CN204268654U - 一种热能回收系统及包括该热能回收系统的数据中心 - Google Patents

一种热能回收系统及包括该热能回收系统的数据中心 Download PDF

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刘灵丰
周海涛
伍贻頔
张海涛
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Abstract

本实用新型公开一种热能回收系统及包括该热能回收系统的数据中心，热能回收系统包括：模块化导风装置、模块化换热装置和模块化热能利用装置；模块化导风装置包括第一导风通道和第二导风通道，第一导风通道的第一导风入口用于设置在机房的空气出口，第一导风出口用于设置在机房的空气入口；第二导风通道的第二导风入口用于设置在机房的室外新风入口，第二导风出口用于设置在机房的室外新风出口；第一导风通道和第二导风通道内部设有模块化换热装置，以及用于控制空气流通导向的风机；模块化热能利用装置包括热空气入口，热空气入口用于设置在机房的新风出口，模块化热能利用装置的热空气入口与第二导风通道的第二导风出口通过机房的新风出口连通。

Description

一种热能回收系统及包括该热能回收系统的数据中心
技术领域
本实用新型涉及热能回收利用技术领域，尤其涉及一种热能回收系统及包括该热能回收系统的数据中心。
背景技术
现有技术中很多机房内的机器设备都是全天24小时不间断工作，以互联网服务为例，互联网公司为提供全天候无间断的网络服务，就需要保证互联网的数据中心无间断的运作。数据中心内的设备运作会产生大量的热能，如果能将这些热能加以有效回收利用，将会达到节约能源、减少温室气体排放等效果；而怎样对机房的热能进行有效的回收利用也是亟待解决的技术问题。
实用新型内容
为解决现有存在的技术问题，本实用新型实施例提供一种热能回收系统及包括该热能回收系统的数据中心。
本实用新型实施例提供了一种热能回收系统，所述系统包括：模块化导风装置、模块化换热装置和模块化热能利用装置；
所述模块化导风装置包括第一导风通道和第二导风通道，所述第一导风通道的第一导风入口用于设置在数据中心机房的空气出口，所述第一导风通道的第一导风出口用于设置在所述机房的空气入口，所述第二导风通道的第二导风入口用于设置在所述机房的室外新风入口，所述第二导风通道的第二导风出口用于设置在所述机房的室外新风出口；
所述第一导风通道和第二导风通道的内部设有所述模块化换热装置，且所述第一导风通道和第二导风通道的内部设有用于控制空气流通导向的风机；
所述模块化热能利用装置包括热空气入口，所述热空气入口用于设置在所述机房的室外新风出口，所述模块化热能利用装置的热空气入口与所述第二导风通道的第二导风出口通过所述机房的新风出口连通。
其中，所述模块化热能利用装置包括空气净化模块，所述模块化热能利用装置还包括空气出口，经所述空气净化模块净化后的热空气从所述模块化热能利用装置的空气出口导出。
其中，所述空气净化模块包括空气净化物喷洒器件和空气过滤器件；所述空气净化物喷洒器件设于所述模块化热能利用装置的顶部和/或侧部，所述空气过滤器件连通所述模块化热能利用装置的空气出口。
其中，所述空气净化物喷洒器件为碱性洗涤液喷淋带、或物理吸附液喷淋带、或物理吸附固体喷洒带。
其中，所述模块化热能利用装置还包括空气净化物回收模块，所述空气净化物回收模块设于所述模块化热能利用装置的底部。
其中，所述第一导风通道内的模块化换热装置具有第一换热壁，所述第二导风通道内的模块化换热装置具有第二换热壁，所述第一换热壁和第二换热壁贴合，所述第一导风通道内的模块化换热装置内导入的空气与所述第二导风通道内的模块化换热装置内导入的空气通过所述第一换热壁和第二换热壁实现热交换；
