CN108469111A - 一种基于数据中心的余热回收系统及余热回收系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于数据中心的余热回收系统及余热回收系统的控制方法,该余热回收系统包括余热采集单元、热泵机组、蓄热单元、余热输送单元和用户端。该余热采集单元收集数据中心机房内产生的热量，经热泵机组压缩、冷凝后，通过余热输送单元把热量传递给用户端。该余热回收系统还通过蓄热单元将一部分余热先储存起来，待余热不足时再释放使用，提高余热利用率。该余热回收系统实现了将室内余热提取利用、加热热网循环水、实现供热的目的。该余热回收系统能够将数据中心机房产生的热量进行回收和再利用，避免了由于机房余热排放而导致的能源浪费和环境污染。

Description

一种基于数据中心的余热回收系统及余热回收系统的控制 方法

技术领域

本发明涉及余热回收技术领域，尤其是涉及一种基于数据中心的余热回收系统。本发明还涉及一种用于该余热回收系统的控制方法。

背景技术

数据中心机房是为电子信息设备提供运行环境的场所，其通常包括：供配电系统、综合布线系统、空调新风系统、安全防范系统、环境动力监控系统、消防系统、KVM系统等网络设备。而由于数据中心机房拥有各类型的服务器、数据存储设备和网络设备，这些用电设备发热量较大且热量相对集中，导致数据中心机房常年排放大量的热量，这些热量排放到大气中，不仅造成了能源的大量浪费，且引发环境污染，加剧温室效应。

因此，提供一种基于数据中心的余热回收系统，以期将数据中心机房产生的热量进行回收和再利用，从而降低能源浪费，避免环境污染，提高环保性能，就成为本领域技术人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的目的是提供一种基于数据中心的余热回收系统，以期将数据中心机房产生的热量进行回收和再利用，从而降低能源浪费，避免环境污染，提高环保性能。本发明的另一目的是提供一种用于控制该余热回收系统工作策略的控制方法。

为了实现上述目的，本发明提供一种基于数据中心的余热回收系统,包括余热采集单元2、热泵机组4、余热输送单元和用户端18；

所述余热采集单元2包括蒸发器3，用于收集数据中心机房内产生的热量，并通过所述蒸发器3吸收热量，产生低温低压气体；

所述热泵机组4包括依次连通的压缩机5、冷凝器6和节流装置7，所述压缩机5与所述蒸发器3的热量输出端通过氟利昂管道相连通，所述冷凝器6与所述余热输送单元形成媒介流通回路；

所述热泵机组4与所述蒸发器3的热量返回端通过氟利昂管道相连通；

所述用户端18包括热水供水系统16和热水回水系统17；

所述余热输送单元，包括具有次级泵9的媒介输出通路、具有初级泵8的媒介返回通路和板式换热装置14；

所述媒介输出通路的进液端与所述冷凝器6的出液口相连通，所述媒介输出通路的出液端与所述板式换热装置14的进液口相连通；所述媒介返回通路的进液端与所述板式换热装置14的出液口相连通，所述媒介返回通路的出液端与所述冷凝器6的回液口相连通；

所述板式换热装置14包括供热侧和换热侧；所述供热侧和所述换热侧的进水温度，均依赖电动调节阀来实现。

所述板式换热装置14供热侧的进水口与所述次级泵9的出液端连通，所述板式换热装置14供热侧的出水口与所述初级泵8的进液端连通；

所述板式换热装置14换热侧与所述用户端18连通，所述板式换热装置14换热侧的进水口与所述热水回水系统17的出液端连通，所述板式换热装置14换热侧的出水口与所述热水供水系统16的进液端连通。

进一步地，所述余热输送单元还包括末端循环泵15，所述末端循环泵15设置于所述热水回水系统17与所述板式换热装置14之间，且位于所述热水回水系统17的下游。通过所述末端循环泵15实现了用户端18与板式换热装置14之间的水路循环，该水路循环保证了水的温度不发生大的变化，热量损失少，余热利用率更高。进一步地，所述初级泵8位于所述板式换热装置14与所述冷凝器6之间，且所述初级泵8的进液端与所述板式换热装置14的出液口相连通，所述初级泵8的出液端与所述冷凝器6的回液口相连通。

进一步地，余热采集单元2为直膨式空调箱，该直膨式空调箱用于回收数据中心机房内产生的热量，并为热泵机组4提供低位热源；

所述压缩机5为涡旋压缩机，该涡旋压缩机用于压缩低压气体。

进一步地，所述余热回收系统还包括蓄热单元20，所述蓄热单元20包括蓄热装置10、安装有第一电动开关阀V1的管路、安装有第二电动调节阀V2的第一支路和安装有第三电动调节阀V3的第二支路，所述第一支路与所述第二支路并联设置；

