一种数据中心的冷电联供系统的制作方法

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1.本技术涉及冷电联供技术领域，尤其涉及一种数据中心的冷电联供系统。

背景技术：

2.相关技术中，随着互联网行业的高速发展，云计算、大数据、人工智能等技术的不断发展和应用，数据中心在信息社会和数字经济发展中扮演着越来越重要的角。数据中心规模不断扩大，数据中心总体耗能总量不断增加。数据中心能耗结构中，冷却系统能耗占据高达40％，成为数据中心进行能效优化的重要因素。数据中心产生的大量热量一般通过不同型式的冷却系统对外排出，大量热量无法得到有效利用且产生环境热污染。同时，数据中心又需购买电量用以维持设备运转，耗费成本较大。

技术实现要素：

3.为此，本技术提供一种数据中心的冷电联供系统。本技术的技术方案如下：
4.根据本技术实施例的第一方面，提供一种数据中心的冷电联供系统，所述系统包括发电装置、第一蒸发器和制冷装置，所述制冷装置包括发生器、冷凝器、第二蒸发器、吸收器，其中，
5.所述第一蒸发器的壳侧通过循环管路与数据中心冷却装置连接；
6.所述第一蒸发器的管侧出口与所述发电装置的入口连接；
7.所述发电装置的出口与所述发生器的壳侧入口连接；
8.所述发生器的管侧通过循环管路与所述吸收器连接；
9.所述发生器的管侧出口依次连接所述冷凝器、所述第二蒸发器的管侧和所述吸收器的入口；
10.所述第二蒸发器的壳侧出口与所述数据中心冷却装置的入口连接，所述第一蒸发器的管侧出口与所述第二蒸发器的壳侧入口连接，所述第二蒸发器的壳侧出口与对外供冷装置连接；
11.所述制冷装置用于将所述数据中心冷却装置产生的热量转换成冷量，通过所述冷量对外供冷，或者通过所述冷量对所述数据中心冷却装置进行冷却。
12.根据本技术的一个实施例，所述发电装置包括有机工质透平和发电机，其中，
13.所述第一蒸发器的管侧出口与所述有机工质透平的入口连接；
14.所述有机工质透平的出口与所述发生器的壳侧入口连接；
15.所述有机工质透平通过传动轴与所述发电机连接。
16.根据本技术的一个实施例，所述系统还包括第一阀门，其中，
17.所述第一阀门的一端分别与所述第一蒸发器的壳侧出口和所述第二蒸发器的壳侧入口连接；
18.所述第一阀门的另一端分别与所述数据中心冷却装置的入口和所述第二蒸发器的壳侧出口连接。
19.根据本技术的一个实施例，所述系统还包括第二阀门和第三阀门，其中，
20.所述第二阀门的一端与所述第二蒸发器的壳侧出口连接，所述第二阀门的另一端与所述数据中心冷却装置连接；
21.所述第三阀门的一端与所述第一蒸发器的壳侧出口连接，所述第三阀门的另一端与所述第二蒸发器的壳侧入口连接。
22.根据本技术的一个实施例，所述系统还包括工质泵，其中，
23.所述冷凝器的出口与所述工质泵的入口连接；
24.所述工质泵的出口与所述第一蒸发器的管侧入口连接。
25.根据本技术的一个实施例，所述系统还包括溶液泵，其中，
26.所述吸收器的出口与所述溶液泵的入口连接；
27.所述溶液泵的出口与所述发生器的管侧入口连接。
28.根据本技术的一个实施例，所述系统还包括压缩机，其中，
29.所述第二蒸发器的管侧出口与所述压缩机的入口连接；
30.所述压缩机的出口与所述吸收器的入口连接。
31.根据本技术的一个实施例，所述系统还包括节流阀，其中，
32.所述节流阀的一端与所述冷凝器的出口连接；
33.所述节流阀的另一端与所述第二蒸发器的管侧入口连接。
34.根据本技术的一个实施例，还包括温度传感器，其中，
35.所述温度传感器安装在所述数据中心冷却装置的出口管路上。
36.本技术的实施例提供的技术方案至少带来以下有益效果：
37.通过将数据中心产生的部分热能通过发电装置转换成电能，为数据中心或外部电用户供电，将剩余热能转换为冷量对数据中心进行进一步冷却，从而对数据中心的余热进行了合理利用，提高了能源利用率，进而有效降低了数据中心能耗及运行成本。
38.应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本技术。
附图说明
39.此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本技术的实施例，并与说明书一起用于解释本技术的原理，并不构成对本技术的不当限定。
40.图1为本技术实施例中提出的一种数据中心的冷电联供系统的结构示意图；
41.图2为本技术实施例中提出的另一种数据中心的冷电联供系统的结构示意图。
42.附图标记
43.1、数据中心冷却装置；2、第一蒸发器；3、有机工质透平；4、发电机；5、发生器； 6、冷凝器；7、工质泵；8、节流阀；9、第二蒸发器；10、压缩机；11、吸收器；12、溶液泵；13、第一阀门；14、第二阀门；15、第三阀门；16、精馏器；17、冷冻水循环泵； 18、采暖循环水泵。
具体实施方式
44.为了使本领域普通人员更好地理解本技术的技术方案，下面将结合附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。
