CN110360735A - 热能回收系统及数据中心 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种热能回收系统及数据中心，热能回收系统包括外壳体、热回收装置与蒸发冷凝装置；外壳体内包括第一气室与第二气室，热回收装置设于第一气室中，第一进风通道的一端设置在第一气室的空气入口，另一端与机房室内空气连通，第一出风通道设置在第一气室的空气出口，与办公区域的室内连通；蒸发冷凝装置设于第二气室中，第二进风通道设于第二气室的上端与外部空气相通，第二出风通道与送风装置连接，蒸发冷凝装置通过管路与热回收装置连通，第一气室与第二气室之间设有旁通阀。本发明有效提高数据中心热能回收利用，通过对回收的热量加以利用，可以降低数据中心全年的电能消耗、减少运行费用、实现节能减排。

Description

热能回收系统及数据中心
技术领域
本发明涉及数据中心热能回收利用技术领域，尤其涉及一种热能回收系统及数据中心。
背景技术
目前，数据中心机房的设备因需全天运行而产生大量的热能，这些热能无法合理排放利用，为了防止数据中心机房的温度过高，现技术中，大多是采用空调制冷降低室温，但空调系统所产生的功耗约占数据中心总功耗的40％左右，耗电量过高；
同时，冬季气温寒冷，办公区域大多采用供暖或空调的方式取暖，传统烧煤供暖和空调的取暖方式都会对环境造成一定程度的污染和资源浪费，现存在的问题是，数据中心机房产生的大量的热能无法充分利用起来，甚至为了消耗掉这些热能，我们还要付出更多的能源，造成能耗过大、能源利用率低。由鉴于此，需要提供一种可回收利用机房热能，同时给机房降温的热能回收系统。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种热能回收系统及数据中心，有效的将热能回收利用，节省能耗。
为实现上述目的，本申请提供一种热能回收系统，所述热能回收系统包括外壳体、热回收装置与蒸发冷凝装置；
所述外壳体内包括第一气室与第二气室，所述热回收装置设于所述第一气室中，所述热回收装置包括第一进风通道、第一出风通道及换热组件，所述第一进风通道的一端设置在所述第一气室的空气入口，另一端与机房吊顶的夹层空间连通，所述第一出风通道设置在所述第一气室的空气出口，与办公区域的室内连通；
所述蒸发冷凝装置设于所述第二气室中，所述蒸发冷凝装置包括第二进风通道、第二出风通道、送风装置、制冷组件，所述第二进风通道设于所述外壳体的上端与外部空气相通，所述第二出风通道与所述送风装置连接，所述蒸发冷凝装置与所述热回收装置均通过管路连通，所述第一气室与所述第二气室之间设有旁通阀。
进一步地，所述换热组件包括冷凝器、回风机及热交换机，所述第一冷凝器与所述冷凝风机设于所述第一气室的一端，所述热交换机位于所述第一气室与所述第二气室中间。
进一步地，所述热交换机的机芯为薄膜纸层叠体。
进一步地，所述制冷组件包括蒸发器、压缩机、电控箱，所述压缩机、所述蒸发器、所述配电箱与所述旁通阀通过内装有冷媒的毛细管互相连通。
进一步地，所述送风装置包括送风机、送风机风扇及风扇后壳体，所述送风机与所述第二出风通道连接，所述送风机风扇与所述送风机连接，所述风扇后壳体设于所述送风机风扇的后端。
进一步地，所述外壳体内还包括第三气室，所述第三气室内还设有排风装置，所述排风装置包括排风机、回风通道及回风管，所述回风通道的一端与机房室内的空气连通，所述回风通道的另一端与所述排风机连通。
进一步地，所述排风机与所述送风机均设有风速模式，且所述排风机的最大风量等于所述送风机的最小风量。
进一步地，所述热能回收系统还包括空气净化装置，所述第一出风通道、所述第二出风通道及回风通道均设有所述空气净化装置，经所述空气净化装置净化后的空气分别从所述第一出风通道与所述第二出风通道导出。
进一步地，所述热能回收系统还包括输入模块、控制模块和多个传感器；所述输入模块、所述热回收装置、所述蒸发冷凝装置和多个传感器均与所述控制模块之间建立有通讯连接，所述多个传感器分别设置在所述外壳体内部以及所述外壳体之外的室内空间。
