CN104534638A - 数据中心热回收系统及方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种数据中心热回收系统及方法。本发明提供的数据中心热回收系统，其包括独立于数据中心机房的空调间，所述空调间和所述数据中心机房位于气流循环回路中，在所述空调间内设有毛细管网。本发明提供的数据中心的热回收方法，所述数据中心设有独立于数据中心机房的空调间，空调间和数据中心机房位于气流循环回路中，所述热回收方法包括：在空调间内敷设毛细管网，用于回收数据中心机房中产生的热量。本发明可用于对数据中心机房中产生的热量进行回收以便对回收的热量进行利用，有助于降低数据中心全年的电能消耗、降低PUE值、减少运行费用、实现节能减排，且毛细管网占用的空间小，可避免对数据中心机房内的设备造成安全威胁。

Description

数据中心热回收系统及方法

技术领域

本发明涉及热回收系统及方法，尤其涉及数据中心热回收系统及方法。

背景技术

随着信息技术的广泛应用和迅猛发展，数据中心的建设规模、功率密度在不断扩大，对高品位电能的消耗量也越来越大。数据中心机房全年不间断运行，在一个1万台服务器规模的数据中心，IT设备的总功率通常在2000KW到4000KW之间，其每天消耗48000度到96000度的电能，这些电能中有97％以上转化为热能，因此数据中心机房一般配备有空气调节系统。IT设备产生的热量散入机房室内的空气中，空气经气流组织返回至空调末端设备完成制冷循环，空调系统再通过机械循环及换热器换热，最终将热量转移至室外，排至室外大气中。

目前在北方地区，数据中心辅助区办公区域冬季采暖通常采用市政供暖或热泵式空调器进行采暖，生活卫生热水则通过市政供热换热或采用电热、锅炉等方式实现供热。

在实现上述技术方案的过程中，发明人发现现有技术中至少存在如下问题：

数据中心产生的大量热通过复杂的转换系统排放至室外，对室外大气环境是一种热污染，大量热量无法得到利用，同时冬季数据中心辅助区还往往需要购买或生产热量进行采暖和供给卫生热水，一边是就近热能的白白浪费，一边又需要进行另外的投入，这直接造成了运行投入成本的增加。

如果能对数据中心产生的其中一部分热量进行回收利用，也会带来很大收益。不过，如果通过将室内回风用风道的方式进行热回收，由于通风管道面积尺寸过于庞大，会占用很多宝贵的机房空间，且换热效率较低、风机能耗大，热回收效果会非常差。在数据中心耗电总量占全国社会用电总量约1.5％的背景下，积极有效地回收数据中心散热，对降低数据中心全年电能消耗、降低能源使用效率(PUE，Power Usage Effectiveness)值及减少运行费用、实现节能减排具有非常重大的现实和长远意义。

发明内容

本发明目的在于提供一种可用于对数据中心机房产生的热量进行回收以便对回收的热量进行利用的数据中心热回收系统，并相应地提供一种数据中心热回收方法。

为了实现上述目的，本发明提供了一种数据中心热回收系统，其包括独立于数据中心机房的空调间，所述空调间和所述数据中心机房位于气流循环回路中，在所述空调间内设有毛细管网。

优选地，其中所述数据中心机房中的气流组织形式为上回风。

优选地，其中所述空调间内的毛细管网敷设在所述空调间的顶棚、墙面和地面三者的其中至少一者上。

优选地，其中所述空调间内的毛细管网的组数为多组，所述空调间内的多组毛细管网相互串联或并联。

进一步地，其中所述空调间内的毛细管网的进液端与总进液管连通，所述空调间内的毛细管网的出液端与总出液管连通，所述总出液管与用热房间内的用热设备连通。

进一步地，其中在所述总进液管和/或所述总出液管上设有电磁阀。

优选地，其中所述用热设备包括设置在所述用热房间内的毛细管网。

进一步地，其中所述用热房间内的毛细管网的进液端与所述总出液管连通，所述用热房间内的毛细管网的出液端与所述总进液管连通，在所述总出液管和/或所述总进液管中连接有循环泵。

