CN106091744A - 数据中心机房、温室和能量循环系统 - Google Patents

Abstract

本申请公开了一种用于数据中心机房和温室的能量循环系统，包括：光伏发电装置，用于将采集的光能转化为电能向数据中心供电，光伏发电装置的太阳能电池板间隔预定距离设于温室的采光面上和/或与温室采光面成预定角度设于温室的采光面上；热回收管网，敷设于数据中心机房中的回风区域，用于吸收热量；供液管，联通热回收管网与供暖管道，用于将热回收管网中的吸热后的冷却液输送至供暖管道；回液管，联通供暖管道与热回收管网，用于将供暖管道中散热后的冷却液输送至热回收管网；供暖管道，设于温室内，用于将吸热后的冷却液中的热量传导至温室内。该能量循环系统提升了节能降耗效率。

Description

数据中心机房、温室和能量循环系统

技术领域

本申请涉及数据中心技术领域，具体涉及数据中心机房的节能减排领域，尤其涉及用于数据中心机房、温室和能量循环系统。

背景技术

随着大数据、云计算及物联网时代的到来，信息量呈爆发式方式持续增长，数据中心的建设规模、IT设备装机功率密度不断扩大，IT及其支撑设备每时每刻都消耗着巨大的电能并将电能直接转化为热量散发出去，而数据中心建设的模块化、园区化模式已经在国内大规模落地，并逐渐向西部、北方等高海拔气候寒凉地区发展。

以一个10万台服务器规模的绿色数据中心为例，仅IT设备总功率可达20MW以上，其每天产生相当于48万kWh电能直接转化的热量；在采用50％(即10MW的IT用电)以上的供电采用光伏发电情况下，光伏电池板安装占地面积接近120000㎡以上，直接落地安装。

然而，上述的数据中心的机房，数据中心产生的大量热量无法得到利用，最终通过复杂的转换系统排至室外，数据中心的散热无法有效利用，并且数据中心采用光伏供电时，直接将大面积的光伏电池板安装在土地上，利用光伏发电占地面积过大。

发明内容

本申请的目的在于提出一种改进的数据中心机房、温室和能量循环系统，来解决以上背景技术部分提到的技术问题。

第一方面，本申请提供了一种用于数据中心机房和温室的能量循环系统，所述系统包括：光伏发电装置，用于将采集的光能转化为电能向数据中心供电，所述光伏发电装置的太阳能电池板间隔预定距离设于所述温室的采光面上和/或与温室采光面成预定角度设于所述温室的采光面上；热回收管网，敷设于所述数据中心机房中的回风区域，用于吸收热量；供液管，联通所述热回收管网与供暖管道，用于将所述热回收管网中的吸热后的冷却液输送至供暖管道；回液管，联通所述供暖管道与所述热回收管网，用于将所述供暖管道中散热后的冷却液输送至热回收管网；供暖管道，设于所述温室内，用于将所述吸热后的冷却液中的热量传导至所述温室内。

在一些实施例中，所述供液管中设有电动调节阀；所述能量循环系统还包括：温度传感器，用于检测所述温室内的温度；处理器，连接所述温度传感器和所述电动调节阀的驱动器，用于根据所述温度调节所述电动调节阀以控制所述吸热后的冷却液的流量。

在一些实施例中，所述供液管和所述回液管之间设有压差传感器和电动压差调节阀；所述处理器连接所述压差传感器和所述电动压差调节阀，用于根据所述压差传感器采集的压差信号控制所述电动压差调节阀的旁通冷却液流量。

在一些实施例中，所述供液管和/或所述回液管中设有循环泵和电磁阀；所述处理器连接所述循环泵的电控装置以控制所述循环泵为冷却液的循环提供动力，连接所述电磁阀以控制所述冷却液的以下一项或多项参数：方向、流量和速度。

在一些实施例中，所述能量循环系统还包括：蓄电池组，设于所述温室侧，连接所述太阳能电池板，用于储存所述电能；逆变器，设于所述温室侧，连接所述蓄电池组，用于将所述蓄电池组提供的直流电转化为交流电向数据中心机房的负载供电；控制器，分别连接所述太阳能电池板、所述蓄电池组和所述逆变器，用于控制所述太阳能电池板向所述蓄电池组充电，以及控制所述蓄电池组向所述逆变器供电。

