一种数据中心螺旋埋管余热利用系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术属于余热利用设备技术领域，公开了一种数据中心螺旋埋管余热利用系统及其控制方法，数据中心制冷系统对数据中心进行制冷的同时将热量传递到螺旋埋管换热装置；螺旋埋管换热装置将冷凝器在冷凝过程中放出的热量传递到热泵机组；热泵机组通过换热器将热量传递给用户端。本发明专利技术利用螺旋埋管换热装置将数据中心余热传递并储存到周围储热介质中，实现热能的储存，螺旋管的设置结构紧凑，换热效率更高；当用户端需要热量时，第一换热机构将热量通过螺旋埋管传递给第二换热机构，再通过热泵机组和换热器将热量传递给用户端；若用户端不需要热量，第一换热机构将热量散发到储热介质中储存，从而实现长期数据中心余热利用。从而实现长期数据中心余热利用。从而实现长期数据中心余热利用。

【技术实现步骤摘要】
一种数据中心螺旋埋管余热利用系统及其控制方法


[0001]本专利技术属于余热利用设备
，尤其涉及一种数据中心螺旋埋管余热利用系统及其控制方法。

技术介绍

[0002]近年来，随着5G移动通信、互联网、云计算、大数据、物联网、AR/VR、人工智能等新型技术的快速发展，数据中心的信息处理量越来越大，而且其自身产生的热量也越来越大，随之制冷所需的电量也越来越大。
[0003]数据中心所产热量直接散至周围环境中，无法对该部分热量进行有效的利用是对能源的大量浪费，而数据中心的办公室中需要大量的热能进行供暖或者供应生活热水，若将数据中心自身所产热量引入办公室即用户端，则能够实现对余热的有效利用，并大大降低了办公室的供暖以及生活热水的能耗。由鉴于此，需要提供一种新型的数据中心的余热利用系统。
[0004]通过上述分析，现有技术存在的问题及缺陷为：
[0005]现有的数据中心缺少余热利用设备，所产热量直接散至周围环境中，无法对该部分热量进行有效的利用是对能源的大量浪费。

