?? 隨城市發展，新建建筑供熱缺口日益擴大，冬季因供熱帶來的碳排放和環境污染急需緩解，政府引導和鼓勵以電和天然氣替代煤供熱。數據中心排熱量大，排熱量穩定。利用數據中心的廢熱給建筑物供熱，可有效降低供熱系統的碳排放，起到能源梯級利用和節能環保目的。利用數據中心廢熱供熱的同時能實現數據中心的免費供冷，極大降低數據中心的供冷耗電量。本文提出基于數據中心廢熱利用，以電能為主要能源，空氣能、天然氣為補充的綜合能源供冷、供熱系統。解決數據中心配套辦公樓和周邊民用、商業建筑供冷、供熱問題。數據中心基礎設施運營管理

1 基于廢熱利用的冷熱源方案

??1.1 供冷/供熱方案

? ? 本文設計一種冬季數據中心廢熱供熱和數據中心免費制冷的冷熱源系統。圖1 為基于數據中心廢熱利用的供冷、供熱系統原理圖和控制圖。本套供冷、供熱系統由水冷冷水機組、水源熱泵機組、冷卻塔1、冷卻塔2、板式換熱器、水泵1、水泵2、水泵3、水泵4、電動調節閥V1、電動二通閥V2-V8和相應的管道系統構成。夏季，水源熱泵機組與冷卻塔2、水泵3、水泵4配套使用，為辦公、商業等用戶空調供冷。夏季制冷，V7、V8開啟，V5、V6關閉，水源熱泵機組制冷工況運行。夏季和過渡季節，水冷冷水機組與冷卻塔1、水泵1、水泵2配套使用，為數據中心供冷，閥V2、V4關閉，V1、V3開啟。冬季水源熱泵機組制熱工況運行，為數據中心配套的辦公樓和周邊建筑供熱。水源熱泵系統制熱工作原理：閥V8、V7關閉，V6、V5開啟，水泵3循環冷卻塔1集水盤中的水進水源熱泵機組，設計進出水溫度10.5℃/5.5℃，水源熱泵機組消耗少量電能，提取低溫水（10.5℃）中的熱量，以中溫熱水的形式，通過水泵4的輸送供用熱用戶，采用高溫水源熱泵機組制熱，供熱水溫度范圍45~70℃，可根據用戶側的供熱溫度要求調節熱水溫度，供回水溫差5~10℃。冬季，數據中心免費供冷，閥V3關閉，閥V2、V4開啟，冷卻塔1 集水盤的低溫水（10.5℃）經水泵1輸送，進板式換熱器換熱，設計進出口溫度10.5/16.5℃，水泵2循環數據中心冷凍水經板式換熱器冷卻，設計進出水溫度18/12℃，即數據中心供水溫度12℃，回水溫度18℃。水泵1的循環水經板式換熱器后進入水冷冷水機組，在水冷冷水機組中循環后流回冷卻塔1 頂部布水盤。冷卻塔1 的風機根據冷卻塔1的供水溫度調節頻率和啟停。水源熱泵系統供熱的同時為數據中心制冷，再配以冷卻塔1的散熱，實現冬季數據中心100%的免費制冷，理論上冬季水冷冷水機組不開機，完成數據中心供冷，水冷冷水機組備用。

? 1.2 冷熱源控制

? ? 利用自動控制可實現建筑供冷供熱冷熱源設備的節能運行，圖1為數據中心廢熱供熱和免費制冷控制系統原理圖，控制器通過控制線連接所有的設備、電動閥門、溫度傳感器T1 和T2，控制水源熱泵機組、水冷冷水機組、冷卻塔和水泵的啟停和運行頻率，控制電動閥門的開啟和關斷，監測和控制冷卻塔1冷卻水和數據中心冷凍水的供水溫度。此處主要針對數據中心廢熱利用供熱和免費供冷的控制進行分析說明，常規冷熱源系統的控制要求不做敘述。冬季利用數據中心廢熱供熱，閥V7、V8關閉，閥V6、V5開啟，水泵3、水泵4運行，水源熱泵機組運行。冬季數據中心免費供冷，閥V2、V4開啟，閥V3關閉，水泵1、水泵2運行，根據溫度傳感器T1的溫度設定值（10.5℃）控制冷卻塔1的風機頻率和啟停，調節閥V1的開度控制板式換熱器的出水溫度，即根據溫度傳感器T2的數值調節閥V1開度，保障數據中心冷凍水的供水溫度。