在一些实施例中，所述热回收管网为多组，每组所述热回收管网通过热回收支管联通所述供液管的主管道和所述回液管的主管道。

在一些实施例中，所述热回收管网设于所述数据中心机房的以下一处或多处：空调间的入风口处、封闭的热通道路径上、空调间隔墙上和空调回风路径上。

在一些实施例中，所述供暖管道为多组，每组供暖管道通过供暖支管联通所述供液管的主管道和所述回液管的主管道。

在一些实施例中，所述供暖管道设于所述温室的墙壁和/或所述温室的地下。

第二方面，本申请提供了一种数据中心机房，所述数据中心机房包括：热回收管网，敷设于所述数据中心机房中的回风区域，用于吸收热量；供液管，联通所述热回收管网与供暖管道，用于将所述热回收管网中的吸热后的冷却液输送至供暖管道；回液管，联通所述供暖管道与所述热回收管网，用于将所述供暖管道中散热后的冷却液输送至热回收管网；供暖管道，用于将所述吸热后的冷却液中的热量传导至温室。

第三方面，本申请提供了一种温室，所述温室包括：光伏发电装置，用于将采集的光能转化为电能向数据中心供电，所述光伏发电装置的太阳能电池板间隔预定距离设于所述温室的采光面上和/或与温室采光面成预定角度设于所述温室的采光面上；供暖管道，设于所述温室内，用于将数据中心的热回收管网中吸热后的冷却液中的热量传导至所述温室内。

在一些实施例中，所述温室还包括：蓄电池组，连接所述太阳能电池板，用于储存所述电能；逆变器，连接所述蓄电池组，用于将所述蓄电池组提供的直流电转化为交流电向数据中心机房的负载供电；控制器，分别连接所述太阳能电池板、所述蓄电池组和所述逆变器，用于控制所述太阳能电池板向所述蓄电池组充电，以及控制所述蓄电池组向所述逆变器供电。

本申请提供的数据中心机房、温室和能量循环系统，通过将光伏发电装置的太阳能电池板间隔预定距离设于温室的采光面上和/或与温室采光面成预定角度设于温室的采光面上，用于将采集的光能转化为电能向数据中心供电，从而节省了光伏发电对大面积土地的占用并有效利用太阳能；通过敷设热回收管网于数据中心机房中吸收热量；通过设置供液管联通热回收管网与供暖管道，将热回收管网中的吸热后的冷却液输送至供暖管道；通过设置回液管，联通供暖管道与热回收管网，将供暖管道中散热后的冷却液输送至热回收管网；再通过在温室内设置供暖管道，将吸热后的冷却液中的热量传导至温室内，利用了数据中心的废弃热量，因此本申请提供的数据中心机房、温室和能量循环系统，节约了土地资源并有效利用了数据中心的废弃热量和太阳能，提升了数据中心机房、温室和能量循环系统的节能降耗效率。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1是根据本申请实施例的用于数据中心机房和温室的能量循环系统的示例性结构图；

图2是根据本申请实施例的用于数据中心机房和温室的能量循环系统的应用场景图；

图3是根据本申请实施例的热回收管网的细节图。

附图标记：100-用于数据中心机房和温室的能量循环系统；110-数据中心机房；111-热回收管网；112-用电设备；113-空调间；120-温室；121-光伏发电装置；122供暖管道；123-温度传感器；124-太阳能电池板；125-光伏发电的控制器；131-供液管；132-回液管；133-循环泵；134-电动调节阀；135-压差传感器；136-电动压差调节阀。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与有关发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

示例性的，用于数据中心机房和温室的能量循环系统100如图1所示，在数据中心机房110侧，设置有热回收管网111和用电设备112，在温室120侧设置有光伏发电装置121和供暖管道122，并设有供液管131和回液管132联通热回收管网111和供暖管道122。

其中，热回收管网111，敷设于数据中心机房中的回风区域以吸收热量。例如可以设于数据中心机房的以下一处或多处：空调间的入风口处、封闭的热通道路径上、空调间隔墙上和空调回风路径上。这里的热回收管网，可以为一组或多组。应当理解，当热回收管网为多组时，可以通过多路支管分别联通至供液管的主管道和回液管的支管道，以便集中传输冷却液以提高传输效率。这里的冷却液，可以为冷却水或其它用于冷却的液体，例如添加了防冻剂和添加剂的水。

