利用数据中心废热的热泵供暖系统的制作方法

本实用新型涉及数据中心废热利用技术领域，特别涉及一种利用数据中心废热的热泵供暖系统。

背景技术：

数据中心建设的高速增长导致机房内部各种设备越来越多，为保证数据中心提供恒温恒湿的空调环境。数据中心用电量会大大增加，随之而来冷却系统、配电系统、UPS和发电机等都会按比例增加，这给数据中心能耗带来重大挑战。在举国上下都在倡导节能减排的时刻，数据中心若一味地消耗社会能源，必然引起政府和人们的关注。数据中心的高能耗不仅不利于未来发展，而且与社会公德背道而驰，所以能耗问题已经成为数据中心建设最为关注的内容。随着数据中心的发展，规模的不断扩大，设备也随之增加，而设备的增加就需要增加数据中心空调系统来为设备进行散热，一个数据中心空调系统能耗几乎占用了整个数据中心能耗的三分之一以上。

通过提升设备的利用率能够减少数据中心的能耗，如果能够将数据中心的设备所产生的废热进行充分利用，数据中心节能效果会立竿见影，因此急需一种利用数据中心废热的热泵供暖系统，将数据中心的设备所产生的废热进行充分利用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种利用数据中心废热的热泵供暖系统，该系统充分利用数据中心的冬季排热为邻近建筑供暖。

为了实现上述目的，本实用新型提供如下技术方案：

一种利用数据中心废热的热泵供暖系统，所述数据中心内设置有多个数据机柜，所述数据机柜内的设备能够产生废热，每个所述数据机柜均设置有散热口，所述散热口能够将所述废热散掉，其特征在于，所述系统包括热泵机组、多个集热器和供暖房间，其中，所述热泵机组包括第一换热器、压缩机、第二换热器和膨胀阀，所述第一换热器、所述压缩机、所述第二换热器、所述膨胀阀和所述第一换热器依次连通形成用于制冷剂循环的第一通路；

每个所述集热器均设置在一个所述数据机柜的散热口的位置处，所述散热口产生的废热能够与所述集热器进行热量交换，所述第一换热器、多个所述集热器和所述第一换热器依次连通形成用于媒介循环的第二通路；

所述供暖房间内设置有地暖盘管，所述第二换热器、所述地暖盘管和所述第二换热器依次连通形成供暖回路；

所述集热器能够吸收从所述散热口流出的所述废热并与所述第二通路中的媒介进行热量交换，经加热的所述媒介通过所述第一换热器将热量传递给所述第一通路中的制冷剂，所述第一通路中的制冷剂通过所述第二换热器与所述供暖回路中的水进行热量交换，最后所述供暖回路中的水将热量传递给所述地暖盘管，实现为所述供暖房间供暖。

进一步地，在上述利用数据中心废热的热泵供暖系统中，所述集热器包括联箱和热管，所述联箱上开设有进水口以及出水口，所述热管为中空片式结构，于所述热管内填充有介质，所述热管的一端为放热端，所述热管的另一端为吸热端，所述放热端设置于所述联箱内，所述吸热端设置于所述联箱外并靠近所述数据机柜的散热口的位置处，所述介质通过所述吸热端吸收所述废热；与所述进水口连接有进水管，与所述出水口连接有出水管，多个所述集热器的所述进水管汇总后与所述第一换热器的一端连接、多个所述集热器的所述出水管汇总后与所述第一换热器的另一端连接并形成所述第二通路。

进一步地，在上述利用数据中心废热的热泵供暖系统中，在同一个所述联箱上设置有多个所述热管，全部的所述热管平行并列设置、并形成有板式结构的集热器。

进一步地，在上述利用数据中心废热的热泵供暖系统中，所述集热器的底部设置有加强板，所述加强板用于对所述热管进行固定。

进一步地，在上述利用数据中心废热的热泵供暖系统中，在所述集热器远离所述散热口的一侧设置有风机矩阵，所述风机矩阵能够产生气流，所述气流经过所述集热器时，所述集热器能够吸收所述气流中的所述废热。

