CN112020287B - 一种数据中心的散热系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种数据中心的散热系统，包括：带有冷冻水型空调以及独立的热通道和冷通道的冷却室；与热通道通过风管连接的热回收换热器，用于通过介质吸收热通道传输的热量；与冷却室的空调连接的蒸发器，用于将空调产生的热水进行蒸发；与蒸发器连接的热回收冷凝器，用于吸收蒸发器传输来的水蒸汽的热量以加热热回收冷凝器内的水；与热回收换热器和热回收冷凝器连接的加热器，用于吸收介质的热量以将从热回收冷凝器流入的水加热成水蒸汽；与加热器连接的发电机组，用于利用加热器流入的水蒸汽进行发电；以及与发电机组和热回收冷凝器连接的综合凝汽器，用于将发电机组利用完的水蒸汽进行冷凝，并将冷凝后的水传输到热回收冷凝器。
Description
技术领域
本发明涉及散热领域，更具体地，特别是指一种数据中心的散热系统。
背景技术
随着电子信息行业的飞速发展，数据中心的发展也进入到一个新的阶段。特别是新基建的大力提倡，数据中心产业会迎来新的发展高峰，目前数据中心在加强基础管理的同时，为维持恒定的室内温度需要全年为之降温，由此带来的巨额的耗电量及电费。据统计，在数据中心机房中制冷空调设备的耗能约占总体耗能的40％，并且数据中心排出的热量并没有得到有效利用，这同样造成了极大的浪费。
发明内容
有鉴于此，本发明实施例的目的在于提出一种数据中心的散热系统，通过通道余热利用、太阳能利用、自然冷源利用、机械制冷技术，达到数据中心节能降耗的目的。
基于上述目的，本发明实施例的一方面提供了一种数据中心的散热系统，包括如下部件：
包括冷冻水型空调以及独立的热通道和冷通道的冷却室，所述冷却室配置用于放置机柜；
与所述热通道通过风管连接的热回收换热器，配置用于通过第一介质吸收所述热通道传输的热量；
与所述冷却室的空调连接的蒸发器，配置用于将所述空调产生的热水进行蒸发并将冷凝得到的水返回所述空调；
与所述蒸发器连接的热回收冷凝器，配置用于吸收所述蒸发器传输来的水蒸汽的热量以加热所述热回收冷凝器内的水；
与所述热回收换热器和所述热回收冷凝器连接的加热器，配置用于吸收所述第一介质的热量以将从所述热回收冷凝器的流入的水加热成水蒸汽；
与所述加热器连接的发电机组，配置用于利用所述加热器流入的水蒸汽进行发电；以及
与所述发电机组和所述热回收冷凝器连接的综合凝汽器，配置用于将所述发电机组利用完的水蒸汽进行冷凝，并将冷凝后的水传输到所述热回收冷凝器。
在一些实施方式中，散热系统还包括：
太阳能集热器，所述太阳能集热器与所述热回收换热器连接，配置用于吸收太阳能以加热从所述热回收换热器传输来的所述第一介质。
在一些实施方式中，散热系统还包括：
介质加热器，所述介质加热器与所述热回收换热器连接，配置用于加热从所述热回收换热器传输来的所述第一介质。
在一些实施方式中，所述加热器包括：
一级水加热器，所述一级水加热器与所述热回收冷凝器连接，配置用于加热从所述热回收冷凝器传输来的水；以及
二级蒸发加热器，所述二级蒸发加热器与所述一级水加热器连接，配置用于将所述一级水加热器中传输来的水加热成水蒸汽。
在一些实施方式中，散热系统还包括：
综合换热器，所述综合换热器与所述综合凝汽器连接，配置用于吸收所述综合凝汽器中用于冷凝的水的热量。
在一些实施方式中，散热系统还包括：
冷却塔，所述冷却塔与所述综合换热器连接，配置用于吸收所述综合换热器的热量并与环境进行交互。
在一些实施方式中，所述蒸发器和所述空调的回路与所述综合换热器通过第二回路连接以将所述空调中的水进入所述综合换热器进行冷却。
在一些实施方式中，散热系统还包括：
压缩机，所述压缩机设置在所述蒸发器与所述热回收冷凝器连接的通道中，配置用于将所述蒸发器得到的水蒸汽压缩到所述热回收冷凝器中。
在一些实施方式中，散热系统还包括：
