CN217685949U - 一种余热回收系统和制冷系统 - Google Patents

Abstract

本实用新型属于暖通工程技术领域，具体公开了一种余热回收系统和一种制冷系统。该余热回收系统包括冷源和第二空调系统，第二空调系统的主机与第一制冷系统的主机并联，其中：第一制冷系统与第二空调系统共用供水总管，第一制冷系统通过第一供水支管与供水总管连通，第二空调系统通过第二供水支管与供水总管连通；第一制冷系统与第二空调系统共用回水总管，第一制冷系统通过第一回水支管与回水总管连通，第二空调系统通过第二回水支管与回水总管连通；来自第一制冷系统的回水和来自第二空调系统的回水在回水总管中混合后形成混合水，混合水经冷源冷却后流入供水总管。本实用新型的优点在于充分利用余热，节能减排。

Description

一种余热回收系统和制冷系统

技术领域

本实用新型涉及暖通工程技术领域，尤其涉及了一种余热回收系统和制冷系统。

背景技术

大型数据中心机房内的服务器数量很大，而这些服务器，包括服务器的周边设备的发热密度大，并且需要全年不间断地运行，因此，数据中心机房即便在冬季都需要进行冷却降温。而在冬季，大多数建筑空间的需求是供暖，即提高室内的温度。因此，可以回收数据中心机房在制冷过程中产生的余热，用来其他建筑空间供暖，从而可以实现节能减排的目标。

目前，数据中心机房的余热回收方案，大多是以制冷系统的冷却水或者冷冻水作为热泵机组的热源，由热泵机组制取热水，提供到供暖设备的末端。也就是说，现有的方案中，是通过一个中间媒介：热泵来将数据中心机房内制冷设备产生的热量传递到其他建筑空间自有的供暖系统中的。

而这样的余热回收系统由于需要额外配置热泵、循环水泵而存在管路复杂的缺陷，回收系统的系统灵活性也较低。

实用新型内容

为了解决上述缺陷，提高对余热的利用程度，并且简化余热回收系统的复杂度，本实用新型提出了一种比较新型余热回收系统，该系统在工程实施时是附加于原有制冷系统上的，只需将原有制冷系统的出水管和回水管与余热回收系统的出水管和回水管连接、导通，不需要对原有制冷系统进行太大的改造，既适合于针对现有制冷系统的改建，又可以在新建工程中直接实施。

本实用新型提供一种余热回收系统，用于回收和利用第一制冷系统的余热，所述第一制冷系统包括冷源，所述余热回收系统包括冷源和第二空调系统，所述第二空调系统的主机与所述第一制冷系统的主机并联，其中：

所述第一制冷系统与所述第二空调系统共用供水总管，所述第一制冷系统通过第一供水支管与所述供水总管连通，所述第二空调系统通过第二供水支管与所述供水总管连通；

所述第一制冷系统与所述第二空调系统共用回水总管，所述第一制冷系统通过第一回水支管与所述回水总管连通，所述第二空调系统通过第二回水支管与所述回水总管连通；

来自所述第一制冷系统的回水和来自所述第二空调系统的回水在所述回水总管中混合后形成混合水，所述混合水经所述冷源冷却后流入所述供水总管：

上述的余热回收系统中，所述第二空调系统包括多组主机，所述多组主机分别通过多个所述第二回水支管与所述回水总管连通，其中，多个所述第二回水支管上分别设有通断阀，以调整所述第二空调系统的回水流入所述回水支管的量。

上述的余热回收系统中，所述冷源包括至少一组热交换设备，所述热交换设备包括：冷水机组、换热器、水泵和阀门，其中，所述水泵设置于所述冷源的进水路径上，用于推动所述混合水，所述阀门用于调整所述混合水流经所述冷水机组和所述换热器的路径。

上述的余热回收系统中，所述水泵的出水口与所述换热器的进水口连通；所述换热器的出水口与所述冷水机组的进水口之间设有串联的第一阀门和第二阀门，所述第一阀门和所述第二阀门之间的点为第一点；所述水泵的出水口与所述冷水机组的出水口之间设有串联的第三阀门和第四阀门，所述第三阀门和所述第四阀门之间的点为第二点；所述第一点和所述第二点之间设有短通管，以连通所述第一点和所述第二点。

上述的余热回收系统中，常态下，所述第二阀门和所述第三阀门打开，所述第一阀门和所述第四阀门关闭，以使所述换热器处于工作状态。

上述的余热回收系统中，所述冷源还包括二级水泵，所述二级水泵设置于所述冷源的出水路径上。

本实用新型还提出了一种制冷系统，包括冷源和制冷主机，还包括上述的余热回收系统。

上述的制冷系统中，还包括蓄冷罐，所述蓄冷罐的第一接口与所述回水总管连通，所述蓄冷罐的第二接口与所述冷源中的冷水机组的出水管连通。

与现有技术相比，本实用新型所提出的余热回收系统和制冷系统可以在原有制冷系统和需要利用余热的空调系统(制暖系统)之间进行简单的进水和回水管路的改造来实现余热利用的效果，改造后的系统结构简单，配置也很灵活。对于新建的水暖工程项目来说，本实用新型提出的余热回收系统建造的复杂度则与新建一个制冷系统的复杂度相当，有利于推广使用。

