CN205119477U - 数据机房余热回收系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种数据机房余热回收系统，包括：控制器、换热机构、压缩机、余热回收机构，换热机构、压缩机、余热回收机构具有导通的制冷剂回路；换热机构包括并联的液冷换热器和风冷换热器；余热回收机构包括并联的液态介质加热设备和气态介质加热设备；余热回收机构的液态介质加热设备连接热水输出装置，且气态介质加热设备连接热风输出装置；控制器分别连接液冷换热器和风冷换热器以控制液冷换热器或风冷换热器工作利用压缩机的制冷剂为数据机房内的热风进行冷却；控制器还分别连接液态介质加热设备和气态介质加热设备以控制态介质加热设备或气态介质加热设备工作以输出热水或热风。
Description
技术领域
本实用新型涉及热回收技术领域，特别是指一种数据机房余热回收系统。
背景技术
随着网络技术的发展和信息化进程的加快，各种互联网数据中心、云计算数据中心等各种大型服务器集群建设也得到了快速发展。现有数据中心的大型服务器集群面临着能耗极高的问题，这是由于大型服务器集群在工作时会产生大量的热，据统计一个数据中心消耗的电力中只有约15-20％被用来进行计算和数据传输，其余的80-85％的电力都被各种设备消耗并转化成了热能。而为了维持大型服务器集群的正常工作，还需要大量电力来进行散热。现有技术中而为了保证服务器正常的运行温度不得不以强制冷却的方式对数据机房进行降温，而携带这些多余热量的介质(空气、水等)直接将热量排放到大气中。目前都是以水冷却或空气冷却的方式将这些多余热量排放于大气中，从而造成了能源的浪费和环境的污染。
实用新型内容
本实用新型要解决的技术问题是提供一种数据机房余热回收系，能够合理的利用数据机房散热系统的余热，有效利用资源。
为了解决上述问题，本实用新型实施例提出了一种数据机房余热回收系统，包括：控制器N1、换热机构、压缩机602、余热回收机构，其中所述换热机构、压缩机、余热回收机构具有导通的制冷剂回路；
其中所述换热机构包括并联的液冷换热器601和风冷换热器300，所述液冷换热器601和风冷换热器300，液冷换热器601和风冷换热器300分别连接压缩机602，且所述控制器连接所述液冷换热器601和风冷换热器300以控制所述液冷换热器601或风冷换热器300配合所述压缩机工作提供冷却介质为数据机房500降温；其中所述液冷换热器601包括连接所述压缩机602的制冷液通道和连接数据机房内设备的冷却液通道，所述冷却液通道和制冷剂通道在所述液冷换热器601内进行热交换使制冷剂为输送到数据机房的冷却液进行降温；其中所述风冷换热器300包括风道和制冷剂通道，所述风道和制冷剂通道在所述风冷换热器300内进行热交换以向所述数据机房内输送冷风；
其中所述余热回收机构包括并联的液态介质加热设备603和气态介质加热设备903，所述液态介质加热设备603和气态介质加热设备903分别连接所述压缩机602以通过压缩机602内吸收了热量的冷却介质产生热水/热风；所述余热回收机构的液态介质加热设备603连接热水输出装置，且气态介质加热设备903连接热风输出装置；所述热水输出装置包括热水储备水箱800，其中所述热水储备水箱800连接到液态介质加热设备603并与所述液态介质加热设备603导通形成加热回路，以通过热水储备水箱800内的水为液态介质加热设备603内的受热的制冷剂降温后，再将吸收了热量的水通过加热回路输送回热水储备水箱800；所述热风输出装置包括风道、设置在风道入口的风机、设置在风道内的换热部；其中换热部连接所述压缩机602以通过风机输送来的风对压缩机602内的受热的制冷剂进行冷却并输出热风；
其中，所述控制器N1分别连接所述液冷换热器601和风冷换热器300以控制所述液冷换热器601或风冷换热器300工作利用压缩机602的制冷剂为数据机房内的热风进行冷却；所述控制器N1还分别连接所述液态介质加热设备603和气态介质加热设备903以控制所述态介质加热设备603或气态介质加热设备903工作以输出热水或热风。
