本发明专利技术涉及一种基于热化学吸附储能的跨季节数据中心余热利用系统及方法，包括数据中心余热收集模块、热化学吸附反应模块、吸附质储液模块、储放热控制系统、吸附反应材料循环存储模块。本发明专利技术借助热化学吸附反应进行数据中心余热的吸收，并利用热化学吸附反应盐稳定安全的性能进行跨季节存储，减少了能源耗散的同时实现了能量在时间尺度上的调节。本发明专利技术将热化学吸附反应模块与吸附质储液模块进行分别设计，保证了热化学吸附反应的稳定进行，利用热化学吸附反应材料的高储热密度进行热储存也便于反应材料循环使用。本发明专利技术的实施可增强跨季节储热与数据中心余热回收在工程应用中的经济性和可靠性。中的经济性和可靠性。中的经济性和可靠性。
【技术实现步骤摘要】
一种基于热化学吸附储能的跨季节数据中心余热利用系统及方法
[0001]本专利技术涉及一种基于热化学吸附储能的跨季节数据中心余热利用系统及方法，属于储能技术及余热供热技术交叉领域。
技术介绍
[0002]随着双碳战略的推进，能源高效生产与回收利用的理念越来越深入人心。针对能源生产与需求在时间、空间上的差异，储能技术有的广阔的发展空间。而储热作为储能的重要方式，相比储电更廉价，也更适合长时间和大规模建设。
[0003]储热技术目前主要有显热储能和相变潜热储能三种。显热技术利用材料温度变化储热，最为简单成熟，但储能密度较低且由于热量耗散难以支持跨季节利用，稳定性不足。相变储热利用相变潜热储热，材料处于恒温或在很窄温度范围内变化，储能密度更大，但存在相变材料存在过冷、析出、导热系数低等问题，循环使用大大缩短材料寿命。化学吸附储热可长期储存，且储热密度高达2000kJ/kg，是一种具有发展潜力的大容量、高性能储热方法，在规模化工业储热上有巨大应用前景。中国专利ZL201310195797.0和中国专利ZL201310193402.3便在此方向做出了相关设计。
[0004]我国数据中心用电量增长迅猛，预计2030年将突破4000亿千瓦时，但其余热回收应用寥寥无几，大规模余热被浪费。以腾讯天津数据中心为例，其提取园区1/40热量即可满足办公楼采暖需求，每年可节省采暖费50余万元，减少能耗标煤量达1620.87吨，相当于减少约4000吨二氧化碳排放。以我国数据中心耗电量为1600亿千瓦时测算，如果其余热被完全利用，可满足北京市2.56亿平方米的采暖用热。同时，随着低碳社会的发展和居民采暖需求的提升，热量将越来越珍贵。而跨季节储热可以收集数据中心等场合的全年余热，累积利用，变废为宝，对余热进行储能回收，对我国节能减排及“双碳”战略推进大有裨益。
技术实现思路
[0005]本专利技术的目的是实现余热的跨季节储能利用，克服现有相变储热材料供温温度单一、储热密度不足、储存环境等问题，提供一种基于热化学吸附储能的跨季节数据中心余热利用系统及方法。
[0006]为实现上述目的，本专利技术采用以下技术方案：
[0007]一种基于热化学吸附储能的跨季节数据中心余热利用系统，其包括数据中心余热收集模块、热化学吸附反应模块、吸附质储液模块、储放热控制系统、吸附反应材料循环存储模块。
[0008]数据中心余热收集模块包括余热吸收换热系统、余热吸收冷却工质、余热吸收冷却工质储罐、冷却工质循环泵、冷却工质循环控制阀、冷却工质循环管路。余热吸收换热系统、余热吸收冷却工质储罐、冷却工质循环泵、冷却工质循环控制阀均安装在冷却工质循环管路上。
[0009]热化学吸附反应模块包括热化学吸附反应材料罐、热化学吸附反应盐本体、热化学吸附反应填充剂、热化学吸附反应床、吸附质循环管道。热化学吸附反应盐本体与热化学吸附反应填充剂混合填充在热化学吸附反应材料罐中。热化学吸附反应床安装在热化学吸附反应材料罐中并与热化学吸附反应盐本体、热化学吸附反应填充剂充分接触。
[0010]吸附质储液模块包括吸附质本体、吸附质储液罐、储液罐进口阀、吸附质换热系统、风机、储液罐出口阀。吸附质本体可通过吸附质储液罐。吸附质储液罐、储液罐进口阀、储液罐出口阀通过吸附质循环管道联通。吸附质换热系统安装在吸附质储液罐中并与风机相连。吸附质本体储存在吸附质储液罐中并与充分接触。
