一种利用冷源的数据中心cchp供能系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及数据中心的供能系统，尤其涉及一种利用冷源的数据中心CCHP (冷热电联供)供能系统。
【背景技术】
[0002] 随着信息技术的快速进步，信息化对社会的影响越来越大，已然成为社会未来发 展的大方向。为了满足逐年增加的信息网络服务用户需求，增强公共服务能力，同时保障国 家、社会信息数据的安全，各电信企业大规模建设信息数据中心;且数据中心不再是独立机 楼，而将逐渐发展成大型信息产业园。近年来世界范围内信息数据中心呈现出爆发式增长， 世界各国信息中心总个数已高达300多万，由于信息数据中心的设备密度大，高能耗备受企 业及政府关注，其耗电量约占全球总耗电量的1.5%~2%，而且仍以12%的增速在逐年增 长。数据中心在消耗惊人电量的同时，还会产生大量的碳排放。自2008年以来，全球数据中 心每年都产生大约8000万吨二氧化碳;预计至2020年，全球数据中心的碳排放将达到3.4亿 吨。2015年初国家工信部联合其他部委，提出了建设绿色数据中心的要求，尽量提升信息数 据中心的能源利用效率，降低碳排放，发展可再生能源。
[0003] 除了能耗和环保问题外，电力安全对信息数据中心的正常运行尤为重要，电力一 旦出现故障，将可能给社会公共生活和经济带来无法估量的损失。电网再可靠，也有其脆弱 的一面，无法保证不出现任何意外，如2003年北美洲出现大面积停电，2008年我国南方雪灾 导致大范围断电等，都使当地失去电力供应，严重影响了正常的社会和经济秩序，造成了 巨大的损失。目前我国95%左右的电力都靠大电网远程输送，使电力需求密集的负荷中心 的供电安全令人堪忧，尤其是信息数据中心这种对电力安全要求特别高的建筑，其用能的 安全性、可靠性受到电网的较大制约。
[0004]对于数据中心，除电力安全和其可靠性至关重要外，数据中心内大量计算机和电 子设备不间断运行产生巨大的热量，为了保证数据中心的正常运转，一定要将其热量及时 排出。由于设备全年运行，工艺性冷负荷恒定，数据中心空调系统的制冷能耗占到总能耗的 40%左右，仅次于IT设备，因此数据中心不仅对电力系统安全可靠性的要求极高，对制冷的 质与量也有较高的要求。
[0005]供电安全，耗电量、制冷量、碳排放量大已成为目前信息数据中心面临的主要问 题，传统供能方式已无法胜任大型绿色数据中心的用能需求，而冷热电联供系统(CCHP)正 是实现绿色安全的数据中心的有效途径。CCHP系统发电的同时利用余热制冷制热，不仅提 供独立电源，保障系统能源安全，降低C02排放，还使能源得以梯级利用，提高能源利用效 率。
【发明内容】
[0006]本实用新型的目的是为了解决上述数据中心存在的能耗和环保及用能可靠性问 题，提供一种利用冷源的数据中心CCHP供能系统。利用室外冷源供冷可以显著地减少数据 中心空调系统的能耗。
[0007] 本实用新型通过下述技术方案实现：
[0008]-种利用冷源的数据中心CCHP供能系统，包括：
[0009]与电网相连的数据中心；
[0010]与天然气管网相连的原动机al;
[0011] 与原动机al相连的余热型溴化锂空调机组a2;
[0012] 与天然气管网相连的直燃型溴化锂空调机组a3;
[0013]低温盘管a4、室外冷源利用装置a5;
[0014] 所述余热型溴化锂空调机组a2和直燃型溴化锂空调机组a3的输出管路并联后连 接在低温盘管a4的输入管路;所述低温盘管a4的输出管路分别连接余热型溴化锂空调机组 a2和直燃型溴化锂空调机组a3的输入管路；
[0015]所述室外冷源利用装置a5连接数据中心；也可采用室内冷源利用装置，也或者室 内与室内结合使用。
[0016]所述原动机al包括一台或者多台燃气轮机、内燃发电机或者微燃机，其类型和台 数根据数据中心具体的用电及用冷负荷而定。
[0017]所述余热型溴化锂空调机组a2包括一台或两台以上热水烟气机或蒸汽式机组。
[0018] 所述室外冷源利用装置a5包括A风阀11、B风阀12、C风阀13、D风阀14、E风阀15、吸 风机66、排风机88;
[0019 ] 所述A风阀11、吸风机66、D风阀14依次串联在进风风路上，D风阀14连通数据中心； 所述B风阀12和排风机88依次串联在出风风路上，所述C风阀13的一端连通低温盘管a4，C风 阀13的另一端连通在吸风机66与D风阀14之间的风路上，排风机88连通数据中心；
[0020] 所述E风阀15的一端连通在吸风机66与A风阀11之间的风路上，E风阀15的另一端 连通在排风机88与B风阀12之间的风路上。
[0021 ]所述D风阀14与数据中心之间的风路上还串联有消声器99。
[0022]所述数据中心的用电负荷由电网和CCHP系统共同组成。
[0023]所述数据中心包括云计算中心、通信机房这类容纳了大量服务器、存储设备、网络 设备等IT设备的建筑场所。
[0024]上述利用冷源的数据中心CCHP供能系统的供能方法如下：
