吸收式与吸附式制冷机组耦合的跨季节数据中心冷却系统及数据中心冷量供应方法
- 国知局
- 2024-08-02 15:44:01
本发明涉及一种跨季节数据中心冷却系统及数据中心冷量供应方法。
背景技术:
1、大型数据中心机房区域需要进行全年供冷,因此需要采用高效的冷却系统来确保数据中心机房的正常运行。而非机房区域的空调区则常需夏季供冷、冬季供热。在这种情况下,全年供冷的数据中心机房区域空调系统的冷负荷会随着季节变化而产生波动,在夏季冷负荷高峰期与冬季冷负荷低峰期之间将存在显著的需冷量差值,这就需要合理地匹配冷源设备,实现冷源设备的高效性与节能性。又因数据中心空调系统属于超高耗能系统,构建绿色、经济、环境友好型的冷源系统对于实现节能与生态环境保护具有重要的社会经济价值。
2、许多不同类型的装置和制冷技术被用来制冷数据中心。但是,这些系统都会部分或全部包含以下四个基本要素:散热、换热、压缩机、蒸发辅助。标准水冷数据中心会用到以上所有要素为数据中心制冷。传热和压缩机在制冷时会消耗电能,而蒸发辅助会消耗水。制冷系统按照数据中心满负载、高室外温度的最恶劣情况进行设计,当数据中心负载较少且室外温度较低时,系统必须降低功率以减少向数据中心供冷,但是制冷机组的各种装置在这种情况下利用不充分且工作效率低;为了提高在这种情况下的工作效率,制冷装置经过改进,配置了变频调速驱动、分级控制和其它功能,但是仍然非常耗能。为了帮助在数据中心负载较少且室外温度较低时降低电力消耗,自然冷却应运而生。在自然冷却下,压缩机功能全部或部分被旁通所取代从而消除或减少了压缩机的能耗,压缩机主要是在室外温度高于数据中心温度时用来将数据中心里的热量排到室外。但是,当室外温度比数据中心低到一定程度时,热量就会自动流向室外,而无需压缩机进行“增压升温”,因此这时不必使用压缩机。由此可见,在条件允许时,压缩机可以旁通运行,以节省用电。此外,系统配置了汽化辅助装置,在条件允许时,也可以将其关闭或改为旁通运行以节约用水。但是自然冷却也存在着诸多缺点:第一是可改造性差,一般来说,改造的目的是要尽可能多的重复利用现有制冷基础设施,但是要将传统制冷系统改造为采用直接通风节能空调几乎是不可能的,因为它们相互不能兼容(传统系统使用水冷,而直接通风空调使用风冷)。第二是可用性风险大,所有类型的自然冷却都可能遭受外部威胁,比如飓风、龙卷风和地震,但是,还有一些更为常见的威胁,我们必须加以考虑,例如冷却水损失,数据中心附近如果有施工项目,那么市政供水就有可能被切断,这种情况可能会事先通知,也可能是突发状况。由于水冷冷水机一般完全依赖于冷却塔才能持续工作,利用热交换器作为冷水机旁通的自然冷却是最容易受此影响的一种自然冷却类型。如果系统在整年里都依赖于蒸发辅助来制冷,那么也容易受到冷却水损失的影响。第三是占地面积大,不同制冷系统的占地面积取决于各个系统所需全部组件所占用的空间,包括自然冷却的组件和数据中心内的制冷单元。采用热轮换热器作为空调旁通的制冷系统占地面积是所有“基于空气”的自然冷却中最大的,几乎和需要使用冷却塔的冷供水机组一样大。第四是楼体兼容性差,采用新风、空气换热器和热轮换热器作为旁通的空调需要在室外冷却设备到数据中心it机房之间敷设风管。一般来说,这需要在进行建筑设计时专门为这些风管预留敷设空间,或者在设计时将it机房布置在邻近室外冷却设备的位置。因此,这些类型的自然冷却通常较难安装到现有的楼体和多层建筑中。使用水管的自然冷却则在安装上更具灵活性,因为水管传热占用的物理空间要小得多,比较容易适应现有建筑条件。
技术实现思路
1、本发明为了解决上述技术问题,实现供冷量的高效调配,以及节能环保的理念,本发明吸收式与吸附式制冷机组耦合的跨季节数据中心冷却系统及数据中心冷量供应方法通过高效利用各类余热资源,基于吸收式制冷机组与吸附式制冷机组的耦合,构建吸收式制冷机组保障最低冷负荷,吸附式制冰/低温冷冻水机组保障满负荷及超负荷运行所需的冷量调配,多余冷量通过深井储冷系统,实现冷量的跨季节蓄存,降低全年空调设备的能耗,以此降低pue(数据中心能源效率)值。