[0011]储放热控制模块包括储放热控制器本体、冷却工质高温温度传感器、冷却工质低温温度传感器、反应盐本体温度传感器、储液罐压力传感器、储液罐温度传感器。冷却工质高温温度传感器安装在余热吸收换热系统与热化学吸附反应模块之间的冷却工质循环管路上。冷却工质低温温度传感器安装在热化学吸附反应模块与余热吸收冷却工质储罐之间的冷却工质循环管路上。反应盐本体温度传感器安装在热化学吸附反应材料罐中距离热化学吸附反应床稍远不易受热位置，与热化学吸附反应盐本体接触。储液罐压力传感器与储液罐温度传感器安装在吸附质储液罐内。冷却工质高温温度传感器、冷却工质低温温度传感器、反应盐本体温度传感器、储液罐压力传感器、储液罐温度传感器分别与储放热控制器本体相连。
[0012]吸附反应材料循环存储模块包括运输装置、吸附材料跨季节存储室。运输装置两端为热化学吸附反应模块、吸附材料跨季节存储室。热化学吸附反应材料罐可通过运输装置运输至吸附材料跨季节存储室。
[0013]余热吸收冷却工质通过热化学吸附反应床与热化学吸附反应盐本体、热化学吸附反应填充剂充分接触并进行热交换。吸附质本体来自于热化学吸附反应盐本体。冷却工质循环管路通过数据中心余热收集模块与热化学吸附反应模块。吸附质循环管道通过热化学吸附反应模块与吸附质储液模块。
[0014]余热吸收换热系统为数据中心所建设的余热利用系统，可采用对流式、吸附式、液体冷却处理器、风冷方法等多种形式，使用设备包括但不限于冷冻系统、压缩机以及制冷机，余热吸收冷却工质包括但不限于空气、水以及二氧化碳，利用数据中心废热温度为70℃
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75℃。
[0015]热化学吸附反应盐本体为热化学吸附储热反应盐材料，包括但不限于水合盐、氨络合物，如金属卤化物(包括但不限于SrCl2、CaSO4、MgCl2)与金属硫酸盐的结晶水合盐等。
[0016]热化学吸附反应盐选取应尽量满足以下要求：(1)合适的温度以及高的化学反应热；(2)好的反应可逆性，无副反应；(3)正逆反应迅速，以便于快速充放热；(4)生成物易分离且便于储存；(5)具有稳定的化学性能和循环稳定性，反应多次后，储热性能衰减小；(6)反应物及生成物无毒无害、无腐蚀性、不易燃易爆；(7)反应过程中体积变化小；(8)材料来源丰富，易于获得，价格低廉。
[0017]热化学吸附反应盐本体为热化学吸附储热反应盐材料，采用但不限于固/气热化学吸附储热，其储热密度可达800
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2200kJ/kg以上，是传统的显热储热和相变储热的4
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8倍多。而其相平衡方程(气液平衡线、反应盐平衡线)是压力或温度的单变量函数，即工作压力随工作温度确定，易与外界热用户匹配。
[0018]吸附质本体为工作气体，包括但不限于水、甲醇和氨，由热化学吸附反应盐本体吸收热量解吸附释放。虽然水安全无毒、无污染、与材料的兼容性好，但工作压力对于传质不利，且解析温度和吸附温度差距较大，又不能到0℃。甲醇系统工作压力较低的缺点，有剧毒。
[0019]热化学吸附反应填充剂本身不发生化学反应，仅作为热化学吸附反应盐本体的添加剂，包括但不限于膨胀石墨。
[0020]运输装置包括但不限于传送带、可移动储罐、车辆，用于将吸收热量后的热化学吸附反应盐转移至吸附材料跨季节存储室。
[0021]一种基于热化学吸附储能的跨季节数据中心余热利用方法包括以下步骤：