45.需要说明的是，本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本技术的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本技术相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本技术的一些方面相一致的装置和系统的例子。
46.需要说明的是，随着互联网行业的高速发展，云计算、大数据、人工智能等技术的不断发展和应用，数据中心在信息社会和数字经济发展中扮演着越来越重要的角。数据中心规模不断扩大，数据中心总体耗能总量不断增加。数据中心能耗结构中，冷却系统能耗占据高达40％，成为数据中心进行能效优化的重要因素。数据中心产生的大量热量一般通过不同型式的冷却系统对外排出，大量热量无法得到有效利用且产生环境热污染。同时，数据中心又需购买电量用以维持设备运转，耗费成本较大。
47.基于上述问题，本技术提出了一种数据中心的冷电联供系统，可以实现通过将数据中心产生的部分热能通过发电装置转换成电能，为数据中心或外部电用户供电，将剩余热能转换为冷量对数据中心进行进一步冷却，从而对数据中心的余热进行了合理利用，提高了能源利用率，进而有效降低了数据中心能耗及运行成本。
48.图1为本技术实施例中提出的一种数据中心的冷电联供系统的结构示意图。
49.如图1所示，该数据中心的冷电联供系统包括：包括发电装置、第一蒸发器2和制冷装置，制冷装置包括发生器5、冷凝器6、第二蒸发器9、吸收器11。
50.其中，第一蒸发器2的壳侧通过循环管路与数据中心冷却装置1连接；第一蒸发器2 的管侧出口与发电装置的入口连接；发电装置的出口与发生器5的壳侧入口连接；发生器 5的管侧通过循环管路与吸收器11连接；发生器5的管侧出口依次连接冷凝器6、第二蒸发器9的管侧和吸收器11的入口；第二蒸发器9的壳侧出口与数据中心冷却装置1的入口连接，第一蒸发器2的管侧出口与第二蒸发器9的壳侧入口连接，第二蒸发器9的壳侧出口与对外供冷装置连接；制冷装置用于将数据中心冷却装置1产生的热量转换成冷量，通过冷量对外供冷，或者通过冷量对数据中心冷却装置1进行冷却。
51.需要说明的是，上述管侧可以是设备中用于传输低温介质的一侧，壳侧可以是设备中用于传输高温介质的一侧。其中，低温介质可以是水，高温热介质可以是水。
52.作为一种可能的示例，冷冻水在数据中心冷却装置1中吸收数据中心运行产生的热量，然后通过管路进入到第一蒸发器2中。第一蒸发器2中的有机工质与高温的冷冻水进行换热后成为过热蒸汽，然后进入到发电装置中做功。换热后的冷冻水温度降低，通过管路返回至数据中心冷却装置1中，继续对数据中心进行冷却。
53.该数据中心的冷电联供系统还包括工质泵7，其中，冷凝器6的出口与工质泵7的入口连接；工质泵7的出口与第一蒸发器2的管侧入口连接。
54.作为一种可能的示例，过热蒸汽在发电装置中做功后进入到发生器5中放热，然后进入冷凝器6中进行冷凝，通过工质泵7升压后返回到第一蒸发器2中，实现循环。
55.该数据中心的冷电联供系统还包括溶液泵12，其中，吸收器11的出口与溶液泵12 的入口连接；溶液泵12的出口与发生器5的管侧入口连接。
56.该系统还包括压缩机10，其中，第二蒸发器9的管侧出口与压缩机10的入口连接；
压缩机10的出口与吸收器11的入口连接。
57.还包括节流阀8，其中，节流阀8的一端与冷凝器6的出口连接；节流阀8的另一端与第二蒸发器9的管侧入口连接。
58.作为一种可能的示例，吸收器11中的稀溶液经溶液泵12升压后进入发生器5中，吸收有机工质透平3排汽余热升温使稀溶液中的制冷剂析出，从而使稀溶液转变为浓溶液。浓溶液返回吸收器11中。从稀溶液中析出的制冷剂蒸汽进入冷凝器6中放热冷凝，再经节流阀8节流后进入第二蒸发器9中吸收热量重新变为制冷剂蒸汽。制冷剂蒸汽通过压缩机10加压后返回吸收器11中，被吸收器11中的溶液吸收，从而完成循环。
59.可选的，第二蒸发器9产生的冷量可以输送至对外供冷装置进行供冷，还可以用于对冷冻水进行进一步降温，将进一步降温后的冷冻水输送至数据中心冷却装置1中，从而提高对数据中心的冷却效果。
60.需要说明的是上述有机工质和稀溶液可以采用同一工质。可选的，有机工质和稀溶液可以采用但不限于r1234ze、r1234yf，吸收剂溶液可以采用但不限于离子液体 [hmim][tf2n]。
[0061]
发电装置包括有机工质透平3和发电机4，其中，第一蒸发器2的管侧出口与有机工质透平3的入口连接；有机工质透平3的出口与发生器5的壳侧入口连接；有机工质透平 3通过传动轴与发电机4连接。
[0062]
作为一种可能实现方式的示例，第一蒸发器2将过热蒸汽输送至有机工质透平3中进行膨胀做功，从而带动发动机发电。过热蒸汽在有机工质透平3中做功后进入到发生器5 中，与吸收器11中的稀溶液进行换热。
[0063]
需要说明的是，发电机4可以通过线路与数据中心连接，为数据中心供电，还可以通过线路对外提供电能。
[0064]
该系统还包括第一阀门13，其中，第一阀门13的一端分别与第一蒸发器2的壳侧出口和第二蒸发器9的壳侧入口连接；第一阀门13的另一端分别与数据中心冷却装置1的入口和第二蒸发器9的壳侧出口连接。