或者，所述第一导风通道内的模块化换热装置和第二导风通道内的模块化换热装置具有共同的换热壁，所述第一导风通道内的模块化换热装置内导入的空气与所述第二导风通道内的模块化换热装置内导入的空气通过所述共同的换热壁实现热交换。
其中，所述第二导风通道设有第一冷却装置，从所述第二导风通道的第二导风入口进入的室外新风经由所述第一冷却装置冷却后导入所述第二导风通道内的模块化换热装置。
其中，所述第一冷却装置为冷却液喷淋带。
其中，所述系统用于设置在所述机房的顶部或侧部。
本实用新型实施例还提供了一种数据中心，包括服务器和本实用新型实施例所述的热能回收系统。
本实用新型实施例所提供的一种热能回收系统，由模块化的装置组成，通过将机房内的高温空气引入第一导风通道，并进入第一导风通道内的模块化换热装置，将室外低温空气引入第二导风通道，并进入第二导风通道内的模块化换热装置；高温空气和低温空气在模块化换热装置内完成热交换后，从第一导风通道输出的空气进入机房实现对机房内的降温，从第二导风通道输出的空气进入模块化热能利用装置，由模块化热能利用装置完成对热能的回收利用。通过本实用新型实施例，机房内的高温空气被循环的引入第一导风通道进行降温后再送回所述机房内实现对机房内的降温效果，而机房内的热量则通过热交换被第二导风通道内的空气带走，最终送入模块化热能利用装置；如此，实现了对机房的热能有效的回收利用，并节约了能源。
另外，本实用新型实施例的导风装置、换热装置和热能利用装置都采用模块化的结构设计，非常易于组装和搬运。
再有，本实用新型实施例通过对进入模块化热能利用装置的热空气进行净化处理，实现了对大气中CO2含量的降低，减少温室气体排放；而且，空气净化后的反应物，还可以被模块化热能利用装置回收制作成铵肥料、石膏等碳酸根制品，用作农业和工业用途。
附图说明
图1为本实用新型实施例一的热能回收系统的结构示意图；
图2为本实用新型实施例二的模块化热能利用装置的结构示意图；
图3为本实用新型实施例三的热能回收系统的结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型的技术方案进一步详细阐述。
为实现对机房的热能有效的回收利用，节约能源，本实用新型的实施例提供一种对机房的热能回收系统，以下对本实用新型的各实施例进行详细说明。
实施例一
本实用新型实施例一提供的一种机房的热能回收系统，如图1所示，所述系统主要包括：模块化导风装置10、模块化换热装置20和模块化热能利用装置(图中未示出)；图1中的箭头表示空气流通导向；
所述模块化导风装置10包括第一导风通道11和第二导风通道12，所述第一导风通道11即为图1中位于下层的导风通道，所述第二导风通道12即为图1中位于上层的导风通道；所述第一导风通道11的第一导风入口111用于设置在机房的空气出口，所述第一导风通道11的第一导风出口112用于设置在机房的空气入口，所述第二导风通道12的第二导风入口121用于设置在机房的室外新风入口，所述第二导风通道12的第二导风出口122用于设置在机房的室外新风出口；
所述第一导风通道11和第二导风通道12的内部设有所述模块化换热装置20，所述模块化换热装置20如图1中的阴影部分所示；
所述模块化热能利用装置包括热空气入口，所述热空气入口用于设置在所述机房的室外新风出口，所述模块化热能利用装置的热空气入口与所述第二导风通道12的第二导风出口122通过所述机房的新风出口连通；
在第一导风通道11和第二导风通道12的内部设有用于控制空气流通导向的风机13，风机13的安装数量和安装位置可以视具体的实施环境和实施条件而定。风机13可以控制第一导风通道11和第二导风通道12内的空气流通导向，提升空气流通效果。
在一实施方式中，所述第一导风通道11内的模块化换热装置具有第一换热壁，所述第二导风通道12内的模块化换热装置具有第二换热壁，所述第一换热壁和第二换热壁贴合，所述第一导风通道11内的模块化换热装置内导入的空气与所述第二导风通道12内的模块化换热装置内导入的空气通过所述第一换热壁和第二换热壁实现热交换；