风机，所述风机设置在所述热通道与所述热回收换热器连接的通道中，配置用于加快所述热通道中热风的流动。
在一些实施方式中，所述风机采用两路供电，第一路为所述发电机组产生的电能，第二路为系统外来电能。
本发明具有以下有益技术效果：通过通道余热利用、太阳能利用、自然冷源利用、机械制冷技术，达到数据中心节能降耗的目的。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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实施例。
图1为本发明提供的数据中心的散热系统的实施例的示意图；
图2为本发明提供的数据中心的散热系统的另一实施例的示意图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明实施例进一步详细说明。
需要说明的是，本发明实施例中所有使用“第一”和“第二”的表述均是为了区分两个相同名称非相同的实体或者非相同的参量，可见“第一”“第二”仅为了表述的方便，不应理解为对本发明实施例的限定，后续实施例对此不再一一说明。
基于上述目的，本发明实施例的第一个方面，提出了一种数据中心的散热系统的实施例。图1示出的是本发明提供的数据中心的散热系统的实施例的示意图。如图1所示，本发明实施例包括如下部件：
包括冷冻水型空调11以及独立的热通道12和冷通道13的冷却室1，所述冷却室1配置用于放置机柜a；
与所述热通道12通过风管连接的热回收换热器2，配置用于通过第一介质吸收所述热通道12传输的热量；
与所述冷却室的空调11连接的蒸发器3，配置用于将所述空调11产生的热水进行蒸发并将冷凝得到的水返回所述空调11；
与所述蒸发器3连接的热回收冷凝器4，配置用于吸收所述蒸发器3传输来的水蒸汽的热量以加热所述热回收冷凝器4内的水；
与所述热回收换热器2和所述热回收冷凝器4连接的加热器5，配置用于吸收所述第一介质的热量以将从所述热回收冷凝器4流入的水加热成水蒸汽；
与所述加热器5连接的发电机组6，配置用于利用所述加热器5流入的水蒸汽进行发电；以及
与所述发电机组6和所述热回收冷凝器4连接的综合凝汽器7，配置用于将所述发电机组6利用完的水蒸汽进行冷凝，并将冷凝后的水传输到所述热回收冷凝器4。
数据中心的机柜会散发出大量的热量，冷却室的空调11可以通过冷风和冷水带走大量的热量。空调吹出的冷风在冷通道13共享，吸收完电子设备热量的热风在热通道12汇集，热风通过通道传输到热回收换热器2，将热量传输给热回收换热器2中的第一介质，第一介质可以是矿物油。热风将热量传输给第一介质后通过另一通道返回冷却室1，经过空调11进行二次降温，实现热回收和空调节能。吸收完热量的热水通过通道传输到蒸发器3，蒸发器将热水进行蒸发得到水蒸汽，并将水蒸汽通过通道传输到热回收冷凝器4，热回收冷凝器4包括两条路径A和B，A用于和加热器5、发电机组6和综合凝汽器7构成一个回路，B用于和蒸发器3构成另一个回路。蒸发器3传输来的水蒸汽将热量传输给A路径中的水，然后转换成水返回蒸发器3，然后再返回空调11。A路径中的水吸收了热量后传输到加热器中，吸收第一介质的热量进行再次加热形成水蒸汽，然后进入发电机组中进行发电，发电完成的水蒸汽进入综合凝汽器7中冷凝，然后再次进入热回收冷凝器中吸热。
图2示出的是本发明提供的数据中心的散热系统的另一实施例的示意图。下面结合图2对实施例进行说明。
在一些实施方式中，散热系统还包括：太阳能集热器21，所述太阳能集热器21与所述热回收换热器2连接，配置用于吸收太阳能以加热从所述热回收换热器2传输来的所述第一介质。
在一些实施方式中，散热系统还包括：介质加热器23，所述介质加热器23与所述热回收加热器2连接，配置用于加热从所述热回收换热器2传输来的所述第一介质。