2 熱源增容

? 2.1 熱源增容形式

? ? 供熱站建好后，后期在供熱站周邊可能出現新增供熱面積的情況，如何利用現有的供熱主管路，不改變原有供熱站的情況下，為后期新建面積供暖，本文提出了對應的解決方案。根據實際的能源結構，可選擇以電為驅動能源的方式，也可以選擇以天然氣為能源的解決方式。此處以水源熱泵系統需要新增供熱面積為例，進行方案說明。數據中心基礎設施運營管理

? ? 數據中心的廢熱利用供熱的水源熱泵系統裝機容量受廢熱總量限制，如果前期已按最大廢熱量配置水源熱泵機組，后期出現新增供熱面積，可考慮在供熱管道主干管回水管上接入空氣源熱泵熱源，圖2為空氣源熱泵補充供熱系統原理圖。或者考慮在供熱管道主干管供水管上接入燃氣熱水鍋爐熱源，圖3 為燃氣熱水鍋爐補充供熱系統原理圖。空氣源熱泵機組出水溫度相對較低，所以圖2中，空氣源熱泵機組串聯在水源熱泵機組的上游，供熱回水先經空氣源熱泵加熱后，在進水源熱泵機組二次加熱。燃氣熱水鍋爐出水溫度相對較高，所以圖3 中，燃氣熱水鍋爐串聯在水源熱泵機組的下游，供熱回水先經水源熱泵機組熱后，再進入燃氣熱水鍋爐二次加熱。兩種方案都不改變供熱主管路和主循環水泵，通過提高供水溫度，提高供回水溫差的方式，增大供熱輸送能力。新增加的空氣源熱泵系統或者燃氣鍋爐熱水系統與原有的供熱系統相對獨立，新增系統的啟停或故障對原有系統正常運行不產生影響。采用空氣源熱泵機組上游串聯補充供熱或者燃氣熱水鍋爐下游串聯補充供熱，對原有供熱系統無任何改動，系統簡單，新增系統建設成本低。熱源增容利用的能源形式可根據就近能源結構考慮。

? 2.2 增容量分析

? ? 供熱系統75%以下的時間供熱負荷在最大熱負荷65%以下，可考慮以高效的水源熱泵機組系統為基礎熱源，熱負荷供熱量占比65%；新增系統為補充熱源，占比35%；按這樣的經濟方式配置熱源，可新增供熱面積0.35/0.65×100%=54%，系統的總運行能效變化不大，增加了54%的供熱面積，解決了新增供熱問題，初投資較低，為投資者帶來較好的經濟效益。

3 結論

? ? 利用數據中心廢熱供熱，初投資只有常規地源熱泵系統的40%，初投資低；系統能效高，基于廢熱利用的水源熱泵供熱COP在4.0左右，供熱運行費用低。

? ? 從數據中心供冷系統的冷卻塔取冷卻水做水源熱泵機組的熱源，高效供熱的同時免費制冷，配以冷卻塔散熱，冬季實現數據中心100%的免費供冷，相對于傳統的只有板式換熱器+冷卻塔的免費供冷系統，節能60%以上。

? ? 廢熱利用系統與數據中心制冷系統管路獨立，互不干擾，廢熱得到利用的同時保證了數據中心的安全供冷。數據中心基礎設施運營管理

? ? 采用空氣源熱泵機組上游串聯補充供熱與燃氣熱水鍋爐系統下游串聯補充供熱，解決了新增供熱的問題，且初投資低，整體運行費用較低。數

資料免費送（點擊鏈接下載）

史上最全，數據中心機房標準及規范匯總（下載）

數據中心運維管理 | 資料匯總（2017.7.2版本）? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ? ?

加入運維管理VIP群（點擊鏈接查看）

《數據中心運維管理》VIP技術交流群會員招募說明

加入學習群掃描以下二維碼或者添加微信：

wang2017bj

總結

以上是生活随笔為你收集整理的基于数据中心废热利用的供冷、供热系统的全部內容，希望文章能夠幫你解決所遇到的問題。

如果覺得生活随笔網站內容還不錯，歡迎將生活随笔推薦給好友。