CN114585240A - 数据中心废热利用系统 - Google Patents

Abstract

本公开涉及一种数据中心废热利用系统，包括第一换热模块、第二换热模块、热量存取流路、供热流路以及地埋管；第一换热模块用于与为数据中心散热的数据中心散热系统连接，热量存取流路和供热流路均连接于第一换热模块，以使第一换热模块能够将数据中心散热系统吸收的数据中心产生的热量传递给供热流路和/或热量存取流路；第二换热模块连接在热量存取流路与供热流路中，以使热量存取流路与供热流路之间能够进行热量交换；热量存取流路上设置有地埋管，地埋管用于埋设在地表下方，地埋管用于将数据中心散热系统传递给热量存取流路的热量存储至地表下方的土壤中，或者将地表下方的土壤中存储的热量通过第二换热模块传递至供热流路。

Description

数据中心废热利用系统

技术领域

本公开涉及废热回收利用领域，具体地，涉及一种数据中心废热利用系统。

背景技术

为了相应用户对于网络的需求，现有的数据中心的服务器通常需要全年不间断的运行，在运行期间，数据中心会消耗大量电能，同时产生大量废热，这些废热通常会通过数据中心散热系统进行发散，无法得到有效的利用，从而造成能源的浪费。由于数据中心既消耗大量的电能，又产生大量直接排放至大气中的废热，对于能源的利用率低，不利于降低数据中心运行相关的碳排放。

发明内容

本公开的目的是提供一种数据中心废热利用系统，以解决相关技术中存在的技术问题。

为了实现上述目的，本公开提供了一种数据中心废热利用系统，包括第一换热模块、第二换热模块、热量存取流路、供热流路以及地埋管；

所述第一换热模块用于与为数据中心散热的数据中心散热系统连接，所述热量存取流路和所述供热流路均连接于所述第一换热模块，以使所述第一换热模块能够将所述数据中心散热系统吸收的所述数据中心产生的热量传递给所述供热流路和/或所述热量存取流路；

所述第二换热模块连接在所述热量存取流路与所述供热流路中，以使所述热量存取流路与所述供热流路之间能够进行热量交换；

所述热量存取流路上设置有所述地埋管，所述地埋管用于埋设在地表下方，所述地埋管用于将所述数据中心散热系统传递给所述热量存取流路的热量存储至所述地表下方的土壤中，或者将所述地表下方的土壤中存储的热量通过所述第二换热模块传递至所述供热流路。

可选地，所述第一换热模块包括第一换热器、第二换热器、第三换热器、能够选择性导通或截止的第一流路以及能够选择性导通或截止的第二流路；

所述第一换热器的第一入口和所述第一换热器的第一出口均用于与所述数据中心散热系统连接，所述第一换热器的第二出口经由所述第一流路与所述第二换热器的第一入口连接，并经由所述第二流路与所述第三换热器的第一入口连接；所述第二换热器的第一出口和所述第三换热器的第一出口均与所述第一换热器的第二入口连接；

所述第二换热器的第二出口和所述第二换热器的第二入口均位于所述热量存取流路上；

所述第三换热器的第二出口和所述第三换热器的第二入口均与所述供热流路连接。

可选地，所述第一流路上设置有第一开关阀，所述第二流路上设置有第二开关阀；或者，

所述第一换热模块还包括第一三通阀，且所述第一三通阀的A口与所述第一换热器的第二出口连接，所述第一三通阀的B口与所述第二换热器的第一入口连接，所述第一三通阀的C口与所述第三换热器的第一入口连接，所述第一流路为所述第一换热器的第二出口、所述第一三通阀的A口、所述第一三通阀的B口以及所述第二换热器的第一入口之间的流路，所述第二流路为所述第一换热器的第二出口、所述第一三通阀的A口、所述第一三通阀的C口以及所述第三换热器的第一入口之间的流路。

可选地，所述第一换热模块还包括第一水泵，所述第一流路和所述第二流路上均设置有所述第一水泵，或者，所述第二换热器的第一出口和所述第三换热器的第一出口均与所述第一水泵的入口连接，所述第一水泵的出口与所述第一换热器的第二入口连接。

可选地，所述热量存取流路上还设置有第二水泵，所述第二换热模块包括第四换热器，所述第四换热器同时设置在所述热量存取流路和所述供热流路上，所述第四换热器的第一入口与所述地埋管的出口连接，所述第四换热器的第一出口与所述地埋管的入口连接，所述第四换热器的第二入口和所述第四换热器的第二出口均与所述供热流路连接。

可选地，所述供热流路包括第一干路、第二干路、能够选择性导通或截止的第一支路以及能够选择性导通或截止的第二支路；

所述第一干路的出口经由所述第一支路与所述第三换热器的第二入口连接，并经由所述第二支路与所述第四换热器的第二入口连接，所述第三换热器的第二出口和所述第四换热器的第二出口均与所述第二干路的入口连接。

可选地，所述第一支路上设置有第三开关阀，所述第二支路上设置有第四开关阀；或者，

所述供热流路上设置有第二三通阀，所述第二三通阀的A口与所述第一干路的出口连接，所述第二三通阀的B口与所述第三换热器的第二入口连接，所述第二三通阀的C口与所述第四换热器的第二入口连接，所述第一支路为所述第一干路的出口、所述第二三通阀的A口、所述第二三通阀的B口以及所述第三换热器的第二入口之间的支路，所述第二支路为所述第一干路的出口、所述第二三通阀的A口、所述第二三通阀的C口以及所述第四换热器的第二入口之间的支路。

可选地，所述数据中心废热利用系统还包括至少两个温度传感器，所述温度传感器用于埋设于所述地埋管外侧的土壤中并用于检测所述土壤的温度，至少所述两个温度传感器与所述地埋管所在的埋设区域之间的距离不同。