[0065]
该系统还包括第二阀门14和第三阀门15，其中，第二阀门14的一端与第二蒸发器9 的壳侧出口连接，第二阀门14的另一端与数据中心冷却装置1连接；第三阀门15的一端与第一蒸发器2的壳侧出口连接，第三阀门15的另一端与第二蒸发器9的壳侧入口连接。
[0066]
该系统还包括温度传感器，其中，温度传感器安装在数据中心冷却装置1的出口管路上。
[0067]
作为一种可能实现方式的示例，制冷循环中第二蒸发器9所产生的冷量既可用于对外供冷，也可用于冷却数据中心1进口冷冻水。在数据中心冷却装置的冷冻水出口管路上安装温度传感器，测得冷冻水出口温度t1，若t1小于等于预设冷冻水出口温度，说明数据中心的当前温度已经降低到目标温度以下，将第一阀门13打开，第二阀门14、第三阀门 15关闭，第二蒸发器9产生的冷量通过管路传输给对外供冷装置，冷量用于对外供冷；若t1大于预设的冷冻水出口温度，说明数据中心的当前温度未降低到目标温度以下，需要进一步冷却，将第一阀门13关闭，第二阀门14、第三阀门15打开，引第一蒸发器2 出口的冷冻水进入第二蒸发器9中，冷冻水在第二蒸发器9中与制冷剂换热，得到进一步降温后再送入数据中心冷却装置1，从而提高了冷却效果。通过第一阀门13、第二阀门 14、第三阀门15和温度传
感器，能够准确控制冷量的流向，提高了对数据中心进行降温冷却的灵活性。
[0068]
根据本技术实施例的数据中心的冷电联供系统，将数据中心产生的部分热能通过发电装置转换成电能，为数据中心或外部电用户供电，将剩余热能转换为冷量对数据中心进行进一步冷却，从而对数据中心的余热进行了合理利用，提高了能源利用率，进而有效降低了数据中心能耗及运行成本。
[0069]
如图2所示，在本技术一些实施例中，有机工质透平3通过传动轴与发电机4连接，发电机4为数据中心机房以及数据中心冷却装置1供电；有机工质透平3的出口与发生器 5的入口连接；发生器5通过循环管路与吸收器11连接；发生器5的出口依次连接冷凝器6、第二蒸发器9的管侧和吸收器11的入口；第二蒸发器9的壳侧通过循环管路与数据中心冷却装置1连接，数据中心冷却装置1通过冷冻水循环泵17将冷冻水输入至第二蒸发器9中；吸收器11的出口与溶液泵12的入口连接；溶液泵12的出口与发生器5的入口连接；节流阀8的一端与冷凝器6的出口连接；节流阀8的另一端与第二蒸发器9 的管侧入口连接；还包括蒸馏器16，蒸馏器16连接于发生器5和冷凝器6之间；冷凝器 6的出口与采暖供水管路连接，冷凝器6的入口与采暖回水管路连接，采暖回水管路通过采暖循环水泵18将采暖回水输入至冷凝器6中。
[0070]
可选的，上述有机工质透平3可以是燃气轮机。
[0071]
如图2所示，作为一种可能的示例，可以将高温燃气输入至燃气轮机中进行做功，带动发电机4发电，从而为数据中心机房以及数据中心冷却装置1供电，还可以为数据中心机房所在园区进行供电。燃气轮机排汽进入到发生器5中，吸收器11中的稀溶液经溶液泵12升压后进入发生器5中，吸收有机工质透平3排汽余热升温使稀溶液中的制冷剂析出，从而使稀溶液转变为浓溶液。浓溶液返回吸收器11中，从稀溶液中析出的制冷剂蒸汽经过精馏器16精馏后进入冷凝器6中与采暖回水进行换热，从而放热冷凝，再经节流阀8节流后进入第二蒸发器9中，与来自数据中心冷却装置1的冷冻水进行换热，从而吸收冷冻水中的热量重新变为制冷剂蒸汽。换热后的冷冻水返回至数据中心冷却装置1，对数据中心冷却装置1进行冷却。制冷剂蒸汽返回吸收器11中，被吸收器11中的溶液吸收，从而完成循环。采用燃气轮机排汽余热驱动系统，一方面为数据中心提供部分电量，降低数据中心能耗；另一方面产生冷量用于冷冻水进一步降温，从而提升对数据中心的冷却效果。
[0072]
在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
[0073]
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
[0074]
在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以
是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
[0075]
在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
[0076]
在本技术中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本技术的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
[0077]
尽管上面已经示出和描述了本技术的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本技术的限制，本领域的普通技术人员在本技术的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。