进一步地，在上述利用数据中心废热的热泵供暖系统中，所述第一换热器与所述压缩机之间设置有气液分离器，所述第二换热器与所述膨胀阀之间依次设置有储液器和干燥过滤器。

进一步地，在上述利用数据中心废热的热泵供暖系统中，所述第二通路上设置有第一水泵，所述供暖回路上设置有第二水泵。

进一步地，在上述利用数据中心废热的热泵供暖系统中，所述媒介为水；所述制冷剂为氢氟烃类制冷剂，所述氢氟烃类制冷剂为R134A、R125、R407C、R410A。

进一步地，在上述利用数据中心废热的热泵供暖系统中，所述热管的断面为长方形，所述长方形的长×宽为25mm×3mm，两个相邻的所述热管之间的距离为3～3.5mm。

进一步地，在上述利用数据中心废热的热泵供暖系统中，所述热管内的所述介质为氟利昂。

分析可知，本实用新型公开一种利用数据中心废热的热泵供暖系统，该系统包括热泵机组、多个集热器和供暖房间，集热器能够吸收从散热口流出的数据机柜的废热并与第二通路中的媒介进行热量交换，经加热的媒介通过第一换热器将热量传递给第一通路中的制冷剂，第一通路中的制冷剂通过第二换热器与供暖回路中的水进行热量交换，最后供暖回路中的水将热量传递给地暖盘管，实现为供暖房间供暖。

该热泵供暖系统充分利用数据中心的冬季排热为邻近建筑供暖，实现了节能减排的目的。

附图说明

构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。其中：

图1为本实用新型一实施例的结构示意图。

图2为本实用新型一实施例的集热器的结构示意图。

图3为图2的左视示意图。

附图标记说明：1数据中心；2数据机柜；3风机矩阵；4热泵机组；5集热器；6供暖房间；7压缩机；8第一换热器；9储液器；10干燥过滤器；11膨胀阀；12第二换热器；13气液分离器；14第一水泵；15第二水泵；16联箱；17进水管；18出水管；19热管；20加强板；21地暖盘管；22进水口；23出水口；24第一通路；25第二通路；26供暖回路。

具体实施方式

下面将参考附图并结合实施例来详细说明本实用新型。各个示例通过本实用新型的解释的方式提供而非限制本实用新型。实际上，本领域的技术人员将清楚，在不脱离本实用新型的范围或精神的情况下，可在本实用新型中进行修改和变型。例如，示为或描述为一个实施例的一部分的特征可用于另一个实施例，以产生又一个实施例。因此，所期望的是，本实用新型包含归入所附权利要求及其等同物的范围内的此类修改和变型。

在本实用新型的描述中，术语“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”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，仅是为了便于描述本实用新型而不是要求本实用新型必须以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。本实用新型中使用的术语“相连”、“连接”、“设置”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接；可以是直接相连，也可以通过中间部件间接相连，对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

如图1至图3所示，根据本实用新型的实施例，提供了一种利用数据中心废热的热泵供暖系统，数据中心1内设置有多个数据机柜2，数据机柜2内的设备能够产生废热，每个数据机柜2均设置有散热口，散热口能够将废热散掉，该系统包括热泵机组4、多个集热器5和供暖房间6，其中，热泵机组4包括第一换热器8、压缩机7、第二换热器12和膨胀阀11，第一换热器8、压缩机7、第二换热器12、膨胀阀11和第一换热器8依次连通形成用于制冷剂循环的第一通路24。

每个集热器5均设置在一个数据机柜2的散热口的位置处，散热口产生的废热能够与集热器5进行热量交换，第一换热器8、多个集热器5和第一换热器8依次连通形成用于媒介循环的第二通路25。

供暖房间6内设置有地暖盘管21，第二换热器12、地暖盘管21和第二换热器12依次连通形成供暖回路26。

集热器5能够吸收从散热口流出的数据机柜2的废热并与第二通路25中的媒介进行热量交换，经加热的媒介通过第一换热器8将热量传递给第一通路24中的制冷剂，第一通路24中的制冷剂通过第二换热器12与供暖回路26中的水进行热量交换，最后供暖回路26中的水将热量传递给地暖盘管21，实现为供暖房间6供暖。