用电设备112，可以接收光伏发电装置的供电进行工作，例如可以为数据中心机房的服务器机柜、空调以及其它用电设备等。

光伏发电装置121，用于将采集的光能转化为电能向数据中心供电，光伏发电装置的太阳能电池板可以在保证温室内采光的前提下设置于温室的采光面上。例如，太阳能电池板可以间隔预定距离设于温室的采光面上，备选地或附加地，太阳能电池板可以与温室采光面成预定角度设于温室的采光面上。

供暖管道122，设于温室内，例如设于温室的墙壁和/或温室的地下，用于将吸热后的冷却液中的热量传导至温室内。这里的供暖管道可以为一组或多组。应当理解，当供暖管道为多组时，每组供暖管道可以通过供暖支管联通供液管的主管道和回液管的主管道。供暖管道应采用散热性能良好的材料制成。

供液管131，联通热回收管网与供暖管道，用于将热回收管网中的吸热后的冷却液输送至供暖管道。供液管的材料可以根据系统所需的能量确定。供液管的设置位置和材料，可以根据数据中心的散热量、温室所需的热量以及户外环境的影响综合考虑。例如，若温室所需热量大于数据中心排放的热量，并且室外环境寒冷，则供液管可以采用隔热性能良好的管道并埋至地下以实现热能的有效利用；若数据中心排放的热量远高于温室所需的热量，并且室外环境寒冷，则供液管可以采用散热性能良好的管道并设置于地面上以实现对供液管中的冷却液降温。

回液管132，联通供暖管道与热回收管网，用于将供暖管道中散热后的冷却液输送至热回收管网。回液管的设置位置和材料，也可以根据数据中心的所需的冷却液温度、温室冷却的冷却液温度以及户外环境的影响综合考虑。例如，若数据中心所需冷却液温度较低，并且室外环境寒冷，则供液管可以采用散性能良好的管道并设置于地面上以实现对冷却液的进一步降温；若数据中心所需的冷却液温度较低，室外环境较热，但地质条件不宜施工，则供液管可以采用隔热性能良好的管道并设置于地面上以保证供液管中的冷却液的温度。

在本实施例的一些可选实现方式中，供液管中设有电动调节阀(图1中未示出)；能量循环系统还包括：温度传感器(图1中未示出)和处理器(图1中未示出)，其中，温度传感器用于检测温室内的温度，处理器用于连接温度传感器和电动调节阀的驱动器，用于根据温度调节电动调节阀以控制吸热后的冷却液的流量。

在这里，通过设置温度传感器采集温室内的温度并通过处理器控制电动调节阀以控制吸热后的冷却液的流量，可以实现对温室内温度的控制。

在本实施例的一些可选实现方式中，供液管和回液管之间设有压差传感器和电动压差调节阀；处理器连接压差传感器和电动压差调节阀，用于根据压差传感器采集的压差信号控制电动压差调节阀的旁通冷却液流量。

在这里，通过根据压差传感器采集的压差信号控制电动压差调节阀的旁通冷却液流量，可以调节温室内的室内温度，维持温室内的温度达到设定值。

在本实施例的一些可选实现方式中，供液管和/或回液管中设有循环泵和电磁阀；处理器连接循环泵的电控装置以控制循环泵为冷却液的循环提供动力，连接电磁阀以控制冷却液的方向、流量和速度中的一项或多项。

在本实施例的一些可选实现方式中，能量循环系统还包括：蓄电池组、逆变器和控制器，蓄电池组设于温室侧，连接太阳能电池板，用于储存电能；逆变器，设于温室侧，连接蓄电池组，用于将蓄电池组提供的直流电转化为交流电向数据中心机房的负载供电；控制器，分别连接太阳能电池板、蓄电池组和逆变器，用于控制太阳能电池板向蓄电池组充电，以及控制蓄电池组向逆变器供电。