或者，所述第一导风通道11内的模块化换热装置和第二导风通道12内的模块化换热装置具有共同的换热壁，所述第一导风通道11内的模块化换热装置内导入的空气与所述第二导风通道12内的模块化换热装置内导入的空气通过所述共同的换热壁实现热交换。
基于本实用新型实施例一的热能回收系统，实现的一种热能回收利用过程如下：
对于第一导风通道11，机房内的高温空气从机房的空气出口(如机房的空调出口)流出，经由第一导风入口111进入第一导风通道11，进入第一导风通道11的高温空气继续前行进入第一导风通道11内安装的模块化换热装置21；所述高温空气在模块化换热装置21内完成热交换后，从模块化换热装置21流出的是被冷却的空气，被冷却的空气在第一导风通道11内继续前行，经由第一导风通道11的第一导风出口112从机房的空气入口进入机房，实现对机房内的降温；
对于第二导风通道12，从机房的室外新风入口流入的机房室外的新空气经由第二导风入口121进入第二导风通道12，进入第二导风通道12的室外新空气继续前行进入第二导风通道12内安装的模块化换热装置22；所述室外新空气在模块化换热装置22内完成热交换后，从模块化换热装置22流出的是被加热的空气，被加热的空气在第二导风通道12内继续前行，经由第二导风通道12的第二导风出口122从机房的室外新风出口流出；
从室外新风出口流出的热空气经由连通所述室外新风出口的热空气入口进入模块化热能利用装置，模块化热能利用装置进而对收集的热能进行回收并加以利用。
也就是说，流入第二导风通道12内的室外空气，相对于第一导风通道11内的高温空气，其空气温度较低；进入第一导风通道11内的模块化换热装置21的高温空气，与进入第二导风通道12内的模块化换热装置22的低温空气，完成热交换的过程，经热交换过程后，从模块化换热装置22内流出的空气温度升高，从模块化换热装置21流出的空气温度降低。
其中，模块化换热装置21和模块化换热装置22可以是一体的结构，即模块化换热装置21和模块化换热装置22可以共用同一换热壁；这样，进入第一导风通道11内的模块化换热装置21的高温空气，与进入第二导风通道12内的模块化换热装置22的低温空气，通过所述同一换热壁实现热交换；模块化换热装置21和模块化换热装置22也可以是相互独立，即模块化换热装置21和模块化换热装置22为相互独立安装的装置，模块化换热装置21具有第一换热壁，模块化换热装置22具有第二换热壁，在安装时，模块化换热装置21置于第一导风通道11内，模块化换热装置22置于第二导风通道12内，且需要保证模块化换热装置21的第一换热壁与模块化换热装置22的第二换热壁紧密贴合，以实现较好的导热效果。
需要说明的是，模块化换热装置21与模块化换热装置22内的空气传热不传质，也即只进行热量交换，不进行空气成分交换。
在实施过程中，本实用新型实施例一的热能回收系统可以安装在机房的顶部，也可以安装在机房的侧部，具体视现场实施环境和实施条件而定。
本实用新型的实施例一，将机房内的高温空气引入第一导风通道，并进入第一导风通道内的模块化换热装置，将室外低温空气引入第二导风通道，并进入第二导风通道内的模块化换热装置；高温空气和低温空气在模块化换热装置内完成热交换后，从第一导风通道输出的空气进入机房实现对机房内的降温，从第二导风通道输出的空气进入模块化热能利用装置，由模块化热能利用装置完成对热能的回收利用。通过上述实施例一，机房内的高温空气被循环的引入第一导风通道进行降温后再送回所述机房内实现对机房内的降温效果，而机房内的热量则通过热交换被第二导风通道内的空气带走，最终送入模块化热能利用装置；如此，实现了对机房的热能有效的回收利用，并节约了能源。另外，本实用新型实施例的导风装置、换热装置和热能利用装置都采用模块化的结构设计，非常易于组装和搬运。
实施例二