进一步地，如图2和图3所示，集热器5包括联箱16和热管19，联箱16上开设有进水口22以及出水口23，热管19为中空片式结构，于热管19内填充有介质，热管19的一端为放热端，热管19的另一端为吸热端，放热端设置于联箱16内，吸热端设置于联箱16外并靠近数据机柜2的散热口的位置处，介质通过吸热端吸收废热。与进水口22连接有进水管17，与出水口23连接有出水管18，多个集热器5的进水管17汇总后与第一换热器8的一端连接、多个集热器5的出水管18汇总后与第一换热器8的另一端连接并形成封闭循环的第二通路25。

进一步地，在同一个联箱16上设置有多个热管19，全部的热管19平行并列设置并形成有板式结构的集热器5，如此设置有利于增加热管19与风机矩阵3产生的气流的接触面积，进而增大热管19吸收数据机柜2的废热的效率。

进一步地，集热器5的底部设置有加强板20，加强板20用于对热管19进行固定。如此设置能够增加使热管19更加牢固。

进一步地，为了加快热能从数据机柜2内部散发出来，在集热器远离散热口的一侧设置有风机矩阵3，风机矩阵3能够产生气流，气流经过集热器时，集热器能够吸收气流中的废热。如此设置能提高数据中心1的散热效率，有利于提高集热器5吸收废热的效率。

进一步地，第一换热器8与压缩机7之间设置有气液分离器13，气液分离器13用于防止液体媒介进入压缩机7而产生液击现象进而损坏压缩机7。第二换热器12与膨胀阀11之间依次设置有储液器9和干燥过滤器10，储液器9用于储存多余的液体的制冷剂，干燥过滤器10用于吸收制冷剂中的水分并过滤杂质。

进一步地，第二通路25上设置有第一水泵14，供暖回路26上设置有第二水泵15。如此设置能够提高第一换热器8和第二换热器12的换热效率

进一步地，第二通路25中的媒介为水，第一通路24中的制冷剂为氢氟烃类制冷剂。氢氟烃类制冷剂为R134A、R125、R407C、R410A。

进一步地，热管19的断面为长方形，长×宽为25mm×3mm，两个相邻的热管19之间的距离为3～3.5mm。热管19内的介质为氟利昂。

本实用新型的具体工作过程如下：

在数据中心1的数据机柜2内的热空气在风机矩阵3的作用下掠过热管19的吸热端的表面，热管19内的介质经热管19的管壁吸热汽化蒸发，高温的介质气体沿热管19的内壁上升到热管19的放热端，在联箱16内的热管19的放热端与第二通路25中第一水泵14输送来的水进行热量交换，完成热量交换的介质由气体转变为液态并回到热管19的吸热端。第二通路25中被加热的水在第一水泵14的作用下流入第一换热器8并与第一通路24中的制冷剂进行热量交换。

在第一换热器8中完成热量交换的制冷剂由低温低压的液体变为低温低压的气体，低温低压气态的制冷剂经气液分离器13流入压缩机7，压缩机7将制冷剂由低温低压的气体压缩为高温高压的气体，然后高温高压的制冷剂气体被送入第二换热器12并将热量传递给由第二水泵15抽送来的供暖回路26中的水，在第二水泵15的作用下，供暖回路26中被加热的水流回地暖盘管21，实现为供暖房间6供暖。经第二换热器12放热后，制冷剂变为低温高压的制冷剂液体，经储液器9存储多余的液体后，剩余液体经干燥过滤器10干燥过滤后进入膨胀阀11，制冷剂经节流降压后进入第一换热器8，低温低压的制冷剂液体吸收经第一水泵14输送来的高温水的热量汽化蒸发变为低温低压的气体，低温低压的气体被吸入压缩机7进入下一循环。

从以上的描述中，可以看出，本实用新型上述的实施例实现了如下技术效果：

一种利用数据中心1废热的热泵供暖系统，该系统包括热泵机组4、多个集热器5和供暖房间6，集热器5能够吸收从散热口流出的数据机柜2的废热并与第二通路25中的媒介进行热量交换，经加热的媒介通过第一换热器8将热量传递给第一通路24中的制冷剂，第一通路24中的制冷剂通过第二换热器12与供暖回路26中的水进行热量交换，最后供暖回路26中的水将热量传递给地暖盘管21，实现为供暖房间6供暖。

该热泵供暖系统充分利用数据中心1的冬季排热为邻近建筑供暖，实现了节能减排的目的。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。