CN108271338B - 一种数据中心冷却余热发电系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种数据中心冷却余热发电系统，属于节能技术领域。本发明数据中心冷却余热发电系统包括机房、热风通道、第一新风管路和温差发电组件；所述机房用于放置机柜；所述热风通道设置于所述机房的吊顶内，冷却所述机柜后的空气能够通过天花板进入所述热风通道内；所述第一新风管路至少部分穿设于所述热风通道内；所述温差发电组件设置于所述热风通道与所述新风管路之间，所述温差发电组件能够利用所述热风通道与所述新风管路之间的温差发电。本发明提供的数据中心冷却余热发电系统，将第一新风管路中的空气作为冷源，冷却机柜后的空气作为热源，利用热源与冷源之间的温差进行发电，变废为宝，节能环保。

Description

一种数据中心冷却余热发电系统
技术领域
本发明涉及节能技术领域，尤其涉及一种数据中心冷却余热发电系统。
背景技术
作为信息资源集散的全球数据中心建设步伐日益明显加快，然而其高能耗问题已引起各国高度重视。数据中心的能耗主要由IT设备能耗、空调冷却系统能耗、电源系统能耗三部分组成。数据中心机房IT设备的散热量大且热密度较为集中，为了能保证数据中心机房的正常使用，其冷却系统的能源消耗将达到整个数据中心机房所有能源消耗的40%左右。
如何有效地利用数据中心冷却系统的能耗是目前亟需解决的问题。
发明内容
本发明的目的在于提出一种利用冷却机房后的热能发电的数据中心冷却余热发电系统。
为达此目的，本发明采用以下技术方案：
一种数据中心冷却余热发电系统，包括：
机房，所述机房用于放置机柜；
热风通道，所述热风通道设置于所述机房的吊顶内，冷却所述机柜后的空气能够通过天花板进入所述热风通道内；
第一新风管路，所述第一新风管路至少部分穿设于所述热风通道内；以及
温差发电组件，所述温差发电组件设置于所述热风通道与所述新风管路之间，所述温差发电组件能够利用所述热风通道与所述新风管路之间的温差发电。
进一步地，所述温差发电组件包括设置于所述热风通道内的冷端和热端，所述冷端套设于所述第一新风管路外，所述热端套设于所述冷端外；所述第一新风管路与所述冷端之间能够换热，所述热风通道与所述热端之间能够换热，所述冷端与所述热端之间能够发电。
进一步地，所述温差发电组件与用电装置连接，所述用电装置至少包括排风扇，所述排风扇用于将所述热风通道内的风排出机房。
进一步地，所述排风扇为轴流风机。
进一步地，所述数据中心冷却余热发电系统包括空调系统，所述空调系统包括空调机组和冷风通道；所述冷风通道设置于所述机房的地板下方，所述空调机组送出的冷风能够通过所述冷风通道冷却所述机房。
进一步地，所述数据中心冷却余热发电系统还包括引射式压缩器和第二新风管路；第二新风管路排出的新风与所述热风通道排出的气体能够混合后进入所述引射式压缩器的引射流体入口，所述第一新风管路的出风口与所述引射式压缩器的被引射流体入口连通；所述引射式压缩器的流体出口与所述空调机组的进风口连通。
进一步地，所述空调机组通过鼓风机与所述冷风通道连通。
进一步地，所述冷风通道的出风口与所述机房连通。
进一步地，所述天花板呈格栅状。
本发明的有益效果如下：
本发明提供的数据中心冷却余热发电系统充分利用自然环境的冷源和数据中心冷却的热能，将第一新风管路中的空气作为冷源，冷却机柜后的空气作为热源，利用热源与冷源之间的温差进行发电，极大地提高了平均电能使用效率，变废为宝，可节约大量能源，节能环保。
附图说明
图1是本发明实施例提供的数据中心冷却余热发电系统的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的数据中心冷却余热发电系统的局部结构示意图。
图中：
1、机房；2、机柜；3、热风通道；4、天花板；5、第一新风管路；6、温差发电组件；7、轴流风机；8、空调机组；9、冷风通道；10、鼓风机；11、引射式压缩器；12、新风及回风进风管；61、冷端；62、热端；111、引射流体入口；112、被引射流体入口；113、流体出口。
具体实施方式
下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。
实施例
本发明的实施例提供了一种数据中心冷却余热发电系统，如图1所示，其包括机房1、热风通道3、第一新风管路5和温差发电组件6。
其中，机房1用于放置机柜2，机柜2的数量和排布形式不限，可以根据具体需要进行设置，例如，机柜2为多个时，多个机柜2可以以面对面和/或背靠背成排方式布置；热风通道3设置于机房1的吊顶内，冷却机柜2后的空气能够通过天花板4进入热风通道3内；第一新风管路5至少部分穿设于热风通道3内；温差发电组件6设置于热风通道3与新风管路之间，温差发电组件6能够利用热风通道3与新风管路之间的温差发电。天花板4优选但不局限为呈格栅状，可以供冷却机柜2后的空气穿过即可。可理解地，新风管路优选为与大气连通，室外的空气优选为经过过滤后进入进入新风管路。
数据中心使用机柜2的温度要求，最优的运行环境是22～24摄氏度；在我国北方地区，1年中有4～6个月的室外温度为10～25℃。本实施例提供的数据中心冷却余热发电系统充分利用自然环境的冷源和数据中心冷却的热能，将第一新风管路5中的空气作为冷源，冷却机柜2后的空气作为热源，利用热源与冷源之间的温差进行发电，极大地提高了平均电能使用效率，变废为宝，可节约大量能源，节能环保。