附图说明

图1是根据本实用新型中一些实施例提出的余热回收系统的一个原理性系统图；

图2是根据本实用新型中一些实施例提出的余热回收系统的高性能冷源的示意图。

具体实施方式

以下描述和附图充分地示出了本实用新型的具体实施方案，以使本领域的技术人员能够实践它们。其他实施方案可以包括结构的、逻辑的、电气的、过程的以及其他的改变。实施例仅代表可能的变化。除非明确要求，否则单独的部件和功能是可选的，并且操作的顺序可以变化。一些实施方案的部分和特征可以被包括在或替换其他实施方案的部分和特征。本实用新型的实施方案的范围包括权利要求书的整个范围，以及权利要求书的所有可获得的等同物。在本文中，各实施方案可以被单独地或总地用术语“实用新型”来表示，这仅仅是为了方便，并且如果事实上公开了超过一个的实用新型，不是要自动地限制该应用的范围为任何单个实用新型或构思。

本文中，诸如第一和第二等之类的关系术语仅仅用于将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个……”限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法或者设备中还存在另外的相同要素。

本文中各个实施例采用递进或相关联的方式描述，每个实施例着重说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的方法、产品等而言，由于其与实施例公开的方法部分相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。

应注意的是，在本说明书中，相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释，默认为同一定义。

本实用新型的构思的重点在于，将余热回收系统叠加于制冷系统上，通过将制冷系统的回水(较热)和余热回收系统中的制暖设备的回水(较冷)混合的方式将总的回水温度先进行一次温度调整。这样，进入冷源的回水的温度相对于仅有制冷系统时的回水温度要低一些，这意味着在使用余热回收系统时冷源只需要做较小的功就可以输出和不使用余热回收系统(即仅开启制冷系统)时相同温度的供水。因此，本实用新型可以说是通过降低冷源的工作强度来实现节能减排的，而不是机械地通过将制冷系统的热量传输给余热回收系统，以作为余热回收系统的能源来实现余热利用的。

下面将结合附图对本实用新型的实施方式作进一步地详细描述。

图1是根据本实用新型中一些实施例提出的余热回收系统的一个原理性系统图，包括冷源1、供水总管2、第二空调系统3、通断阀4、第一制冷系统5、回水总管6。其中，冷源1进一步包括水泵7和冷水机组8。

第二空调系统3在本实施例中是作为制暖系统而存在，例如办公大楼的中央空调。相对而言，本实施例中，第二空调系统3从供水中吸收热量来制热(即利用第一制冷系统5的余热来制热)，因此回水温度的温度低于供水的温度。通常冬季制暖时，制暖系统(例如第二空调系统3)的供水温度在7℃-21℃之间，回水温度在2℃-16℃之间。

第一制冷系统5在本实施例中可以是机房、设备间等需要常年维持低温的场所。相对而言，本实施例中，第一制冷系统5向供水中排放热量来制冷(即产生余热)，因此回水温度通常高于供水的温度。通常，本实施例中的第一制冷系统5在冬季制冷时的供水温度在7℃-21℃之间，回水温度在12℃-26℃之间。

供水总管2通过供水支管31a、51a分别与第二空调系统3的第二主机31和第一制冷系统5中的第一主机51相连接。而第二空调系统3的第二主机31和第一制冷系统5中的第一主机51分别通过回水支管31b、51b与回水总管6相连接。其中，第二空调系统3的第二主机31和第一制冷系统5中的第一主机51都可以是多个，并且在多个回水支管31b、51b上还可以设置通断阀4，通过通断阀4可以调整第二空调系统3和第一制冷系统5接入回水总管6中的回水的比例，从而可以更充分地利用余热。

冷源1用于为第二空调系统3的回水和第一制冷系统5的回水提供热量交换的场所，具体的，冷源1包括用于推动水流前进的水泵7和用于使回水降温的冷水机组8。第二空调系统3的回水和第一制冷系统5的回水在回水总管6中混合为混合水。该混合水的水温基本高于第二空调系统3的回水水温而低于第一制冷系统5的回水水温。本领域普通技术人员当周知，在水冷制冷系统中，通过冷源做功将温度较高的回水的温度降低后作为供水重新进入制冷系统循环。如要得到较低的室内温度，则需要提供更低温度的供水，即需要冷水机组8消耗更多的功率或者设置更多个冷水机组8来对回水进行降温。