可选地，所述地埋管构造为沿土壤的深度方向延伸的U形换热管。

可选地，所述地埋管为多个，多个所述地埋管相互串联或相互并联在所述热量存取流路上。

可选地，所述地埋管埋在所述地表下方200米～300米的位置处。

可选地，所述供热流路为用于与市政供热管网连接的流路，或者，所述供热流路为市政供热管网中的流路。

上述的数据中心废热利用系统可以具有第一供热模式，数据中心散热系统吸收的数据中心的热量可以通过第一换热模块传递给供热流路，供热流路能够将数据中心的热量用于为其他场所(例如小区、写字楼或者商场)供热(例如供暖或供热水)，对数据中心运行时产生的热量进行回收再利用，从而避免能源的浪费。

数据中心废热利用系统还可以具有储热模式，数据中心散热系统可以将其吸收的数据中心的热量通过第一换热模块传递给热量存取流路，数据中心的热量可以通过埋设在地表下方的地埋管传递给土壤，由于土壤层是良好的蓄热介质，其体积比热容通常在3.0kj/m³*K左右，能够起到良好的储热作用，因此，在暂无供热需要或者数据中心产生的热量高于供热需求时，数据中心的热量能够通过热量存取流路储存在地表下方的土壤中，以避免能源浪费。

数据中心废热利用系统还可以具有第二供热模式，在供热流路有供热需求时，热量存取流路可以通过地埋管和土壤产生热交换，热量存取流路中的冷却介质能够获取土壤中储存的热量，并通过第二换热模块将热量传递至供热流路，实现对土壤中的热量的获取和利用。通过热量存取流路能够实现热量的储存和取出，从而灵活满足供热流路的不同的供热需求。

通过上述技术方案，数据中心废热利用系统能够直接将数据中心的热量通过第一换热模块传递给供热流路，实现对热量的再次利用，也可以将数据中心的热量通过热量存取流路储存至地表下方的土壤中，在有供热需求时再将土壤中的热量传递给供热流路，实现对热量的存取，调节数据中心的热量产生和供热需求在时间上的矛盾，从而更充分地利用热量，避免能源的浪费，助力实现“碳达峰，碳中和”。

本公开的其他特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

附图是用来提供对本公开的进一步理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本公开，但并不构成对本公开的限制。在附图中：

图1是本公开一种示例性实施方式提供的数据中心废热利用系统的流路示意图，其中，数据中心废热利用系统处于储热模式；

图2是本公开另一种示例性实施方式提供的数据中心废热利用系统的流路示意图，其中，数据中心废热利用系统处于储热模式；

图3是本公开一种示例性实施方式提供的数据中心废热利用系统的流路示意图，其中，数据中心废热利用系统处于第一供热模式和第二供热模式；

图4是本公开另一种示例性实施方式提供的数据中心废热利用系统的流路示意图，其中，数据中心废热利用系统处于第一供热模式和第二供热模式；

图5是本公开一种示例性实施方式提供的数据中心废热利用系统的地埋管和温度传感器的俯视图；

图6是本公开一种示例性实施方式提供的数据中心散热系统的流路示意图；

图7是本公开一种示例性实施方式提供的数据中心散热系统的第二数据中心换热器的流路示意图；

图8是本公开另一种示例性实施方式提供的数据中心散热系统的流路示意图；

图9是本公开一种示例性实施方式提供的散热方法的流程图。

附图标记说明

1-第一换热模块；11-第一换热器；12-第二换热器；13-第三换热器；14-第一流路；141-第一开关阀；15-第二流路；151-第二开关阀；16-第一三通阀；17-第一水泵；2-第二换热模块；3-热量存取流路；31-第二水泵；32-第四换热器；4-地埋管；5-供热流路；51-第一干路；52-第二干路；53-第一支路；531-第三开关阀；54-第二支路；541-第四开关阀；55-第二三通阀；6-数据中心散热系统；60-数据中心；601-冷却介质出口；602-冷却介质入口；61-第一数据中心换热器；62-第二数据中心换热器；621-蒸发器；622-压缩机；623-冷凝器；624-节流阀；63-第一控制器；64-冷却塔；65-三通阀；66-相变蓄热水箱；7-温度传感器；71-第一温度传感器；72-第二温度传感器；73-第三温度传感器。

具体实施方式

以下结合附图对本公开的具体实施方式进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于说明和解释本公开，并不用于限制本公开。

在本公开中，需要说明的是，使用的术语如“第一”、“第二”等是为了区别一个要素和另一个要素，不具有顺序性和重要性。另外，在参考附图的描述中，不同附图中的同一标记表示相同的要素。

如图1至图9所示，本公开提供了一种数据中心废热利用系统，该数据中心废热利用系统包括第一换热模块1、第二换热模块2、热量存取流路3、供热流路5以及地埋管4。其中，第一换热模块1用于与为数据中心60散热的数据中心散热系统6连接，热量存取流路3和供热流路5均连接于第一换热模块1，以使第一换热模块1能够将数据中心散热系统6吸收的数据中心60产生的热量传递给供热流路5和/或热量存取流路3。第二换热模块2连接在热量存取流路3与供热流路5中，以使热量存取流路3与供热流路5之间能够进行热量交换。热量存取流路3上设置有地埋管4，地埋管4用于埋设在地表下方，地埋管4用于将数据中心散热系统6传递给热量存取流路3的热量存储至地表下方的土壤中，或者将地表下方的土壤中存储的热量通过第二换热模块2传递至供热流路5。

上述的数据中心废热利用系统可以具有第一供热模式，数据中心散热系统6吸收的数据中心60的热量可以通过第一换热模块1传递给供热流路5，供热流路5能够将数据中心60的热量用于为其他场所(例如小区、写字楼或者商场)供热(例如供暖或供热水)，对数据中心60运行时产生的热量进行回收再利用，从而避免能源的浪费。