2、本发明吸收式与吸附式制冷机组耦合的跨季节数据中心冷却系统由1#吸收式冷水机组(a1)、2#吸收式冷水机组(a2)、1#分水器(a3)、1#集水器(a4)、空调机组(a5)、冷风机(a6)、1#吸附式制冷机组(b1)、2#吸附式制冷机组(b2)、冰蓄冷装置(c1)、分区板式换热器(c2)、2#分水器(c3)、2#集水器(c4)、1#板式换热器(c5)、深井储冷系统(d)、蓄冷辐射及送风系统(f)、数据中心发电系统(g)、太阳能集热系统(h)、土壤储热系统(j)、4#板式换热器(k)、热泵空调机组(l)、土壤换热系统(m)和热回收系统(n)构成;
3、所述分区板式换热器(c2)由水流通板(c22)、1#载冷剂流通板(c21)和2#载冷剂流通板(c214)构成;水流通板(c22)、1#载冷剂流通板(c21)和2#载冷剂流通板(c214)竖向设置,1#载冷剂流通板(c21)设置在2#载冷剂流通板(c214)的上方,1#载冷剂流通板(c21)和2#载冷剂流通板(c214)之间通过管道连通且管道上设置有分区开关(c26),1#载冷剂流通板(c21)和在2#载冷剂流通板(c214)设置在水流通板(c22)的一侧;乙二醇载冷剂回流管(c25)和冷冻水载冷剂回流管(c29)通过回流管连通管(c215)连通,回流管连通管(c215)上端与1#载冷剂流通板(c21)之间的乙二醇载冷剂回流管(c25)上设置有1#回流管开关(c24),回流管连通管(c215)下端与冷冻水载冷剂回流管(c29)出口之间设置有2#工质隔离阀(c213),冷冻水载冷剂进管(c28)上设置有2#回流管开关(c27);水流通板(c22)的上端设置有出水管(c211),水流通板(c22)的下端设置有进水管(c212),1#载冷剂流通板(c21)的上端设置有乙二醇载冷剂进管(c23),1#载冷剂流通板(c21)的下端设置有乙二醇载冷剂回流管(c25),2#载冷剂流通板(c214)的上端设置有冷冻水载冷剂进管(c28),2#载冷剂流通板(c214)的下端设置有冷冻水载冷剂回流管(c29);
4、所述深井储冷系统(d)由多个深井单元、1#载冷剂进管(d1)、1#载冷剂回流管(d2)、2#载冷剂进管(d3)、3#载冷剂回流管(d4)、2#板式换热器(d9)和3#板式换热器(d10)构成,所述深井单元由螺旋盘管(d5)、u型管(d6)和井壁(d7)构成,螺旋盘管(d5)和u型管(d6)设置在井壁(d7)内,井壁(d7)内填充有填充水(d8),螺旋盘管(d5)的出口连接1#载冷剂回流管(d2)进口,螺旋盘管(d5)的进口连接1#载冷剂进管(d1)出口,u型管(d6)的进口连接2#载冷剂进管(d3),u型管(d6)的出口连接3#载冷剂回流管(d4),2#载冷剂进管(d3)的出口端分别连接2#板式换热器(d9)的载冷剂进口和3#板式换热器(d10)的载冷剂进口,3#载冷剂回流管(d4)的进口端分别连接2#板式换热器(d9)的载冷剂出口和3#板式换热器(d10)的载冷剂出口;
5、所述蓄冷辐射及送风系统(f)由横向排风口(f1)、顶部排风机(f2)、架空地板(f3)、吊顶(f4)、低温冷冻水分配管(e1)、低温辐射盘管(e2)和回输管(e3)构成;横向排风口(f1)、架空地板(f3)、吊顶(f4)设置在数据中心机房内,低温冷冻水分配管(e1)、低温辐射盘管(e2)和回输管(e3)设置在架空地板(f3)和数据中心机房的地面之间的空间内,低温辐射盘管(e2)的进口和低温冷冻水分配管(e1)的出口端连接,回输管(e3)的进口端与低温辐射盘管(e2)的出口连接;顶部排风机(f2)设置在数据中心机房外部,顶部排风机(f2)的进风口设置在吊顶(f4)与数据中心机房的屋顶之间的空间内;架空地板(f3)和吊顶(f4)上开有多个通风孔;横向排风口(f1)设置在数据中心机房的墙板上;