所述蓄热装置10包括上层布水器11、下层布水器12和补水装置13；

所述补水装置13通过管路与所述上层布水器11连通；

所述上层布水器11通过安装有第一截止阀S1的管路接入所述第一电动开关阀V1与所述第二电动调节阀V2之间；

所述第一截止阀S1用于紧急截止蓄热装置10与所述第一电动开关阀V1、所述第二电动调节阀V2所在通路的连通；

所述下层布水器12通过安装有第二截止阀S2的管路接入所述第三电动调节阀V3所在的通路；

所述第二截止阀S2用于紧急截止蓄热装置10与所述第三电动调节阀V3所在通路的连通。

该余热回收系统采用所述蓄热单元可将部分余热先储存起来，待余热不足时再释放使用，提高余热利用率。

进一步地，所述余热回收系统还包括与所述冷凝器6相连通的应急风冷冷凝器19。

所述冷凝器6采用双冷凝器配置，即使用两组换热器，其中一个换热器是"氟利昂-水"壳管换热器，另一个换热器是"氟利昂-风"，也就是应急风冷冷凝器19，该应急风冷冷凝器19也可以看作是与冷凝器6相连通的另外设置的应急设备，当产生的热源温度多高或热量过多时，用户端18无法消化掉大量的热量，此时可开启该应急风冷冷凝器19进行强制冷却，以保证热量散失效率。

本发明还提供一种控制方法，基于如上所述的余热回收系统，包括以下步骤：

S1：检测余热回收系统所处的工作模态；

S2：根据工作模态控制初级泵8、次级泵9、第一电动开关阀V1、第二电动调节阀V2和第三电动调节阀V3的开合状态。

进一步地，

在步骤S1中，所述工作模态包括单纯蓄热模式、边蓄热边供热模式、蓄热装置单独供热模式、主机单独供热模式和应急模式中的至少一种；

在步骤S2中：

若所述工作模态为单纯蓄热模式，分别开启所述第一电动开关阀V1、所述第三电动调节阀V3、所述初级泵8，同时分别关闭所述第二电动调节阀V2、所述次级泵9和应急风冷冷凝器19；

若所述工作模态为边蓄热边供热模式，分别开启所述第一电动开关阀V1、所述第三电动调节阀V3、所述初级泵8和所述次级泵9，同时分别关闭所述第二电动调节阀V2和所述应急风冷冷凝器19；

若所述工作模态为蓄热装置单独供热模式，分别开启所述第一电动开关阀V1、所述第二电动调节阀V2、所述第三电动调节阀V3和所述次级泵9，同时分别关闭所述初级泵8和所述应急风冷冷凝器19；

若所述工作模态为主机单独供热模式，分别开启所述初级泵8和所述次级泵9，同时分别关闭所述第一电动开关阀V1、所述第二电动调节阀V2、所述第三电动调节阀V3和所述应急风冷冷凝器19；

若所述工作模态处于应急模式，开启所述应急风冷冷凝器19，同时分别关闭所述第一电动开关阀V1、所述第二电动调节阀V2、所述第三电动调节阀V3、所述初级泵8和所述次级泵9。

进一步地，所述控制方法还包括故障检测步骤：当检测到余热回收系统存在至少一个下述风险时，判断系统存在故障，关闭所述余热回收系统的总控开关；

所述风险包括：

任一热泵机组或循环水泵的运行发生异常；

室内直膨机组的运行发生异常；

蓄热单元的温度超过预设值或压力超过预设值。

进一步地，所述控制方法包括应急散热步骤：检测蓄热单元20的温度，若所述蓄热单元20的温度高于预设值时，控制所述应急风冷冷凝器19开启。

本发明所提供的余热回收系统用于回收再利用数据中心产生的热量。该余热回收系统包括余热采集单元2、热泵机组4、余热输送单元和用户端18。

在工作过程中，余热采集单元2收集数据中心机房内产生的热量，通过蒸发器3吸收热量，产生低温低压气体；低压气体被压缩机5吸入，经过压缩机5压缩变成高温高压气体；高温气体通过冷凝器6冷凝为液体；经冷凝器6冷凝后的液体通过余热输送单元把热量传递给用户端18。用户端的热水回水温度可达50-55℃。