其中，所述液冷换热器601通过第一电磁阀V1连接所述压缩机602，并通过第二电磁阀V2连接液态介质加热设备603和气态介质加热设备903以形成至少包括液冷换热器601、压缩机602、液态介质加热设备603的第一回路和至少包括液冷换热器601、压缩机602、气态介质加热设备903的第二回路；所述风冷换热器300通过第三电磁阀V3连接所述压缩机602，并通过第四电磁阀V4连接所述液态介质加热设备603和气态介质加热设备903以形成至少包括风冷换热器300、压缩机602、液态介质加热设备603的第三回路和至少包括风冷换热器300、压缩机602、气态介质加热设备903的第四回路；其中所述控制器N1分别连接所述第一电磁阀V1、第二电磁阀V2、第三电磁阀V3、第四电磁阀V4。
其中，所述液态介质加热设备603通过第五电磁阀V5连接所述压缩机602，并通过第六电磁阀V6连接所述液态介质加热设备603和气态介质加热设备903；所述气态介质加热设备903通过第七电磁阀V7连接所述压缩机602，并通过第八电磁阀V8连接所述液态介质加热设备603和气态介质加热设备903。
其中，所述液冷换热器601与液态介质加热设备603之间设有膨胀阀604。
其中，所述液冷换热器601的冷却水输出端设有第一温度检测机构T1，所述第一温度检测机构T1连接所述控制器N1；所述气态介质加热设备903的制冷剂输入端设有第二温度检测机构T2，所述第二温度检测机构T2连接所述控制器N1；所述热水储备水箱内设有第三温度检测机构T3，所述第三温度检测机构T3连接所述控制器N1。
其中，所述热水储备水箱800内设有水位检测机构802，所述水位检测机构802连接所述控制器N1；所述热水储备水箱800设有补水管801，所述补水管801上设有补水阀，所述控制器N1连接所述补水阀以控制所述补水阀的开启/关闭。
其中，还包括设置在数据机房500内的送风风管501和回风风管502，其中所述送风风管501和回风风管502通过风冷换热器300导通，以将数据机房内的热空气从回风风管502吸入后，通过风冷换热器300冷却后再通过送风风管501送回数据机房500内。
其中，还包括设置在待加热房间内的加热风道，所述加热风道包括送风管903和回风管902；所述送风管903和回风管902通过所述导通以对所述待加热房间内的空气进行加热。
其中，所述风冷换热器300的风道内设有风机301。
其中，所述制冷剂为常压下低沸点工质。
本实用新型的上述技术方案的有益效果如下：
上述方案中，采用热水输出装置对冷凝器发出的热量进行回收以防止浪费能源，且上述系统简单易实现、成本低。
附图说明
图1为本实用新型实施例的结构示意图。
具体实施方式
为使本实用新型要解决的技术问题、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图及具体实施例进行详细描述。
针对现有技术中的数据中心的大型服务器集群散发的热量都被白白浪费的问题，本实用新型实施例提出了一种如图1所示的数据机房余热回收系统，包括：控制器N1、换热机构、压缩机602、余热回收机构，其中所述换热机构、压缩机、余热回收机构具有导通的制冷剂回路；
其中所述换热机构包括并联的液冷换热器601和风冷换热器300，所述液冷换热器601和风冷换热器300，液冷换热器601和风冷换热器300分别连接压缩机602，且所述控制器连接所述液冷换热器601和风冷换热器300以控制所述液冷换热器601或风冷换热器300配合所述压缩机工作提供冷却介质为数据机房500降温；其中所述液冷换热器601包括连接所述压缩机602的制冷液通道和连接数据机房内设备的冷却液通道，所述冷却液通道和制冷剂通道在所述液冷换热器601内进行热交换使制冷剂为输送到数据机房的冷却液进行降温；其中所述风冷换热器300包括风道和制冷剂通道，所述风道和制冷剂通道在所述风冷换热器300内进行热交换以向所述数据机房内输送冷风；
其中所述余热回收机构包括并联的液态介质加热设备603和气态介质加热设备903，所述液态介质加热设备603和气态介质加热设备903分别连接所述压缩机602以通过压缩机602内吸收了热量的冷却介质产生热水/热风；所述余热回收机构的液态介质加热设备603连接热水输出装置，且气态介质加热设备903连接热风输出装置；所述热水输出装置包括热水储备水箱800，其中所述热水储备水箱800连接到液态介质加热设备603并与所述液态介质加热设备603导通形成加热回路，以通过热水储备水箱800内的水为液态介质加热设备603内的受热的制冷剂降温后，再将吸收了热量的水通过加热回路输送回热水储备水箱800；所述热风输出装置包括风道、设置在风道入口的风机、设置在风道内的换热部；其中换热部连接所述压缩机602以通过风机输送来的风对压缩机602内的受热的制冷剂进行冷却并输出热风；