在一些实施方式中，所述加热器5包括：一级水加热器51，所述一级水加热器51与所述热回收冷凝器4连接，配置用于加热从所述热回收冷凝器4传输来的水；以及二级蒸发加热器52，所述二级蒸发加热器52与所述一级水加热器51连接，配置用于将所述一级水加热器51中传输来的水加热成水蒸汽。
第一介质在太阳能集热器21内吸收太阳能热量温度升高，后进入储液器22、二级蒸发加热器52、一级水加热器51，在一级蒸发加热器51使发电循环水温度升高，在二级蒸发加热器52内使发电用循环水蒸发气化形成过热蒸汽，通过二级蒸发加热器52、一级水加热器51热降温后的第一介质经过热回收换热器2，吸收来自热通道12的汇聚的热量温度升高，经循环泵一部分进入介质加热器23，一部分进入太阳能集热器21；其中介质加热器23在太阳能集热器21所提供的热量不足时进行热量补充。
循环水吸收热回收冷凝器4散发的热量，完成一次加热；进入一级水加热器51形成二次加热，进入二级蒸发加热器52后三次加热形成过热蒸汽，后进入发电机组6汽轮机完成发电，从汽轮机排出的乏汽进入综合凝汽器7中冷凝液化降温，而后在循环泵的作用下再次进入热回收冷凝器4。
在一些实施方式中，散热系统还包括：综合换热器81，所述综合换热器81与所述综合凝汽器7连接，配置用于吸收所述综合凝汽器7中用于冷凝的水的热量。
在一些实施方式中，散热系统还包括：冷却塔82，所述冷却塔82与所述综合换热器81连接，配置用于吸收所述综合换热器81的热量并与环境进行交互。
在一些实施方式中，所述蒸发器3和所述空调11的回路与所述综合换热器81通过第二回路连接以将所述空调11中的水进入所述综合换热器81进行冷却。
综合换热器81主要为综合凝汽器7换热冷却和为数据中心空调11提供自然冷源冷却。综合换热器81第一侧与密闭式冷却塔82换热，第二侧与综合凝汽器7换热，第三侧与蒸发器3换热。当室外温度较高时，冷却塔82与综合换热器81的换热量不足以为综合凝汽器7冷却，此时，一部分来自蒸发器3的冷水进入综合换热器81为综合凝汽器7冷却补充冷源；当室外温度较低时，冷却塔82与综合换热器81的换热量不但可以满足综合凝汽器7冷却，同时可以为数据中心空调11提供自然冷源，此时，冷水进入综合换热器81降温后，在水循环泵的作用下进入蒸发器3补充冷却，为空调11提供冷水，充分利用自然冷源，提高系统的可靠性。
在一些实施方式中，散热系统还包括：压缩机31，所述压缩机31设置在所述蒸发器3与所述热回收冷凝器4连接的通道中，配置用于将所述蒸发器3得到的水蒸汽压缩到所述热回收冷凝器4中。在蒸发器3与热回收冷凝器的另一通道中还可以包括节流阀32。
在一些实施方式中，散热系统还包括：风机9，所述风机9设置在所述热通道12与所述热回收换热器2连接的通道中，配置用于加快所述热通道中热风的流动。
在一些实施方式中，所述风机9采用两路供电，第一路为所述发电机组产生的电能，第二路为系统外来电能。泵和风机、压缩机均可以采用双路供电，一路可利用发电机组的发电，另一路为市电，可以根据工况需求随时切换，更加安全可靠。
以上是本发明公开的示例性实施例，但是应当注意，在不背离权利要求限定的本发明实施例公开的范围的前提下，可以进行多种改变和修改。根据这里描述的公开实施例的方法权利要求的功能、步骤和/或动作不需以任何特定顺序执行。此外，尽管本发明实施例公开的元素可以以个体形式描述或要求，但除非明确限制为单数，也可以理解为多个。
应当理解的是，在本文中使用的，除非上下文清楚地支持例外情况，单数形式“一个”旨在也包括复数形式。还应当理解的是，在本文中使用的“和/或”是指包括一个或者一个以上相关联地列出的项目的任意和所有可能组合。