本实用新型实施例二提供了一种模块化热能利用装置的结构，如图2所示，模块化热能利用装置30至少包括：热空气入口31、空气出口32和空气净化模块；图2中的箭头表示空气流通导向；
其中，热空气入口31用于热空气的流入，所述热空气为从模块化导风装置的第二导风通道流出的空气；
空气净化模块用于对从热空气入口31流入的热空气进行净化处理，经净化处理后的空气从空气出口32导出。
在一种实施方式中，如图2所示，所述空气净化模块包括空气净化物喷洒器件33和空气过滤器件34；所述空气净化物喷洒器件33设于所述模块化热能利用装置30的顶部和/或侧部(单侧或双侧)，所述空气过滤器件34连通所述模块化热能利用装置的空气出口32，即经空气过滤器件34过滤后的空气从空气出口32流出；所述空气过滤器件34用于过滤待流出的空气中的净化物和其他杂质；
其中，所述空气净化物喷洒器件33可以为碱性洗涤液喷淋带、或物理吸附液喷淋带、或物理吸附固体喷洒带；喷洒碱性洗涤液、或物理吸附液、或物理吸附固体的目的是，降低模块化热能利用装置30内空气中的二氧化碳CO2含量，那么，经模块化热能利用装置30的空气出口32流出的空气中CO2含量得到降低，进而也实现了对大气中CO2含量的降低，减少温室气体排放。
在一种实施方式中，如图2所示，所述模块化热能利用装置30还包括空气净化物回收模块35，空气净化物回收模块35设于模块化热能利用装置30的底部，用于回收空气净化物喷洒器件33所喷洒的空气净化物；对于空气净化物喷洒器件33回收的空气净化物，可以经再处理生成铵肥料、石膏等碳酸根制品，也能达到回收利用的效果。
在模块化热能利用装置30的内部可以设有用于控制空气流通导向的风机(图2中未示出)，风机的安装数量和安装位置可以视具体的实施环境和实施条件而定。风机可以控制模块化热能利用装置30内的空气流通导向，提升空气流通效果。
通过本实用新型实施例二的模块化热能利用装置，由于从热空气入口31进入的空气自身携带热量，因此该热量可以直接用于空气净化物与CO2的反应，而无需额外提供反应热能；另外，通过对进入模块化热能利用装置的热空气进行净化处理，实现了对大气中CO2含量的降低，减少温室气体排放；而且，空气净化后的反应物，还可以被模块化热能利用装置回收制作成铵肥料、石膏等碳酸根制品，用作农业和工业用途。
实施例三
本实用新型实施例三提供的一种机房的热能回收系统，如图3所示，本实用新型的实施三与实施例一的系统结构相比，在所述第二导风通道12内增设了第一冷却装置14，从所述第二导风通道12的第二导风入口121进入的室外新风经由所述第一冷却装置14冷却后导入所述第二导风通道12内的模块化换热装置22。图3中的箭头表示空气流通导向。其中，所述第一冷却装置14可以为冷却液喷淋带，所述第一冷却装置14可以安装在第二导风通道12内的第二导风入口121处，也可以安装在第二导风通道12的顶部和/或侧部。
考虑到从第二导风通道12的第二导风入口121进入的机房的室外新风有时无法达到热交换所要求的低温，因此，通过向第二导风通道12的空间内喷洒冷却液，实现对第二导风通道12内的空气降温，以使第二导风通道12内的空气能够达到热交换所要求的低温，从而起到对第一导风通道11内的空气进行有效降温的效果。
本实用新型实施例三的热能回收系统的其他结构特征与前述本实用新型实施例一的热能回收系统的结构特征相同，此处不再赘述。在第二导风通道12内增设第一冷却装置14，实现对第二导风通道12内的空气降温，使其达到一定的低温，从而使对第一导风通道11内空气的降温效果更加明显、更加有效。
本实用新型实施例还提供了一种数据中心，包括服务器和本实用新型实施例所述的热能回收系统。