技术实现思路

[0006]针对现有技术存在的问题，本专利技术提供了一种数据中心螺旋埋管余热利用系统及其控制方法。
[0007]本专利技术是这样实现的，一种数据中心螺旋埋管余热利用系统包括：
[0008]数据中心制冷系统，用于利用蒸发器和冷凝器进行热量交换，对数据中心进行制冷的同时将热量传递到螺旋埋管换热装置；
[0009]螺旋埋管换热装置，垂直埋设于地面以下，包括第一换热机构与第二换热机构，所述第一换热机构与第二换热机构分别与冷凝器和热泵机组连通，用于将冷凝器在冷凝过程中放出的热量传递到热泵机组；
[0010]所述热泵机组通过循环管道和第二水泵连接有换热器，用于通过换热器将热量传递给用户端。
[0011]进一步，所述第一换热机构包括第一螺旋上升管和第一回流管，第一螺旋上升管和第一回流管外端分别与冷凝器的两端连通；
[0012]所述第二换热机构包括第二上升管和第二螺旋回流管，所述第二上升管和第二螺旋回流管分别与热泵机组两端连通，所述第二上升管中间连接有第一水泵；
[0013]所述第一螺旋上升管和第二螺旋回流管的螺旋管部分紧密相连。
[0014]进一步，所述螺旋埋管换热装置还包括有由内向外依次设置的第一保温层、第一隔热层、钢支撑结构、空气隔离层和储热池壁，所述钢支撑结构的外侧设置有反射膜，第一保温层里侧填充有储热介质；
[0015]所述螺旋埋管换热装置位于第一保温层里侧，所述螺旋埋管换热装置的上端设置有封闭结构，所述封闭结构包括自上至下依次设置的第二隔热层和第二保温层，所述第二隔热层上表面设置有防水膜。
[0016]进一步，还包括有PLC控制器，所述第一水泵、第二水泵和热泵机组的控制开关均与PLC控制器连接。
[0017]进一步，所述PLC控制器电连接有第一温度传感器，所述第一温度传感器用于检测用户端的进水温度。
[0018]进一步，所述PLC控制器电连接有第二温度传感器，所述第二温度传感器用于监测所述热泵机组中冷凝器侧的出液温度。
[0019]进一步，还包括有辅助加热装置，所述辅助加热装置通过循环管道和第三水泵与换热器连通，用于通过换热器向用户端提供热量，所述辅助加热装置的控制开关和所述第三水泵均与PLC控制器电连接。
[0020]进一步，所述蒸发器和冷凝器两端的循环管路中间分别安装有膨胀阀和压缩机。
[0021]本专利技术的另一目的在于提供一种数据中心螺旋埋管余热利用系统的控制方法，所述数据中心螺旋埋管余热利用系统的控制方法包括：
[0022]步骤一，用户端对热能需求量较小时，打开第一水泵，冷凝器释放的热量传递给第一换热机构，第一换热机构与第二换热机构进行热量交换；
[0023]步骤二，第二换热机构通过热泵机组以及换热器将热量传递到用户端，热能在用户端以热水的形式存在；
[0024]步骤三，用户端不需要供热时，关闭第一水泵，第一换热机构将热量输入到螺旋埋管换热装置中，螺旋埋管换热装置将热量传递到周围的储热介质中进行储存；
[0025]步骤四，用户端对热能需求量较大时，打开热泵机组和辅助加热装置，螺旋埋管换热装置将储热介质中的热量传递给热泵机组，热泵机组通过换热器将热量传递到用户端，并利用辅助加热装置进行辅助加热。
[0026]进一步，在PLC控制器内设定不同的温度值，利用第一温度传感器检测用户端的进水温度，利用第二温度传感器检测热泵机组中冷凝器侧的出液温度，并将检测到的温度信号传递给PLC控制器，PLC控制器根据温度信息控制热泵机组开启状态。
[0027]结合上述的技术方案和解决的技术问题，本专利技术所要保护的技术方案所具备的优点及积极效果为：
[0028]第一、本专利技术提供的数据中心螺旋埋管余热利用系统设置有螺旋埋管换热装置，用于将数据中心余热传递并储存到周围储热介质中，实现热能的储存，螺旋管的设置结构紧凑，换热效率更高。利用冷凝器所散发的热量传递给第一换热机构，当用户端需要热量时，打开热泵机组，第一换热机构将热量通过螺旋埋管传递给第二换热机构，再通过热泵机组和换热器将热量传递给用户端，其中第一螺旋上升管和第二螺旋回流管采用逆流方式，若用户端热量不足可开启辅助加热装置；若用户端不需要热量，例如夏季无需供暖且无需生活热水时，关闭热泵，第一换热机构将热量散发到储热介质中储存，当需要热量时，热泵通过第二换热机构从储热介质中获得热量，从而实现长期数据中心余热利用。
[0029]第二，本专利技术通过利用数据中心制冷系统的余热，将热量传递到螺旋埋管换热装置中，再利用热泵机组将热量传递给用户端，实现了能源的再利用和回收，从而提高了数据
中心的能源利用效率。
[0030]进一步，本专利技术能够利用数据中心产生的余热，将其转化为有用的热能，可以降低数据中心的能源消耗成本，减少二氧化碳等温室气体的排放，具有显著的节能减排效果。
[0031]进一步，本专利技术采用了PLC控制器和多个温度传感器，可以实现对系统的高精度控制，从而提高了系统的稳定性和可靠性。
[0032]第三，作为本专利技术的权利要求的创造性辅助证据，还体现在以下3个重要方面：
[0033](1)本专利技术的技术方案转化后的预期收益和商业价值为：
[0034]本专利技术可以有效利用数据中心的余热，减少冷却设备的能耗，从而降低数据中心的运营成本，提高经济效益。
[0035]随着环保意识的不断提高，越来越多的企业和用户在选择数据中心时会考虑其环保性能。本专利技术的应用可以提高数据中心的环保性能，增加其竞争力。
[0036]本专利技术可以应用于各种规模的数据中心和工业厂房等，有着广阔的市场前景和商业价值。
[0037]总的来说，本专利技术应用可以实现能源的高效利用，节约能源成本，减少环境污染，提高企业的竞争力和形象，具有重要的社会、环境和经济价值。
[0038](2)本专利技术的技术方案填补了国内外业内技术空白：...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种数据中心螺旋埋管余热利用系统，其特征在于，所述数据中心螺旋埋管余热利用系统包括：数据中心制冷系统，用于利用蒸发器和冷凝器进行热量交换，对数据中心进行制冷的同时将热量传递到螺旋埋管换热装置；螺旋埋管换热装置，垂直埋设于地面以下，包括第一换热机构与第二换热机构，所述第一换热机构与第二换热机构分别与冷凝器和热泵机组连通，用于将冷凝器在冷凝过程中放出的热量传递到热泵机组；所述热泵机组通过循环管道和第二水泵连接有换热器，用于通过换热器将热量传递给用户端。2.如权利要求1所述的数据中心螺旋埋管余热利用系统，其特征在于，所述第一换热机构包括第一螺旋上升管和第一回流管，第一螺旋上升管和第一回流管外端分别与冷凝器的两端连通；所述第二换热机构包括第二上升管和第二螺旋回流管，所述第二上升管和第二螺旋回流管分别与热泵机组两端连通，所述第二上升管中间连接有第一水泵；所述第一螺旋上升管和第二螺旋回流管的螺旋管部分紧密相连。3.如权利要求2所述的数据中心螺旋埋管余热利用系统，其特征在于，所述螺旋埋管换热装置还包括有由内向外依次设置的第一保温层、第一隔热层、钢支撑结构、空气隔离层和储热池壁，所述钢支撑结构的外侧设置有反射膜，第一保温层里侧填充有储热介质；所述螺旋埋管换热装置位于第一保温层里侧，所述螺旋埋管换热装置的上端设置有封闭结构，所述封闭结构包括自上至下依次设置的第二隔热层和第二保温层，所述第二隔热层上表面设置有防水膜。4.如权利要求2所述的数据中心螺旋埋管余热利用系统，其特征在于，还包括有PLC控制器，所述第一水泵、第二水泵和热泵机组的控制开关均与PLC控制器连接。5.如权利要求4所述的数据中心螺旋埋管余热利用系统，其特征在于，所述PLC控制器电连接有第一温度传感器，所述第一温度传感器用于检测用户端的进水温度。6.如权利要求4...

【专利技术属性】
技术研发人员：李俊，余启瑞，
申请(专利权)人：广东电网有限责任公司广州供电局，
类型：发明
国别省市：