技术特征：

1.一种数据中心的冷电联供系统，其特征在于，所述系统包括发电装置、第一蒸发器和制冷装置，所述制冷装置包括发生器、冷凝器、第二蒸发器、吸收器，其中，所述第一蒸发器的壳侧通过循环管路与数据中心冷却装置连接；所述第一蒸发器的管侧出口与所述发电装置的入口连接；所述发电装置的出口与所述发生器的壳侧入口连接；所述发生器的管侧通过循环管路与所述吸收器连接；所述发生器的管侧出口依次连接所述冷凝器、所述第二蒸发器的管侧和所述吸收器的入口；所述第二蒸发器的壳侧出口与所述数据中心冷却装置的入口连接，所述第一蒸发器的管侧出口与所述第二蒸发器的壳侧入口连接，所述第二蒸发器的壳侧出口与对外供冷装置连接；所述制冷装置用于将所述数据中心冷却装置产生的热量转换成冷量，通过所述冷量对外供冷，或者通过所述冷量对所述数据中心冷却装置进行冷却。2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述发电装置包括有机工质透平和发电机，其中，所述第一蒸发器的管侧出口与所述有机工质透平的入口连接；所述有机工质透平的出口与所述发生器的壳侧入口连接；所述有机工质透平通过传动轴与所述发电机连接。3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括第一阀门，其中，所述第一阀门的一端分别与所述第一蒸发器的壳侧出口和所述第二蒸发器的壳侧入口连接；所述第一阀门的另一端分别与所述数据中心冷却装置的入口和所述第二蒸发器的壳侧出口连接。4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括第二阀门和第三阀门，其中，所述第二阀门的一端与所述第二蒸发器的壳侧出口连接，所述第二阀门的另一端与所述数据中心冷却装置连接；所述第三阀门的一端与所述第一蒸发器的壳侧出口连接，所述第三阀门的另一端与所述第二蒸发器的壳侧入口连接。5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括工质泵，其中，所述冷凝器的出口与所述工质泵的入口连接；所述工质泵的出口与所述第一蒸发器的管侧入口连接。6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括溶液泵，其中，所述吸收器的出口与所述溶液泵的入口连接；所述溶液泵的出口与所述发生器的管侧入口连接。7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括压缩机，其中，所述第二蒸发器的管侧出口与所述压缩机的入口连接；所述压缩机的出口与所述吸收器的入口连接。8.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括节流阀，其中，所述节流阀的一端与所述冷凝器的出口连接；
所述节流阀的另一端与所述第二蒸发器的管侧入口连接。9.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，还包括温度传感器，其中，所述温度传感器安装在所述数据中心冷却装置的出口管路上。

技术总结

本申请关于一种数据中心的冷电联供系统。具体方案为：第一蒸发器通过循环管路与数据中心冷却装置连接；第一蒸发器的管侧出口与发电装置的入口连接；发电装置的出口与发生器的壳侧入口连接；发生器通过循环管路与吸收器连接；发生器的管侧出口依次连接冷凝器、第二蒸发器的管侧和吸收器的入口；第二蒸发器的壳侧出口与数据中心冷却装置的入口连接，第一蒸发器的管侧出口与第二蒸发器的壳侧入口连接，第二蒸发器的壳侧出口与对外供冷装置连接；制冷装置用于将数据中心冷却装置产生的热量转换成冷量，通过冷量对外供冷，或者对数据中心冷却装置进行冷却。本申请可以对数据中心的余热进行合理利用，提高了能源利用率，降低了数据中心能耗及运行成本。中心能耗及运行成本。中心能耗及运行成本。