同时，用户端再将液体经初级泵输送回冷凝器，经冷凝器冷凝后，再经过蒸发器后变成低压低温气体，低温气体再次被压缩机吸入进行压缩。按照上述工作过程不断循环下去。

该余热回收系统实现了将室内余热提取利用、加热热网循环水、实现供热的目的。这样，该余热回收系统能够将数据中心机房产生的热量进行回收和再利用，避免了由于机房余热排放而导致的能源浪费和环境污染。

与现有技术相比，本发明的余热回收系统具有的优点和有益技术效果如下：

1、该余热回收系统充分回收利用数据中心机房产生的热量，用户端的热水回水温度可达50-55℃，余热回收效率高。

2、该余热回收系统采用蓄热单元可将部分余热先储存起来，待余热不足时再释放使用，提高余热利用率。

3、所述蓄热单元20既可以保证室内数据中心制冷的稳定，也增加了室外供热负荷的稳定性，同时也增加了一定的供热能力。并且在电力低谷时段，上述蓄热单元20所蓄得的能量还可利用到电力高峰期间，可以降低运行费用。

4、通过所述末端循环泵15实现了用户端18与板式换热装置14之间的水路循环，该水路循环保证了水的温度不发生大的变化，热量损失少，余热利用率更高。

5、该余热回收系统实现了将室内余热提取利用、加热热网循环水、实现供热的目的。

6、该余热回收系统能够将数据中心机房产生的热量进行回收和再利用，从而降低能源浪费，避免环境污染，提高环保性能。

与现有技术相比，本发明的余热回收系统的控制方法可实现对系统的全面控制和风险防控，其至少包括下述技术效果：

1、热泵机组监控功能：选择热泵机组开启数量，根据建筑所需热负荷，自动调整实现热泵机组运行台数，达到最佳节能目的；

2、监测热泵机组、循环水泵的运行、故障、手自动等状态，以实现热源系统正常、稳定、合理运行，确保数据中心环境温度标准、控制资源实现节能等目的；

3、室内直膨机组监控功能：

4、水蓄热设备的温度、压力监控；

5、各个水泵的运行、故障、手自动等状态；

6、监控数据机房的室内温度、湿度：当末端消耗不了热量时，需要开启应急风冷冷凝器散热，保障系统安全。

附图说明

图1为本发明所提供的余热回收系统的一种具体实施方式的原理框图。

图2为本发明所提供的图1中余热回收系统改进后的一种具体实施方式的原理框图。

图3为本发明所提供的余热回收系统在单纯蓄热模式下的原理框图。

图4为本发明所提供的余热回收系统在边蓄热边供热模式下的原理框图。

图5为本发明所提供的余热回收系统在蓄热装置单独供热模式下的原理框图。

图6为本发明所提供的余热回收系统在主机单独供热模式下的原理框图。

图7为本发明所提供的余热回收系统在应急模式下的原理框图。

图8为本发明所提供的图1中余热回收系统的控制方法的流程示意图。

图9为本发明所提供的图2中余热回收系统的控制方法的流程示意图。

附图标记说明：

1-机柜 2-余热采集单元 3-蒸发器

4-热泵机组 5-压缩机 6-冷凝器 7-节流装置

8-初级泵 9-次级泵

10-蓄热装置 11-上层布水器 12-下层布水器 13-补水装置

14-板式换热装置 15-末端循环泵

16-热水供水系统 17-热水回水系统 18-用户端

19-应急风冷冷凝器

20-蓄热单元

V1-第一电动开关阀 V2-第二电动调节阀 V3-第三电动调节阀

S1-第一截止阀 S2-第二截止阀

具体实施方式

下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。

实施例一：

请参考图1和图8。

请参考图1。在一种具体实施方式中，本发明所提供的余热回收系统用于回收和利用数据中心产生的余热,该余热回收系统包括余热采集单元2、热泵机组4、余热输送单元和用户端18。

其中，所述余热采集单元2包括蒸发器3，用于收集数据中心机房内产生的热量，并通过所述蒸发器3吸收热量，产生低温低压气体；所述热泵机组4包括依次连通的压缩机5、冷凝器6和节流装置7，所述压缩机5与所述蒸发器3的热量输出端通过氟利昂管道相连通，所述冷凝器6与所述余热输送单元形成媒介流通回路；

所述热泵机组4与所述蒸发器3的热量返回端通过氟利昂管道相连通。

所述用户端18包括热水供水系统16和热水回水系统17。

所述余热输送单元，包括具有次级泵9的媒介输出通路、具有初级泵8的媒介返回通路和板式换热装置14；

所述媒介输出通路的进液端与所述冷凝器6的出液口相连通，所述媒介输出通路的出液端与所述板式换热装置14的进液口相连通；所述媒介返回通路的进液端与所述板式换热装置14的出液口相连通，所述媒介返回通路的出液端与所述冷凝器6的回液口相连通；

