本發(fā)明涉及余熱回收，特別是一種吸附式制冷開(kāi)展數(shù)據(jù)中心余熱回收系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

1、隨著云計(jì)算、大數(shù)據(jù)和人工智能等技術(shù)的快速發(fā)展，數(shù)據(jù)中心的規(guī)模和數(shù)量正在迅速增長(zhǎng)。數(shù)據(jù)中心作為信息處理的核心設(shè)施，其能耗占據(jù)了全球電力消耗的顯著比例，并且這一比例還在持續(xù)上升。根據(jù)文獻(xiàn)1，2018年中國(guó)數(shù)據(jù)中心的總用電量達(dá)到了1600億kwh，占全國(guó)總用電量的2.5％；預(yù)計(jì)到2030年，這個(gè)數(shù)字可能突破4000億kwh。數(shù)據(jù)中心的主要能耗來(lái)源是服務(wù)器和其他it設(shè)備，這些設(shè)備在運(yùn)行過(guò)程中會(huì)產(chǎn)生大量的熱量，需要通過(guò)冷卻系統(tǒng)進(jìn)行散熱以保證正常工作。

2、傳統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心冷卻方式主要依賴(lài)于風(fēng)冷或水冷系統(tǒng)，但這些方法往往效率較低，且存在能源浪費(fèi)的問(wèn)題。例如，數(shù)據(jù)中心余熱通常被直接排放到環(huán)境中，而沒(méi)有得到有效利用。這不僅增加了運(yùn)營(yíng)成本，也對(duì)環(huán)境造成了負(fù)面影響。因此，提高數(shù)據(jù)中心能效并有效利用余熱成為當(dāng)前研究的重點(diǎn)之一。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、鑒于現(xiàn)有的吸附式制冷開(kāi)展數(shù)據(jù)中心余熱回收中存在的問(wèn)題，提出了本發(fā)明。

2、因此，本發(fā)明所要解決的問(wèn)題在于：無(wú)法對(duì)產(chǎn)生的余熱進(jìn)行利用。

3、為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本發(fā)明提供如下技術(shù)方案：

4、第一方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種吸附式制冷開(kāi)展數(shù)據(jù)中心余熱回收系統(tǒng)，其包括，

5、多個(gè)液體冷卻機(jī)架，每個(gè)液體冷卻機(jī)架配備有服務(wù)器和中央處理單元上的水冷冷板；

6、至少一個(gè)機(jī)架水熱交換器，用于將從所述液體冷卻機(jī)架收集的熱量傳遞給建筑冷卻系統(tǒng)的進(jìn)水；

7、中間熱交換器，用于部分回收由所述液體冷卻機(jī)架排出的熱量；

8、一個(gè)或多個(gè)蒸汽壓縮冷卻機(jī)，為行間冷卻單元提供冷卻水；

9、一個(gè)吸附式冷卻機(jī)，利用所述液體冷卻機(jī)架排放的廢熱來(lái)驅(qū)動(dòng)制冷過(guò)程，并產(chǎn)生冷卻水供給所述行間冷卻單元；

10、一個(gè)濕式冷卻塔，用于排放所述吸附式冷卻機(jī)冷凝器產(chǎn)生的熱量；

11、一個(gè)或多個(gè)行間冷卻單元，用于對(duì)所述空氣冷卻服務(wù)器機(jī)架進(jìn)行冷卻；

12、一個(gè)或多個(gè)風(fēng)扇和泵，用于支持所述冷卻系統(tǒng)的運(yùn)行。

13、作為本發(fā)明所述吸附式制冷開(kāi)展數(shù)據(jù)中心余熱回收系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：還包括一個(gè)能量平衡模型，用于計(jì)算所述液體冷卻機(jī)架排放的溫水溫度，能量平衡模型基于進(jìn)入所述液體冷卻機(jī)架的水溫、所述服務(wù)器的總熱量散發(fā)、水流總量、水的密度和比熱容；

14、所述能量平衡模型還能夠根據(jù)服務(wù)器進(jìn)水溫度的變化，預(yù)測(cè)液體冷卻服務(wù)器的平均cpu溫度，其中，計(jì)算公式表示為：

15、

16、式中，a1＝28.81和a2＝0.88適用于服務(wù)器進(jìn)水溫度在的范圍；

17、所述能量平衡模型提供了排氣溫水的溫度，具體表示為：

18、

19、式中，和分別是水的進(jìn)出溫度，是所有液體冷服務(wù)器的熱量散發(fā)總和，是所有服務(wù)器的水流總和，ρw是水的密度，cp,w是水的比熱容。

20、作為本發(fā)明所述吸附式制冷開(kāi)展數(shù)據(jù)中心余熱回收系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：所述吸附式冷卻機(jī)包括高溫循環(huán)、中溫循環(huán)和低溫循環(huán)，其中，

21、高溫循環(huán)將所述吸附式冷卻機(jī)的發(fā)生器與所述液體冷卻機(jī)架的排氣水流連接起來(lái)；

22、中溫循環(huán)將所述吸附式冷卻機(jī)的冷凝器與所述濕式冷卻塔相連，提供熱量排放；

23、低溫循環(huán)負(fù)責(zé)產(chǎn)生冷卻水，該冷卻水被供應(yīng)給安裝在空氣冷卻服務(wù)器機(jī)架中的行間冷卻單元；

24、吸附式冷卻機(jī)與蒸汽壓縮冷卻機(jī)形成能量平衡，表示為：

25、

26、式中，和分別是吸附式冷卻機(jī)與蒸汽壓縮冷卻機(jī)蒸發(fā)器上的冷卻負(fù)荷，α是在0到1之間變化的負(fù)荷共享因子。

27、作為本發(fā)明所述吸附式制冷開(kāi)展數(shù)據(jù)中心余熱回收系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：還包括一個(gè)熱回收系統(tǒng)，該系統(tǒng)通過(guò)中間熱交換器將所述液體冷卻機(jī)架排放的廢熱傳遞給所述吸附式冷卻機(jī)發(fā)生器離開(kāi)的水流，以提高發(fā)生器側(cè)的溫度并驅(qū)動(dòng)吸附冷卻。