数据中心废热利用系统还可以具有储热模式，数据中心散热系统6可以将其吸收的数据中心60的热量通过第一换热模块1传递给热量存取流路3，数据中心60的热量可以通过埋设在地表下方的地埋管4传递给土壤，由于土壤层是良好的蓄热介质，其体积比热容通常在3.0kj/m³*K左右，能够起到良好的储热作用，因此，在暂无供热需要或者数据中心60产生的热量高于供热需求时，数据中心60的热量能够通过热量存取流路3储存在地表下方的土壤中，以避免能源浪费。

数据中心废热利用系统还可以具有第二供热模式，在供热流路5有供热需求时，热量存取流路3可以通过地埋管4和土壤产生热交换，热量存取流路3中的冷却介质能够获取土壤中储存的热量，并通过第二换热模块2将热量传递至供热流路5，实现对土壤中的热量的获取和利用。通过热量存取流路3能够实现热量的储存和取出，从而灵活满足供热流路5的不同的供热需求。

作为一种实施场景，上述的数据中心废热利用系统可以满足供热流路5的供热需求的时间差异，当供热流路5用于为小区或者建筑物的室内供热或供热水时，由于夏季的温度高，供热流路5的供热需求小或者没有供热需求，数据中心废热利用系统可以处于储热模式，数据中心60产生的热量可以通过第一换热模块1传递给热量存取流路3，并通过地埋管4将热量储存在地表下方的土壤中。而在冬天供热流路5中有供热需求时，数据中心废热利用系统可以处于第一供热模式，在第一供热模式中，数据中心散热系统6吸收的数据中心60的热量可以通过第一换热模块1直接传递给供热流路5，供热流路5将数据中心60的热量用于为其他场所(例如小区、写字楼或者商场)供热(例如供暖或供热水)。或者，数据中心废热利用系统也可以处于第二供热模式，在第二供热模式中，热量存取流路3能够将土壤中储存的热量传递至供热流路5以用于供热，从而解决了数据中心60产生的热量和供热需求在时间上的矛盾。此外，数据中心废热利用系统还可以同时处于第一供热模式和第二供热模式。

通过上述技术方案，数据中心废热利用系统能够直接将数据中心60的热量通过第一换热模块1传递给供热流路5，实现对热量的再次利用，也可以将数据中心60的热量通过热量存取流路3储存至地表下方的土壤中，在有供热需求时再将土壤中的热量传递给供热流路5，实现对热量的存取，调节数据中心的热量产生和供热需求在时间上的矛盾，从而更充分地利用热量，避免能源的浪费，助力实现“碳达峰，碳中和”。

上述的供热流路5可以是用于为小区、写字楼或者商场等建筑物供暖和/或供热水的流路，也可以是用于为加工生产等工业活动提供热量的流路，本公开对于供热流路5的具体组成和功能不做限制。可选地，供热流路5可以为用于与市政供热管网连接的流路，或者，供热流路5可以为市政供热管网中的流路，通过市政供热管网可以将热量传递至不同位置或不同距离的建筑物或者场地。由于市政供热管网为现有的管路且分布全面，能够提高供热的范围和距离，节省铺设管路的成本，同时降低数据中心散热系统6和热量存取流路3的安装区域限制，允许数据中心散热系统6和热量存取流路3安装在郊区等距离供热区域较远的位置，降低数据中心散热系统6和热量存取流路3的土地使用成本。

热量存取流路3通过地埋管4将热量传递给地表下方的土壤中或者从土壤中获取热量，为了提高地埋管4和土壤之间的换热效率，可选地，地埋管4可以构造为沿土壤的深度方向延伸的U形换热管，在相同长度的地埋管4中，形成为U形换热管的地埋管4的整体体积更小，U形换热管和土壤的接触面积大，换热效率高。并且，由于U形换热管沿土壤的深度方向延伸，在安装U形换热管时，仅需要在土壤的深度方向上钻井，并将U形换热管放入井中后封土即可，安装过程的操作难度低且工作量小，能够节省安装成本。

可选地，地埋管4可以为多个，多个地埋管4相互串联或相互并联在热量存取流路3上，多个地埋管4可以同时和土壤产生热交换，换热效率高。

地埋管4距离地表的距离越大，热量通过地表的散失量就越小，土壤对于热量的存储效率就越高，但同时安装地埋管4的成本也越高。为了实现储热效率和成本的平衡，可选地，地埋管4可以埋在地表下方200米～300米的位置处，地埋管4埋设在这个深度范围内，既能够满足土壤对于热量的存储效率，降低热量通过地表的散失量，同时也能够避免安装工程过大而造成的成本浪费。

如图1至图4所示，可选地，第一换热模块1可以包括第一换热器11、第二换热器12、第三换热器13、能够选择性导通或截止的第一流路14以及能够选择性导通或截止的第二流路15。其中，第一换热器11的第一入口和第一换热器11的第一出口均用于与数据中心散热系统6连接，第一换热器11的第二出口经由第一流路14与第二换热器12的第一入口连接，并经由第二流路15与第三换热器13的第一入口连接；第二换热器12的第一出口和第三换热器13的第一出口均与第一换热器11的第二入口连接。第二换热器12的第二出口和第二换热器12的第二入口均位于热量存取流路3上。第三换热器13的第二出口和第三换热器13的第二入口均与供热流路5连接。

在上述实施例中，当数据中心废热利用系统处于储热模式时，如图1或者图2所示，第一流路14导通，第二流路15截止，此时，第一换热器11、第一流路14和第二换热器12构成一个回路，第一换热模块1中的冷却介质和数据中心散热系统6的冷却介质在第一换热器11中发生热交换，第一换热模块1中获得热量后的高温冷却介质通过第一流路14流经第二换热器12，并在第二换热器12中和热量存取流路3中的低温冷却介质发生热交换，从而将数据中心的热量传递给热量存取流路3中的低温冷却介质，热量存取流路3中获得热量后的高温冷却介质流经地埋管4，并通过地埋管4将热量传递给地表下方的土壤中，从而实现热量的存储。