为了利用第一制冷系统5的回水中的热量，现有的技术方案通常是将该回水通过专用的管道、水泵等引导到第二空调系统3，使第二空调系统3利用第一制冷系统5的回水中的热量来进行制暖。但这一方案是建立在新建专用管道、水泵等设施的基础上实现的，这样的方案管路复杂，改造成本也很巨大。

如前所述，流入冷源1的是温度介于第二空调系统3的回水水温和第一制冷系统5的回水水温之间的混合水。而对第一制冷系统5来说，冷源1的作用是降低回水的温度。因此，本实施例中利用温度较低的第二空调系统3的回水来对温度较高的第一制冷系统5的回水进行一次“预降温”，使得流入冷源1的回水(即上述的混合水)温度相对较低，那么在需要提供相同温度的供水的情况下，冷源1对经过预降温的回水所做的功将小于未经过预降温的回水。也就是说，在本实施例中，冷源1可以在消耗的能量更小同时，反而可以即维持第一制冷系统5的制冷需求，又可满足第二空调系统3的制暖需求。

因此，本实施例从另一个角度实现了“余热回收”。而同时，本实施例只在第二空调系统3和第一制冷系统5的供水、回水管道部分进行改造即可实现，系统结构简单，改造工程量小，可以大大节约成本。

此外，通过调整通断阀4可以调整接入图1所示的余热回收系统的第二主机31和第一主机51的数量，即分别调整不同温度的第一制冷系统5的回水水量和第二空调系统3的回水水量。理想情况下混合水的温度恰好等于供水所需的温度，冷源1甚至不需要工作就能实现完全以第一制冷系统5的余热来供应第二空调系统3所需的热量的目标。

图2是根据本实用新型中一些实施例提出的余热回收系统的高性能冷源的示意图，包括水泵7、冷水机组8、二级水泵9、换热器10、蓄冷罐12、第一阀门13、第二阀门14、第三阀门15、第四阀门16和短通管17。

水泵7设置于冷源1的进水路径上，用于推动混合水的流动。

冷水机组8用于对混合水进行降温处理。

二级水泵9设置于冷源1的出水路径上，用于推动供水的流动。

换热器10可以是板式换热器，用于对混合水进行降温的处理。换热器10可以利用自然冷源，比如冷却塔生产的冷却水来对混合水进行降温。由于换热器10本身不消耗能源，节能效果好，因此常态下可以默认打开第二阀门14和第三阀门15而关闭第一阀门13和第四阀门16，使得混合水仅通过换热器10而不经过冷水机组8，以节约能源。当仅使用换热器10不能满足制冷功率的需要时，可以通过调整各阀门的通断来调整对混合水的降温效果。而连续经过换热器10和冷水机组8两级处理的话，能够加强降温效果。此外，即便热交换过多，也可以将低温的液体暂存到蓄冷罐12中，以供后续有需要时由蓄冷罐12来为混合水降温。

蓄冷罐12起到类似蓄电池的作用，其具有第一接口和第二接口。如图所示，第一接口与回水总管6连通，第二接口与冷水机组8的出水管连通。蓄冷罐12平时可以用于蓄冷，在系统换热能力不足时可以将蓄冷罐12中存储的较冷的液体输出，以使流出冷源1的供水的水温足够低。具体的，蓄冷罐12有两种运行模式：蓄冷模式和释冷模式。蓄冷模式下，水泵7和二级水泵9均开启，水泵7的总水流量高于二级水泵9的总水流量，二者之差，由冷水机组8出水口流向蓄冷罐12，然后再流向水泵7的进水口。释冷模式下，水泵7关闭，二级水泵9开启，蓄冷罐12内的水流方向与蓄冷模式下相反。

第一阀门13、第二阀门14、第三阀门15、第四阀门16是一组控制阀，用于控制混合水的流向，在第一阀门13、第二阀门14、第三阀门15、第四阀门16的组合控制下，混合水可以只经过换热器10，可以只经过冷水机组8，也可以先后经过换热器10和冷水机组8。在混合水的温度等于所需供水温度的极理想情况下，还可以在所述控制阀的控制下使得混合水直接流出冷源1。

具体的，如图2所示，水泵7的出水口与换热器10的进水口连通；换热器10的出水口与冷水机组8的进水口之间设有串联的第一阀门13和第二阀门14，第一阀门13和第二阀门14之间的点定义为第一点；水泵7的出水口与冷水机组8的出水口之间设有串联的第三阀门15和第四阀门16，第三阀门15和第四阀门16之间的点为第二点；第一点和第二点之间设有用于连通第一点和第二点的短通管17。