28、作為本發(fā)明所述吸附式制冷開(kāi)展數(shù)據(jù)中心余熱回收系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：還包括一個(gè)成本效益分析系統(tǒng)，用于評(píng)估所述新冷卻系統(tǒng)相對(duì)于現(xiàn)有基礎(chǔ)設(shè)施的能源節(jié)約效率、運(yùn)營(yíng)開(kāi)支節(jié)約以及二氧化碳排放罰款成本減少；

29、所述成本效益分析系統(tǒng)滿(mǎn)足公式為：

30、

31、lcc＝capex+opex+co2cost；

32、式中，oprxos是原始系統(tǒng)的年度運(yùn)營(yíng)支出，opexns是新系統(tǒng)的年度運(yùn)營(yíng)支出。

33、作為本發(fā)明所述吸附式制冷開(kāi)展數(shù)據(jù)中心余熱回收系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：還包括一個(gè)成本回收期計(jì)算方法，用于確定從運(yùn)營(yíng)支出的節(jié)約中彌補(bǔ)資本支出所需的最短時(shí)間，所述方法基于使用吸附式冷卻機(jī)所獲得的利潤(rùn)，以及初始投資的成本，所述成本回收期cpp滿(mǎn)足公式為：

34、

35、式中，capex是新增加的資本支出，savings是每年的運(yùn)營(yíng)支出節(jié)約額。

36、作為本發(fā)明所述吸附式制冷開(kāi)展數(shù)據(jù)中心余熱回收系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：還包括一個(gè)流網(wǎng)絡(luò)模型，用于模擬帶有五個(gè)機(jī)架和兩個(gè)行間冷卻單元的空氣冷卻基礎(chǔ)設(shè)施，所述流網(wǎng)絡(luò)模型用于預(yù)測(cè)空氣冷數(shù)據(jù)中心內(nèi)不同位置的溫度分布，以及行間冷卻單元內(nèi)的風(fēng)扇功耗；

37、所述流網(wǎng)絡(luò)模型的輸入?yún)?shù)包括：ircu的總氣流量和水流量、進(jìn)入ircu的冷卻水溫度以及所有服務(wù)器中分布的總熱負(fù)荷。

38、作為本發(fā)明所述吸附式制冷開(kāi)展數(shù)據(jù)中心余熱回收系統(tǒng)的一種優(yōu)選方案，其中：還包括一個(gè)gordon-ng單方程模型，用于模擬蒸汽壓縮冷卻機(jī)的性能，該模型基于冷卻機(jī)蒸發(fā)器的熱負(fù)荷、冷卻機(jī)蒸發(fā)器產(chǎn)生的冷卻水溫度、進(jìn)入vcr冷卻機(jī)冷凝器的環(huán)境空氣溫度，以及冷卻機(jī)在壓縮機(jī)和水循環(huán)泵中的功耗；

39、所述gordon-ng單方程模型為熱驅(qū)動(dòng)的冷卻機(jī)模擬吸附式冷卻機(jī)的非標(biāo)準(zhǔn)性能，具體表示為：

40、

41、式中，表示冷卻機(jī)蒸發(fā)器上的冷卻負(fù)荷，為添加到發(fā)生器側(cè)的廢熱，為ht側(cè)熱水的進(jìn)口溫度，和為lt循環(huán)的進(jìn)出口溫度，為濕式冷卻塔提供給mt側(cè)的進(jìn)水溫度。

42、第二方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)設(shè)備，包括存儲(chǔ)器和處理器，所述存儲(chǔ)器存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其中：所述處理器執(zhí)行所述計(jì)算機(jī)程序時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的吸附式制冷開(kāi)展數(shù)據(jù)中心余熱回收系統(tǒng)的任一步驟。

43、第三方面，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)介質(zhì)，其上存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)程序，其中：所述計(jì)算機(jī)程序被處理器執(zhí)行時(shí)實(shí)現(xiàn)上述的吸附式制冷開(kāi)展數(shù)據(jù)中心余熱回收系統(tǒng)的任一步驟。

44、本發(fā)明有益效果為：通過(guò)引入吸附式制冷技術(shù)，數(shù)據(jù)中心的余熱可以被用來(lái)驅(qū)動(dòng)制冷過(guò)程，從而產(chǎn)生額外的冷卻能力，這樣不僅可以減少外部能源的消耗，還可以提高數(shù)據(jù)中心的整體能源利用效率；吸附式制冷系統(tǒng)能夠利用原本被視為廢熱的能量，減少了對(duì)外部冷卻資源的需求，從而降低了電力消耗和相關(guān)的運(yùn)營(yíng)成本。同時(shí)，由于減少了機(jī)械冷卻設(shè)備的使用，維護(hù)成本也會(huì)相應(yīng)下降。

45、通過(guò)有效地回收和利用數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生的余熱，可以大幅減少溫室氣體排放。這對(duì)于應(yīng)對(duì)氣候變化和實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)具有重要意義；吸附式制冷系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，沒(méi)有復(fù)雜的機(jī)械部件，因此故障率相對(duì)較低，此外，該系統(tǒng)可以在不同溫度范圍內(nèi)穩(wěn)定運(yùn)行，增強(qiáng)了整個(gè)冷卻系統(tǒng)的可靠性和穩(wěn)定性。