当数据中心废热利用系统处于第一供热模式时，如图3或者图4所示，第一流路14截止，第二流路15导通，此时，第一换热器11、第二流路15和第三换热器13构成一个回路，第一换热模块1中的冷却介质和数据中心散热系统6的冷却介质在第一换热器11中发生热交换，第一换热模块1中的冷却介质获得热量后成为高温冷却介质，并通过第二流路15流经第三换热器13，第一换热模块1中的高温冷却介质通过第三换热器13将热量传递给供热流路5中的低温冷却介质，从而实现热量的传递和利用。

当数据中心废热利用系统处于第二供热模式时，如图3或者图4所示，第一流路14截止，第一流路14中的冷却介质不产生循环，热量存取流路3中的冷却介质在通过第二换热器12时和第一流路14中的冷却介质不产生热交换。热量存取流路3中的低温冷却介质在流经地埋管4时能够和土壤产生热交换，从而吸收土壤中的热量成为高温冷却介质，热量存取流路3中的高温冷却介质在流经第三换热器13时将热量传递给供热流路5中的低温冷却介质，从而实现对土壤中存储的热量的再利用，提高热量的利用率，满足供热需求。

其中，上述的数据中心废热利用系统可以单独处于第一供热模式或者第二供热模式，也可以同时处于第一供热模式和第二供热模式，即数据中心产生的热量和土壤中存储的热量均能够同时用于供热。为了提高热量的总体利用率，在数据中心废热利用系统的规划设计阶段，可以将供热流路5的最大供热需求设定为大于或者等于数据中心60的废热产生量，从而保证数据中心60的热量能够均用于供热流路5，避免数据中心60的热量过剩而不断通过热量存取流路3存储在土壤中，造成能源的浪费，助力实现“碳达峰，碳中和”。

可选地，第一换热模块1中的流路可以为市政管网中的流路，即数据中心散热系统6通过第一换热器11和市政管网中的流路交换热量，并通过市政管网的流路将热量传递至供热流路5或者热量存取流路3，市政管网中的流路为现有流路，分布覆盖全面且能够用于长距离传输，在数据中心散热系统6、供热流路5以及热量存取流路3之间的距离较远时，市政管网能够实现热量的长距离传递，并节省铺设管路的成本，实现热量的空间调配。

为了实现第一流路14和第二流路15的选择性导通或截止，作为一种示例性实施方式，如图1和图3所示，第一流路14上设置有第一开关阀141，第二流路15上设置有第二开关阀151。

作为另一种示例性实施方式，如图2和图4所示，第一换热模块1还可以包括第一三通阀16，且第一三通阀16的A口与第一换热器11的第二出口连接，第一三通阀16的B口与第二换热器12的第一入口连接，第一三通阀16的C口与第三换热器13的第一入口连接，第一流路14为第一换热器11的第二出口、第一三通阀16的A口、第一三通阀16的B口以及第二换热器12的第一入口之间的流路，第二流路15为第一换热器11的第二出口、第一三通阀16的A口、第一三通阀16的C口以及第三换热器13的第一入口之间的流路。

在上述的实施例中，当数据中心废热利用系统处于储热模式时，第一三通阀16的A口和B口打开，C口封闭，第一换热器11和第一流路14连通。当数据中心废热利用系统处于第一供热模式时，第一三通阀16的A口和C口打开，B口封闭，第一换热器11和第二流路15连通。

第一换热模块1中的冷却介质可以为冷媒或者冷却水，为了实现冷却介质在第一换热模块1中的循环流动，可选地，第一换热模块1还可以包括第一水泵17，第一流路14和第二流路15上可以均设置有第一水泵17，或者，第二换热器12的第一出口和第三换热器13的第一出口均与第一水泵17的入口连接，第一水泵17的出口与第一换热器11的第二入口连接。

热量存取流路3中的冷却介质可以为冷媒或者冷却水，为了实现冷却介质在热量存取流路3中的循环流动，可选地，热量存取流路3上还可以设置有第二水泵31，第二换热模块2还可以包括第四换热器32，第四换热器32同时设置在热量存取流路3和供热流路5上，第四换热器32的第一入口与地埋管4的出口连接，第四换热器32的第一出口与地埋管4的入口连接，第四换热器32的第二入口和第四换热器32的第二出口均与供热流路5连接。在数据中心废热利用系统处于第二供热模式时，热量存取流路3中的冷却介质能够获取土壤中的热量，并通过第四换热器32将热量传递给供热流路5中的冷却介质，从而实现热量的传递。

供热流路5能够通过第一换热模块1获取数据中心散热系统6的热量，也可以通过第二换热模块2获取热量存取流路3中的热量，为了能够实现供热流路5的热量控制，可选地，供热流路5可以包括第一干路51、第二干路52、能够选择性导通或截止的第一支路53以及能够选择性导通或截止的第二支路54。第一干路51的出口经由第一支路53与第三换热器13的第二入口连接，并经由第二支路54与第四换热器32的第二入口连接，第三换热器13的第二出口和第四换热器32的第二出口均与第二干路52的入口连接。

当数据中心废热利用系统处于第一供热模式时，第一干路51、第一支路53、第三换热器13和第二干路52导通形成回路，当数据中心废热利用系统处于第二供热模式时，第一干路51、第二支路54、第四换热器32和第二干路52导通形成回路。其中，第一支路53和第二支路54可以分别导通，也可以同时导通。

为了实现第一支路53和第二支路54的选择性导通或截止，作为一种示例性实施方式，第一支路53上可以设置有第三开关阀531，第二支路54上可以设置有第四开关阀541。

