1、余熱利用方式
基于熱力學第一定律與熱力學第二定律，余熱能量利用可以分為三種
直接利用：直接將熱量使用，不借助于其他外部熱源或能量，該種方法熱能利用效率較高，但適應面較窄；
能質(zhì)提升：通過外部能量使熱能的品質(zhì)提升，高品位的熱源應用面較為廣泛；
形式轉(zhuǎn)換：通過外部能量將熱能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量，如機械能、勢能、電能等，應用范圍更加廣泛，但熱能利用效率較低。
數(shù)據(jù)中心的余熱資源具有分散性強、品位較低的特點，因此直接采用熱量利用的方式不太可取，免備案空間 香港服務器，經(jīng)過仔細的分析思考及查閱相關資料，結合騰訊某數(shù)據(jù)中心機房內(nèi)的實測數(shù)據(jù)，我們提出以下幾種適用于數(shù)據(jù)中心的余熱回收可行性方案，僅供參考。
2、中高溫熱泵余熱回收
中高溫熱泵的熱力學過程為逆卡諾循環(huán)。其工作原理與家用空調(diào)機組相同，它由蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機、節(jié)流裝置四大部件組成。低溫液態(tài)有機工質(zhì)在蒸發(fā)器中吸收外部熱源的熱量而發(fā)生氣化；在壓縮機中經(jīng)過壓縮后變?yōu)楦邷馗邏旱墓べ|(zhì)蒸汽；然后工質(zhì)進入到冷凝器中與用熱端進行換熱，釋放熱量、工質(zhì)溫度降低并變?yōu)橐簯B(tài)；隨后進入節(jié)流裝置降溫降壓變?yōu)榈蜏匾簯B(tài)工質(zhì)，回入到蒸發(fā)器中繼續(xù)循環(huán)，整個循環(huán)過程如圖1所示。
圖1熱泵循環(huán)原理圖與T-s圖
工質(zhì)進行逆卡諾循環(huán)的過程中，能效指標（COP=用熱量/耗電量）與蒸發(fā)溫度、冷凝溫度及工質(zhì)的種類有關。可以采用的工質(zhì)有R245fa、R22等，當工質(zhì)不變時，蒸發(fā)溫度越高（余熱源），冷凝溫度越低（用熱源），能效指標越高。例如：蒸發(fā)溫度為50℃，冷凝溫度為80℃，壓縮機的功率為1kW，能效指標為4，表明壓縮機耗電1 kW，將3 kW的余熱量轉(zhuǎn)化為4 kW的用熱量。通過簡單的計算，可以看出熱泵技術的節(jié)能效果明顯。目前地源熱泵技術已經(jīng)廣泛應用于城鎮(zhèn)采暖和生活熱水。
在這個系統(tǒng)中，蒸發(fā)器就是一種熱量回收的裝置。回收數(shù)據(jù)中心的余熱量有兩種方式，一種是在冷卻水回水管或冷凍水回水管上安裝換熱器，可以采用傳統(tǒng)的管殼式換熱器或板式換熱器，讓冷卻水或冷凍水回水與熱泵機組的有機工質(zhì)發(fā)生換熱，提升工質(zhì)溫度的同時，也降低了回水的溫度，對制冷系統(tǒng)也起到了節(jié)能優(yōu)化的作用。如圖2所示為冷卻水取熱，這種方法較容易實現(xiàn)，對原系統(tǒng)的運行影響較小，冷卻水溫度越高則運行能效比就越高，但現(xiàn)狀是夏季冷卻水溫度高但用熱量小，冬季冷卻水溫度低卻用熱量大，較低溫度的冷卻水使得余熱源品位不高，用熱源若溫度要求較高則達不到較高的COP，對于用熱源需求不高的，如需要45-55℃的熱水，該種方法可以起到較好的效果，例如用于洗浴、低溫地板輻射采暖等等。如圖3所示為冷凍水取熱，冬季冷凍水回水溫度將高于冷卻水回水，因此熱泵會有較高的COP，同等的能耗下冷凍水取熱可比冷卻水取熱在冬天生產(chǎn)更高溫度的熱水，但這種形式對系統(tǒng)的安全性要求較高，實施起來稍復雜，因此采用冷凍水取熱，冷凍水取熱各有優(yōu)勢及不足，需根據(jù)實際情況進行衡量。
圖2冷卻水取熱熱泵循環(huán)流程圖
圖3冷凍水取熱熱泵循環(huán)流程圖
另一種方式是直接在機房余熱點進行換熱，directadmin漢化 虛擬主機，在對數(shù)據(jù)中心服務器熱通道溫度進行城鄉(xiāng)測量的過程中，我們發(fā)現(xiàn)，服務器出風口表面的溫度一般在60-70℃，局部熱點可能達到了80℃,如圖3所示。較高的溫度一方面可能會影響服務器的運行并降低了使用壽命，另一方面熱量品位較高，直接通過回風散失掉未免有些浪費。根據(jù)目前的換熱技術，可以采用蛇形毛細管貼附在服務器機柜的內(nèi)表面，布置在靠近熱通道的一側(cè)。基于有機工質(zhì)低沸點蒸發(fā)的熱物理性質(zhì)，使工質(zhì)吸收服務器的熱量發(fā)生相變換熱，如圖4所示。工質(zhì)在發(fā)生相變換熱時，其換熱能力是同溫度下水的數(shù)倍，空氣的數(shù)十倍。例如，當溫度由60℃升高為70℃，水的換熱量為41.89kJ/kg，空氣的換熱量為5.7 kJ/kg，有機工質(zhì)（以R245fa為例）的換熱量為174.71 kJ/kg，因此采用有機工質(zhì)具有較高的換熱效率。毛細管可通過分集液起連接在一起，布置在MDC微模塊的兩端，每組微模塊設置一臺熱泵機組，熱源在冷凝器中發(fā)生換熱后產(chǎn)生的高溫熱水通過管道流出微模塊供生產(chǎn)生活用熱。這種直接換熱方式目前來說可行性并不是很高，但熱能利用效率很高，未來可能會有重大的突破。
圖4數(shù)據(jù)中心服務器出風口表面溫度熱成像圖
圖5機柜取熱熱泵循環(huán)流程圖