所述板式换热装置14包括供热侧和换热侧；所述供热侧和所述换热侧的进水温度，均依赖电动调节阀来实现。

所述板式换热装置14供热侧的进水口与所述次级泵9的出液端连通，所述板式换热装置14供热侧的出水口与所述初级泵8的进液端连通；

所述板式换热装置14换热侧与所述用户端18连通，所述板式换热装置14换热侧的进水口与所述热水回水系统17的出液端连通，所述板式换热装置14换热侧的出水口与所述热水供水系统16的进液端连通。

进一步地，所述余热输送单元还包括末端循环泵15，所述末端循环泵15设置于所述热水回水系统17与所述板式换热装置14之间，且位于所述热水回水系统17的下游。通过所述末端循环泵15实现了用户端18与板式换热装置14之间的水路循环，该水路循环保证了水的温度不发生大的变化，热量损失少，余热利用率更高。

进一步地，所述初级泵8位于所述板式换热装置14与所述冷凝器6之间，且所述初级泵8的进液端与所述板式换热装置14的出液口相连通，所述初级泵8的出液端与所述冷凝器6的回液口相连通。

进一步地，余热采集单元2为直膨式空调箱，该直膨式空调箱用于回收数据中心机房内产生的热量，并为热泵机组4提供低位热源；

进一步地，上述直膨式空调箱为氟利昂直接膨胀制冷末端系统。

进一步地，所述压缩机5为涡旋压缩机，该涡旋压缩机用于压缩低压气体。

进一步地，所述余热回收系统还包括与所述冷凝器6相连通的应急风冷冷凝器19。

所述冷凝器6采用双冷凝器配置，即使用两组换热器，第一冷凝器为氟利昂与水换热的水冷冷凝器，第二冷凝器为氟利昂与风换热的风冷冷凝器。上述两组冷凝器为备用关系。上述风冷冷凝器为应急风冷冷凝器19，该应急风冷冷凝器19也可以看作是与冷凝器6相连通的另外设置的应急设备，当产生的热源温度多高或热量过多时，用户端18无法消化掉大量的热量，此时可开启该应急风冷冷凝器19进行强制冷却，以保证热量散失效率。

优选地，所述压缩机5为制冷压缩机。

优选地，数据机房室内可设置氟利昂直接膨胀制冷末端系统，数据机房室外可设置制冷压缩机与冷凝器连接的系统，上述系统直接生产热水用于采暖或生活热水。上述余热回收系统的工作模式：

上述余热回收系统的工作模式包括主机单独供热模式和应急模式中的至少一种。

请参考图1。若所述工作模态为主机单独供热模式，分别开启所述初级泵8和所述次级泵9，同时分别关闭所述应急风冷冷凝器19。在该工作模态下，余热采集单元2收集数据中心机房内产生的热量，通过蒸发器3吸收热量，产生低温低压气体；低压气体被压缩机5吸入，经过压缩机5压缩变成高温高压气体；高温气体通过冷凝器6冷凝为液体；经冷凝器6冷凝后的高温液体经次级泵9所在的通路进入板式换热装置14，在板式换热装置14进行热交换后形成的低温液体经初级泵8所在的回路返回冷凝器6。用户端18的热水供水系统的低温液体进入板式换热装置14，在板式换热装置14中经热交换后产生的高温液体返回至热水供水系统16，从而实现了用户端18供热。

请参考图1。若所述工作模态为应急模式，开启所述应急风冷冷凝器19，同时分别关闭所述初级泵8和所述次级泵9；此时，冷凝器6中的热量经应急风冷冷凝器19快速降温。

上述余热回收系统的控制方法(请参考图8)：

上述余热回收系统还包括自控单元，该自控单元主要提供对余热回收系统的机电设备运行情况的监视、控制及管理，根据所处工况、余热量和热量需求等因素的变化，调整和控制余热回收系统所处的工作模态，从而实现节约运行能耗，延长设备使用寿命的目的。