本发明还提供一种数据中心，包括上述的热能回收系统。
本发明提供的热能回收系统及数据中心，可以有效提高数据中心热能回收利用，通过对回收的热量加以利用，可以降低数据中心全年的电能消耗、减少运行费用、实现节能减排，实用性强。此外，数据中心的热能回收系统中设有冬季与夏季有两种运行模式，仅通过调整回风口的开闭状态就可以转换运行模式，结构设置简单、控制方便、使用适用性强。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
附图1为本发明实施例提供的热能回收系统的结构示意图。
附图标记说明：
1-外壳体、11-第一气室、12-第二气室、13-第三气室、14-旁通阀、2-热回收装置、21-换热组件、211-冷凝器、212-回风机、213-热交换机、3-蒸发冷凝装置、31-送风装置、311-送风机、312-送风机风扇、313-风扇后壳体、32-制冷组件、321-蒸发器、322-压缩机、323-电控箱。
具体实施方式
下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明中，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系。这些术语主要是为了更好地描述本发明及其实施例，并非限定所指示的装置、元件或组成部分必须具有特定方位，或以特定方位进行构造和操作。
并且，上述部分术语除了可以表示方位或位置关系以外，还可能表示其他含义，例如术语“上”在某些情况下也可能表示某种依附关系或连接关系。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解这些术语在本发明中的具体含义。
此外，术语“设置”、“固定”、“安装”、“连接”等应做广义理解。例如，“连接”可以是固定连接，可拆卸连接，或整体式构造；可以是机械连接，或电连接；可以是直接相连，或者是通过中间媒介间接相连，又或者是两个装置、元件或组成部分之间内部的连通。对于本领域普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
除非另有说明，“多个”的含义为两个或两个以上。
下面通过具体的实施例并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
如图1所示，本实施例提供的一种热能回收系统，可应用于数据中心机房或者或设备产生热能较多需回收利用的场所。热能回收系统包括外壳体1、热回收装置2与蒸发冷凝装置3；外壳体1内包括第一气室11与第二气室12，热回收装置2设于第一气室11中，热回收装置2包括第一进风通道、第一出风通道及换热组件21，第一进风通道的一端设置在第一气室11的空气入口，另一端与机房吊顶的夹层空间连通，第一出风通道设置在第一气室11的空气出口，与办公区域的室内连通；蒸发冷凝装置3设于第二气室12中，蒸发冷凝装置3包括第二进风通道、第二出风通道、送风装置31、制冷组件32，第二进风通道设于外壳体1的上端与外部空气相通，第二出风通道与送风装置31连接，蒸发冷凝装置3与热回收装置2均通过管路连通，第一气室11与第二气室12之间设有旁通阀。
本实施例的外壳体1为一长方形体，热回收装置2与蒸发冷凝装置3在外壳体1内形成两个循环系统。一个循环系统是由机房设备产生的热能，温度高的气体向上运动至机房吊顶的夹层中，第一气室吸收机房吊顶上热夹层产生的热量，吊顶夹层中的热空气通过第一进风通道进入第一气室11内，第一气室11内的部分暖空气通过第一出风通道经排风管至室内办公区域，进行供暖。第一进风通道与第一出风通道设于第一气室的一侧，第一进风通道与回风机212连通，第一气室11与第二气室12之间设有旁通阀14。另一个循环系统是由第一气室11内的另外一部分热空气通过热交换机213回收热能，通过旁通阀14进入第二气室12内。由于热交换机213可以大幅度减少制冷供暖时的热能损失，相比普通换气扇更加节能。同时设于第二气室12上端的第二进风通道与外界空气连通，外界空气进入第二气室与经过热交换机213交换过的气体混合后，通过蒸发冷凝装置3相配合，对第二气室12中的气体进行调节温度，由于温度低的气体向下运动，通过送风装置31经第二出风通道至机房进行制冷，完成一个回路。如图1所示，其中箭头的方向表示气体流动方向，本发明提供的热能回收系统可以调节机房内的温度，减少空调制冷，降低数据中心全年的电能消耗、减少运行费用、实现节能减排。