作为另一种示例性实施方式，供热流路5上可以设置有第二三通阀55，第二三通阀55的A口与第一干路51的出口连接，第二三通阀55的B口与第三换热器13的第二入口连接，第二三通阀55的C口与第四换热器32的第二入口连接，第一支路53为第一干路51的出口、第二三通阀55的A口、第二三通阀55的B口以及第三换热器13的第二入口之间的支路，第二支路54为第一干路51的出口、第二三通阀55的A口、第二三通阀55的C口以及第四换热器32的第二入口之间的支路。

在上述的实施例中，当数据中心废热利用系统仅处于第一供热模式时，第二三通阀55的A口和B口导通，C口截止。当数据中心废热利用系统仅处于第二供热模式时，第二三通阀55的A口和C口导通，B口截止。当数据中心废热利用系统同时处于第一供热模式和第二供热模式时，第二三通阀55的A口、B口和C口均导通。

为了能够检测地埋管4和土壤之间的换热效率，对数据中心废热利用系统的热效率进行控制，如图5所示，可选地，数据中心废热利用系统还可以包括至少两个温度传感器7，温度传感器7用于埋设于地埋管4外侧的土壤中并用于检测土壤的温度，至少两个温度传感器7与地埋管4所在的埋设区域之间的距离不同。

其中，上述的地埋管4的埋设区域是指所有地埋管4用于埋设的范围的总和，温度传感器7与地埋管4所在的埋设区域之间的距离是指温度传感器7与埋设区域之间的直线距离。通过至少两个温度传感器7可以检测地埋管4和不同距离的土壤之间交换的热量，判断地埋管4和土壤之间的换热效率，对数据中心散热系统6和热量存取流路3之间的热交换效率进行调节，或者对热量存取流路3和供热流路5之间的换热效率进行调节，从而保证数据中心的热量能够有效进行存储或者利用。

上述的温度传感器7可以为埋设在土壤中的多个温度检测点，也可以为围绕地埋管4所在的埋设区域所铺设的环形的温度检测线圈，本公开对温度传感器7的具体组成不做限制。

作为一种示例性应用场景，如图5所示，数据中心废热利用系统可以包括围绕地埋管4所在的埋设区域所铺设的第一温度传感器71、第二温度传感器72以及第三温度传感器73，其中，第一温度传感器71、第二温度传感器72和第三温度传感器73与地埋管4所在的埋设区域之间的距离逐渐增大。

当数据中心废热利用系统处于储热模式时，地埋管4将热量传递给土壤，使得地埋管4周边的土壤的温度逐渐增大，当第一温度传感器71接近第一温度上限，且第二温度传感器72远小于第二温度上限时，说明地埋管4和土壤的换热效率过大，导致热量来不及向距离更远的土壤传递，在这种情况下，可以暂停或者降低地埋管4和土壤之间的热交换，调整储热效率。

而当数据中心废热利用系统处于第二供热模式时，地埋管4吸收土壤中储存的热量，使得地埋管4周边的土壤的温度逐渐减小，当第二温度传感器72接近第二温度下限，且第三温度传感器73远大于第三温度下限时，说明地埋管4吸收土壤热量的效率过大，导致远处土壤的热量来不及向靠近地埋管4的土壤传递，在这种情况下，可以暂停或者降低地埋管4吸收土壤中储存的热量的效率，允许远处的土壤能够将热量向靠近地埋管4的土壤传递，从而提高对土壤中的热量的利用率。

数据中心散热系统6能够回收数据中心60产生的热量并通过第一换热模块1将热量传递给供热流路5和/或热量存取流路3，能够实现上述功能的数据中心散热系统6的结构可以有多种。

如图6所示，作为一种示例性实施方式，上述的数据中心散热系统6可以包括第一数据中心换热器61、第二数据中心换热器62以及第一控制器63。其中，第一数据中心换热器61以及第二数据中心换热器62用于与数据中心60的冷却介质出口601以及数据中心60的冷却介质入口602组成第一冷却回路，以使数据中心60的冷却介质能够依次流过冷却介质出口601、第一数据中心换热器61、第二数据中心换热器62以及数据中心60的冷却介质入口602，且第一数据中心换热器61能够对数据中心60的冷却介质进行第一次冷却；第二数据中心换热器62以及第一换热模块1组成第二冷却回路，以使第二数据中心换热器62能够根据第二冷却回路中的冷却介质对第一冷却回路中的冷却介质进行第二次冷却；第一换热模块1能够将第二冷却回路的冷却介质吸收的热量换热至供热流路5和/或热量存取流路3中。第一控制器63与第一数据中心换热器61以及第二数据中心换热器62连接，第一控制器63可以用于控制第一数据中心换热器61以及第二数据中心换热器62的换热比例。

在上述的数据中心散热系统6中，数据中心60的冷却介质可以带走数据中心60在运行中产生的热量，经过第一数据中心换热器61进行第一次换热冷却，得到第一温度的冷却介质，然后第一温度的冷却介质再经过第二数据中心换热器62进行第二次换热冷却，得到第二温度的冷却介质，这里，第二温度是低于第一温度的，相当于对数据中心60出来的冷却介质进行了两次换热冷却，以使得数据中心60出来的冷却介质在经过两次换热冷却之后，温度可以达到数据中心使用条件，然后便可以将该第二温度的冷却介质从数据中心60的冷却介质入口602通入到数据中心60，用于带走数据中心60产生的热量，避免数据中心60的温度过高而产生功能性损坏。并且，上述的两次散热冷却过程中的散热比例是可调节控制的，当数据中心散热系统6和数据中心废热利用系统之间的换热效率发生波动时，能够通过调节两次散热冷却的换热比例，在保证数据中心的可靠持续散热需求的同时，能够满足数据中心废热利用系统的热交换效率，实现废热的回收再利用，从而避免能源的浪费，助力实现“碳达峰，碳中和”。