在本申请的上述实施例中，提供了一种太阳能电池板安装在温室采光面上的光伏发电装置，该光伏发电装置发电、并网后向数据中心供电，同时在空调间墙面等高温回风区域敷设热回收管网吸收热量，并且热回收管网经水泵、管道、阀门等管路输配系统与温室内的供暖管道相连以向温室内的供暖管道供热，从而形成温室光伏发电、数据中心机房回收热量(降低回风温度)、温室内释放热量的新能源循环利用系统，提升了数据中心机房和温室的节能降耗效率。

进一步参考图2，图2示出了根据本申请实施例的用于数据中心机房和温室的能量循环系统的一个应用场景图。

如图2所示，假设数据中心机房的空调间的回风空气温度在30℃-40℃之间，将热回收管网111敷设在数据中心机房110的空调间113内，从而将温度较高的热水通过供水管131、回水管132和循环泵133供应到温室120大棚内的供暖管道122中，通过设置在温室大棚内的温度传感器123来检测温室内的空气温度是否大于温度设定值T，当室内温度达大于T时，由温度传感器123输出信号给电动调节阀134调节阀门开度，减少热水供水量，同时由于电动调节阀134开度减少，通过压差传感器135采集到供水管131和回水管132之间压差增大信号，控制设置于供水管131和回水管132之间的电动压差调节阀136的开度，增大旁通水量，从而实现调节温室内温度目的，维持温室内的温度达到设定值；当室内温度小于T时，由温度传感器123输出信号给电动调节阀134调节阀门开度，增大热水供水量，同时由于电动调节阀134开度增大，通过压差传感器135采集到的供回水管路压差减少信号，控制电动压差调节阀136的开度，减少旁通水量，从而实现调节温室内温度目的，维持温室内的温度达到设定值；在温室顶部安装光伏发电装置的太阳能电池板124，通过光伏发电的控制器125控制太阳能发电并网，为数据中心机房的用电设备112(图中示例性的示出了服务器机柜，也可以为其它用电设备)供电。

继续参考图3，图3示出了单组热回收管网111的细节图。

如图3所示，热回收管网111敷设在空调间113内用于回收热量，并将冷却液回收的热量通过供液管131输出，必要时可以增设循环水泵，还可以接收从回液管132回收的冷却后的冷却液。

应当理解，图3中仅示例性的示出了机房与空调间隔墙及空调回风路径上敷设热回收管网的情况，并非对本申请的限定。在本申请中，还可以根据热气流回收情况将热回收管网敷设在机房内热通道封闭的路径上，效果更佳。也可以将多组热回收管网并联使用，根据实际负荷需要进行多组管网并串联实施。

本申请还提供了一种数据中心机房，数据中心机房包括：热回收管网，敷设于数据中心机房中，用于吸收热量；供液管，联通热回收管网与供暖管道，用于将热回收管网中的吸热后的冷却液输送至供暖管道；回液管，联通供暖管道与热回收管网，用于将供暖管道中散热后的冷却液输送至热回收管网；供暖管道，用于将吸热后的冷却液中的热量传导至温室。应当理解，上述针对用于数据中心机房和温室的能量循环系统中数据中心机房的描述也适用于本数据中心机房，在此不再赘述。

本申请还提供了一种温室，温室包括：光伏发电装置，用于将采集的光能转化为电能向数据中心供电，光伏发电装置的太阳能电池板间隔预定距离设于温室的采光面上和/或与温室采光面成预定角度设于温室的采光面上；供暖管道，设于温室内，用于将数据中心的热回收管网中吸热后的冷却液中的热量传导至温室内。在一些可选的实现方式中，温室还包括：蓄电池组，连接太阳能电池板，用于储存电能；逆变器，连接蓄电池组，用于将蓄电池组提供的直流电转化为交流电向数据中心机房的负载供电；控制器，分别连接太阳能电池板、蓄电池组和逆变器，用于控制太阳能电池板向蓄电池组充电，以及控制蓄电池组向逆变器供电。应当理解，用于数据中心机房和温室的能量循环系统中温室的描述也适用于本温室，在此不再赘述。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (12)

1.一种用于数据中心机房和温室的能量循环系统，其特征在于，所述系统包括：

光伏发电装置，用于将采集的光能转化为电能向数据中心供电，所述光伏发电装置的太阳能电池板间隔预定距离设于所述温室的采光面上和/或与温室采光面成预定角度设于所述温室的采光面上；