在本实施例中，在炎热季节，蒸发冷凝系统启动，冷媒流动方向为压缩机322、至冷凝器211、至蒸发器321、又回到压缩机322；外壳体1内的旁通阀14打开，数据中心机房的室内回风一部分在室内排风机带动下，经室内排风室、热交换机机芯，排到室外排风室，再从室外排风出口排出室外；另一部分通过室内的旁通阀14后，在热交换后的第二气室12，经过热交换机213处理后的气体与第二进风通道的室外新风混合后，进入蒸发冷凝装置3。
在寒冷季节，蒸发冷凝系统启动，热媒流动方向为冷凝器211、至热交换机213、又回到压缩机322进行制冷；外壳体1内的旁通阀14打开，数据中心机房设备产生的热量通过热回收第一进风通道进入热回收装置2；热风经过热交换机213后通过旁通阀14，与第二进风通道的室外新风混合后，经压缩机322制冷及蒸发器321进入到所述室内送风机311送风口，为数据中心机房室内进行制冷。
在一种具体实施方式中，换热组件包括冷凝器211、回风机212及热交换机213，冷凝器211与回风机212设于第一气室11的一端，热交换机213位于第一气室11与第二气12室中间，利用数据中心热回风吊顶作为热源回收，通过热交换机213，将数据中心的废热引入办公区域用于冬季加热，回收利用热能，节省能源。
在一种优选方式中，热交换机213的机芯为薄膜纸层叠体，将第一气室11的气体进行换气。换气时由于通过特殊的薄膜纸将室内的能量温度和湿度回收，交换效率很好，达到节省能源的效果。
在一种具体实施方式中，制冷组件包括蒸发器321、压缩机322、电控箱323，由压缩机322、蒸发器321和电控箱323组成的一个独立、封闭的蒸发冷凝系统，压缩机322、蒸发器321、配电箱323与旁通阀14通过内装有冷媒的毛细管互相连通，通过旁通阀14的调节，冷媒流动方向为压缩机322、至蒸发器321、又回到压缩机322，通过对回收的热量加以利用，进行制冷，实现数据中心机房的降温，可以降低数据中心全年的电能消耗、减少运行费用、实现节能减排。
在一种具体实施方式中，送风装置31包括送风机311、送风机风扇312及风扇后壳体313，送风机311与第二出风通道连接，送风机风扇312与送风机311连接，风扇后壳体313设于送风机风扇312的后端，风扇后壳体313与外壳体1前壁之间形成压缩机和蒸发器进风通道，压缩机和蒸发器安装进风通道在空调冷凝风进口内侧；当送风机风扇312启动时，送风机风扇312带动热回收的空气、经压缩机322和蒸发器321进风通道，进入到压缩机322和蒸发器321中，在蒸发器321周围吸热(或放热)后，经送风机风扇312和送风口的第二出风通道排至机房的室内。
在一种具体实施方式中，外壳体1内还包括第三气室13，第三气室13内还设有排风装置，排风装置包括排风机、回风通道及回风管，回风通道的一端与机房室内的空气连通，回风通道的另一端与排风机连通，排风机通过室内的回风通道与回风管相连接，排出室内污蚀空气。
在一种优选方式中，排风机与送风机311均设有风速模式，风速有高、中、低三档且排风机的最大风量等于送风机的最小风量，可根据实际温度情况自由调节风速大小，灵活性强。
在一种优选方式中，热能回收系统还包括空气净化装置，第一出风通道、第二出风通道及回风通道均设有空气净化装置，经空气净化装置净化后的空气分别从第一出风通道与第二出风通道导出，空气净化装置包括空气过滤器件，空气过滤器件连通第一出风通道、第二出风通道及回风通道的空气出口，即经空气过滤器件过滤后的空气从空气出口流出，空气过滤器件用于过滤待流出的空气中的净化物和其他杂质。