具体地，该余热回收系统的工作模态包括主机单独供热模式和应急模式中的至少一种。

当末端负荷足够时，可采用主机单独供热模式。

当末端不能吸收热量时，采用应急模式，开启应急风冷冷凝器19散热，以保障系统安全。

本发明还提供一种基于该余热回收系统的控制方法，该控制方法包括以下步骤：

S1：检测余热回收系统所处的工作模态；

S2：根据工作模态控制初级泵、次级泵和应急风冷冷凝器的开合状态。

具体地，在步骤S1中，所述工作模态包括主机单独供热模式和应急模式中的至少一种；

在步骤S2中：

若所述工作模态为主机单独供热模式，分别开启所述初级泵8和所述次级泵9，同时分别关闭所述应急风冷冷凝器19；

若所述工作模态处于应急模式，开启所述应急风冷冷凝器19，同时分别关闭所述初级泵8和所述次级泵9。

进一步地，还包括故障检测步骤：当检测到余热回收系统存在至少一个下述风险时，判断系统存在故障，关闭所述余热回收系统的总控开关；

所述风险包括：

任一热泵机组或循环水泵的运行发生异常；

室内直膨机组的运行发生异常。

进一步地，包括应急散热步骤：监控数据机房的室内温度、湿度，当末端消耗不了热量时，需要开启应急风冷冷凝器散热，保障系统安全。

通过上述控制方式实现对系统的全面控制和风险防控，其至少包括下述技术效果：

1、热泵机组监控功能：选择热泵机组开启数量，根据建筑所需热负荷，自动调整实现热泵机组运行台数，达到最佳节能目的；

2、监测热泵机组、循环水泵的运行、故障、手自动等状态，以实现热源系统正常、稳定、合理运行，确保数据中心环境温度标准、控制资源实现节能等目的；

3、室内直膨机组监控功能：

4、各个水泵的运行、故障、手自动等状态；

5、监控数据机房的室内温度、湿度：当末端消耗不了热量时，需要开启应急风冷冷凝器散热，保障系统安全。

实施例二：

请参考图2、图3、图4、图5、图6、图7和图9。

请参考图2。在一种具体实施方式中，本发明所提供的余热回收系统用于回收和利用数据中心产生的余热,该余热回收系统包括余热采集单元2、热泵机组4、余热输送单元和用户端18。

进一步地，当某些时段余热产生过多，用户端18无法完全利用时，可以将这部分余热先储存起来，待余热不足时再释放使用，提高余热利用率。

为实现上述目的，可以在余热输送单元的回路上设置蓄热单元20，该蓄热单元20包括蓄热装置10、安装有第一电动开关阀V1的管路、安装有第二电动调节阀V2的第一支路和安装有第三电动调节阀V3的第二支路，所述第一支路与所述第二支路并联设置。

所述蓄热装置10包括上层布水器11、下层布水器12和补水装置13；所述补水装置13通过管路与所述上层布水器11连通。

所述上层布水器11通过安装有第一截止阀S1的管路接入所述第一电动开关阀V1与所述第二电动调节阀V2之间；所述第一截止阀S1用于紧急截止蓄热装置10与所述第一电动开关阀V1、所述第二电动调节阀V2所在通路的连通。

所述下层布水器12通过安装有第二截止阀S2的管路接入所述第三电动调节阀V3所在的通路；所述第二截止阀S2用于紧急截止蓄热装置10与所述第三电动调节阀V3所在通路的连通。

上述蓄热单元20既可以保证室内数据中心制冷的稳定，也增加了室外供热负荷的稳定性，同时也增加了一定的供热能力。并且在电力低谷时段，上述蓄热单元20所蓄得的能量还可利用到电力高峰期间，可以降低运行费用。

上述余热回收系统的工作模式：

上述余热回收系统的工作模式包括单纯蓄热模式、边蓄热边供热模式、蓄热装置单独供热模式、主机单独供热模式和应急模式中的至少一种。

请参考图3。若所述工作模态为单纯蓄热模式，第一电动开关阀V1、第三电动调节阀V3和初级泵8均处于开启状态，同时第二电动调节阀V2、次级泵9和应急风冷冷凝器19均处于关闭状态。在该工作模态下，余热采集单元2收集数据中心机房内产生的热量，通过蒸发器3吸收热量，产生低温低压气体；低压气体被压缩机5吸入，经过压缩机5压缩变成高温高压气体；高温气体通过冷凝器6冷凝为液体；经冷凝器6冷凝后的高温液体经第一电动开关阀V1所在通路进入蓄热装置10，在蓄热装置10中经热交换后产生的低温液体经第三电动调节阀V3所在的通路以及初级泵8回到冷凝器6，在此过程中，蓄热装置10内温度升高并实现蓄热。