6、1#吸收式冷水机组(a1)的高温发生器热源进口通过依次通过3#热媒管(r3)和1#热媒管(r1)与数据中心发电系统(g)的热源出口连接;2#吸收式冷水机组(a2)的一个热源进口通过依次通过2#热媒管(r2)和1#热媒管(r1)与数据中心发电系统(g)的热源出口连接;1#吸收式冷水机组(a1)的热媒出口与数据中心发电系统(g)的回水口通过17#热媒管(r17)和16#热媒管(r16)连接或1#吸收式冷水机组(a1)的热媒出口通过17#热媒管(r17)和16#热媒管(r16)与大气连通;2#吸收式冷水机组(a2)热媒出口与数据中心发电系统(g)的回水口通过16#热媒管(r16)连接或2#吸收式冷水机组(a2)热媒出口通过16#热媒管(r16)与大气连通,16#热媒管(r16)上设置有3#循环水泵组(s3);1#吸收式冷水机组(a1)的冷冻水出口通过11#水管(sl11)和13#水管(sl13)与1#分水器(a3)的进水口连接,2#吸收式冷水机组(a2)冷冻水出口通过12#水管(sl12)和13#水管(sl13)与1#分水器(a3)的进水口连接;1#分水器(a3)的出水口与空调机组(a5)表冷器盘管进水口通过14#水管(sl14)连接,1#分水器(a3)的出水口与冷风机(a6)的表冷器盘管入口通过19#水管(sl19)连接;
7、空调机组(a5)表冷器盘管出水口与1#集水器(a4)的进水口通过20#水管(sl20)连接,冷风机(a6)的表冷器盘管出水口与1#集水器(a4)的进水口通过15#水管(sl15)和20#水管(sl20)连接,20#水管(sl20)上设置有9#循环水泵组(s9);1#集水器(a4)的出水口与1#吸收式冷水机组(a1)的回水口通过18#水管(sl18)和17#水管(sl17)连接,2#吸收式冷水机组(a2)的回水口通过18#水管(sl18)和16#水管(sl16)连接;
8、分区板式换热器(c2)中出水管(c211)的出口与2#分水器(c3)的进水口通过1#水管(sl1)连接,进水管(c212)进口与2#集水器(c4)的出水口通过2#水管(sl2)连接,乙二醇载冷剂进管(c23)的进口与冰蓄冷装置(c1)的乙二醇载冷剂的出口通过10#载冷剂循环管(yl10)连接,乙二醇载冷剂回流管(c25)的出口与冰蓄冷装置(c1)的乙二醇载冷剂的进口通过11#载冷剂循环管(yl11)连接,11#载冷剂循环管(yl11)上设置有3#乙二醇循环泵组(y3);冷冻水载冷剂进管(c28)的进口与深井储冷系统(d)中2#板式换热器(d9)的冷冻水载冷剂出口通过3#水管(sl3)连接,冷冻水载冷剂回流管(c29)的出口与深井储冷系统(d)中2#板式换热器(d9)的冷冻水载冷剂进口通过4#水管(sl4)连接;4#水管(sl4)上设置有2#循环水泵组(s2);
9、深井储冷系统(d)中3#板式换热器(d10)的水进口与土壤换热系统(m)的冷水出口通过6#水管(sl6)连接,6#水管(sl6)上设置有4#循环水泵组(s4),3#板式换热器(d10)的水出口与土壤换热系统(m)的冷水进口通过5#水管(sl5)连接;1#载冷剂进管(d1)进口与1#板式换热器(c5)的热侧出口通过13#载冷剂循环管(yl13)连接,13#载冷剂循环管(yl13)上设置有4#乙二醇循环泵组(y4),1#载冷剂回流管(d2)出口与1#板式换热器(c5)的热侧进口通过12#载冷剂循环管(yl12)连接;
10、蓄冷辐射及送风系统(f)中横向排风口(f1)的进风口与冷风机(a6)的出风口通过2#风管(p2)连接,横向排风口(f1)的进风口与空调机组(a5)的出风口通过1#风管(p1)连接,低温冷冻水分配管(e1)的进口通过1#冷冻水循环管(q1)与2#分水器(c3)的出水口连接,回输管(e3)的出口通过2#冷冻水循环管(q2)与2#集水器(c4)的进水口连接;2#冷冻水循环管(q2)上设置有1#循环水泵组(s1);
11、数据中心发电系统(g)的热源出口依次通过4#热媒管(r4)、6#热媒管(r6)、8#热媒管(r8)、9#热媒管(r9)与1#吸附式制冷机组(b1)的热源进口连接;数据中心发电系统(g)的热源出口依次通过4#热媒管(r4)、6#热媒管(r6)、8#热媒管(r8)、10#热媒管(r10)与2#吸附式制冷机组(b2)的热媒进口连接;6#热媒管(r6)上设置有8#循环水泵组(s8);
