一种与锅炉结合的数据中心冷热联供大温差供热系统的制作方法

本发明属于低品位工业余热利用技术领域，涉及一种与锅炉结合的数据中心冷热联供大温差供热系统。

背景技术：

近年来由于环保的压力，清洁供暖的需求爆发式增长，导致我国北方很多地区出现清洁供暖热源紧缺的局面。国家层面也提出了“推进北方地区冬季清洁供暖”和“坚决打好蓝天保卫战”的重要决策，要求尽可能利用清洁能源，加快提高清洁供暖比重，加快解决燃煤污染问题。

近年来，由于物联网、人工智能、大数据产业的蓬勃发展，数据中心的的规模越建越大，总的能耗也越来越大，占到全社会能耗的1.5%以上。同时出于环保要求，新建的数据中心远离城市，如想进行数据中心余热利用，需要建设长距离热水管网实现热量输送，而常规热网回水温度较高，通常为40℃～50℃，由此带来两方面问题：(1)由于热网供、回水温差小，流量大，导致数据中心余热供热项目的管网投资和运行费用高；(2)热网回水无法与数据中心冷却水余热直接换热，余热回收的代价大。

公开于该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本发明的总体背景的理解，而不应当被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已为本领域一般技术人员所公知的现有技术。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种与锅炉结合的数据中心冷热联供大温差供热系统，从而克服现有技术的问题。

为实现上述目的，本发明提供了一种与锅炉结合的数据中心冷热联供大温差供热系统，包括：常规冷水机组，常规冷水机组通过蒸发器侧的冷冻循环水提取数据中心余热，常规冷水机组在冷凝器侧分成两路放热，其中一路加热一次热网回水，另一路接入压缩式热泵蒸发器，作为热泵低位热源，多余热量通过冷却塔排放到环境中；至少一个压缩式热泵，冷却循环水在至少一个压缩式热泵的冷凝器中放热，至少一个压缩式热泵中的每一个压缩式热泵逐级加热一次热网回水，冷却循环水在至少一个压缩式热泵的蒸发侧放热之后，流回常规冷水机组；锅炉，锅炉能够将热网回水加热升温至供热温度后通过供热供水管线送出数据中心；热水型吸收式换热机组，热网供水经过热水型吸收式换热机组向终端用户散热；其中，热网供水在流出热力站的热水型吸收式换热机组之后，通过供热回水管线，流回数据中心，随后热网回水与常规冷水机组的冷凝器换热后升温，升温之后的热网回水依次与各级压缩式热泵中的每一级压缩式热泵以及锅炉换热，热网回水逐级被加热升温至供热温度后通过供热供水管线送出；以及相关管路及附件。

优选地，上述技术方案中，压缩式热泵机组为电驱动螺杆式或离心式热泵机组。

优选地，上述技术方案中，锅炉加热热网回水之后，热网回水的温度加热升温至大于90℃，且小于120℃的供热温度后通过供热供水管线送出数据中心。

优选地，上述技术方案中，热网供水被热力站的热水型吸收式换热机组提取热量之后，热网回水温度低至25℃通过供热回水管线回到数据中心。

优选地，上述技术方案中，压缩式热泵包括：最高出口温度45℃的常规压缩式离心热泵机组、最高出口温度55℃的常规压缩式螺杆热泵机组以及最高出口温度65℃以上的高温压缩式热泵，并且其中，热网的回水梯级与常规冷水机组、出口温度45℃的常规离心热泵机组、出口温度55℃的常规压缩式螺杆热泵机组、出口温度65℃以上的高温压缩式热泵以及锅炉换热，加热升温至供热温度后通过供热供水管线送出数据中心。

优选地，上述技术方案中，数据中心供热管线出口的热水温度为90℃及以上。

优选地，上述技术方案中，常规冷水机组和压缩式热泵同时运行,冷热联供。

优选地，上述技术方案中，热水型吸收式换热机组由一次热网高温热水驱动，一次网回水温度比二次网回水温度低。

与现有技术相比，本发明的与锅炉结合的数据中心冷热联供大温差供热系统具有如下有益效果：

1）热网供热温差大，大幅度增加了热网的输送能力，进而可以降低整个管网的投资；

2）热源侧设置锅炉提供高温热水，减少了末端热力站的改造工作量；

3）在末端采用热水型吸收式换热机组加热二次网供热热水，优点是可以充分降低一次热网的回水温度，拉大了大热网的供、回水温差，同时热泵不需要其它种类能源做驱动力，仅提供少量电力即可；

4）数据中心冷热联供大温差供热，能源利用效率高，运行费用低。

附图说明

图1为本发明的与锅炉结合的数据中心冷热联供大温差供热系统的流程示意图；

图2为本发明的与锅炉结合的数据中心冷热联供大温差供热系统的改进流程示意图。

具体实施方式

在下文中，将参照附图描述本发明利用数据中心余热的冷热联供余热大温差集中供热系统的实施例。

在此记载的实施例为本发明的特定的具体实施方式，用于说明本发明的构思，均是解释性和示例性的，不应解释为对本发明实施方式及本发明范围的限制。除在此记载的实施例外，本领域技术人员还能够基于本申请权利要求书和说明书所公开的内容采用显而易见的其它技术方案，这些技术方案包括采用对在此记载的实施例的做出任何显而易见的替换和修改的技术方案。