如图7所示，可选地，上述的第二数据中心换热器62可以包括蒸发器621、压缩机622、冷凝器623以及节流阀624，第二冷却回路可以包括由蒸发器621、压缩机622、冷凝器623以及节流阀624依次连接形成的第三冷却回路，以及包括冷凝器623以及第一换热模块1组成的第四冷却回路；第一控制器63与第二数据中心换热器62中的压缩机622和/或节流阀624连接。

其中，第三冷却回路是一个吸热与传热的回路，通过第三冷却回路中的冷却介质吸收第一温度的冷却介质的热量，并通过冷凝器623将热量传到第四冷却回路。第三冷却回路工作过程中，位于蒸发器621中的低压液态冷却介质带走第一温度的冷却介质的热量，并经过压缩机622增压与增焓之后，成为高温高压的冷却介质来到冷凝器623，冷凝器623吸收高温高压的冷却介质的热量之后将热量传入到第四冷却回路中，同时，冷却介质经过冷凝器623以及节流阀624之后成为低温低压的冷却介质，用于再次吸收第一温度的冷却介质的热量。第四冷却回路可以用于将吸收的热量传入到数据中心废热利用系统中，从而实现废热的再利用。第四冷却回路的工作过程中，冷凝器623吸收的热量随第四冷却回路中的冷却介质流经第一换热模块1，通过第一换热模块1将热量传递给供热流路5以直接用于供热，或者传递给热量存取流路3以用于存储。

可选地，数据中心60的冷却介质出口可以为出风口，数据中心60的冷却介质入口可以为入风口，第一数据中心换热器61可以为空-空换热器，空-空换热器可以包括散热风扇，第一控制器63与空-空换热器中的散热风扇连接。第一控制器63可以控制散热风扇的转速，散热风扇的转速越快或者进风量越大，空-空换热器对出风口的空气进行换热冷却的能力越大，带走的热量越多，由第二数据中心换热器62带走或者吸收的热量越少，相反地，散热风扇的转速越低或者进风量越小，空-空换热器对出风口的空气进行换热冷却的能力越小，带走的热量越小，由第二数据中心换热器62带走或者吸收的热量越多。

结合前述内容可知，数据中心废热利用系统的供热需求根据时间的不同会存在波动情况，例如在不同季节或者同一天的不同时间点均可能存在波动，通过第一控制器63控制第一数据中心换热器61以及第二数据中心换热器62的换热比例的方式，可以使得数据中心散热系统6适应该波动情况，保证数据中心的持续稳定散热需求。考虑到第一数据中心换热器61以及第二数据中心换热器62处于数据中心散热系统6的流程的前端，如果频繁对前端散热参数进行改变的话，相应的也会改变后端散热参数，从而使得该系统中需要变化的参数增加，且变化频繁，因此，通过第一控制器63控制第一数据中心换热器61以及第二数据中心换热器62的换热比例的方式相对而言更加适合数据中心废热利用系统的供热需求波动较大的情况，例如，分季节进行控制，因此，为了进一步提高数据中心散热系统6的稳定性，可以在第二冷却回路中设置冷却塔64，通过冷却塔64来适应短时间内的数据中心废热利用系统的供热需求波动情况或者数据中心废热利用系统的供热需求波动相对较小的情况，进一步保证数据中心的持续稳定散热。

其中，在数据中心废热利用系统的供热需求较小时，数据中心散热系统6通过第一换热模块1传递给数据中心废热利用系统的热量减小，从而经过第一换热模块1后的冷却介质温度较高，设置冷却塔64对经过第一换热模块1的高温冷却介质进行降温，以使得降温后的冷却介质能够满足后续数据中心的散热需求，这种情况下，第三冷却回路中的冷却介质的流路为第一冷却流路，也即，第三冷却回路中的高温冷却介质在经过第一换热模块1之后，进入冷却塔64进行冷却散热，得到低温的冷却介质，然后再送入到第二数据中心换热器62用于吸收第二冷却回路中的热量。

而在数据中心废热利用系统的供热需求较大时，第一换热模块1带走的热量增多，从而经过第一换热模块1后的冷却介质温度较低，可以直接将该低温冷却介质用于第二数据中心换热器62进行换热，这种情况下，第三冷却回路中的冷却介质的流路为第二冷却流路，也即，第三冷却回路中的低温冷却介质在经过第一换热模块1之后，直接送入到第二数据中心换热器62用于吸收第二冷却回路中的热量。

第一换热模块1选择性的导通所述第二冷却回路中的第一冷却流路或者第二冷却流路可以有多种方式。在一些实施方式中，可以通过三通阀65来导通，这种情况下，第二冷却回路还可以包括三通阀65，第一冷却流路为依次经过第一换热模块1、三通阀65的A口、三通阀65的B口、冷却塔64以及第二数据中心换热器62的流路，第二冷却流路为依次经过第一换热模块1、三通阀65的A口、三通阀65的C口、第二数据中心换热器62的流路。经过第一换热模块1的在第二冷却回路中的冷却介质从三通阀65的A口进入三通阀65，若需要导通的是第一冷却流路，则从三通阀65的B口流出，接着再依次经过冷却塔64以及第二数据中心换热器62，若需要导通的是第二冷却流路，则从三通阀65的C口流出，直接进入第二数据中心换热器62。

如图6所示，可选地，第二冷却回路还可以包括冷却塔64，第一换热模块1能够选择性的导通第二冷却回路中的第一冷却流路或者第二冷却流路，第一冷却流路为依次经过第一换热模块1、冷却塔64以及第二数据中心换热器62的流路，第二冷却流路为依次经过第一换热模块1的第一换热器11以及第二数据中心换热器62的流路。数据中心散热系统6还可以包括第二控制器以及设置在第一换热模块1在第二冷却回路中的出口处的换热温度传感器，第二控制器与换热温度传感器连接；第二控制器用于根据换热温度传感器检测到的第二冷却回路中的冷却介质的温度，控制第一换热模块1导通第一冷却流路或者第二冷却流路。