[0022]系统开始回收数据中心余热时，开启冷却工质循环泵与冷却工质循环控制阀，使冷却工质吸收余热到达热化学吸附反应床并作用于热本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种基于热化学吸附储能的跨季节数据中心余热利用系统，其特征在于，包括数据中心余热收集模块(1)、热化学吸附反应模块(2)、吸附质储液模块(3)、储放热控制系统(4)、吸附反应材料循环存储模块(5)；数据中心余热收集模块(1)包括余热吸收换热系统(11)、余热吸收冷却工质(12)、余热吸收冷却工质储罐(13)、冷却工质循环泵(14)、冷却工质循环控制阀(15)、冷却工质循环管路(16)；余热吸收换热系统(11)、余热吸收冷却工质储罐(13)、冷却工质循环泵(14)、冷却工质循环控制阀(15)均安装在冷却工质循环管路(16)上；热化学吸附反应模块(2)包括热化学吸附反应材料罐(21)、热化学吸附反应盐本体(22)、热化学吸附反应填充剂(23)、热化学吸附反应床(24)、吸附质循环管道(25)；热化学吸附反应盐本体(22)与热化学吸附反应填充剂(23)混合填充在热化学吸附反应材料罐(21)中；热化学吸附反应床(24)安装在热化学吸附反应材料罐(21)中并与热化学吸附反应盐本体(22)、热化学吸附反应填充剂(23)充分接触；吸附质储液模块(3)包括吸附质本体(31)、吸附质储液罐(32)、储液罐进口阀(33)、吸附质换热系统(34)、风机(35)、储液罐出口阀(36)；吸附质本体(31)可通过吸附质储液罐(32)，吸附质储液罐(32)、储液罐进口阀(33)、储液罐出口阀(36)通过吸附质循环管道(25)联通，吸附质换热系统(34)安装在吸附质储液罐(32)中并与风机(35)相连；吸附质本体(31)储存在吸附质储液罐(32)中并与充分接触；储放热控制模块(4)包括储放热控制器本体(41)、冷却工质高温温度传感器(42)、冷却工质低温温度传感器(43)、反应盐本体温度传感器(44)、储液罐压力传感器(45)、储液罐温度传感器(46)；冷却工质高温温度传感器(42)安装在余热吸收换热系统(11)与热化学吸附反应模块(2)之间的冷却工质循环管路(16)上，冷却工质低温温度传感器(43)安装在热化学吸附反应模块(2)与余热吸收冷却工质储罐(13)之间的冷却工质循环管路(16)上，反应盐本体温度传感器(44)安装在热化学吸附反应材料罐(21)中距离热化学吸附反应床(24)稍远不易受热位置，与热化学吸附反应盐本体(22)接触，储液罐压力传感器(45)与储液罐温度传感器(46)安装在吸附质储液罐(32)内，冷却工质高温温度传感器(42)、冷却工质低温温度传感器(43)、反应盐本体温度传感器(44)、储液罐压力传感器(45)、储液罐温度传感器(46)分别与储放热控制器本体(41)相连；吸附反应材料循环存储模块(5)包括运输装置(51)、吸附材料跨季节存储室(52)，运输装置(51)两端为热化学吸附反应模块(2)、吸附材料跨季节存储室(52)，热化学吸附反应材料罐(21)可通过运输装置(51)运输至吸附材料跨季节存储室(52)；余热吸收冷却工质(12)通过热化学吸附反应床(24)与热化学吸附反应盐本体(22)、热化学吸附反应填充剂(23)充分接触并进行热交换；吸附质本体(31)来自于热化学吸附反应盐本体(22)，冷却工质循环管路(16)通过数据中心余热收集模块(1)与热化学吸附反应模块(2)，吸附质循环管道(25)通过热化学吸附反应模块(2)与吸附质储液模块(3)。2.根据权利要求1所述的一种基于热化学吸附储能的跨季节数据中心余热利用系统，其特征在于，所述的余热吸收换热系统(11)为数据中心所建设的余热利用系统，采用对流式、吸附式、液体冷却处理器、或风冷方法中一种或多种形式，使用设备包括但不限于冷冻系统、压缩机以及制冷机，余热吸收冷却工质(...
【专利技术属性】
技术研发人员：钟崴，章楠，林小杰，周懿，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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