12、1#吸附式制冷机组(b1)的蒸发器出口依次通过1#载冷剂循环管(yl1)、3#载冷剂循环管(yl3)、5#载冷剂循环管(yl5)与冰蓄冷装置(c1)的冷侧乙二醇进口连接,2#吸附式制冷机组(b2)的蒸发器出口依次通过2#载冷剂循环管(yl2)、3#载冷剂循环管(yl3)、5#载冷剂循环管(yl5)与冰蓄冷装置(c1)的冷侧乙二醇进口连接;1#吸附式制冷机组(b1)的蒸发器出口依次通过1#载冷剂循环管(yl1)、3#载冷剂循环管(yl3)、4#载冷剂循环管(yl4)与1#板式换热器(c5)的冷侧乙二醇进口连接;
13、太阳能集热系统(h)的5#热媒管(r5)分别与4#热媒管(r4)和6#热媒管(r6)相连接;1#吸附式制冷机组(b1)的热媒出口依次通过12#热媒管(r12)、15#热媒管(r15)与5#热媒管(r5)相连接或1#吸附式制冷机组(b1)的热媒出口通过12#热媒管(r12)与大气连通,2#吸附式制冷机组(b2)的热媒出口依次通过11#热媒管(r11)、15#热媒管(r15)与5#热媒管(r5)相连接或2#吸附式制冷机组(b2)的热媒出口通过11#热媒管(r11)与大气连通;11#热媒管(r11)上设置有7#循环水泵组(s7);
14、冰蓄冷装置(c1)的冷侧乙二醇出口依次通过9#载冷剂循环管(yl9)、6#载冷剂循环管(yl6)与1#吸附式制冷机组(b1)的乙二醇进口相连接,冰蓄冷装置(c1)的冷侧乙二醇出口依次通过9#载冷剂循环管(yl9)、7#载冷剂循环管(yl7)与2#吸附式制冷机组(b2)的乙二醇进口相连接,1#板式换热器(c5)的冷侧乙二醇出口依次通过8#载冷剂循环管(yl8)、6#载冷剂循环管(yl6)与1#吸附式制冷机组(b1)的乙二醇进口相连接,1#板式换热器(c5)的冷侧乙二醇出口依次通过8#载冷剂循环管(yl8)、7#载冷剂循环管(yl7)与2#吸附式制冷机组(b2)的乙二醇进口相连接;9#载冷剂循环管(yl9)上设置有1#乙二醇循环泵组(y1),8#载冷剂循环管(yl8)上设置有2#乙二醇循环泵组(y2);
15、4#板式换热器(k)的热源进口通过7#热媒管(r7)与6#热媒管(r6)连接,4#板式换热器(k)的热源出口通过15#热媒管(r15)与5#热媒管(r5)连接,4#板式换热器(k)的热侧出口通过13#热媒管(r13)与土壤储热系统(j)的储热侧进口连接,4#板式换热器(k)的热侧进口通过土壤储热系统(j)的储热侧出口连接,14#热媒管(r14)上设置有10#循环水泵组(s10);
16、土壤换热系统(m)的热源进口通过9#水管(sl9)土壤储热系统(j)的热水出水口连接,土壤换热系统(m)的热源出口通过10#水管(sl10)土壤储热系统(j)的热水进水口连接,10#水管(sl10)上设置有5#循环水泵组(s5);土壤换热系统(m)的盘管出口通过7#水管(sl7)与热泵空调机组(l)的室外侧换热器盘管的进水口连接,土壤换热系统(m)的盘管进口通过8#水管(sl8)与热泵空调机组(l)室外侧换热器盘管的出水口连接,8#水管(sl8)上设置有6#循环水泵组(s6);热泵空调机组(l)的室内侧换热器出风口通过5#风管(p5)连通空调区;室外新风通过8#风管(p8)与热回收系统(n)的进风口连接,空调区的室内回风通过6#风管(p6)与热回收系统(n)的进风口连接,蓄冷辐射及送风系统(f)中顶部排风机(f2)的出风口与6#风管(p6)连接;热回收系统(n)的出风口通过7#风管(p7)与热泵空调机组(l)的室外侧换热器的进风口连接;所述空调区为室内需要降温的区域;
17、本发明吸收式与吸附式制冷机组耦合的跨季节数据中心冷却系统中,数据中心发电系统(g)为整个数据中心建筑群的各系统提供电力供应,发电过程中产生的余烟气、热水等热源将作为数据中心冷却系统的驱动热源,实现制冷过程。太阳能集热系统(h)作为建筑热水系统及补充热量系统,为整个系统提供低品位热能,并可联合数据中心发电系统(g)产生的余热资源,实现跨季节蓄热。在夏季热资源充足时,数据中心发电系统(g)和太阳能集热系统(h)的富余热量可转蓄存于土壤储热系统(j)内,土壤储热系统(j)内蓄存的热量可在冬季通过土壤换热系统(m)向热泵空调机组(l)提供热源,实现供热过程。