1、余熱利用方式
基于熱力學(xué)第一定律與熱力學(xué)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(yīng)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(yīng)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(jī)械能、勢(shì)能、電能等，應(yīng)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(qiáng)、品位較低的特點(diǎn)，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(wù)器，經(jīng)過仔細(xì)的分析思考及查閱相關(guān)資料，結(jié)合騰訊某數(shù)據(jù)中心機(jī)房內(nèi)的實(shí)測(cè)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?zé)岜糜酂峄厥?/strong>
中高溫?zé)岜玫臒崃W(xué)過程為逆卡諾循環(huán)。其工作原理與家用空調(diào)機(jī)組相同，它由蒸發(fā)器、冷凝器、壓縮機(jī)、節(jié)流裝置四大部件組成。低溫液態(tài)有機(jī)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(jī)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(jìn)入到冷凝器中與用熱端進(jìn)行換熱，釋放熱量、工質(zhì)溫度降低并變?yōu)橐簯B(tài)；隨后進(jìn)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(gè)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(jìn)行逆卡諾循環(huán)的過程中，能效指標(biāo)（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(guān)。可以采用的工質(zhì)有R245fa、R22等，當(dāng)工質(zhì)不變時(shí)，蒸發(fā)溫度越高（余熱源），冷凝溫度越低（用熱源），能效指標(biāo)越高。例如：蒸發(fā)溫度為50℃，冷凝溫度為80℃，壓縮機(jī)的功率為1kW，能效指標(biāo)為4，表明壓縮機(jī)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(jì)算，可以看出熱泵技術(shù)的節(jié)能效果明顯。目前地源熱泵技術(shù)已經(jīng)廣泛應(yīng)用于城鎮(zhèn)采暖和生活熱水。
在這個(gè)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(jī)組的有機(jī)工質(zhì)發(fā)生換熱，提升工質(zhì)溫度的同時(shí)，也降低了回水的溫度，對(duì)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(shí)現(xiàn)，對(duì)原系統(tǒng)的運(yùn)行影響較小，冷卻水溫度越高則運(yùn)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(dá)不到較高的COP，對(duì)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(huì)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(duì)系統(tǒng)的安全性要求較高，實(shí)施起來稍復(fù)雜，因此采用冷凍水取熱，冷凍水取熱各有優(yōu)勢(shì)及不足，需根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)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(jī)房余熱點(diǎn)進(jìn)行換熱，directadmin漢化 虛擬主機(jī)，在對(duì)數(shù)據(jù)中心服務(wù)器熱通道溫度進(jìn)行城鄉(xiāng)測(cè)量的過程中，我們發(fā)現(xiàn)，服務(wù)器出風(fēng)口表面的溫度一般在60-70℃，局部熱點(diǎn)可能達(dá)到了80℃,如圖3所示。較高的溫度一方面可能會(huì)影響服務(wù)器的運(yùn)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(fēng)散失掉未免有些浪費(fèi)。根據(jù)目前的換熱技術(shù)，可以采用蛇形毛細(xì)管貼附在服務(wù)器機(jī)柜的內(nèi)表面，布置在靠近熱通道的一側(cè)。基于有機(jī)工質(zhì)低沸點(diǎn)蒸發(fā)的熱物理性質(zhì)，使工質(zhì)吸收服務(wù)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(shí)，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(dāng)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(jī)工質(zhì)（以R245fa為例）的換熱量為174.71 kJ/kg，因此采用有機(jī)工質(zhì)具有較高的換熱效率。毛細(xì)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(shè)置一臺(tái)熱泵機(jī)組，熱源在冷凝器中發(fā)生換熱后產(chǎn)生的高溫?zé)崴ㄟ^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(huì)有重大的突破。
圖4數(shù)據(jù)中心服務(wù)器出風(fēng)口表面溫度熱成像圖
圖5機(jī)柜取熱熱泵循環(huán)流程圖
