CN108566761A - 一种采用机柜级热管的数据机房排热及废热利用系统 - Google Patents

一种采用机柜级热管的数据机房排热及废热利用系统 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种采用机柜级热管的数据机房排热及废热利用系统，包括机柜级热管系统、水源热泵系统、用户末端以及冷源系统，所述机柜级热管系统包含至少一个放热端和多个吸热端，放热端设置在数据机房外，每个吸热端分别安装在各个机柜的后背板上；所述水源热泵系统包含蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀；所述机柜级热管系统一方面与所述水源热泵系统相连，在供暖季同时实现数据机房排热和建筑供暖，另一方面与所述冷源系统相连，在非供暖季仅满足数据机房的排热要求。本发明将热管系统与热泵系统相结合，既能实现数据机房的高效排热，又能利用数据机房产生的大量废热为建筑供暖，具有节能、环保、经济实用等优点。

Description

一种采用机柜级热管的数据机房排热及废热利用系统
技术领域
本发明涉及数据机房排热和建筑供暖领域，尤其涉及一种采用机柜级热管的数据机房排热及废热利用系统。
背景技术
随着信息技术的不断发展，数据机房的数量也在不断增加，众所周知，数据机房的产热量大，且具有很高的散热密度，要将这些热量排出，并尽可能的降低空调能耗，采用高效节能的排热方式十分必要。目前，业内人士已逐渐将目光投向热管系统，尤其是将热管吸热端安装在各个机柜后背板上的机柜级热管系统，其优势在于能够实现就近排热，减少室内冷热气流的掺混，减少能源品位的浪费。
对废热合理地回收利用是一种节能环保措施，如工业废热的利用、地铁隧道废热的利用、汽车废热的利用等等。数据机房的发热量如此之大，若能利用这部分热量为建筑供暖，将减少很大一部分冬季建筑采暖能耗。数据机房废热的利用，取热方式是关键。
发明内容
为解决数据机房废热量高效利用的问题，本发明提出一种采用机柜级热管的数据机房排热及废热利用系统，将热管系统与水源热泵系统结合起来，排出数据机房产热量的同时，利用这部分热量为建筑供暖。本数据机房排热及废热利用系统具有取热效率高、节能、环保、经济实用等优势。
为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种采用机柜级热管的数据机房排热及废热利用系统，包括数据机房，所述数据机房内设置若干个机柜，每个机柜上均设置后背板，还包括机柜级热管系统、水源热泵系统、用户末端以及冷源系统；
所述机柜级热管系统包含至少一个放热端、多个吸热端、气管、液管，所述放热端设置在所述数据机房外，每个所述吸热端分别安装在各个机柜的后背板上，所述多个吸热端之间并联，并通过气管和液管与所述放热端之间相连接，所述气管由所述吸热端顶部接出，连接到所述放热端顶部，所述液管由所述吸热端底部接出，连接到所述放热端底部；
所述水源热泵系统包含蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀；
所述水源热泵系统与所述冷源系统并联在所述机柜级热管系统的放热端；
所述用户末端与所述水源热泵系统相连接。
所述机柜级热管系统的放热端一方面与所述水源热泵系统相连，在供暖季同时实现数据机房排热和建筑供暖，另一方面与所述冷源系统相连，在非供暖季仅满足数据机房的排热要求。
所述数据机房通常是指建筑中的房间；机柜是指数据机房内放置服务器等电子设备的柜子，通常数据机房内会设置多个机柜。
进一步地，所述机柜后背板上同时设置多个小型风机，增大进入机柜的空气流量，强化换热效果；
进一步地，所述机柜级热管系统采用R134a氟利昂作为冷媒。
进一步地，所述水源热泵系统、冷源系统以及用户末端的循环系统中均设置循环水泵。
进一步地，所述水源热泵系统所采用的热泵机组，其蒸发侧进水温度约为12～17℃，冷凝侧出水温度约为45～55℃。
进一步地，所述热管系统的吸热端的进口和出口位置各连接一段软管，以使机柜的柜门能够开启和关闭。
进一步地，所述热管系统的吸热端采用翅片管式换热器，所述热管系统的放热端采用管壳式换热器或板式换热器。
进一步地，所述用户末端采用辐射末端型式，主要采用辐射地板末端。
相对于现有技术，本发明具有以下优点：将数据机房的大量废热用于建筑供暖，能够有效降低建筑采暖能耗，同时，取热方式采用机柜级热管系统，能够充分利用数据机房废热，提高取热温度，有效减少传热过程中热量品位的损失，从而提高热泵机组的蒸发温度，提高热泵机组的COP。另外，热管系统同时还与常规冷源系统连接，在非供暖季时，依然可以保证数据机房的高效排热。
附图说明
下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明，附图中：
图1是本发明所述采用机柜级热管的数据机房排热及废热利用系统的结构示意图；
其中：1、热管吸热端；2、小型风机；3、放热端；4、蒸发器；5、冷凝器；6、节流阀；7、压缩机；8、用户末端；9、冷源系统；10、气管；11、液管；A、B、C-循环水泵；D-机柜。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明做进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，而非对本发明的限定。另外还需说明的是，为了便于描述，附图中仅标示出与本发明相关的部分而非全部内容。
如图1所示，本发明的采用机柜级热管的数据机房排热及废热利用系统，包括数据机房(图中未示出)，数据机房内设置若干个机柜D，每个机柜D上均设置后背板，还包括机柜级热管系统、水源热泵系统、用户末端以及冷源系统，其中，
机柜级热管系统包含至少一个放热端3和多个吸热端1，放热端3设置在数据机房外，每个吸热端1分别安装在各个机柜D的后背板上，实现机柜D就近排热，机柜D后背板上同时设置多个小型风机2，增大进入机柜D的空气流量，强化换热效果；多个吸热端1之间并联，并通过气管10和液管11与放热端3之间相连接，气管10由吸热端1顶部接出，连接到放热端3顶部，液管11由吸热端1底部接出，连接到放热端3底部；水源热泵系统包含蒸发器4、冷凝器5、压缩机7和节流阀6；机柜级热管系统一方面与水源热泵系统相连，在供暖季同时实现数据机房排热和建筑供暖，一方面与冷源系统9相连，在非供暖季仅满足数据机房的排热要求。
机柜D内电子设备的发热量被进入机柜D的空气带走，空气自机柜D正面被吸入，被加热后与机柜D后背板上的热管吸热端1进行换热，被冷却后的空气再由机柜D背面排出。热管吸热端1被空气加热，管内的冷媒吸热沸腾、密度减小，沿气管10上升并进入热管放热端3，冷媒在热管放热端3内被冷水冷却而放热凝结，密度增大，最终沿液管11下降流回到热管吸热端1，完成一个循环。热管放热端3的位置高于各热管吸热端1，两者之间需具有一定的高差。
在机柜D后背板上、热管吸热端1的外侧同时设置多个小型风机2，增大进入机柜D的空气流量，强化换热效果。风机2呈矩阵排列，均匀分布，使整个迎风面上的风速尽可能均匀。
气管10由热管吸热端1顶部接出，连接到热管放热端3顶部，液管11由热管吸热端1底部接出，连接到热管放热端3底部。热管吸热端的进口和出口位置各连接一段软管，以使热管吸热端能够随机柜的柜门一起开启或关闭，软管也属于气管和液管的一部分。
热管吸热端1与空气换热，采用翅片管式换热器，热管放热端3与水换热，采用管壳式换热器或板式换热器。
水源热泵系统的蒸发器4和热管放热端3之间通过循环水管路相连，循环水从热管放热端3取热后将热量输送至蒸发器4，在热泵机组的作用下，冷凝器5一侧得到可用于供暖的更高温度的水。水源热泵系统所采用的热泵机组，其蒸发侧进水温度约为12～17℃，冷凝侧出水温度约为45～55℃，用户末端8采用辐射地板的方式。除此之外，热管放热端3还同时与冷源系统相连，在非供暖季时满足数据机房的排热需求。冷源系统主要由冷水机组和冷却塔构成，在非供暖季时，根据冷却塔出水温度的高低，可选择关闭冷水机组的免费制冷运行模式或开启冷水机组的机械制冷运行模式。
机柜级热管系统采用R134a等氟利昂作为冷媒，由于氟利昂在大气环境下为气态，因此即使发生泄露，也不会对电子设备造成损坏。
以上所述，仅是本发明的较佳实施例而已，并非是对本发明作其它形式的限制，任何熟悉本专业的技术人员可能利用上述揭示的技术内容加以变更或改型为等同变化的等效实施例。但是凡是未脱离本发明技术方案内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与改型，仍属于本发明技术方案的保护范围。