1#吸收式冷水机组(a1)和2#吸收式冷水机组(a2)利用数据中心发电系统(g)产生的余热及太阳能集热系统(h)的集热为热源,制备冷冻水(5~7℃),用于供应空调机组(a5)冷风机(a6);1#吸附式制冷机组(b1)和2#吸附式制冷机组(b2)利用数据中心发电系统(g)产生的余热及太阳能集热系统(h)的集热为热源实现制冰或制备低温冷冻水(3~4℃),1#吸附式制冷机组(b1)和2#吸附式制冷机组(b2)的制冷量为夏季高峰冷负荷与冬季冷负荷之间的差值,1#吸附式制冷机组(b1)和2#吸附式制冷机组(b2)的作用是保障数据中心冷却系统满负荷及超负荷运行所需的冷量及其他功能区夏季需冷量的调配;冰蓄冷装置(c1)蓄存的冷量不需要全部供给蓄冷辐射及送风系统(f)时,1#吸附式制冷机组(b1)和2#吸附式制冷机组(b2)的制冷量蓄存于深井储冷系统(d)中。深井储冷系统(d)冬季蓄存的冷量资源在夏季释放给冰蓄冷系统c1,实现冬季蓄冷、夏季释冷的跨季节冷量蓄存和利用。深井储冷系统(d)蓄存跨季节冷量还可同时通过土壤换热系统(m)为非数据中心机房空调区的热泵空调机组(l)提供冷量,用于冷凝器的冷却过程。蓄冷辐射及送风系统(f)中的低温辐射盘管(e2)利用分区板式换热器(c2)输入的低温冷冻水(3~4℃)进行辐射供冷;横向排风口(f1)将空调机组(a5)和冷风机(a6)低温冷空气输送至数据中心机房,与低温辐射盘管(e2)共同形成合理的气流组织,实现数据中心机房的高效冷却。热泵空调机组(l)采用土壤源热泵空调系统,在冬季工况向非数据中心机房空调区(数据中心冬季供热空调区)提供热量,在夏季则提供冷量供给。通过热回收系统(n)回收数据中心机房排风的热量及冬季供热空调区的室内回风中的热量用来对室外新风进行预热。在夏季工况中,热泵空调机组(l)处于供冷模式,此时深井储冷系统d中的低温冷水接入土壤换热系统(m)中,通过间壁换热形式与来自热泵空调机组(l)的循环水进行换热。在冬季工况中,热泵空调机组(l)处于供热模式,此时土壤储热系统(j)内的热媒通过管道接入土壤换热系统(m)中,通过间壁换热形式与来自热泵空调机组(l)的循环水进行换热。
18、进一步的,所述1#吸收式冷水机组(a1)和2#吸收式冷水机组(a2)为烟气型双效溴化锂吸收式制冷机组、热水型双效溴化锂吸收式制冷机组或烟气热水型双效溴化锂吸收式制冷机组。
19、进一步的,所述数据中心发电系统(g)的热源出口排出的热源为高温余烟气、余蒸气和高温热水。
20、进一步的,所述冷风机(a6)由风机、表冷器盘管和接水盘构成;风机将风从进水口吹到表冷器盘管,表冷器盘管利用内部循环的冷水将风温度降低,然后从冷风机(a6)出风口吹出,接水盘用于收集表冷器盘管产生的凝结水。
21、进一步的,所述冰蓄冷装置(c1)为外融冰冰盘管式蓄冰装置或内融冰冰盘管式蓄冰装置。
22、进一步的,所述土壤储热系统(j)地埋管式土壤储热系统。
23、进一步的,所述土壤换热系统(m)u型管埋地换热器。
24、进一步的,所述热回收系统(n)转轮式全热交换器。
25、进一步的,所述吸收式冷水机组(a1)和吸收式冷水机组(a2)为溴化锂吸收式冷水机组。
26、利用上述吸收式与吸附式制冷机组耦合的跨季节数据中心冷却系统进行数据中心冷量供应的方法按照以下步骤进行:
27、在夏季,数据中心发电系统(g)产生的大量的高温余烟气、余蒸气和高温热水作为热源依次通过1#热媒管(r1)、3#热媒管(r3)输入至1#吸收式冷水机组(a1)的高温发生器热源进口,或依次通过1#热媒管(r1)、2#热媒管(r2)输入至2#吸收式冷水机组(a2)高温发生器热源进口,1#吸收式冷水机组(a1)和2#吸收式冷水机组(a2)制备5℃-7℃的冷冻水;当数据中心发电系统(g)提供的热源为高温余烟气或余蒸气时,1#吸收式冷水机组(a1)排出的剩余烟气或蒸气依次通过17#热媒管(r17)、16#热媒管(r16)排放至大气,2#吸收式冷水机组(a2)排出的剩余烟气或蒸气依次通过16#热媒管(r16)排放至大气;当数据中心发电系统(g)提供的热源为高温热水时,1#吸收式冷水机组(a