了热水烟气机 和直燃机的具体技术参数。
[0046]表2热水烟气机主要技术参数
[0048](注:缸套水供热需额外的板式换热器，换热效率取0.95)
[0049]表3直燃机主要技术参数
[0052]如图2所示，天然气管网输入后分为两路。一路天然气供给2台500kW的内燃发电机 用于燃烧发电，这是供能系统中最主要的部分，消耗天然气291Nm3/h。原动机产生的电能与 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，即以2台内燃发 电机发电为主，共l〇〇〇kW，占数据中心65 %的用电负荷;市电为辅，提供其余35%的用电负 荷。另一路天然气则与直燃机相连，这部分天然气的用途是调峰补燃。
[0053]天然气在内燃发电机中燃烧发电，这过程产生的大量余热，通过500°C高温烟气和 90°C缸套水这两种媒介继续输入到2台余热型溴化锂空调机组a2的热水烟气机中。2台热水 烟气机利用这部分余热产生冷冻水后输出，共回收余热1078kW，制冷1249.58kW。这一过程 实现了能量的梯级利用，将燃烧天然气的高品质热能用于发电，将高温烟气和缸套水中低 品质热能回收用于制冷。
[0054]所述热水烟气机，也可采用蒸汽式机组替换，替换的类型可以是多种，需要与原动 机al匹配，同时可根据实际情况使用多台。
[0055]当依靠热水烟气机不能满足数据中心的冷负荷需求时，就需要启用直燃机进行补 充，直燃机产生的冷冻水与2台热水烟气机产生的冷冻水一起输送到低温盘管a4。
[0056]冷冻水在低温盘管a4中与空调系统的回风进行换热，冷冻水吸收热量，温度升高， 同时回风则降温至送风温度要求后送入数据中心;最后从低温盘管a4出来的回水循环返回 到热水烟气机和直燃机中。
[0057]利用室外冷源供冷显著地减少数据中心空调系统的能耗，具体采用直接引入新风 制冷的方式，可通过如下方法实施：
[0058] 1)冬季期间
[0059]冬季期间，室外温度大部分低于送风温度16°C，制冷效果最好，启用室外冷源利用 装置a5可以承担数据中心全部的冷负荷1475.82kW，即开启室外冷源利用装置a5的送风装 置后，排风机88将部分温度较高的回风26°C左右排出室外，同时吸风机66将室外冷风(低于 16°C)引入数据中心内部，这过程首先需要经过空气过滤装置的处理，然后直接或者与回风 混合，达到送风条件（14~16°C)后再送入到机房，降低内部环境温度，最后得到制冷的效 果。此时直燃机处于停机状态，但数据中心是以内燃发电机供电为主，所以内燃发电机的供 气保持不变，而内燃发电机产生的高温烟气和缸套水输入到热水烟气机后，则不再用于生 产冷冻水，改为生产采暖水，为周边建筑供暖lOllkW，累计供热量可达2595888kW?h。
[0060]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；
[0061] 2)夏季期间
[0062]夏季期间，室外温度大部分高于数据中心室内温度24°C，不适宜利用室外冷源供 冷。所以室外冷源利用装置a5关闭，两路天然气均正常供气，数据中心1511.46kW的冷负荷 全部由2台热水烟气机和1台直燃机提供。其中2台热水烟气机制冷1249.58kW，回收余热 1078kW;直燃机制冷261.88kW，补燃每小时消耗天然气20_3。2台热水烟气机和1台直燃机 产生的冷冻水一起输送到低温盘管a4。
[0063]冷冻水在低温盘管a4中与空调系统的回风进行换热，冷冻水吸收热量，温度升高， 同时回风则降至送风温度后送入数据中心。最后从低温盘管a4出来的回水重新送回到热水 烟气机和直燃机中。
[0064]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；
[0065] 3)过渡季期间
[0066] 过渡季期间，室外温度大部分介于送风温度16°C和数据中心室内温度24°C之间， 此时室外冷源仍由较大的利用潜力。开启室外冷源利用装置a5能承担数据中心的部分冷负 荷，如果2内燃发电机同时运行，则产生的余热会有部分被浪费。所以，数据中心CCHP供能系 统采取一台内燃发电机单独运行的模式，另一台内燃发电机可以进行设备维护。即供冷情 况为采用新风制冷689.9kW，单台热水烟气机制冷624.79kW。冷负荷不足部分同样通过补燃 解决，直燃机制冷175.21kW，消耗天然气14Nm3/h。空调系统的回风与室外新风混合后，温度 有所降低;温度较低的回风经过低温盘管的进一步降温;最后达到送风要求的回风可以送 入数据中心大楼。而数据中心的用电供应会发生变化，即32%的电负荷由CCHP系统提供，电 网需承担其余的68 %。