本实施例提供的数据中心冷却余热发电系统利用空调系统对机房1冷却，空调系统采用架空地板下送风、以及上述的吊顶内回风的气流组织方式。请继续参阅图1，该空调系统包括空调机组8和冷风通道9；冷风通道9设置于机房1的地板下方，空调机组8送出的冷风能够通过冷风通道9对机房1冷却。空调机组8优选但不局限为通过鼓风机10与冷风通道9连通。冷风通道9能够通过与机房1连通的方式向机房1内供送冷风。冷却机柜2后的空气能够通过天花板4进入热风通道3内。
请结合参阅图2，本实施例中的温差发电组件6包括设置于热风通道3内的冷端61和热端62，冷端61套设于第一新风管路5外，热端62套设于冷端61外；第一新风管路5与冷端61之间能够换热，热风通道3与热端62之间能够换热，冷端61与热端62之间能够发电。其中冷端61优选为与第一新风管路5紧密贴合。其中，冷端61和热端62均优选为呈管状。
当空调系统运行制冷时，热风通道3内的热空气流经热端62时，通过对流换热的方式，将热量传递给热端62，使热端62表面温度升高。同时，进入第一新风管路5的新风，在与冷端61对流换热过程中，不断吸收带走冷端61的热量，使冷端61保持较低的温度，使得温差发电组件6的热端62和冷端61这两侧持续维持一定的温差；在温差发电组件6的热端62和冷端61之间存在温差即可产生电流。
上述温差发电组件6可以与用电装置电连接。请继续参阅图2，用电装置至少包括排风扇，排风扇用于将热风通道3内的风排出机房1。该排风扇优选为轴流风机7。 利用冷却机房1后的余热与新风间的温差发电，并通过电能驱动排风扇排风，能够进一步加快机房1的冷却速度。可理解地，温差发电组件6还可以为其他任何用电装置供电，例如，可以为电灯等照明装置供电，以降低数据中心的综合能耗，提高了数据中心平均电能使用效率；还可以为蓄电池等储电设备充电。
为了进一步利用热风通道3和第一新风管路5排出的气体的能量，数据中心冷却余热发电系统还包括引射式压缩器11和第二新风管路（图中未示出）。引射式压缩器11包括引射流体入口111、被引射流体入口112、流体出口113、混合室和扩压室，引射流体入口111和被引射流体入口112在混合室内混合后，经扩张室的出口（即引射式压缩器11的流体出口113）排出引射式压缩器11。其中，第二新风管路排出的新风与热风通道3排出的气体能够混合后进入引射式压缩器11的引射流体入口111，更具体地，如图2所示，第二新风管路排出的新风与热风通道3排出的气体能够混合后经新风及回风进风管12进入引射式压缩器11的引射流体入口111；第一新风管路5的出风口与引射式压缩器11的被引射流体入口112连通；引射式压缩器11的流体出口113与空调机组8的进风口连通。第一新风管路5中的空气被第二新风管路和热风通道3排出并混合的气体引射至引射式压缩器11内部，进行混合升压后流出至空调机组8，提高空调机组8的制冷效果；且引射式压缩器11没有运动部件、结构简单。
以上结合具体实施例描述了本发明的技术原理。这些描述只是为了解释本发明的原理，而不能以任何方式解释为对本发明保护范围的限制。基于此处的解释，本领域的技术人员不需要付出创造性的劳动即可联想到本发明的其它具体实施方式，这些方式都将落入本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.一种数据中心冷却余热发电系统，其特征在于，包括:
机房，所述机房用于放置机柜；
热风通道，所述热风通道设置于所述机房的吊顶内，冷却所述机柜后的空气能够通过天花板进入所述热风通道内；
第一新风管路，所述第一新风管路至少部分穿设于所述热风通道内；以及
温差发电组件，所述温差发电组件能够利用所述热风通道与所述新风管路之间的温差发电；
所述温差发电组件包括设置于所述热风通道内的冷端和热端，
所述冷端套设于所述第一新风管路外，所述热端套设于所述冷端外；
所述第一新风管路与所述冷端之间能够换热，所述热风通道与所述热端之间能够换热，所述冷端与所述热端之间能够发电；
所述温差发电组件与用电装置连接，所述用电装置至少包括排风扇，所述排风扇用于将所述热风通道内的风排出机房。
2.根据权利要求1所述的数据中心冷却余热发电系统，其特征在于，
所述排风扇为轴流风机。
3.根据权利要求1至2任一项所述的数据中心冷却余热发电系统，其特征在于，
所述数据中心冷却余热发电系统包括空调系统，所述空调系统包括空调机组和冷风通道；
所述冷风通道设置于所述机房的地板下方，所述空调机组送出的冷风能够通过所述冷风通道冷却所述机房。
4.根据权利要求3所述的数据中心冷却余热发电系统，其特征在于，
所述数据中心冷却余热发电系统还包括引射式压缩器和第二新风管路；
第二新风管路排出的新风与所述热风通道排出的气体能够混合后进入所述引射式压缩器的引射流体入口，所述第一新风管路的出风口与所述引射式压缩器的被引射流体入口连通；
所述引射式压缩器的流体出口与所述空调机组的进风口连通。
5.根据权利要求3所述的数据中心冷却余热发电系统，其特征在于，
所述空调机组通过鼓风机与所述冷风通道连通。
6.根据权利要求3所述的数据中心冷却余热发电系统，其特征在于，
所述冷风通道的出风口与所述机房连通。
7.根据权利要求1至2任一项所述的数据中心冷却余热发电系统，其特征在于，所述天花板呈格栅状。
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