综上所述，本实用新型实施例所提供的一种热能回收系统，由模块化的装置组成，通过将机房内的高温空气引入第一导风通道，并进入第一导风通道内的模块化换热装置，将室外低温空气引入第二导风通道，并进入第二导风通道内的模块化换热装置；高温空气和低温空气在模块化换热装置内完成热交换后，从第一导风通道输出的空气进入机房实现对机房内的降温，从第二导风通道输出的空气进入模块化热能利用装置，由模块化热能利用装置完成对热能的回收利用。通过本实用新型实施例，机房内的高温空气被循环的引入第一导风通道进行降温后再送回所述机房内实现对机房内的降温效果，而机房内的热量则通过热交换被第二导风通道内的空气带走，最终送入模块化热能利用装置；如此，实现了对机房的热能有效的回收利用，并节约了能源。
另外，本实用新型实施例的导风装置、换热装置和热能利用装置都采用模块化的结构设计，非常易于组装和搬运。
再有，本实用新型实施例通过对进入模块化热能利用装置的热空气进行净化处理，实现了对大气中CO2含量的降低，减少温室气体排放；而且，空气净化后的反应物，还可以被模块化热能利用装置回收制作成铵肥料、石膏等碳酸根制品，用作农业和工业用途。
以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种热能回收系统，其特征在于，所述系统包括：模块化导风装置、模块化换热装置和模块化热能利用装置；
所述模块化导风装置包括第一导风通道和第二导风通道，所述第一导风通道的第一导风入口用于设置在数据中心机房的空气出口，所述第一导风通道的第一导风出口用于设置在所述机房的空气入口，所述第二导风通道的第二导风入口用于设置在所述机房的室外新风入口，所述第二导风通道的第二导风出口用于设置在所述机房的室外新风出口；
所述第一导风通道和第二导风通道的内部设有所述模块化换热装置，且所述第一导风通道和第二导风通道的内部设有用于控制空气流通导向的风机；
所述模块化热能利用装置包括热空气入口，所述热空气入口用于设置在所述机房的室外新风出口，所述模块化热能利用装置的热空气入口与所述第二导风通道的第二导风出口通过所述机房的新风出口连通。
2.根据权利要求1所述热能回收系统，其特征在于，所述模块化热能利用装置包括空气净化模块，所述模块化热能利用装置还包括空气出口，经所述空气净化模块净化后的热空气从所述模块化热能利用装置的空气出口导出。
3.根据权利要求2所述热能回收系统，其特征在于，所述空气净化模块包括空气净化物喷洒器件和空气过滤器件；所述空气净化物喷洒器件设于所述模块化热能利用装置的顶部和/或侧部，所述空气过滤器件连通所述模块化热能利用装置的空气出口。
4.根据权利要求3所述热能回收系统，其特征在于，所述空气净化物喷洒器件为碱性洗涤液喷淋带、或物理吸附液喷淋带、或物理吸附固体喷洒带。
5.根据权利要求3所述热能回收系统，其特征在于，所述模块化热能利用装置还包括空气净化物回收模块，所述空气净化物回收模块设于所述模块化热能利用装置的底部。
6.根据权利要求1所述热能回收系统，其特征在于，
所述第一导风通道内的模块化换热装置具有第一换热壁，所述第二导风通道内的模块化换热装置具有第二换热壁，所述第一换热壁和第二换热壁贴合，所述第一导风通道内的模块化换热装置内导入的空气与所述第二导风通道内的模块化换热装置内导入的空气通过所述第一换热壁和第二换热壁实现热交换；
或者，所述第一导风通道内的模块化换热装置和第二导风通道内的模块化换热装置具有共同的换热壁，所述第一导风通道内的模块化换热装置内导入的空气与所述第二导风通道内的模块化换热装置内导入的空气通过所述共同的换热壁实现热交换。
7.根据权利要求1所述热能回收系统，其特征在于，所述第二导风通道设有第一冷却装置，从所述第二导风通道的第二导风入口进入的室外新风经由所述第一冷却装置冷却后导入所述第二导风通道内的模块化换热装置。
8.根据权利要求7所述热能回收系统，其特征在于，所述第一冷却装置为冷却液喷淋带。
9.根据权利要求1至8任一项所述热能回收系统，其特征在于，所述系统用于设置在所述机房的顶部或侧部。
10.一种数据中心，包括服务器和权利要求1-9任一项所述的热能回收系统。
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