在一种优选方式中，热能回收系统还包括输入模块、控制模块和多个传感器；输入模块、蒸发冷凝装置、热回收装置和多个传感器均与控制模块之间建立有通讯连接，多个传感器分别设置在外壳体内部、以及外壳体之外吊顶夹层中及机房的室内。
在本实施例中，通过输入模块向控制模块输入指令，控制模块可以根据该指令控制送风装置、排风装置、制冷组件、换热组件，完成对机房的室内温度调节；可选地，本热回收系统还可以包括显示器，该显示器与控制模块之间建立有通讯连接，控制模块可以将传感器上传的信息显示在该显示器上。
在本实施例中，该控制模块可以与多个本热回收系统建立通讯连接，从而通过一个控制模块对多个本热回收系统进行监测和控制。
本发明还提供了一种数据中心，包括如本发明实施例所述的热能回收系统。本发明提供的热能回收系统，设置在机房吊顶上端的夹层空间，数据中心热能回收系统中设有冬季与夏季有两种运行模式，仅通过调整回风口的开闭状态就可以转换运行模式，结构设置简单、控制方便、使用适用性强。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种热能回收系统，其特征在于，包括外壳体、热回收装置与蒸发冷凝装置；
所述外壳体内包括第一气室与第二气室，所述热回收装置设于所述第一气室中，所述热回收装置包括第一进风通道、第一出风通道及换热组件，所述第一进风通道的一端设置在所述第一气室的空气入口，另一端与机房吊顶的夹层空间连通，所述第一出风通道设置在所述第一气室的空气出口，与办公区域的室内连通；
所述蒸发冷凝装置设于所述第二气室中，所述蒸发冷凝装置包括第二进风通道、第二出风通道、送风装置、制冷组件，所述第二进风通道设于所述外壳体的上端与外部空气相通，所述第二出风通道与所述送风装置连接，所述蒸发冷凝装置与所述热回收装置均通过管路连通，所述第一气室与所述第二气室之间设有旁通阀。
2.根据权利要求1所述的热能回收系统，其特征在于，所述换热组件包括冷凝器、回风机及热交换机，所述第一冷凝器与所述冷凝风机设于所述第一气室的一端，所述热交换机位于所述第一气室与所述第二气室中间。
3.根据权利要求2所述的热能回收系统，其特征在于，所述热交换机的机芯为薄膜纸层叠体。
4.根据权利要求1所述的热能回收系统，其特征在于，所述制冷组件包括蒸发器、压缩机、电控箱，所述压缩机、所述蒸发器、所述配电箱与所述旁通阀通过内装有冷媒的毛细管互相连通。
5.根据权利要求1所述的热能回收系统，其特征在于，所述送风装置包括送风机、送风机风扇及风扇后壳体，所述送风机与所述第二出风通道连接，所述送风机风扇与所述送风机连接，所述风扇后壳体设于所述送风机风扇的后端。
6.根据权利要求5所述的热能回收系统，其特征在于，所述外壳体内还包括第三气室，所述第三气室内还设有排风装置，所述排风装置包括排风机、回风通道及回风管，所述回风通道的一端与机房室内的空气连通，所述回风通道的另一端与所述排风机连通。
7.根据权利要求6所述的热能回收系统，其特征在于，所述排风机与所述送风机均设有风速模式，且所述排风机的最大风量等于所述送风机的最小风量。
8.根据权利要求1所述的热能回收系统，其特征在于，所述热能回收系统还包括空气净化装置，所述第一出风通道、所述第二出风通道及回风通道均设有所述空气净化装置，经所述空气净化装置净化后的空气分别从所述第一出风通道与所述第二出风通道导出。
9.根据权利要求1所述的热能回收系统，其特征在于，所述热能回收系统还包括输入模块、控制模块和多个传感器；
所述输入模块、所述热回收装置、所述蒸发冷凝装置和多个传感器均与所述控制模块之间建立有通讯连接，所述多个传感器分别设置在所述外壳体内部以及所述外壳体之外的室内空间。
10.一种数据中心，包括如权利要求1-9任一项所述的热能回收系统。
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