1)的排水依次通过17#热媒管(r17)和16#热媒管(r16)回流至数据中心发电系统(g)内进行再次换热升温,2#吸收式冷水机组(a2)的排水通过16#热媒管(r16)回流至数据中心发电系统(g)内进行再次换热升温;1#吸收式冷水机组(a1)制备的冷冻水依次通过11#水管(sl11)、13#水管(sl13)输送至1#分水器(a3);2#吸收式冷水机组(a2)制备的冷冻水依次通过12#水管(sl12)、13#水管(sl13)输送至1#分水器(a3),冷冻水经1#分水器(a3)流量分配后分别通过14#水管(sl14)输送至空调机组(a5)表冷器盘管内、通过19#水管(sl19)输送至冷风机(a6)的表冷器盘管内;空气在空调机组(a5)和冷风机(a6)内与冷冻水进行换热形成冷空气,冷风机(a6)排出的冷空气通过2#风管(p2)进入横向排风口(f1),空调机组(a5)排出的冷空气通过1#风管(p1)进入架空地板(f3)和数据中心机房的地面之间的空间内;横向排风口(f1)将冷风输送至数据中心空调区,架空地板(f3)下部的冷空气通过通风孔进入数据中心空调区,冷空气在数据中心空调区换热后进入顶部排风机(f2),顶部排风机(f2)通过6#风管(p6)将出风排出至热回收系统(n);数据中心发电系统(g)产生的高温余烟气、余蒸气和高温热水作为热源依次通过4#热媒管(r4)、6#热媒管(r6)、8#热媒管(r8)、9#热媒管(r9)输入至1#吸附式制冷机组(b1)的热源进口,数据中心发电系统(g)产生的高温余烟气、余蒸气和高温热水依次通过4#热媒管(r4)、6#热媒管(r6)、8#热媒管(r8)、10#热媒管(r10)输入至2#吸附式制冷机组(b2)的热源进口;太阳能集热系统(h)将太阳能转化为热能制备高温热水;太阳能集热系统(h)制备的高温热水依次通过5#热媒管(r5)、6#热媒管(r6)、8#热媒管(r8)、9#热媒管(r9)输入至1#吸附式制冷机组(b1)的热源进口,太阳能集热系统(h)制备的高温热水依次通过5#热媒管(r5)、6#热媒管(r6)、8#热媒管(r8)、10#热媒管(r10)输入至2#吸附式制冷机组(b2)的热源进口;当数据中心发电系统(g)提供的热源为高温烟气或水蒸气时,1#吸附式制冷机组(b1)的热媒出口排出的余烟气或蒸气通过12#热媒管(r12)排放至大气,2#吸附式制冷机组(b2)的热媒出口排出的余烟气或蒸气通过11#热媒管(r11)排放至大气;当数据中心发电系统(g)提供的热源为高温热水时,1#吸附式制冷机组(b1)的热媒出口排出的热水依次通过12#热媒管(r12)、7#热媒管(r7)、6#热媒管(r6)、4#热媒管(r4)回流至数据中心发电系统(g)内部进行再次换热升温,2#吸附式制冷机组(b2)的热媒出口排出的热水依次通过11#热媒管(r11)、7#热媒管(r7)、6#热媒管(r6)、4#热媒管(r4)回流至数据中心发电系统(g)内部进行再次换热升温;当数据中心发电系统(g)产生的高温余烟气、余蒸气和高温热水富余时,通过7#热媒管(r7)进入4#板式换热器(k)内进行换热,4#板式换热器(k)将热量通过14#热媒管(r14)转移至土壤储热系统(j)内进行储热;4#板式换热器(k)产生的低温水依次通过15#热媒管(r15)、4#热媒管(r4)回流至数据中心发电系统(g)内部进行再次换热升温,或4#板式换热器(k)产生的低温水依次通过15#热媒管(r15)、5#热媒管(r5)回流至太阳能集热系统(h)内进行再次换热升温;1#吸附式制冷机组(b1)的蒸发器出口的乙二醇载冷剂依次通过1#载冷剂循环管(yl1)、3#载冷剂循环管(yl3)、5#载冷剂循环管(yl5)进入冰蓄冷装置(c1),2#吸附式制冷机组(b2)的蒸发器出口的乙二醇载冷剂依次通过2#载冷剂循环管(yl2)、3#载冷剂循环管(yl3)、5#载冷剂循环管(yl5)进入冰蓄冷装置(c1);当冰蓄冷装置(c1)向蓄冷辐射及送风系统(f)供冷时,冰蓄冷装置(c1)内的乙二醇载冷剂通过10#载冷剂循环管(yl10)输配至分区板式换热器(c2)中的乙二醇载冷剂进管(c23),乙二醇