基于服务器废热和太阳能的冷热联供系统及方法
【专利摘要】本发明公开了一种基于服务器废热和太阳能的冷热联供系统及方法。包括补水管、循环泵、第一电动截止阀、入口连接管、微通道平板热管换热器、局部热源、第一温度传感器、服务器、出口连接管、第二电动截止阀、出口主管道、第二温度传感器、第三电动截止阀、第四电动截止阀、热水罐、热水管、热用户、第五电动截止阀、太阳能补水管、旁路管、蒸汽发生器、热媒管、太阳能集热场、蒸汽管道、溴化锂制冷机、冷水管、储冷器、新风机组、制冷输送管。本发明利用服务器中的废热，实现对太阳能补水的梯级加热，提高了蒸汽量和制冷量；通过储冷器和热水罐保证了冷、热的连续供应，在提高冷却速率的同时，也提高了系统的用能效率，大大降低了能耗。
【专利说明】基于服务器废热和太阳能的冷热联供系统及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种基于服务器废热和太阳能的冷热联供系统及方法，属于电子器件余热利用及太阳能热利用领域。
【背景技术】
[0002]随着云计算和超级计算等在电子信息网络技术中的发展，大型计算机和服务器的需求越来越大，于此同时，大型计算机服务器的应用带来的换热问题一方面制约了技术的发展，另一方面带来了经济成本的提高和对环境的热污染问题。如何实现对计算机服务器中的低品位热源加以利用成为计算机服务器散热技术发展的重要方向。
[0003]热管技术作为一种小温差高热流的快速散热技术，为该技术的发展提供了一个选择性的方向，但现有技术如何实现将热管携带的大量热量进行快速排出也存在不足。
[0004]于此同时，对于大型计算机中心来说，其所产生的废热的量是相当大的，仅仅作为热水资源利用，大大超过了用户需求。因此如何实现对这一低品位的热能的进一步利用也存在不足。
[0005]太阳能制冷技术作为一种高效清洁的能源利用技术，但其存在的连续性不足，局部的可用能有限，如何提高太阳能制冷产量以保证系统的连续只能需求也有待进一步发展。
[0006]因此针对上述问题，对于如何高效提取计算机服务器系统中的低品位热能并实现有效循环利用，以及如何提高太阳能制冷系统的效率，在有限区域内达到满足连续供能的目标还有待进一步改进。
【发明内容】
[0007]本发明的目的在于克服上述不足，提供一种基于服务器废热和太阳能的冷热联供系统及方法。
[0008]为实现上述目的，本发明采用以下技术方案:
基于服务器废热和太阳能的冷热联供系统包括补水管、循环泵、第一电动截止阀、入口连接管、微通道平板热管换热器、局部热源、第一温度传感器、服务器、出口连接管、第二电动截止阀、出口主管道、第二温度传感器、第三电动截止阀、第四电动截止阀、热水罐、热水管、热用户、第五电动截止阀、太阳能补水管、旁路管、蒸汽发生器、热媒管、太阳能集热场、蒸汽管道、溴化锂制冷机、冷水管、储冷器、新风机组、制冷输送管；补水管与入口连接管、微通道平板热管换热器、出口连接管、出口主管道、热水罐、太阳能补水管、蒸汽发生器、蒸汽管道、溴化锂制冷机、冷水管、储冷器顺次连接构成循环回路，微通道平板热管换热器包括微通道管束和平板热管。补水管上装有循环泵，入口连接管入口处装有第一电动截止阀，出口连接管出口处装有第二电动截止阀，出口主管道末端依次装有第三电动截止阀和第二温度传感器，太阳能补水管入口装有第五电动截止阀；旁路管的入口在第三电动截止阀和第四电动截止阀之间与出口主管道相连，旁路管的出口与在第五电动截止阀之后与太阳能补水管相连，旁路管的入口装有第四电动截止阀；热用户通过热水管与热水罐相连；太阳能集热场通过热媒管与蒸汽发生器相连；新风机组通过制冷输送管相连；局部热源在服务器上，局部热源内部装有第一温度传感器；微通道平板热管换热器安装在局部热源上；微通道管束贯穿布置在平板热管的冷凝区。
[0009]所述的太阳能集热场的几何聚光比在10倍以上，热媒管的热媒工作温度为200°C以上。所述的蒸汽发生器的出口蒸汽温度为150°c?25(rc的中温蒸汽。所述的溴化锂制冷机为双效溴化锂制冷机。
[0010]基于服务器废热和太阳能的冷热联供方法:服务器工作过程中局部热源产生的热量被微通道平板热管换热器快速吸收交换产生热水通过出口连接管和出口主管道输送到热水罐进行贮存；热水罐中的热水一部分直接通过热水管输送到热用户被利用；热水罐中的热水另一部分经太阳能补水管输送到汽发生器与经热媒管从太阳能集热场输送的高温热媒进行热交换，产生15(T250°C中温蒸汽；中温蒸汽经蒸汽管道输送到溴化锂制冷机作为热源产生TC以下的冷水，冷水经冷水管输送到储冷器进行贮存；储冷器中的冷水一部分作为冷源经制冷输送管到新风机组进行热交换，产生冷空气调节室温；储冷器中的冷水另一部分作为冷却水经补水管和入口连接管流入微通道平板热管换热器。当热水温度低于第二温度传感器的设定值时，第三电动截止阀和第五电动截止阀关闭，第四电动截止阀打开，热水经旁路管直接流入蒸汽发生器被加热成中高温蒸汽。