请参考图4。若所述工作模态为边蓄热边供热模式，分别开启第一电动开关阀V1、第三电动调节阀V3、初级泵8和次级泵9，同时分别关闭第二电动调节阀V2和应急风冷冷凝器19；在该工作模态下，余热采集单元2收集数据中心机房内产生的热量，通过蒸发器3吸收热量，产生低温低压气体；低压气体被压缩机5吸入，经过压缩机5压缩变成高温高压气体；高温气体通过冷凝器6冷凝为液体；经冷凝器6冷凝后的高温液体经第一电动开关阀V1所在通路进入蓄热装置10，在蓄热装置10中经热交换后产生的低温液体经第三电动调节阀V3所在的通路以及初级泵8回到冷凝器6，蓄热装置10内温度升高并实现蓄热；同时，冷凝器6中的高温液体经次级泵9所在的回路进入板式换热装置14，在板式换热装置14中经热交换后产生的低温液体经初级泵8回到冷凝器6。用户端18的热水回水系统17的低温液体进入板式换热装置14，在板式换热装置14中经热交换后产生的高温液体返回至热水供水系统16，从而实现了用户端18供热。

请参考图5。若所述工作模态为蓄热装置单独供热模式，分别开启第一电动开关阀V1、第二电动调节阀V2、第三电动调节阀V3和次级泵9，同时分别关闭初级泵8和应急风冷冷凝器19；在该工作模态下，余热采集单元2收集数据中心机房内产生的热量，通过蒸发器3吸收热量，产生低温低压气体；低压气体被压缩机5吸入，经过压缩机5压缩变成高温高压气体；高温气体通过冷凝器6冷凝为液体；经冷凝器6冷凝后的高温液体经次级泵9所在通路进入板式换热装置14，在板式换热装置14中经热交换后产生的低温液体分别经第三电动调节阀V3所在的通路以及第二电动调节阀V2所在的通路到达第一电动开关阀V1所在通路，然后进入次级泵9所在的通路。其中，在板式换热装置14中经热交换后产生的低温液体经第三电动调节阀V3所在的通路先进入蓄热装置10，在蓄热装置10中经热交换后产生的低温液体再经第一电动开关阀V1所在通路进入次级泵9所在的通路，在此过程中，蓄热装置10内温度升高并实现蓄热。用户端18的热水供水系统的低温液体进入板式换热装置14，在板式换热装置14中经热交换后产生的高温液体返回至热水供水系统16，从而实现了用户端18供热。

请参考图6。若所述工作模态为主机单独供热模式，分别开启所述初级泵8和所述次级泵9，同时分别关闭所述第一电动开关阀V1、所述第二电动调节阀V2、所述第三电动调节阀V3和所述应急风冷冷凝器19；在该工作模态下，余热采集单元2收集到的热量经蒸发器3进入冷凝器6，冷凝器6中高温媒介经次级泵9所在的通路进入板式换热装置14，在板式换热装置14进行热交换后形成的低温媒介经初级泵8所在的回路返回冷凝器6。用户端18的热水供水系统的低温媒介进入板式换热装置14，在板式换热装置14中经热交换后产生的高温媒介返回至热水供水系统16，从而实现了用户端18供热。

请参考图7。若所述工作模态处于应急模式，开启所述应急风冷冷凝器19，同时分别关闭所述第一电动开关阀V1、所述第二电动调节阀V2、所述第三电动调节阀V3、所述初级泵8和所述次级泵9；此时，冷凝器6中的热量经应急风冷冷凝器19快速降温。

上述余热回收系统的控制方法(请参考图9)：

上述余热回收系统还包括自控单元，该自控单元主要提供对余热回收系统的机电设备运行情况的监视、控制及管理，根据所处工况、余热量和热量需求等因素的变化，调整和控制余热回收系统所处的工作模态，从而实现节约运行能耗，延长设备使用寿命的目的。

具体地，该余热回收系统的工作模态包括单纯蓄热模式、边蓄热边供热模式、蓄热装置单独供热模式、主机单独供热模式和应急模式中的至少一种。

当末端负荷足够时，可采用主机单独供热模式，也可采用蓄热装置单独供热模式，也可采用主机与蓄热装置联合供热模式。

当末端完全没有负荷，采用单纯蓄热模式。

当末端部分负荷，采用边蓄热边供热模式。

当末端和蓄热装置都不能吸收热量时，采用应急模式，开启应急风冷冷凝器19散热，以保障系统安全。

本发明还提供一种基于该余热回收系统的控制方法，该控制方法包括以下步骤：

S1：检测余热回收系统所处的工作模态；

S2：根据工作模态控制初级泵、次级泵、第一电动开关阀V1、第二电动调节阀V2和第三电动调节阀V3的开合状态。

具体地，在步骤S1中，所述工作模态包括单纯蓄热模式、边蓄热边供热模式、蓄热装置单独供热模式、主机单独供热模式和应急模式中的至少一种；

在步骤S2中：

若所述工作模态为单纯蓄热模式，分别开启所述第一电动开关阀V1、所述第三电动调节阀V3、所述初级泵8，同时分别关闭所述第二电动调节阀V2、所述次级泵9和应急风冷冷凝器19；