第一阀门13、第二阀门14、第三阀门15、第四阀门16的不同通断组合的所起到的作用如表1所示：

表1

图2所示实施例可以根据混合水的温度和实际的制冷需求按表1所示的阀门组合方式来灵活调整制冷过程，更准确地达到实际所需的制冷效果。

综上所述，本实用新型的方案简单地改动了制冷和制暖两个系统的供水和回水管路就实现了对制冷系统的余热的利用，方案简单，实施简便，使用方便。

在此处所提供的说明书中，说明了大量具体细节。然而，能够理解，本实用新型的实施例可以在没有这些具体细节的情况下实践。在一些实例中，并未详细示出公知的方法、结构和技术，以便不模糊对本说明书的理解。

类似地，应当理解，为了精简本实用新型并帮助理解各个实用新型方面中的一个或多个，在上面对本实用新型的示例性实施例的描述中，本实用新型的各个特征有时被一起分组到单个实施例、图、或者对其的描述中。然而，并不应将该公开的方法解释成反映如下意图：即所要求保护的本实用新型要求比在每个权利要求中所明确记载的特征更多的特征。更确切地说，如权利要求书所反映的那样，实用新型方面在于少于前面公开的单个实施例的所有特征。因此，遵循具体实施方式的权利要求书由此明确地并入该具体实施方式，其中每个权利要求本身都作为本实用新型的单独实施例。

本领域那些技术人员可以理解，可以对实施例中的设备中的模块进行自适应性地改变并且把它们设置在与该实施例不同的一个或多个设备中。可以把实施例中的模块或单元或组件组合成一个模块或单元或组件，以及此外可以把它们分成多个子模块或子单元或子组件。除了这样的特征和/或过程或者单元中的至少一些是相互排斥之外，可以采用任何组合对本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的所有特征以及如此公开的任何方法或者设备的所有过程或单元进行组合。除非另外明确陈述，本说明书(包括伴随的权利要求、摘要和附图)中公开的每个特征可以由提供相同、等同或相似目的替代特征来代替。

此外，本领域的技术人员能够理解，尽管在此所述的一些实施例包括其它实施例中所包括的某些特征而不是其它特征，但是不同实施例的特征的组合意味着处于本实用新型的范围之内并且形成不同的实施例。例如，在权利要求书中，所要求保护的实施例的任意之一都可以以任意的组合方式来使用。

Claims (8)

1.一种余热回收系统，其特征在于，用于回收和利用第一制冷系统的余热，所述余热回收系统包括冷源和第二空调系统，所述第二空调系统的主机与所述第一制冷系统的主机并联，其中：

所述第一制冷系统与所述第二空调系统共用供水总管，所述第一制冷系统通过第一供水支管与所述供水总管连通，所述第二空调系统通过第二供水支管与所述供水总管连通；

所述第一制冷系统与所述第二空调系统共用回水总管，所述第一制冷系统通过第一回水支管与所述回水总管连通，所述第二空调系统通过第二回水支管与所述回水总管连通；

来自所述第一制冷系统的回水和来自所述第二空调系统的回水在所述回水总管中混合后形成混合水，所述混合水经所述冷源冷却后流入所述供水总管。

2.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述第二空调系统包括多组主机，所述多组主机分别通过多个所述第二回水支管与所述回水总管连通，其中，多个所述第二回水支管上分别设有通断阀，以调整所述第二空调系统的回水流入所述回水支管的量。

3.如权利要求1所述的系统，其特征在于，所述冷源包括至少一组热交换设备，所述热交换设备包括：冷水机组、换热器、水泵和阀门，其中，所述水泵设置于所述冷源的进水路径上，用于推动所述混合水，所述阀门用于调整所述混合水流经所述冷水机组和所述换热器的路径。

4.如权利要求3所述的系统，其特征在于：

所述水泵的出水口与所述换热器的进水口连通；

所述换热器的出水口与所述冷水机组的进水口之间设有串联的第一阀门和第二阀门，所述第一阀门和所述第二阀门之间的点为第一点；

所述水泵的出水口与所述冷水机组的出水口之间设有串联的第三阀门和第四阀门，所述第三阀门和所述第四阀门之间的点为第二点；

所述第一点和所述第二点之间设有短通管，以连通所述第一点和所述第二点。

5.如权利要求4所述的系统，其特征在于：

常态下，所述第二阀门和所述第三阀门打开，所述第一阀门和所述第四阀门关闭，以使所述换热器处于工作状态。

6.如权利要求1-5任一项所述的系统，其特征在于，所述冷源还包括二级水泵，所述二级水泵设置于所述冷源的出水路径上。

7.一种制冷系统，包括冷源和制冷主机，其特征在于，还包括如权利要求1-6任一项所述的余热回收系统。

8.如权利要求7所述的系统，其特征在于，还包括蓄冷罐，所述蓄冷罐的第一接口与所述回水总管连通，所述蓄冷罐的第二接口与所述冷源中的冷水机组的出水管连通。

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