[0011]本发明通过给微通道平板热管换热器实现从服务器中获得可利用的热水资源，通过热水罐实现热水的连续供应，同时实现了对太阳能蒸汽发生器补水的梯级加热，提高了太阳能蒸汽的产量和制冷量，再通过储冷器保证了系统冷却水的连续供应功能，在提高系统冷却速率的同时，也提高了系统的用能效率，大大降低了能耗。与现有技术相比，具有明显的技术进步性。
【专利附图】
【附图说明】
[0012]图1是基于服务器废热和太阳能的冷热联供系统的结构示意图；
图2是本发明的微通道平板热管换热器的结构示意图；
图中:补水管1、循环泵2、第一电动截止阀3、入口连接管4、微通道平板热管换热器5、局部热源6、第一温度传感器7、服务器8、出口连接管9、第二电动截止阀10、出口主管道
11、第二温度传感器12、第三电动截止阀13、第四电动截止阀14、热水罐15、热水管16、热用户17、第五电动截止阀18、太阳能补水管19、旁路管20、蒸汽发生器21、热媒管22、太阳能集热场23、蒸汽管道24、溴化锂制冷机25、冷水管26、储冷器27、新风机组28、制冷输送管29、微通道管束30、平板热管31。
【具体实施方式】
[0013]如图1所示，基于服务器废热和太阳能的冷热联供系统包括补水管1、循环泵2、第一电动截止阀3、入口连接管4、微通道平板热管换热器5、局部热源6、第一温度传感器7、服务器8、出口连接管9、第二电动截止阀10、出口主管道11、第二温度传感器12、第三电动截止阀13、第四电动截止阀14、热水罐15、热水管16、热用户17、第五电动截止阀18、太阳能补水管19、旁路管20、蒸汽发生器21、热媒管22、太阳能集热场23、蒸汽管道24、溴化锂制冷机25、冷水管26、储冷器27、新风机组28、制冷输送管29，微通道平板热管换热器5包括微通道管束30和平板热管31。补水管I与入口连接管4、微通道平板热管换热器5、出口连接管9、出口主管道11、热水罐15、太阳能补水管19、蒸汽发生器21、蒸汽管道24、溴化锂制冷机25、冷水管26、储冷器27顺次连接构成循环回路；补水管I上装有循环泵2，入口连接管4入口处装有第一电动截止阀3，出口连接管9出口处装有第二电动截止阀10，出口主管道11末端依次装有第三电动截止阀13和第二温度传感器12，太阳能补水管19入口装有第五电动截止阀18 ;旁路管20的入口在第三电动截止阀13和第四电动截止阀14之间与出口主管道11相连，旁路管20的出口与在第五电动截止阀18之后与太阳能补水管19相连，旁路管20的入口装有第四电动截止阀14 ;热用户17通过热水管16与热水罐15相连；太阳能集热场23通过热媒管22与蒸汽发生器21相连；新风机组28通过制冷输送管29相连；局部热源6在服务器8上，局部热源6内部装有第一温度传感器7 ;微通道平板热管换热器5安装在局部热源6上；微通道管束30贯穿布置在平板热管31的冷凝区。
[0014]所述的太阳能集热场23的几何聚光比在10倍以上，热媒管22的热媒工作温度为200°C以上，可与建筑物相适应的聚光系统，包括槽式和线性菲涅耳聚光形式。所述的蒸汽发生器21的出口蒸汽温度为150°C ?250°C的中温蒸汽。所述的溴化锂制冷机25为双效溴化锂制冷机。
[0015]基于服务器废热和太阳能的冷热联供方法是:服务器8工作过程中局部热源6产生的热量被微通道平板热管换热器5快速吸收交换产生热水通过出口连接管9和出口主管道11输送到热水罐15进行贮存；热水罐15中的热水一部分直接通过热水管16输送到热用户17被利用；热水罐15中的热水另一部分经太阳能补水管19输送到蒸汽发生器21与经热媒管22从太阳能集热场23输送的高温热媒进行热交换，产生15(T250°C中温蒸汽；中温蒸汽经蒸汽管道24输送到溴化锂制冷机25作为热源产生TC以下的冷水，冷水经冷水管26输送到储冷器27进行贮存；储冷器27中的冷水一部分作为冷源经制冷输送管29到新风机组28进行热交换，产生冷空气调节室温；储冷器27中的冷水另一部分作为冷却水经补水管I和入口连接管4流入微通道平板热管换热器5。当热水温度低于第二温度传感器12的设定值时，第三电动截止阀13和第五电动截止阀18关闭，第四电动截止阀14打开，热水经旁路管20直接流入蒸汽发生器21被加热成中高温蒸汽。