热回收管网，敷设于所述数据中心机房中的回风区域，用于吸收热量；

供液管，联通所述热回收管网与供暖管道，用于将所述热回收管网中的吸热后的冷却液输送至供暖管道；

回液管，联通所述供暖管道与所述热回收管网，用于将所述供暖管道中散热后的冷却液输送至热回收管网；

供暖管道，设于所述温室内，用于将所述吸热后的冷却液中的热量传导至所述温室内。

2.根据权利要求1所述的能量循环系统，其特征在于，所述供液管中设有电动调节阀；

所述能量循环系统还包括：

温度传感器，用于检测所述温室内的温度；

处理器，连接所述温度传感器和所述电动调节阀的驱动器，用于根据所述温度调节所述电动调节阀以控制所述吸热后的冷却液的流量。

3.根据权利要求2所述的能量循环系统，其特征在于，所述供液管和所述回液管之间设有压差传感器和电动压差调节阀；

所述处理器连接所述压差传感器和所述电动压差调节阀，用于根据所述压差传感器采集的压差信号控制所述电动压差调节阀的旁通冷却液流量。

4.根据权利要求3所述的能量循环系统，其特征在于，所述供液管和/或所述回液管中设有循环泵和电磁阀；所述处理器连接所述循环泵的电控装置以控制所述循环泵为冷却液的循环提供动力，连接所述电磁阀以控制所述冷却液的以下一项或多项参数：方向、流量和速度。

5.根据权利要求1所述的能量循环系统，其特征在于，所述能量循环系统还包括：

蓄电池组，设于所述温室侧，连接所述太阳能电池板，用于储存所述电能；

逆变器，设于所述温室侧，连接所述蓄电池组，用于将所述蓄电池组提供的直流电转化为交流电向数据中心机房的负载供电；

控制器，分别连接所述太阳能电池板、所述蓄电池组和所述逆变器，用于控制所述太阳能电池板向所述蓄电池组充电，以及控制所述蓄电池组向所述逆变器供电。

6.根据权利要求1所述的能量循环系统，其特征在于，所述热回收管网为多组，每组所述热回收管网通过热回收支管联通所述供液管的主管道和所述回液管的主管道。

7.根据权利要求1或6任意一项所述的能量循环系统，其特征在于，所述热回收管网设于所述数据中心机房的以下一处或多处：空调间的入风口处、封闭的热通道路径上、空调间隔墙上和空调回风路径上。

8.根据权利要求1或6任意一项所述的能量循环系统，其特征在于，所述供暖管道为多组，每组供暖管道通过供暖支管联通所述供液管的主管道和所述回液管的主管道。

9.根据权利要求8所述的能量循环系统，其特征在于，所述供暖管道设于所述温室的墙壁和/或所述温室的地下。

10.一种数据中心机房，其特征在于，所述数据中心机房包括：

热回收管网，敷设于所述数据中心机房中的回风区域，用于吸收热量；

供液管，联通所述热回收管网与供暖管道，用于将所述热回收管网中的吸热后的冷却液输送至供暖管道；

回液管，联通所述供暖管道与所述热回收管网，用于将所述供暖管道中散热后的冷却液输送至热回收管网；

供暖管道，用于将所述吸热后的冷却液中的热量传导至温室。

11.一种温室，其特征在于，所述温室包括：

光伏发电装置，用于将采集的光能转化为电能向数据中心供电，所述光伏发电装置的太阳能电池板间隔预定距离设于所述温室的采光面上和/或与温室采光面成预定角度设于所述温室的采光面上；

供暖管道，设于所述温室内，用于将数据中心的热回收管网中吸热后的冷却液中的热量传导至所述温室内。

12.根据权利要求11所述的温室，其特征在于，所述温室还包括：

蓄电池组，连接所述太阳能电池板，用于储存所述电能；

逆变器，连接所述蓄电池组，用于将所述蓄电池组提供的直流电转化为交流电向数据中心机房的负载供电；

控制器，分别连接所述太阳能电池板、所述蓄电池组和所述逆变器，用于控制所述太阳能电池板向所述蓄电池组充电，以及控制所述蓄电池组向所述逆变器供电。