优选地，其中所述用热房间内的毛细管网敷设在所述用热房间的顶棚、墙面和地面三者的其中至少一者上。

优选地，其中所述用热房间内的毛细管网的组数为多组，多组所述毛细管网相互并联或串联。

优选地，其中所述总进液管为生活供水管道，所述用热设备包括水龙头和/或淋浴喷头。

本发明还提供了一种数据中心的热回收方法，所述数据中心设有独立于数据中心机房的空调间，所述空调间和所述数据中心机房位于气流循环回路中，所述热回收方法包括：

在所述空调间内敷设毛细管网，用于回收所述数据中心机房中产生的热量。

进一步地，其还包括：将所述空调间内的毛细管网的进液端与总进液管连通，将所述空调间内的毛细管网的出液端与总出液管连通，将所述总出液管与用热房间的用热设备连通。

优选地，其中所述将所述总出液管与用热房间的用热设备连通包括：在用热房间内敷设毛细管网作为用热设备，将所述总出液管与用热房间内的毛细管网连通。

优选地，其中所述将所述空调间内的毛细管网的进液端与总进液管连通包括：将生活供水管道作为总进液管，将所述空调间内的毛细管网的进液端与生活供水管道连通；

所述将所述总出液管与用热房间的用热设备连通包括：将用热房间内的水龙头和/或淋浴喷头作为用热设备，将所述总出液管与用热房间内的水龙头和/或淋浴喷头连通。

本发明提供的上述数据中心热回收系统和数据中心热回收方法的主要有益效果在于，其可用于对数据中心机房中产生的热量进行回收以便对回收的热量进行利用，有助于降低数据中心全年的电能消耗、降低PUE值、减少运行费用、实现节能减排，而且毛细管网占用的空间小，可避免对数据中心机房内的设备造成安全威胁。

附图说明

图1为本发明实施例的数据中心热回收系统的结构示意图；

图2为多组毛细管网的并联示意图；

图3为本发明实施例的数据中心热回收系统应用在供暖工况下的结构示意图；

图4为毛细管网在用热房间内的敷设示意图；

图5为本发明实施例的数据中心热回收系统应用在卫生热水工况下的结构示意图；

图6为本发明实施例的数据中心热回收方法的流程图。

附图标号说明：

1-数据中心机房；11-设备摆放区；111-机架；12-送风区；13-回风区；2-空调间；21-隔墙；3-毛细管网；31-总进液管；32-总出液管；4-机房空调；5-电磁阀；6-办公房间；7-循环泵；8-卫生用热房间；81-水龙头；82-淋浴喷头；9-生活供水管道。

具体实施方式

下面结合附图对本发明实施例的数据中心热回收系统及方法进行详细描述。

如图1所示，其为本发明实施例的数据中心热回收系统应用在供暖工况下的结构示意图。其中，本发明实施例的数据中心热回收系统包括独立于数据中心机房1的空调间2，空调间2和数据中心机房1位于气流循环回路中，在空调间2内设有毛细管网3。

本实施例的数据中心热回收系统可用于对数据中心机房1中产生的热量进行回收以便对回收的热量进行利用，其具体工作原理为：气流循环回路中的气体循环地流经数据中心机房1与空调间2，其吸收数据中心机房1中产生的热量后，在空调间2内会将一部分热量传递给毛细管网3，这样就可以将该热量收集到流过毛细管网3的液体中，从而对该热量加以利用。本实施例中采用毛细管网3回收热量，并将其设置在空调间2内，毛细管网3占用的空间小，且利用了空调间2处于气流循环回路中这一特点，投入的成本低，而毛细管网3设置在独立的空调间2内可以有效地避开数据中心机房1内的设备对水的敏感性，避免对数据中心机房1内的设备造成安全威胁。通过对毛细管网3中回收的热量加以利用，可以降低数据中心全年的电能消耗、降低PUE值、减少运行费用、实现节能减排。

优选地，数据中心机房1中的气流组织形式为上回风，例如下送风上回风、侧送风上回风等。这里，本实施例的数据中心机房1为气流组织形式为下送风上回风的数据中心机房1，下送风上回风的气流组织形式在大型机房中应用的较为普遍，是一种优选方式。不过，根据前面说明的工作原理可知，数据中心机房1的气流组织形式还可以选择为上送风下回风、上送风侧回风、侧送风侧回风等形式，只要在数据中心机房1与空调间2之间构成循环回路都可以达到前面所说的技术效果。