在上述的实施例中，换热温度传感器在检测到第一换热模块1的第一换热器11在第二冷却回路中的出口处的温度之后，可以将温度信息传输给第二控制器，第二控制器可以根据温度信息控制第一换热模块1导通第一冷却流路或者第二冷却流路，也就是说，第二控制器可以根据换热温度传感器检测的温度信息，判断经过第一换热模块1的第一换热器11的冷却介质的温度是否满足要求，若不满足要求，说明第二冷却回路中的冷却介质为高温冷却介质，则导通第一冷却流路，若满足要求，说明第二冷却回路中的冷却介质为低温冷却介质，则导通第二冷却流路。采用上述方法，能够通过换热温度传感器与第二控制器的配合自动的对经过第一换热器11之后的第二冷却回路中的冷却介质的流路进行选择，避免了人工进行操作，降低了由时间不确定性以及环境条件带来的人工操作难度。

如图8所示，可选地，第二冷却回路还可以包括相变蓄热水箱66，第一换热模块1能够选择性的导通第二冷却回路中的第三冷却流路或者第二冷却流路，第三冷却流路为依次经过第一换热模块1、相变蓄热水箱66以及第二数据中心换热器62的流路，第二冷却流路为依次经过第一换热模块1以及第二数据中心换热器62的流路，相变蓄热水箱66与数据中心废热利用系统连接。其中，相变蓄热水箱66可以通过内部介质产生相变的方式吸收并存储第二冷却回路中的冷却介质的热量。

再次结合前述内容可知，数据中心废热利用系统的供热需求根据时间的不同会存在一些波动情况，例如在同一天的不同时间点可能存在波动，此外，虽然数据中心整体上的散热需求较为稳定，但是在一天的不同时刻依然会存在一些差异，例如，在晚上非工作时间段散热需求小于白天工作时间段的散热需求，从而导致数据中心产生的热量也存在一些波动情况，然而，数据中心废热利用系统的供热需求波动情况与数据中心产生热量的波动情况并不是完全一致的，存在时间差异，也就是说，在一天中，数据中心产生较多热量的时间段(白天工作时间段)与数据中心废热利用系统的供热需求较多的时间段(傍晚或者早晨等时间段)并不是重合的，也就是说，在某些个时间段，数据中心产生的热量在换热给数据中心废热利用系统进行利用后，依然存在富余，而在另外的时间段，可能数据中心产生的热量在换热给数据中心废热利用系统进行利用时还存在热量不足的情况，因此，为了进一步满足数据中心的稳定散热需求，以及满足数据中心废热利用系统的供热需求，可以在第二冷却回路中设置相变蓄热水箱，通过相变蓄热水箱来存储白天等时段富余的热量，并可以在傍晚或者早晨热量产生较少时，将存储的富余的热量用来提供给数据中心废热利用系统使用，平衡短时间内的数据中心废热利用系统的供热需求波动情况与数据中心产生热量的波动情况，进一步保证数据中心的持续稳定散热以及满足数据中心废热利用系统随时间变化的供热需求。

在利用相变蓄热水箱替换冷却塔的情况下，在一些实施方式中，散热系统同样可以包括第二控制器以及设置在所述第一换热模块1在所述第二冷却回路中的出口处的换热温度传感器，所述第二控制器与所述换热温度传感器连接。

此外，本公开实施例还提供了一种可以应用于前述任一实施例中的数据中心散热系统的散热方法，参照图9，该散热方法包括：

S910，获取所述数据中心废热利用系统的供热需求以及所述数据中心的冷却介质出口处的冷却介质的温度信息。

S920，根据所述数据中心废热利用系统的供热需求以及所述温度信息，通过所述第一控制器分别控制所述第一换热器以及所述第二换热器的换热比例。

其中，数据中心废热利用系统的供热需求可以表达数据中心废热利用系统需要的热量信息，数据中心的冷却介质出口处的冷却介质的温度信息可以表达数据中心产生的总热量信息，因此，当知道了数据中心废热利用系统的需要的热量信息以及总热量信息之后，便可以通过第一控制器分别控制第一数据中心换热器以及所述第二数据中心换热器的换热比例。

以上结合附图详细描述了本公开的优选实施方式，但是，本公开并不限于上述实施方式中的具体细节，在本公开的技术构思范围内，可以对本公开的技术方案进行多种简单变型，这些简单变型均属于本公开的保护范围。

另外需要说明的是，在上述具体实施方式中所描述的各个具体技术特征，在不矛盾的情况下，可以通过任何合适的方式进行组合，为了避免不必要的重复，本公开对各种可能的组合方式不再另行说明。

此外，本公开的各种不同的实施方式之间也可以进行任意组合，只要其不违背本公开的思想，其同样应当视为本公开所公开的内容。

Claims (12)

1.一种数据中心废热利用系统，其特征在于，包括第一换热模块(1)、第二换热模块(2)、热量存取流路(3)、供热流路(5)以及地埋管(4)；

所述第一换热模块(1)用于与为数据中心(60)散热的数据中心散热系统(6)连接，所述热量存取流路(3)和所述供热流路(5)均连接于所述第一换热模块(1)，以使所述第一换热模块(1)能够将所述数据中心散热系统(6)吸收的所述数据中心(60)产生的热量传递给所述供热流路(5)和/或所述热量存取流路(3)；