本说明书的附图为示意图，辅助说明本发明的构思，示意性地表示各部分的形状及其相互关系。请注意，为了便于清楚地表现出本发明实施例的各部件的结构，各附图之间并未按照相同的比例绘制。相同的参考标记用于表示相同的部分。

如图1所示，根据本发明优选实施方式的供热系统包括：常规冷水机组1、至少一个压缩式热泵（在优选的实施例中，至少一个压缩式热泵包括常规压缩式热泵2以及高温压缩式热泵3，其中，常规压缩式热泵2包括常规热泵蒸发器2a，常规热泵冷凝器2b，高温压缩式热泵3包括高温热泵蒸发器3a，高温热泵冷凝器3b）、高温热水锅炉4以及热水型吸收式换热机组5。其中，供热系统还包括：二次网循环水泵6，用户末端装置7（用户末端装置7属于热用户10），一次网循环水泵8。其中，在常规冷水机组蒸发器1a中通过冷冻循环水提取数据中心余热，在1b冷凝器侧分成两路放热，其中一路加热一次热网回水，另一路接入各级压缩式热泵的蒸发器，作为热泵的低位热源，多余热量通过冷却塔排放到环境中。冷却循环水在压缩式热泵蒸发器侧换热之后，流回常规冷水机组冷凝器1b，在压缩式热泵冷凝器处放热，逐级加热一次热网回水。高温热水锅炉4能够最终将热网回水加热升温至供热温度后通过供热供水管线送出数据中心。热网供水经过热水型吸收式换热机组5向终端用户散热，其中热水型吸收式换热机组5属于热力站9。其中，热网热水在流出热力站热水型吸收式换热机组泵5之后，通过供热回水管线，流回数据中心，与常规冷水机组冷凝器换热后升温，然后以串联方式先后与各级压缩式热泵和高温热水锅炉4依次换热，逐级被加热升温至供热温度后通过供热供水管线送出，周而复始循环。

优选地，常规冷水机组冷凝器1b进出口管道之间设置有旁通管，由调节阀调节旁通管中的水量。压缩式热泵冷凝器出水管道内的热水温度为65℃±10℃。常规冷水机组1和常规压缩式热泵同时运行，冷热联供。

可以看出，本发明在数据中心内部采用常规冷水机组1、压缩式热泵和高温热水锅炉4组合的方式回收数据中心余热并逐级加热一次热网的回水，在末端热力站利用热水型吸收式换热机组5散热的方式，一方面有效回收了数据中心制冷过程中产生的余热，冷热联供，能源利用效率高，另一方面一次网热水经过锅炉最终升温加热后再进入热水型吸收式换热机组5，较大幅度的增大了集中供热系统一次侧热水的供、回水温差，大幅度降低一次热网回水温度，甚至显著低于二次网进水温度，从而可以大大减少管路系统的初投资和水泵运行电耗，为利用热源低品位热能甚至废热余热等创造了条件，从而提高系统综合能源利用效率，降低供热成本。

本发明另一优选实施方式中，压缩式热泵机组采用多个热泵设备相互串联，各级压缩式热泵设备是相同型号的设备。各级压缩式热泵设备采取如下方式：出口温度最高45℃的常规压缩式离心热泵机组、出口温度最高55℃的常规压缩式螺杆热泵机组以及出口温度65℃以上高温压缩式热泵串联加热。

如图2所示，本发明的另一优选实施方式的多级加热系统包括：板式换热器11，常规热泵蒸发器2a，常规热泵冷凝器2b，高温热泵蒸发器3a，高温热泵冷凝器3b，高温热水锅炉4，热水型吸收式换热机组5，二次网循环水泵6，用户末端装置7，一次网循环水泵8以及相关管路和附件。

板式换热器11第一次加热热网回水，冷却水与板式换热器11换热被冷却后再返回提取数据中心余热；由数据中心冷却循环水进入压缩式热泵机组蒸发器2a，作为低位热源在压缩式热泵机组冷凝器2b侧再次加热一次热网回水，放热降温后再返回数据中心冷水机组，完成循环；热网回水经过高温热水锅炉4的最终加热，一次热网水通过供热供水管线输送到末端热力站，经过热水型吸收式换热机组5放热降温到一次热网回水温度后返回数据中心，完成循环。

综上所述，本发明的热网供热温差大，大幅度增加了热网的输送能力，进而可以降低整个管网的投资；热源侧设置锅炉提供高温热水，减少了末端热力站的改造工作量；在末端采用热水型吸收式换热机组加热二次网供热回水，优点是可以充分降低一次热网的回水温度，拉大了大热网的供、回水温差，同时热泵不需要其它种类能源做驱动力，仅提供少量电力即可；一次网回水温度显著低于二次网回水温度；数据中心冷热联供大温差供热，能源利用效率高，运行费用低。

前述对本发明的具体示例性实施方案的描述是为了说明和例证的目的。这些描述并非想将本发明限定为所公开的精确形式，并且很显然，根据上述教导，可以进行很多改变和变化。对示例性实施例进行选择和描述的目的在于解释本发明的特定原理及其实际应用，从而使得本领域的技术人员能够实现并利用本发明的各种不同的示例性实施方案以及各种不同的选择和改变。本发明的范围意在由权利要求书及其等同形式所限定。