具体地，在本实施例中，为了实现上送风和下回风，在数据中心机房1的设备摆放区11的下方设有送风区12，在设备摆放区11的上方设有回风区13。为了使空调间2独立，在数据中心机房1和空调间2之间设有隔墙21，为了构成气流循环回路，在隔墙21上设有连通回风区13和空调间2的回风口(图中虚线位置所示)，在空调间2内设有机房空调4，机房空调4可将空调间2内的气体送入送风区12。在工作时，机房空调4抽吸空调间2中的气体并送入送风区12，送风区12中的气体进入设备摆放区11并流经机架111，气体吸收设备摆放区11中的设备产生的热量，之后进入回风区13并通过回风口回到空调间2内。

在本实施例中，空调间2内的毛细管网3可以敷设在空调间2的顶棚、墙面和地面三者的其中至少一者上。优选地，空调间2内的毛细管网敷设在空调间2的顶棚和墙面上，可以根据量取的空调间2的墙面、顶棚尺寸，结合土建装修预留的挂装点，将毛细管网3安装在空调间2内。具体地，空调间2内的毛细管网3的组数可以为至少一组，优选为多组。多组毛细管网3可以根据需要设置成不同的规格尺寸和数量，相互之间可以对接。例如它们之间可以相互串联，也可以相互并联，可根据实际负荷需要进行选择，图2所示为多组毛细管网3相互并联的情形，即多组毛细管网3的进液端均与总进液管31连通，多组毛细管网3的出液端均与总出液管32连通，这是一种优选的连接方式。除此之外，空调间2内的多组毛细管网3也可以采用串并联混合连接的方式，即分为多条相互并联的支路，每条支路由其中一部分组数的毛细管网3串联而成。

为了对毛细管网3中回收的热量进行利用，具体地，可将空调间2内的毛细管网3的进液端与总进液管31连通，将空调间2内的毛细管网3的出液端与总出液管32连通，将总出液管32与用热房间内的用热设备连通。数据中心机房1附近一般有辅助区，辅助区一般有办公房间、卫生间和淋浴室等，数据中心机房1附近一般还有其他需要用热的功能房间，如电池间，这些房间都可以是这里所说的用热房间。为了方便根据需求对用热过程进行控制，在总进液管31和总出液管32两者的其中至少一者上设有电磁阀5，这里本实施例的总进液管31和总出液管32上均设有电磁阀5。由于具体的用热方式也可以有多种，因此用热设备的种类也有多种，以下将举例进行说明。

如图3所示，其为本发明实施例的数据中心热回收系统应用在供暖工况下的结构示意图。本实施例的用热房间为办公房间6，为了对该办公房间6供暖，在办公房间6内也设有毛细管网3，办公房间6内的毛细管网3作为用热设备，总出液管32与办公房间6内的毛细管网3连通。这样空调间2中的毛细管网3中的液体会经过总出液管32流入办公房间6内的毛细管网3中，从而将热量传递到办公房间6，达到供暖的目的。

这里，本实施例采用了闭环的方式对办公房间6供热：办公房间6内的毛细管网3的进液端与总出液管32连通，办公房间6内的毛细管网3的出液端与总进液管31连通，在总出液管32中连接有循环泵7，这样在空调间2和办公房间6之间便构成了循环回路，由循环泵7驱动载热液体循环流动。

为了达到循环驱动的目的，循环泵7也可以连接在总进液管31中，连接在总出液管32中是一种相对更优的方式，因为总出液管32中的液体的温度更高，更不易出现结冰等故障。具体地，该循环回路中的液体可以是水，也可以是其他载热剂，例如乙二醇和其他不易结冰的液体。值得一提的是，办公房间6是用热房间的一种优选，用热房间还可以是数据中心机房1附近的电池间等其他功能房间。而循环闭合回路也是一种优选的供暖方式，空调间2与办公房间6之间还可以是开环的，只要总出液管32与办公房间6内的毛细管网3连通即可。例如，总进液管31可以与生活供水管道连通，办公房间6内的毛细管网3的出液端可以与其他用水管道连通，这样也可以达到对办公房间6供暖的目的。