其中，所述控制器N1分别连接所述液冷换热器601和风冷换热器300以控制所述液冷换热器601或风冷换热器300工作利用压缩机602的制冷剂为数据机房内的热风进行冷却；所述控制器N1还分别连接所述液态介质加热设备603和气态介质加热设备903以控制所述态介质加热设备603或气态介质加热设备903工作以输出热水或热风。
其中，所述液冷换热器601通过第一电磁阀V1连接所述压缩机602，并通过第二电磁阀V2连接液态介质加热设备603和气态介质加热设备903以形成至少包括液冷换热器601、压缩机602、液态介质加热设备603的第一回路和至少包括液冷换热器601、压缩机602、气态介质加热设备903的第二回路；所述风冷换热器300通过第三电磁阀V3连接所述压缩机602，并通过第四电磁阀V4连接所述液态介质加热设备603和气态介质加热设备903以形成至少包括风冷换热器300、压缩机602、液态介质加热设备603的第三回路和至少包括风冷换热器300、压缩机602、气态介质加热设备903的第四回路；其中所述控制器N1分别连接所述第一电磁阀V1、第二电磁阀V2、第三电磁阀V3、第四电磁阀V4。
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其中，所述热水储备水箱800内设有水位检测机构802，所述水位检测机构802连接所述控制器N1；所述热水储备水箱800设有补水管801，所述补水管801上设有补水阀，所述控制器N1连接所述补水阀以控制所述补水阀的开启/关闭。
其中，还包括设置在数据机房500内的送风风管501和回风风管502，其中所述送风风管501和回风风管502通过风冷换热器300导通，以将数据机房内的热空气从回风风管502吸入后，通过风冷换热器300冷却后再通过送风风管501送回数据机房500内。
其中，还包括设置在待加热房间内的加热风道，所述加热风道包括送风管903和回风管902；所述送风管903和回风管902通过所述导通以对所述待加热房间内的空气进行加热。
其中，所述风冷换热器300的风道内设有风机301。
其中，所述制冷剂为常压下低沸点工质。
在本实用新型实施例中，为了确保数据机房的散热效果，热翅片管式冷凝器与板式冷凝器各自都需要按照数据机房可能产生的最大的热量配置的。为了最大化热回收效果，热风输出装置和热水输出装置也各自按照热翅片管式冷凝器与板式冷凝器能够产生的最大热量设置的。
其中，本实用新型实施例采用的是在较低压力下具有较高温度的制冷剂，故可以接受较高的蒸发温度以获得较大的制冷量，同时也可以获得较高的冷凝温度以获得较高温度的热水/热风。
其中，所述压缩机602可以为以下任一种：涡旋式压缩机、螺杆式压缩机、活塞式压缩机、离心式压缩机。
本实用新型实施例提出的系统，其工作原理如下：本实用新型实施例的换热机构有两套各自独立的冷却系统：相互并联的液冷换热器601和风冷换热器300；且余热回收机构也包括两套各自独立的热回收系统：相互并联的液态介质加热设备603和气态介质加热设备903。上述的两套冷却系统和热回收在控制器N1的控制下，交替工作：既可以采用液冷也可以采用风冷来为数据机房500降温，同时无论采用何种降温手段，都可以将排出的余热通过液态介质加热设备变成热水或气态介质加热设备变成热风。
在使用时，当第一温度传感器T1检测到被收集热量的液态介质达到数据中心设备冷却系统允许的温度上限时，电磁阀V1、V2、V5、V6同时开启，电磁阀V3、V4、V7、V8关闭，工质温度提升设备(压缩机)、液态介质循环泵、加热水循环泵同时启动，气态介质加热设备的风机关闭。
工质温度提升设备(压缩机)循环回路内充装的是在较低压力下具有较高温度的常压下低沸点工质。
余热回收系统是按照数据机房可能产生的最大的热量配置的，热水储备水箱是按照余热回收系统能够制备最多的水量设置的。