若所述工作模态为边蓄热边供热模式，分别开启所述第一电动开关阀V1、所述第三电动调节阀V3、所述初级泵8和所述次级泵9，同时分别关闭所述第二电动调节阀V2和所述应急风冷冷凝器19；

若所述工作模态为蓄热装置单独供热模式，分别开启所述第一电动开关阀V1、所述第二电动调节阀V2、所述第三电动调节阀V3和所述次级泵9，同时分别关闭所述初级泵8和所述应急风冷冷凝器19；

若所述工作模态为主机单独供热模式，分别开启所述初级泵8和所述次级泵9，同时分别关闭所述第一电动开关阀V1、所述第二电动调节阀V2、所述第三电动调节阀V3和所述应急风冷冷凝器19；

若所述工作模态处于应急模式，开启所述应急风冷冷凝器19，同时分别关闭所述第一电动开关阀V1、所述第二电动调节阀V2、所述第三电动调节阀V3、所述初级泵8和所述次级泵9。

进一步地，还包括故障检测步骤：当检测到余热回收系统存在至少一个下述风险时，判断系统存在故障，关闭所述余热回收系统的总控开关；

所述风险包括：

任一热泵机组或循环水泵的运行发生异常；

室内直膨机组的运行发生异常；

蓄热单元20的温度超过预设值或压力超过预设值。

进一步地，包括应急散热步骤：检测蓄热单元20的温度，若所述蓄热单元20的温度高于预设值时，控制所述应急风冷冷凝器19开启。

通过上述控制方式实现对系统的全面控制和风险防控，其至少包括下述技术效果：

1、热泵机组监控功能：选择热泵机组开启数量，根据建筑所需热负荷，自动调整实现热泵机组运行台数，达到最佳节能目的；

2、监测热泵机组、循环水泵的运行、故障、手自动等状态，以实现热源系统正常、稳定、合理运行，确保数据中心环境温度标准、控制资源实现节能等目的；

3、室内直膨机组监控功能：

4、水蓄热设备的温度、压力监控；

5、各个水泵的运行、故障、手自动等状态；

6、监控数据机房的室内温度、湿度：当末端消耗不了热量时，需要开启应急风冷冷凝器散热，保障系统安全。

应当理解的是，本发明中所涉及的用于热交换的媒介可以为水，也可以为其他可以实现换热储热的介质，例如冷却油等。文中所涉用户端可以为锅炉或暖气等采暖设备或工艺热水加热设备。

上述各实施例仅是本发明的优选实施方式，在本技术领域内，凡是基于本发明技术方案上的变化和改进，不应排除在本发明的保护范围之外。

Claims (10)

1.一种基于数据中心的余热回收系统,包括用户端(18)，所述用户端(18)包括热水供水系统(16)和热水回水系统(17)，其特征在于，所述余热回收系统还包括余热采集单元(2)、热泵机组(4)和余热输送单元；

所述余热采集单元(2)包括蒸发器(3)，用于收集数据中心机房内产生的热量，并通过所述蒸发器(3)吸收热量，产生低温低压气体；

所述热泵机组(4)包括依次连通的压缩机(5)、冷凝器(6)和节流装置(7)，所述压缩机(5)与所述蒸发器(3)的热量输出端相连通，所述冷凝器(6)与所述余热输送单元形成媒介流通回路；

所述余热输送单元，包括具有次级泵(9)的媒介输出通路、具有初级泵(8)的媒介返回通路和板式换热装置(14)；

所述媒介输出通路的进液端与所述冷凝器(6)的出液口相连通，所述媒介输出通路的出液端与所述板式换热装置(14)的进液口相连通；所述媒介返回通路的进液端与所述板式换热装置(14)的出液口相连通，所述媒介返回通路的出液端与所述冷凝器(6)的回液口相连通；

所述板式换热装置(14)包括供热侧和换热侧；

所述板式换热装置(14)供热侧的进水口与所述次级泵(9)的出液端连通，所述板式换热装置(14)供热侧的出水口与所述初级泵(8)的进液端连通；

所述板式换热装置(14)换热侧与所述用户端(18)连通，所述板式换热装置(14)换热侧的进水口与所述热水回水系统(17)的出液端连通，所述板式换热装置(14)换热侧的出水口与所述热水供水系统(16)的进液端连通。