所述第二换热模块(2)连接在所述热量存取流路(3)与所述供热流路(5)中，以使所述热量存取流路(3)与所述供热流路(5)之间能够进行热量交换；

所述热量存取流路(3)上设置有所述地埋管(4)，所述地埋管(4)用于埋设在地表下方，所述地埋管(4)用于将所述数据中心散热系统(6)传递给所述热量存取流路(3)的热量存储至所述地表下方的土壤中，或者将所述地表下方的土壤中存储的热量通过所述第二换热模块(2)传递至所述供热流路(5)。

2.根据权利要求1中所述的数据中心废热利用系统，其特征在于，所述第一换热模块(1)包括第一换热器(11)、第二换热器(12)、第三换热器(13)、能够选择性导通或截止的第一流路(14)以及能够选择性导通或截止的第二流路(15)；

所述第一换热器(11)的第一入口和所述第一换热器(11)的第一出口均用于与所述数据中心散热系统(6)连接，所述第一换热器(11)的第二出口经由所述第一流路(14)与所述第二换热器(12)的第一入口连接，并经由所述第二流路(15)与所述第三换热器(13)的第一入口连接；所述第二换热器(12)的第一出口和所述第三换热器(13)的第一出口均与所述第一换热器(11)的第二入口连接；

所述第二换热器(12)的第二出口和所述第二换热器(12)的第二入口均位于所述热量存取流路(3)上；

所述第三换热器(13)的第二出口和所述第三换热器(13)的第二入口均与所述供热流路(5)连接。

3.根据权利要求2中所述的数据中心废热利用系统，其特征在于，所述第一流路(14)上设置有第一开关阀(141)，所述第二流路(15)上设置有第二开关阀(151)；或者，

所述第一换热模块(1)还包括第一三通阀(16)，且所述第一三通阀(16)的A口与所述第一换热器(11)的第二出口连接，所述第一三通阀(16)的B口与所述第二换热器(12)的第一入口连接，所述第一三通阀(16)的C口与所述第三换热器(13)的第一入口连接，所述第一流路(14)为所述第一换热器(11)的第二出口、所述第一三通阀(16)的A口、所述第一三通阀(16)的B口以及所述第二换热器(12)的第一入口之间的流路，所述第二流路(15)为所述第一换热器(11)的第二出口、所述第一三通阀(16)的A口、所述第一三通阀(16)的C口以及所述第三换热器(13)的第一入口之间的流路。

4.根据权利要求2中所述的数据中心废热利用系统，其特征在于，所述第一换热模块(1)还包括第一水泵(17)，所述第一流路(14)和所述第二流路(15)上均设置有所述第一水泵(17)，或者，所述第二换热器(12)的第一出口和所述第三换热器(13)的第一出口均与所述第一水泵(17)的入口连接，所述第一水泵(17)的出口与所述第一换热器(11)的第二入口连接。

5.根据权利要求2中所述的数据中心废热利用系统，其特征在于，所述热量存取流路(3)上还设置有第二水泵(31)，所述第二换热模块(2)包括第四换热器(32)，所述第四换热器(32)同时设置在所述热量存取流路(3)和所述供热流路(5)上，所述第四换热器(32)的第一入口与所述地埋管(4)的出口连接，所述第四换热器(32)的第一出口与所述地埋管(4)的入口连接，所述第四换热器(32)的第二入口和所述第四换热器(32)的第二出口均与所述供热流路(5)连接。

6.根据权利要求5中所述的数据中心废热利用系统，其特征在于，所述供热流路(5)包括第一干路(51)、第二干路(52)、能够选择性导通或截止的第一支路(53)以及能够选择性导通或截止的第二支路(54)；

所述第一干路(51)的出口经由所述第一支路(53)与所述第三换热器(13)的第二入口连接，并经由所述第二支路(54)与所述第四换热器(32)的第二入口连接，所述第三换热器(13)的第二出口和所述第四换热器(32)的第二出口均与所述第二干路(52)的入口连接。

7.根据权利要求6中所述的数据中心废热利用系统，其特征在于，所述第一支路(53)上设置有第三开关阀(531)，所述第二支路(54)上设置有第四开关阀(541)；或者，

所述供热流路(5)上设置有第二三通阀(55)，所述第二三通阀(55)的A口与所述第一干路(51)的出口连接，所述第二三通阀(55)的B口与所述第三换热器(13)的第二入口连接，所述第二三通阀(55)的C口与所述第四换热器(32)的第二入口连接，所述第一支路(53)为所述第一干路(51)的出口、所述第二三通阀(55)的A口、所述第二三通阀(55)的B口以及所述第三换热器(13)的第二入口之间的支路，所述第二支路(54)为所述第一干路(51)的出口、所述第二三通阀(55)的A口、所述第二三通阀(55)的C口以及所述第四换热器(32)的第二入口之间的支路。

8.根据权利要求1-7中任一项所述的数据中心废热利用系统，其特征在于，所述数据中心废热利用系统还包括至少两个温度传感器，所述温度传感器用于埋设于所述地埋管(4)外侧的土壤中并用于检测所述土壤的温度，至少所述两个温度传感器与所述地埋管(4)所在的埋设区域之间的距离不同。

9.根据权利要求1-7中任一项所述的数据中心废热利用系统，其特征在于，所述地埋管(4)构造为沿土壤的深度方向延伸的U形换热管。

10.根据权利要求1-7中任一项所述的数据中心废热利用系统，其特征在于，所述地埋管(4)为多个，多个所述地埋管(4)相互串联或相互并联在所述热量存取流路(3)上。

11.根据权利要求1-7中任一项所述的数据中心废热利用系统，其特征在于，所述地埋管(4)埋在所述地表下方200米～300米的位置处。

12.根据权利要求1-7中任一项所述的数据中心废热利用系统，其特征在于，所述供热流路(5)为用于与市政供热管网连接的流路，或者，所述供热流路(5)为市政供热管网中的流路。

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