来自数据机房的、携带余热的液态介质(例如水或者油)进入热量收集设备，与此同时来自液态介质加热设备的、经过膨胀阀节流的低沸点工质进入热量收集设备，携带余热的液态介质(例如水或者油)向低沸点工质放出热量而降温后送回到数据机房，而低沸点工质吸收了携带余热的液态介质的热量后充分气化并进入工质温度提升设备(压缩机)。气体经过工质温度提升设备(压缩机)后压力提高、温度相应提高，成为高温气体；与此同时，来自热水储备水箱的水经加热循环泵输送到液态介质加热设备，吸收了高温气体的热量后温度升高再次进入热水储备水箱；与此同时低沸点工质气体因为放出热量而凝结为液体；液态低沸点工质经膨胀阀节流、降温后进入热量收集设备——如此构成蒸汽压缩式制冷、制热循环。
3.2.3被收集热量的介质为空气且被加热介质为水时的工作流程
当温度传感器T2检测到被收集热量的空气达到数据中心设备冷却系统允许的温度上限时，电磁阀V3、V4、V5、V6同时开启，电磁阀V1、V2、V7、V8关闭；工质温度提升设备(压缩机)、气态介质热量收集设备的风机启动、加热水循环泵启动，气态介质加热设备的风机关闭。
来自数据机房的、携带余热的热空气经回风风管进入气态介质热量收集设备，与此同时来自液态介质加热设备的、经过膨胀阀节流的低沸点质进入气态介质热量收集设备，携带余热的空气向低沸点工质放出热量而降温后经送风风管送到数据机房，而低沸点工质吸收了携带余热的液态介质的热量后充分气化并进入工质温度提升设备(压缩机)。低沸点工质气体经过工质温度提升设备(压缩机)后压力提高、温度相应提高，成为高温气体；与此同时，来自热水储备水箱的水经加热循环泵输送到液态介质加热设备，吸收了高温气体的热量后温度升高再次进入热水储备水箱；与此同时低沸点工质气体因为放出热量而凝结为液体；液态低沸点工质经膨胀阀节流、降温后进入热量收集设备——如此构成蒸汽压缩式制冷、制热循环。
3.2.4被收集热量的介质为液态且被加热介质为空气时的工作流程
当温度传感器T1检测到被收集热量的液态介质达到数据中心设备冷却系统允许的温度上限时，电磁阀V1、V2、V7、V8同时开启，电磁阀V3、V4、V5、V6关闭；工质温度提升设备(压缩机)、液态介质循环泵、气态介质加热设备的风机同时启动，被加热水循环泵关闭。
来自数据机房的、携带余热的液态介质(例如水或者油)进入热量收集设备，与此同时来自气态介质加热设备的、经过膨胀阀节流的低沸点工质进入热量收集设备，携带余热的液态介质(例如水或者油)向低沸点工质放出热量而降温后送回到数据机房，而低沸点工质吸收了携带余热的液态介质的热量后充分气化并进入工质温度提升设备(压缩机)。气体经过工质温度提升设备(压缩机)后压力提高、温度相应提高，成为高温气体；与此同时，来自需要热空气用户的较低温度的空气经风机和回风风管输送到气态介质加热设备，吸收了高温气体的热量后温度升高再次经送风风管进入需要热空气的用户；与此同时低沸点工质气体因为放出热量而凝结为液体；液态低沸点工质经膨胀阀节流、降温后进入液态介质热量收集设备——如此构成蒸汽压缩式制冷、制热循环。
3.2.5被收集热量的介质为空气且被加热介质为空气时的工作流程
当温度传感器T2检测到被收集热量的空气达到数据中心设备冷却系统允许的温度上限时，电磁阀V3、V4、V7、V8同时开启，电磁阀V1、V2、V5、V6关闭；工质温度提升设备(压缩机)启动、气态介质热量收集设备的风机启动、气态介质加热设备的风机启动，被加热水循环泵关闭。液态介质循环泵关闭。
由于数据机房是全年、整天连续工作，因此可以全年持续的输出热水/热风。本实用新型的系统适用于对于近年来出现的数据中心的冷却系统，从数据机房中吸收了余热的制冷剂(或其他种类的冷媒)的热能被转换为热水/热风的形式输出。
以上所述是本实用新型的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型所述原理的前提下，还可以作出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本实用新型的保护范围。
Claims (10)
1.一种数据机房余热回收系统，其特征在于，包括：控制器、换热机构、压缩机、余热回收机构，其中所述换热机构、压缩机、余热回收机构具有导通的制冷剂回路；