2.根据权利要求1所述的余热回收系统，其特征在于，所述余热输送单元还包括末端循环泵(15)，所述末端循环泵(15)设置于所述热水回水系统(17)与所述板式换热装置(14)之间，且位于所述热水回水系统(17)的下游。

3.根据权利要求2所述的余热回收系统，其特征在于，所述初级泵(8)位于所述板式换热装置(14)与所述冷凝器(6)之间，且所述初级泵(8)的进液端与所述板式换热装置(14)的出液口相连通，所述初级泵(8)的出液端与所述冷凝器(6)的回液口相连通。

4.根据权利要求3所述的余热回收系统，其特征在于，余热采集单元(2)为直膨式空调箱，所述直膨式空调箱用于回收数据中心机房内产生的热量，并为热泵机组(4)提供低位热源；

所述压缩机(5)为涡旋压缩机，所述涡旋压缩机用于压缩低压气体。

5.根据权利要求1-4任一项所述的余热回收系统，其特征在于，还包括蓄热单元(20)，所述蓄热单元(20)包括蓄热装置(10)、安装有第一电动开关阀(V1)的管路、安装有第二电动调节阀(V2)的第一支路和安装有第三电动调节阀(V3)的第二支路，所述第一支路与所述第二支路并联设置；

所述蓄热装置(10)包括上层布水器(11)、下层布水器(12)和补水装置(13)；

所述补水装置(13)通过管路与所述上层布水器(11)连通；

所述上层布水器(11)通过安装有第一截止阀(S1)的管路接入所述第一电动开关阀(V1)与所述第二电动调节阀(V2)之间；

所述下层布水器(12)通过安装有第二截止阀(S2)的管路接入所述第三电动调节阀(V3)所在的通路。

6.根据权利要求5所述的余热回收系统，其特征在于，还包括与所述冷凝器(6)相连通的应急风冷冷凝器(19)。

7.一种控制权利要求1至6中任一项所述的余热回收系统的方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1：检测余热回收系统所处的工作模态；

S2：根据工作模态控制初级泵(8)、次级泵(9)、第一电动开关阀(V1)、第二电动调节阀(V2)和第三电动调节阀(V3)的开合状态。

8.根据权利要求7所述的控制方法，其特征在于，

在步骤S1中，所述工作模态包括单纯蓄热模式、边蓄热边供热模式、蓄热装置单独供热模式、主机单独供热模式和应急模式中的至少一种；

在步骤S2中：

若所述工作模态为单纯蓄热模式，分别开启所述第一电动开关阀(V1)、所述第三电动调节阀(V3)、所述初级泵(8)，同时分别关闭所述第二电动调节阀(V2)、所述次级泵(9)和应急风冷冷凝器(19)；

若所述工作模态为边蓄热边供热模式，分别开启所述第一电动开关阀(V1)、所述第三电动调节阀(V3)、所述初级泵(8)和所述次级泵(9)，同时分别关闭所述第二电动调节阀(V2)和所述应急风冷冷凝器(19)；

若所述工作模态为蓄热装置单独供热模式，分别开启所述第一电动开关阀(V1)、所述第二电动调节阀(V2)、所述第三电动调节阀(V3)和所述次级泵(9)，同时分别关闭所述初级泵(8)和所述应急风冷冷凝器(19)；

若所述工作模态为主机单独供热模式，分别开启所述初级泵(8)和所述次级泵(9)，同时分别关闭所述第一电动开关阀(V1)、所述第二电动调节阀(V2)、所述第三电动调节阀(V3)和所述应急风冷冷凝器(19)；

若所述工作模态处于应急模式，开启所述应急风冷冷凝器(19)，同时分别关闭所述第一电动开关阀(V1)、所述第二电动调节阀(V2)、所述第三电动调节阀(V3)、所述初级泵(8)和所述次级泵(9)。

9.根据权利要求8所述的控制方法，其特征在于，还包括故障检测步骤：当检测到余热回收系统存在至少一个下述风险时，判断系统存在故障，关闭所述余热回收系统的总控开关；

所述风险包括：

任一热泵机组或循环水泵的运行发生异常；

室内直膨机组的运行发生异常；

蓄热单元的温度超过预设值或压力超过预设值。

10.根据权利要求9所述的控制方法，其特征在于，包括应急散热步骤：检测蓄热单元(20)的温度，若所述蓄热单元(20)的温度高于预设值时，控制所述应急风冷冷凝器(19)开启。