上述本发明实施例公开实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本发明实施例公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明实施例的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，并存在如上的本发明实施例的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。因此，凡在本发明实施例的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明实施例的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种数据中心的散热系统，其特征在于，包括以下部件：
冷却室，所述冷却室包括冷冻水型空调以及独立的热通道和冷通道，所述冷却室配置用于放置机柜；
热回收换热器，所述热回收换热器与所述热通道通过风管连接，配置用于通过第一介质吸收所述热通道传输的热量；
蒸发器，所述蒸发器与所述冷却室的空调连接，配置用于将所述空调产生的热水进行蒸发并将冷凝得到的水返回所述空调；
热回收冷凝器，所述热回收冷凝器与所述蒸发器连接，配置用于吸收所述蒸发器传输来的水蒸汽的热量以加热所述热回收冷凝器内的水；
加热器，所述加热器与所述热回收换热器和所述热回收冷凝器连接，配置用于吸收所述第一介质的热量以将从所述热回收冷凝器流入的水加热成水蒸汽；
发电机组，与所述加热器连接，配置用于利用所述加热器流入的水蒸汽进行发电；以及
综合凝汽器，与所述发电机组和所述热回收冷凝器连接，配置用于将所述发电机组利用完的水蒸汽进行冷凝，并将冷凝后的水传输到所述热回收冷凝器。
2.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，还包括：
太阳能集热器，所述太阳能集热器与所述热回收换热器连接，配置用于吸收太阳能以加热从所述热回收换热器传输来的所述第一介质。
3.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，还包括：
介质加热器，所述介质加热器与所述热回收换热器连接，配置用于加热从所述热回收换热器传输来的所述第一介质。
4.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，所述加热器包括：
一级水加热器，所述一级水加热器与所述热回收冷凝器连接，配置用于加热从所述热回收冷凝器传输来的水；以及
二级蒸发加热器，所述二级蒸发加热器与所述一级水加热器连接，配置用于将所述一级水加热器中传输来的水加热成水蒸汽。
5.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，还包括：
综合换热器，所述综合换热器与所述综合凝汽器连接，配置用于吸收所述综合凝汽器中用于冷凝的水的热量。
6.根据权利要求5所述的散热系统，其特征在于，还包括：
冷却塔，所述冷却塔与所述综合换热器连接，配置用于吸收所述综合换热器的热量并与环境进行交互。
7.根据权利要求6所述的散热系统，其特征在于，所述蒸发器和所述空调的回路与所述综合换热器通过第二回路连接以将所述空调中的水进入所述综合换热器进行冷却。
8.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，还包括：
压缩机，所述压缩机设置在所述蒸发器与所述热回收冷凝器连接的通道中，配置用于将所述蒸发器得到的水蒸汽压缩到所述热回收冷凝器中。
9.根据权利要求1所述的散热系统，其特征在于，还包括：
风机，所述风机设置在所述热通道与所述热回收换热器连接的通道中，配置用于加快所述热通道中热风的流动。
10.根据权利要求9所述的散热系统，其特征在于，所述风机采用两路供电，第一路为所述发电机组产生的电能，第二路为系统外来电能。
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