其中所述换热机构包括并联的液冷换热器和风冷换热器，所述液冷换热器和风冷换热器，液冷换热器和风冷换热器分别连接压缩机，且所述控制器连接所述液冷换热器和风冷换热器以控制所述液冷换热器或风冷换热器配合所述压缩机工作提供冷却介质为数据机房降温；其中所述液冷换热器包括连接所述压缩机的制冷液通道和连接数据机房内设备的冷却液通道，所述冷却液通道和制冷剂通道在所述液冷换热器内进行热交换使制冷剂为输送到数据机房的冷却液进行降温；其中所述风冷换热器包括风道和制冷剂通道，所述风道和制冷剂通道在所述风冷换热器内进行热交换以向所述数据机房内输送冷风；
其中所述余热回收机构包括并联的液态介质加热设备和气态介质加热设备，所述液态介质加热设备和气态介质加热设备分别连接所述压缩机以通过压缩机内吸收了热量的冷却介质产生热水/热风；所述余热回收机构的液态介质加热设备连接热水输出装置，且气态介质加热设备连接热风输出装置；所述热水输出装置包括热水储备水箱，其中所述热水储备水箱连接到液态介质加热设备并与所述液态介质加热设备导通形成加热回路，以通过热水储备水箱内的水为液态介质加热设备内的受热的制冷剂降温后，再将吸收了热量的水通过加热回路输送回热水储备水箱；所述热风输出装置包括风道、设置在风道入口的风机、设置在风道内的换热部；其中换热部连接所述压缩机以通过风机输送来的风对压缩机内的受热的制冷剂进行冷却并输出热风；
其中，所述控制器分别连接所述液冷换热器和风冷换热器以控制所述液冷换热器或风冷换热器工作利用压缩机的制冷剂为数据机房内的热风进行冷却；所述控制器还分别连接所述液态介质加热设备和气态介质加热设备以控制所述态介质加热设备或气态介质加热设备工作以输出热水或热风。
2.根据权利要求1所述的数据机房余热回收系统，其特征在于，所述液冷换热器通过第一电磁阀连接所述压缩机，并通过第二电磁阀连接液态介质加热设备和气态介质加热设备以形成至少包括液冷换热器、压缩机、液态介质加热设备的第一回路和至少包括液冷换热器、压缩机、气态介质加热设备的第二回路；所述风冷换热器通过第三电磁阀连接所述压缩机，并通过第四电磁阀连接所述液态介质加热设备和气态介质加热设备以形成至少包括风冷换热器、压缩机、液态介质加热设备的第三回路和至少包括风冷换热器、压缩机、气态介质加热设备的第四回路；其中所述控制器分别连接所述第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀、第四电磁阀。
3.根据权利要求1或2所述的数据机房余热回收系统，其特征在于，所述液态介质加热设备通过第五电磁阀连接所述压缩机，并通过第六电磁阀连接所述液态介质加热设备和气态介质加热设备；所述气态介质加热设备通过第七电磁阀连接所述压缩机，并通过第八电磁阀连接所述液态介质加热设备和气态介质加热设备。
4.根据权利要求1所述的数据机房余热回收系统，其特征在于，所述液冷换热器与液态介质加热设备之间设有膨胀阀。
5.根据权利要求1所述的数据机房余热回收系统，其特征在于，所述液冷换热器的冷却水输出端设有第一温度检测机构，所述第一温度检测机构连接所述控制器；所述气态介质加热设备的制冷剂输入端设有第二温度检测机构，所述第二温度检测机构连接所述控制器；所述热水储备水箱内设有第三温度检测机构，所述第三温度检测机构连接所述控制器。
6.根据权利要求1所述的数据机房余热回收系统，其特征在于，所述热水储备水箱内设有水位检测机构，所述水位检测机构连接所述控制器；所述热水储备水箱设有补水管，所述补水管上设有补水阀，所述控制器连接所述补水阀以控制所述补水阀的开启/关闭。
7.根据权利要求1所述的数据机房余热回收系统，其特征在于，还包括设置在数据机房内的送风风管和回风风管，其中所述送风风管和回风风管通过风冷换热器导通，以将数据机房内的热空气从回风风管吸入后，通过风冷换热器冷却后再通过送风风管送回数据机房内。
8.根据权利要求1所述的数据机房余热回收系统，其特征在于，还包括设置在待加热房间内的加热风道，所述加热风道包括送风管和回风管；所述送风管和回风管通过所述导通以对所述待加热房间内的空气进行加热。
9.根据权利要求1所述的数据机房余热回收系统，其特征在于，所述风冷换热器的风道内设有风机。
10.根据权利要求1所述的数据机房余热回收系统，其特征在于，所述制冷剂为常压下低沸点工质。
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