[0025]气管网输入后分为两路:一路天然气供给原动机al用于燃烧发电，也是最主要的 部分。原动机al产生的电能与网电一起输送到数据中心的建筑大楼，共同承担满足数据中 心的用电负荷；另一路天然气则与直燃型溴化锂空调机组a3相连，用于制冷负荷高时的调 峰补燃；
[0026]当极端情况冷负荷高时，依靠余热型溴化锂空调机组a2不能满足数据中心的冷负 荷需求时，需要启用直燃型溴化锂空调机组a3，直燃型溴化锂空调机组a3产生的冷冻水与 余热型溴化锂空调机组a2产生的冷冻水一起输送到低温盘管a4,由来自余热型溴化锂空调 机组a2和直燃型溴化锂空调机组a3的冷冻水在低温盘管a4中与室外冷源利用装置a5的回 风进行换热，冷冻水吸收热量，温度升高，同时低温盘管a4输出的回风则降至满足送风温度 后经过消声器99送入数据中心（IT设备的建筑场所）；最后从低温盘管a4出来的回水循环返 回到余热型溴化锂空调机组a2和直燃型溴化锂空调机组a3中。
[0027] 1)冬季期间控制步骤
[0028] 两台内燃发电机同时运行，A阀门1开启，B阀门2、C阀门3、D阀门4关闭，两台内燃发 电机共同产生余热向周边地区供暖;A风阀11、B风阀12、D风阀14、E风阀15开启，C风阀13关 闭，空调回风与室外新风混合降温达到送风温度要求后送回数据中心，利用室外冷源承担 数据中心全部冷负荷；
[0029] 2)夏季期间控制步骤
[0030]两台内燃发电机同时运行，A阀门1关闭，B阀门2、C阀门3、D阀门4开启，两台内燃发 电机共同产生余热和补燃的热量用于生产冷冻水，满足数据中心的全部冷负荷需求;A风阀 11、B风阀12、D风阀14关闭，C风阀13、E风阀15开启，构成全回风；
[0031] 3)过渡季期间控制步骤
[0032] -台内燃发电机单独运行，另一台内燃发电机停止，B阀门2和D阀门4开启，A阀门1 和C阀门3关闭；（相应的，若另一组内燃发电机单独运行，C阀门3和D阀门4开启;A阀门1和B 阀门2关闭）;A风阀11、B风阀12、C风阀13、E风阀15全部开启，D风阀14关闭；此时余热型溴化 锂空调机组a2内的其中一台热水烟气机以及直燃型溴化锂空调机组a3产生冷冻水，同时利 用室外的新风制冷。
[0033]本实用新型相对于现有技术，具有如下的优点及效果：
[0034] 1、从能耗方面分析，冷热电联供系统实现供热、制冷及发电的有机结合。基于能源 梯级利用的原则，将高品质热能用于发电，低品质热能回收用于供热或制冷，能源利用率可 达70 %以上，实现节省一次能源的目的。另外，利用室外冷源供冷的C0P值为传统电制冷方 式的2.5倍以上。同时，由于冷热电联供系统是以清洁能源天然气作为一次能源，结合高效 用能方式，有着显著的减排效果，而节能减排正是绿色数据中心加大力度建设的方向。
[0035] 2、从能源供应安全性方面考虑，新的供能系统采用利用室外冷源的数据中心CCHP 供能系统，即以原动机供电为主、市电为辅，使得电力供应不再单一，能够有效地减低目前 数据中心用能系统对大电网的依靠程度，从而提高数据中心运行的安全性和可靠性。
[0036] 综上所述，本实用新型可满足数据中心的全年冷电负荷:发电机组全年开启，可确 保数据中心核心设备的电力供应;数据中心夏季及过渡季的冷负荷主要由系统余热结合溴 化锂空调机组供应，冬季冷负荷则利用室外冷源供冷子系统满足，冷热电联供系统还可回 收利用废热向周边建筑供暖或提供生活热水。本实用新型不仅实现能源的梯级利用，还提 高数据中心供能系统的可靠性，减少了对电网的依赖，符合国家建设绿色数据中心的要求， 节能减排效益显著。
【附图说明】
[0037]图1为利用室外冷源的数据中心CCHP供能系统示意图。
[0038]图2为实施例的利用室外冷源的数据中心CCHP供能系统示意图。
【具体实施方式】
[0039]下面结合如图1、2,具体对本实用新型作进一步具体详细描述。
[0040] 北方地区某数据中心，总建筑面积为1812m2。该数据中心有主机房、UPS机房、监控 室、休息室和洗手间等功能区，计算机房和UPS机房的设备全年365天不间断运行，数据中心 全年用电十分平稳，总用电负荷为1545.84kW，单位面积用电负荷为853.1lW/m2。数据中心 全年空调制冷的运行时间划分为三个季度:其中冬季时间为每年的11月21日至下一年的3 月7日，共2568小时，数据中心的冷负荷为1475.82kW;夏季为每年的4月12日至10月21日，共 4632小时，数据中心的冷负荷为1511.46kW;过渡季为每年的3月8日至4月11日和10月22日 至11月20日，共1560小时，数据中心的冷负荷为1489.90kW。
[0041]图2所示。以保证数据中心的电、冷负荷为前提，同时综合考虑冷热电联供系统运 行的可靠性和灵活性，利用原动机，选用2台500kW燃气内燃机，对应的余热型溴化锂空调机 组选用2台热水烟气机，直燃型溴化锂空调机组选用1台直燃机。
[0042]内燃机发电机为500kW的天然气发电机组，其主要技术参数如表1所示。
[0043]表1内燃机发电机组主要技术参数
[0045] 余热型溴化锂空调机组a2和直燃型溴化锂空调机组a3选用2台热水烟气机（最大 制冷量为1744kW)，和1台直燃机(额定制冷量为349kW)。表2和表3分别列出