在供暖工况下，空调间2的回风空气温度一般在30℃～40℃之间，送入用热房间的水的温度一般在25℃～35℃之间，而用热房间的空气温度一般在15℃～25℃之间。在需要采暖时，可打开电磁阀5，启动循环泵7，即可实现低温辐射供暖，在不需要采暖时，关闭循环泵7和电磁阀5。为防止在停止采暖后总进液管31中结冰，可以对总进液管31进行保温处理。

具体地，用热房间内的毛细管网3可以敷设在用热房间的顶棚、墙面和地面三者的其中至少一者上。例如，如图4所示，毛细管网3可以敷设在办公房间6的顶棚上。优选地，用热房间内的毛细管网3敷设在用热房间的墙面和地面上。具体地，用热房间内的毛细管网3的组数也可以为至少一组，优选为多组。多组毛细管网3之间可以相互串联、相互并联，也可以采用串并联混合连接的方式。

图5为本发明实施例的数据中心热回收系统应用在卫生热水工况下的结构示意图。机房辅助区的卫生间、淋浴室通常全年需要设置卫生热水(30℃-40℃)，用于工作人员的洗漱或沐浴。参照图5，这里的用热房间为卫生用热房间8，为了对该卫生用热房间8供应热水，前面所说的总进液管31为生活供水管道9(或称为自来水供水管道)，而用热设备包括水龙头81和淋浴喷头82两者的其中至少一者，这样生活供水管道9中的市政自来水流过空调间2中的毛细管网3后温度被提高，从而实现卫生热水的持续供给、达到卫生用热的目的。优选地，在生活供水管道9中可以连接有增压泵。值得一提的是，本发明中所说的“连通”应当作广义的理解，其含义即包含“直接连接接通”，又包含“通过其他部件间接地连通”，例如，在生活供水管道9和淋浴喷头82之间可以连接有热水器，热水器可以起到进一步加热的目的，这样也是利用了收集到的热量。而卫生间和/或淋浴室是用热房间的一种优选。

在卫生热水工况下，空调间2的回风空气温度一般在30℃～40℃之间，送入用热房间的水的温度一般在25℃～35℃之间，从而实现热水的即用即开。在某些连接管路位于室外的情况下，可以对这些管路进行保温处理。

一个实际的数据中心，其用热房间的种类和数量可以不同，用热方式、用热设备的种类和数量可以不同，因此前述的实施方式可以混合应用。而本发明提供的技术方案中毛细管网的敷设位置、敷设形式，回收热量的用途等并不限于前述的特定型式。

下面结合图6对本发明实施例的数据中心热回收方法进行说明。可利用上述实施例的数据中心热回收系统执行本发明实施例的数据中心热回收方法，在阅读本发明实施例的数据中心热回收方法时，可以同时参见之前的附图。

如前所述，在所述数据中心热回收系统中，所述数据中心设有独立于数据中心机房的空调间，所述空调间和所述数据中心机房位于气流循环回路中。

本发明实施例的数据中心热回收方法包括：

步骤201：在空调间2内敷设毛细管网3，用于回收数据中心机房1中产生的热量。

根据之前说明的工作原理可知，气体循环地流经数据中心机房1和空调间2，可以达到对数据中心机房1中的热量进行回收的目的。

为了利用回收的热量，具体地，该方法还可以包括：将空调间2内的毛细管网3的进液端与总进液管31连通，将空调间2内的毛细管网3的出液端与总出液管32连通，将总出液管32与用热房间的用热设备连通。

用热的方式可以有供暖、供应卫生热水等。为了以供暖的方式利用回收的热量，前面所说的将总出液管32与用热房间的用热设备连通可以包括：在用热房间内敷设毛细管网3作为用热设备，将总出液管32与用热房间内的毛细管网3连通。优选地，用热房间为办公房间6。

而为了以供应卫生热水的方式利用回收的热量，前面所说的将空调间2内的毛细管网3的进液端与总进液管31连通包括：将生活供水管道9作为总进液管31，将空调间2内的毛细管网3的进液端与生活供水管道9连通；而前面所说的将总出液管32与用热房间的用热设备连通包括：将用热房间内的水龙头81和/或淋浴喷头82作为用热设备，将总出液管32与用热房间内的水龙头和/或淋浴喷头连通。优选地，用热房间为卫生间和/或淋浴室。

