房。进一步的，泵站将水从低处提至高处，高势能的水冲击水轮机，水轮机通过压缩机的动力输入端带动压缩机做功，同时高势能的水做功后通过水轮机的水输出端进入数据中心机房的散热管网旁路，对机房服务器进行二次散热；进一步的，储能罐中的储能介质还可以本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种建于泵站附近的集制冷与供热为一体的数据中心系统，其特征是，包括CO

【技术特征摘要】
1.一种建于泵站附近的集制冷与供热为一体的数据中心系统，其特征是，包括CO2生产系统、冷热联供系统、数据中心机房（4）和泵站（6）；
所述CO2生产系统包括微藻培养罐（1）、O2罐（2）和CO2储气罐（3）；所述微藻培养罐（1）设置有气体输入口、气体输出口和培养液输入口，所述气体输入口包括O2输入口和CO2输入口，所述气体输出口包括CO2输出口和O2输出口；所述微藻培养罐（1）的O2输出口与O2罐（2）的进气口连接，所述O2罐（2）的出气口与微藻培养罐（1）的O2输入口连接；所述微藻培养罐（1）的CO2输出口与CO2储气罐（3）的进气口连接，所述CO2储气罐（3）的出气口分两路，其中一路与微藻培养罐（1）的CO2输入口连接，另一路接入所述数据中心机房（4）；
所述数据中心机房（4）的散热管网分为主路和旁路，所述主路的输入口与CO2储气罐（3）的出气口连接，所述主路的输出口与所述储能罐（5）连接；所述旁路的输入口与泵站（6）连接，所述旁路的输出口与所述微藻培养罐（1）的培养液输入口连接；
所述冷热联供系统包括储能罐（5）、压缩机（7）、水轮机（8）、换热器（9）、膨胀阀（10）和蓄冷罐（11）；所述储能罐（5）的输入口与所述数据中心机房（4）的散热管网主路输出口连接，所述储能罐（5）的输出口与所述压缩机（7）连接；所述压缩机（7）的气体输出口与所述换热器（9）连接，所述压缩机（7）的动力输入端与所述水轮机（8）的动力输出端同轴连接；所述换热器（9）的输入口包括气体输入口和水输入口，所述换热器（9）的输出口包括气体输出口和水输出口，所述换热器（9）的气体输入口与所述压缩机（7）的气体输出口连接，所述换热器（9）的气体输出口与所述膨胀阀（10）连接，所述换热器（9）的水输入口和水输出口接入小区供热管网或城市市政热网；所述膨胀阀（10）的出口分两个支路，其中第一支路汇合所述CO2储气罐（3）的气体输出口接入数据中心机房（4）的散热管网主路输入口，第二支路则接入蓄冷罐（11）；所述蓄冷罐（11）的输入口包括气体输入口和水输入口，所述蓄冷罐（11）的输出口包括气体输出口和水输出口，所述蓄冷罐（11）的气体输入口与所述膨胀阀（10）的输出口连接，所述蓄冷罐（11）的气体输出口与CO2储气罐（3）的气体输出口以及膨胀阀（10）的气体输出口汇合后接入所述数据中心机房（4）的散热管网主路输入口。


2.根据权利要求1所述的建于泵站附近的集制冷与供热为一体的数据中心系统，其特征是，微藻培养在水资源丰富的地带，或者在风资源与光照充足的高原地带；所述泵站（6）利用已建的水泵站，所述水轮机（8）的水流输出端接入所述数据中心机房（4）的散热管网旁路；所述泵站（6）的泵、水轮机（8）...

【专利技术属性】
技术研发人员：高超丹，叶智，李焕龙，
申请(专利权)人：华电电力科学研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33