载冷剂在分区板式换热器(c2)内与来自2#集水器(c4)的冷冻水回水进行换热后通过11#载冷剂循环管(yl11)回到冰蓄冷装置(c1)内,冰蓄冷装置(c1)内的载冷剂依次通过9#载冷剂循环管(yl9)、6#载冷剂循环管(yl6)回流至1#吸附式制冷机组(b1)的蒸发器内,冰蓄冷装置(c1)内的载冷剂依次通过9#载冷剂循环管(yl9)、7#载冷剂循环管(yl7)回流至2#吸附式制冷机组(b2)的蒸发器内;当1#吸附式制冷机组(b1)和2#吸附式制冷机组(b2)制备的冷量存在富余时,1#吸附式制冷机组(b1)蒸发器出口侧的乙二醇载冷剂依次通过1#载冷剂循环管(yl1)、3#载冷剂循环管(yl3)、4#载冷剂循环管(yl4)进入1#板式换热器(c5)的冷侧乙二醇进口,2#吸附式制冷机组(b2)蒸发器出口侧的乙二醇载冷剂依次通过2#载冷剂循环管(yl2)、3#载冷剂循环管(yl3)、4#载冷剂循环管(yl4)进入1#板式换热器(c5)的冷侧乙二醇进口;1#吸附式制冷机组(b1)和2#吸附式制冷机组(b2)进入1#板式换热器(c5)的乙二醇载冷剂与来自深井储冷系统(d)的冷水换热后,从1#板式换热器(c5)的冷侧乙二醇进出口排出并依次通过8#载冷剂循环管(yl8)、6#载冷剂循环管(yl6)回流至1#吸附式制冷机组(b1);2#吸附式制冷机组(b2)进入1#板式换热器(c5)的乙二醇载冷剂与来自深井储冷系统(d)的冷水换热后,从1#板式换热器(c5)的冷侧乙二醇进出口排出并依次通过8#载冷剂循环管(yl8)、7#载冷剂循环管(yl7)回流至2#吸附式制冷机组(b2);深井储冷系统(d)中1#载冷剂回流管(d2)出口排出的乙二醇载冷剂通过12#载冷剂循环管(yl12)进入1#板式换热器(c5)的热侧进口与来自1#吸附式制冷机组(b1)和2#吸附式制冷机组(b2)的乙二醇进行换热后,从1#板式换热器(c5)的热侧出口排出,经过13#载冷剂循环管(yl13)回流至深井储冷系统(d)中储存;深井储冷系统(d)中2#板式换热器(d9)的冷冻水载冷剂出口排出的冷冻水载冷剂由3#水管(sl3)进入分区板式换热器(c2)冷冻水载冷剂进管(c28),分区板式换热器(c2)中的分区开关(c26)和1#工质隔离阀(c210)关闭,1#回流管开关(c24)、2#回流管开关(c27)和2#工质隔离阀(c213)开启,分区板式换热器(c2)内存在冷冻水载冷剂和乙二醇载冷剂;冷冻水载冷剂与来自2#集水器(c4)的水进行换热后从回流至冷冻水载冷剂回流管(c29),并由4#水管(sl4)回流至深井储冷系统(d)中;2#集水器(c4)内的水通过2#水管(sl2)进入分区板式换热器(c2)中与来自深井储冷系统(d)的冷冻水和来自冰蓄冷装置(c1)的乙二醇载冷剂进行换热后,依次通过分区板式换热器(c2)的出水管(c211)、1#水管(sl1)进入2#分水器(c3),再经过1#冷冻水循环管(q1)进入低温冷冻水分配管(e1)和低温辐射盘管(e2),低温辐射盘管(e2)对数据中心机房的冷却,低温辐射盘管(e2)内的水最后由回输管(e3)、2#冷冻水循环管(q2)回流至2#集水器(c4)完成循环;深井储冷系统(d)中3#板式换热器(d10)的水出口的冷冻水经5#水管(sl5)进入土壤换热系统(m),热泵空调机组(l)的冷凝器出水通过8#水管(sl8)进入土壤换热系统(m)的盘管,冷冻水和冷凝器出水热交换后冷冻水由6#水管(sl6)回流至深井储冷系统(d)中,同时热泵空调机组(l)的冷凝器出水热交换后通过7#水管(sl7)回流至热泵空调机组(l)的蒸发器内,8#风管(p8)中的室外新风和6#风管(p6)中的空调区回风混合后进入热回收系统(n)中,通过7#风管(p7)进入热泵空调机组(l)的室外换热器中进行热交换,降温后通过5#风管(p5)进入空调区;