Claims (8)

1.一种采用机柜级热管的数据机房排热及废热利用系统，包括数据机房，所述数据机房内设置若干个机柜，每个机柜上均设置后背板，其特征在于：还包括机柜级热管系统、水源热泵系统、用户末端以及冷源系统；
所述机柜级热管系统包含至少一个放热端、多个吸热端、气管、液管，所述放热端设置在所述数据机房外，每个所述吸热端分别安装在各个机柜的后背板上，所述多个吸热端之间并联，并通过气管和液管与所述放热端之间相连接，所述气管由所述吸热端顶部接出，连接到所述放热端顶部，所述液管由所述吸热端底部接出，连接到所述放热端底部；
所述水源热泵系统包含蒸发器、冷凝器、压缩机和节流阀；
所述水源热泵系统与所述冷源系统并联在所述机柜级热管系统的放热端；
所述用户末端与所述水源热泵系统相连接。
2.根据权利要求1所述采用机柜级热管的数据机房排热及废热利用系统，其特征在于：所述每个机柜后背板上同时设置多个小型风机。
3.根据权利要求1所述采用机柜级热管的数据机房排热及废热利用系统，其特征在于：所述机柜级热管系统采用R134a氟利昂作为冷媒。
4.根据权利要求1所述采用机柜级热管的数据机房排热及废热利用系统，其特征在于：所述水源热泵系统、冷源系统以及用户末端的循环系统中均设置循环水泵。
5.根据权利要求4所述采用机柜级热管的数据机房排热及废热利用系统，其特征在于：所述水源热泵系统所采用的热泵机组，其蒸发侧进水温度约为12～17℃，冷凝侧出水温度约为45～55℃。
6.根据权利要求1所述采用机柜级热管的数据机房排热及废热利用系统，其特征在于：所述热管系统的吸热端的进口和出口位置各连接一段软管。
7.根据权利要求1所述采用机柜级热管的数据机房排热及废热利用系统，其特征在于：所述热管系统的吸热端采用翅片管式换热器，所述热管系统的放热端采用管壳式换热器或板式换热器。
8.根据权利要求1所述采用机柜级热管的数据机房排热及废热利用系统，其特征在于：所述用户末端采用辐射地板末端。
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