[0067] -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。
[0068]为了更好的体现实施例的节能减排效益，可与传统的供能系统作比较。满足数据 中心终端冷、热、电负荷的需求，传统的供能系统如下:数据中心的用电负荷完全由电网承 担，冷负荷也依靠网电制冷的方式满足，电制冷C0P为3。另外考虑到在冬季，CCHP系统还能 向周边地区供热，这部分可与传统的燃气锅炉房作比较，锅炉房的供热效率可取0.9。冷热 电联供系统与传统供能系统的能效和碳排放结果如表4所示。
[0069]表4能效和碳排放结果比较
[0071 ](注意:标准煤折算系数，天然气为1.17kgce/m3,华北地区网电为0.33kgce/m3。碳 排放因子，天然气为2.063kg/Nm3,华北地区网电为1.0302t/Mff?h。）
[0072]从表4可知，在能效方面，满足相同的冷热电等能源需求时，采用传统供能系统的 能源利用率仅有57.35 %，而采用CCHP系统的能源利用率可达到74.04 %，能效提升 16.69%，每年可节省标准煤1413吨，节省能耗费用342万元。在碳排放方面，每年C02排放量 从常规方式的19078吨降低至11261吨，减排C02 7817吨，减排幅度达40.97%。
[0073]如上所述，便可较好地实现本实用新型。
[0074]本实用新型的实施方式并不受上述实施例的限制，其他任何未背离本实用新型 的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含 在本实用新型的保护范围之内。
【主权项】
1. 一种利用冷源的数据中心CCHP供能系统，其特征在于包括： 与电网相连的数据中心； 与天然气管网相连的原动机(al); 与原动机(al)相连的余热型溴化锂空调机组(a2); 与天然气管网相连的直燃型溴化锂空调机组(a3); 低温盘管(a4)、室外冷源利用装置(a5); 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。2. 根据权利要求1所述利用冷源的数据中心CCHP供能系统，其特征在于:所述冷源包括 室内或室外冷源利用装置(a5);所述室外冷源利用装置(a5)连接数据中心；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。3. 根据权利要求1所述利用冷源的数据中心CCHP供能系统，其特征在于: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。4. 根据权利要求1至3中任一项所述利用冷源的数据中心CCHP供能系统，其特征在于： 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); 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； 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。5. 根据权利要求4所述利用冷源的数据中心CCHP供能系统，其特征在于：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)。6. 根据权利要求4所述利用冷源的数据中心CCHP供能系统，其特征在于:所述数据中心 的用电负荷由电网和CCHP系统共同组成。7. 根据权利要求4所述利用冷源的数据中心CCHP供能系统，其特征在于:所述数据中心 包括容纳了服务器、存储设备、网络设备的建筑场所。
【专利摘要】本实用新型公开了一种利用冷源的数据中心CCHP供能系统，包括与电网相连的数据中心；与天然气管网相连的原动机；与原动机相连的余热型溴化锂空调机组；与天然气管网相连的直燃型溴化锂空调机组；低温盘管、室外冷源利用装置；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。
【IPC分类】F24F5/00, F02C6/00, F25B15/06, F24D15/00, F25B29/00
【公开号】CN205373137
【申请号】CN201520801712
【发明人】李亚军, 梁文豪
【申请人】华南理工大学
【公开日】2016年7月6日
【申请日】2015年10月15日