28、在冬季,土壤储热系统(j)的热水出水口输出的热水经过9#水管(sl9)进入土壤换热系统(m)中,热水与来自热泵空调机组(l)的冷水进行热交换后经10#水管(sl10)回流土壤储热系统(j)中热泵空调机组(l)蒸发器中的制冷剂通过与土壤换热系统(m)的热水进行热交换吸收热量后,制冷剂在热泵空调机组(l)被压缩机压缩后温度和压力升高并进入热泵空调机组(l)的室内冷凝器中,制冷剂与来自热回收系统(n)中的低温空气进行热交换放热,制冷剂变为液态,通过热泵空调机组(l)的膨胀阀降压并重新进入蒸发器循环使用;来自热回收系统(n)中的低温空气换热后升温,通过5#风管(p5)进入空调区供暖,最终由6#风管(p6)进入热回收系统(n)中加热;分区板式换热器(c2)中的分区开关(c26)和2#工质隔离阀(c213)开启,1#回流管开关(c24)、2#回流管开关(c27)和1#工质隔离阀(c210)关闭,分区板式换热器(c2)内存在乙二醇载冷剂;关闭4#水管(sl4)上设置的2#循环水泵组(s2);当1#吸附式制冷机组(b1)和2#吸附式制冷机组(b2)制备的冷量存在富余时,1#吸附式制冷机组(b1)蒸发器出口侧的乙二醇载冷剂依次通过1#载冷剂循环管(yl1)、3#载冷剂循环管(yl3)、4#载冷剂循环管(yl4)进入1#板式换热器(c5)的冷侧乙二醇进口,2#吸附式制冷机组(b2)蒸发器出口侧的乙二醇载冷剂依次通过2#载冷剂循环管(yl2)、3#载冷剂循环管(yl3)、4#载冷剂循环管(yl4)进入1#板式换热器(c5)的冷侧乙二醇进口;1#吸附式制冷机组(b1)和2#吸附式制冷机组(b2)进入1#板式换热器(c5)的乙二醇载冷剂与来自深井储冷系统(d)的冷水换热后,从1#板式换热器(c5)的冷侧乙二醇进出口排出并依次通过8#载冷剂循环管(yl8)、6#载冷剂循环管(yl6)回流至1#吸附式制冷机组(b1);2#吸附式制冷机组(b2)进入1#板式换热器(c5)的乙二醇载冷剂与来自深井储冷系统(d)的冷水换热后,从1#板式换热器(c5)的冷侧乙二醇进出口排出并依次通过8#载冷剂循环管(yl8)、7#载冷剂循环管(yl7)回流至2#吸附式制冷机组(b2);深井储冷系统(d)中1#载冷剂回流管(d2)出口排出的乙二醇载冷剂通过12#载冷剂循环管(yl12)进入1#板式换热器(c5)的热侧进口与来自1#吸附式制冷机组(b1)和2#吸附式制冷机组(b2)的乙二醇进行换热后,从1#板式换热器(c5)的热侧出口排出,经过13#载冷剂循环管(yl13)回流至深井储冷系统(d)中储存。
29、本发明有益效果为:
30、本发明首次将溴化锂吸收式冷水机组与吸附式制冷机组进行耦合,通过溴化锂吸收式冷水机组满足数据中心等冬季供冷量需求,通过吸附式制冷机组与蓄冷系统实现对夏季数据中心高负荷运行的需冷量供应,通过吸附式机组构建的蓄冷系统实现了冷量的梯级供应,提高了能源的高效利用。
31、本发明首次将深井储冷系统与基于吸附式制冰/低温水机组的蓄冷系统进行耦合,在夏季将通过余热驱动制备的冷量转输储备于地下深井储冷系统中,在数据中心负荷高峰期再进行蓄冷的释放,在高效利用余热资源的同时,实现了夏季冷量高效储备。在冬季则可有效利用余热及自然冷源,将冷量储备于深井储冷系统中,补充其他季节冷量需求,实现跨季节蓄冷。
32、本发明首次将深井跨季节储冷系统与土壤储热系统相结合,并与热泵空调机组相耦合。一方面可以在夏季对蓄冷辐射及送风系统进行调蓄,另一方面通过进行冷热源的储存,可以尽可能的满足不同季节空调区如办公区域等的供冷或供热需求,降低了能耗,提高了能源的利用效率。
33、本发明蓄蓄冷辐射及送风系统中将地板及竖向通道送风系统将蓄冷、辐射和地板及竖向通道送风系统相耦合,将空调的冷风再次降温,可以提高数据中心的制冷效率,因此空调提供的温度可以相应的提高,降低了能源的消耗。与传统的自然冷却的数据中心冷却系统相比,本发明对数据中心的冷却多采用乙二醇以及冷冻水,因此可以兼容,可改造性好;本发明跨季节储冷和储热模块且位于地下,在应对突发状况,诸如飓风、龙卷风,并且对于一些常见的威胁,比如遇到突发状况施工,导致供水被切断等问题时更不容易受到影响,风险小;并且占地面积相对于需要布置冷却塔的自然冷却来说会更小,跨季节储冷储热模块设置在地下,更能节省地表空间。
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