综上所述，本发明提供的优选技术方案结合毛细管网辐射换热的技术特性与数据中心持续稳定散热的特点，针对设置有独立空调间、气流组织形式为下送风上回风的数据中心，通过在空调间顶棚(吊顶)、墙面及空调间隔墙等回风区域布置热回收用毛细管网，使回风气流通过对流、辐射换热方式与毛细管网内循环水或其它流体介质(如乙二醇)进行热交换，回收机房热量，可以24小时不间断循环，既不占用机房有效空间，又可以实现对机房内热量的有效利用。而将热量回收后供给就近辅助办公区，直接或经集中回收后再分配给附近办公区域，用于冬季采暖、日常生活热水或沐浴使用，可以有效实现对机房废弃热量的部分回收利用，既可给用热区域提供免费的热量，减少供热费用，又可以有效降低机房区域的机械制冷空调系统的负荷，从而实现数据中心整体的节能降耗，降低数据中心全年PUE值，同时易于实现和实践。

以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (15)

1.一种数据中心热回收系统，其特征在于，包括独立于数据中心机房的空调间，所述空调间和所述数据中心机房位于气流循环回路中，在所述空调间内设有毛细管网。

2.根据权利要求1所述的数据中心热回收系统，其特征在于，所述数据中心机房中的气流组织形式为上回风。

3.根据权利要求1所述的数据中心热回收系统，其特征在于，所述空调间内的毛细管网敷设在所述空调间的顶棚、墙面和地面三者的其中至少一者上。

4.根据权利要求1所述的数据中心热回收系统，其特征在于，所述空调间内的毛细管网的组数为多组，所述空调间内的多组毛细管网相互串联或并联。

5.根据权利要求1至4中任一权利要求所述的数据中心热回收系统，其特征在于，所述空调间内的毛细管网的进液端与总进液管连通，所述空调间内的毛细管网的出液端与总出液管连通，所述总出液管与用热房间内的用热设备连通。

6.根据权利要求5所述的数据中心热回收系统，其特征在于，在所述总进液管和/或所述总出液管上设有电磁阀。

7.根据权利要求5所述的数据中心热回收系统，其特征在于，所述用热设备包括设置在所述用热房间内的毛细管网。

8.根据权利要求7所述的数据中心热回收系统，其特征在于，所述用热房间内的毛细管网的进液端与所述总出液管连通，所述用热房间内的毛细管网的出液端与所述总进液管连通，在所述总出液管和/或所述总进液管中连接有循环泵。

9.根据权利要求7所述的数据中心热回收系统，其特征在于，所述用热房间内的毛细管网敷设在所述用热房间的顶棚、墙面和地面三者的其中至少一者上。

10.根据权利要求7所述的数据中心热回收系统，其特征在于，所述用热房间内的毛细管网的组数为多组，多组所述毛细管网相互并联或串联。

11.根据权利要求5所述的数据中心热回收系统，其特征在于，所述总进液管为生活供水管道，所述用热设备包括水龙头和/或淋浴喷头。

12.一种数据中心的热回收方法，所述数据中心设有独立于数据中心机房的空调间，所述空调间和所述数据中心机房位于气流循环回路中，其特征在于，所述热回收方法包括：

在所述空调间内敷设毛细管网，用于回收所述数据中心机房中产生的热量。

13.根据权利要求12所述的数据中心热回收方法，其特征在于，还包括：将所述空调间内的毛细管网的进液端与总进液管连通，将所述空调间内的毛细管网的出液端与总出液管连通，将所述总出液管与用热房间的用热设备连通。

14.根据权利要求13所述的数据中心热回收方法，其特征在于，所述将所述总出液管与用热房间的用热设备连通包括：在用热房间内敷设毛细管网作为用热设备，将所述总出液管与用热房间内的毛细管网连通。

15.根据权利要求13所述的数据中心热回收方法，其特征在于，所述将所述空调间内的毛细管网的进液端与总进液管连通包括：将生活供水管道作为总进液管，将所述空调间内的毛细管网的进液端与生活供水管道连通；

所述将所述总出液管与用热房间的用热设备连通包括：将用热房间内的水龙头和/或淋浴喷头作为用热设备，将所述总出液管与用热房间内的水龙头和/或淋浴喷头连通。