[0016]本发明的具体工作过程为:服务器开始工作时，局部热源开始发热，产生的热量传导给微通道平板热管换热器，微通道平板热管换热器内的工质吸热沸腾蒸发后在蒸发去通过冷凝换热将热量输送给微通道管束内的冷水。当局部热源的第一温度传感器测得温度达到设定值时，第一电动截止阀、第二电动截止阀和第四电动截止阀开启，第三电动截止阀关闭，循环泵开启带动管内水开始循环流动，热量被微通道平板热管换热器内热水通过出口连接管、出口主管道和旁路管与热水罐输送的热水在太阳能补水管内汇合，流入蒸汽发生器与经热媒管从太阳能集热场输送的高温热媒进行热交换，产生15(T250°C中温蒸汽；中温蒸汽经蒸汽管道输送到溴化锂制冷机作为热源产生7V以下的冷水，冷水经冷水管输送到储冷器进行贮存；储冷器中的冷水一部分作为冷源经制冷输送管到新风机组进行热交换，产生冷空气调节室温；另一部分作为冷却水经补水管和入口连接管流入微通道平板热管换热器。被加热成中高温蒸汽。当第二温度传感器的温度达到设定值时，第三电动截止阀开启，第四电动截止阀关闭，蒸汽发生器内的补水仅从热水罐中输送。热水罐中的一部分水直接通过热水管输送到热用户被利用。
【权利要求】
1.一种基于服务器废热和太阳能的冷热联供系统，其特征在于包括补水管(I)、循环泵(2)、第一电动截止阀(3)、入口连接管(4)、微通道平板热管换热器(5)、局部热源(6)、第一温度传感器(7)、服务器(8)、出口连接管(9)、第二电动截止阀(10)、出口主管道(11)、第二温度传感器(12)、第三电动截止阀(13)、第四电动截止阀(14)、热水罐(15)、热水管(16)、热用户(17)、第五电动截止阀(18)、太阳能补水管(19)、旁路管(20)、蒸汽发生器(21)、热媒管(22)、太阳能集热场(23)、蒸汽管道(24)、溴化锂制冷机(25)、冷水管(26)、储冷器(27)、新风机组(28)、制冷输送管(29)，微通道平板热管换热器(5)包括微通道管束(30)和平板热管(31);补水管(I)与入口连接管(4)、微通道平板热管换热器(5)、出口连接管(9)、出口主管道(11)、热水罐(15)、太阳能补水管(19)、蒸汽发生器(21)、蒸汽管道(24)、溴化锂制冷机(25)、冷水管(26)、储冷器(27)顺次连接构成循环回路；补水管(I)上装有循环泵(2)，入口连接管(4)入口处装有第一电动截止阀(3)，出口连接管(9)出口处装有第二电动截止阀(10)，出口主管道(11)末端依次装有第三电动截止阀(13)和第二温度传感器(12)，太阳能补水管(19)入口装有第五电动截止阀(18);旁路管(20)的入口在第三电动截止阀(13)和第四电动截止阀(14)之间与出口主管道(11)相连，旁路管(20)的出口与在第五电动截止阀(18)之后与太阳能补水管(19)相连，旁路管(20)的入口装有第四电动截止阀(14);热用户(17)通过热水管(16)与热水罐(15)相连；太阳能集热场(23)通过热媒管(22)与蒸汽发生器(21)相连；新风机组(28)通过制冷输送管(29)相连；局部热源(6)在服务器(8)上，局部热源(6)内部装有第一温度传感器(7);微通道平板热管换热器(5)安装在局部热源(6)上；微通道管束(30)贯穿布置在平板热管(31)的冷凝区。
2.根据权利要求1所述的一种基于服务器废热和太阳能的冷热联供系统，其特征在于所述的太阳能集热场(23)的几何聚光比在10倍以上，热媒管(22)的热媒工作温度为200°C以上。
3.根据权利要求1所述的一种基于服务器废热和太阳能的冷热联供系统，其特征在于所述的蒸汽发生器(21)的出口蒸汽温度为150°C ?250°C的中温蒸汽。
4.根据权利要求1所述的一种基于服务器废热和太阳能的冷热联供系统，其特征在于所述的溴化锂制冷机(25)为双效溴化锂制冷机。
5.一种使用如权利要求1所述系统的基于服务器废热和太阳能的冷热联供方法，其特征在于:服务器(8)工作过程中局部热源(6)产生的热量被微通道平板热管换热器(5)快速吸收交换产生热水通过出口连接管(9)和出口主管道(11)输送到热水罐(15)进行贮存；热水罐(15)中的热水一部分直接通过热水管(16)输送到热用户(17)被利用；热水罐(15)中的热水另一部分经太阳能补水管(19)输送到汽发生器(21)与经热媒管(22)从太阳能集热场(23)输送的高温热媒进行热交换，产生15(T250°C中温蒸汽；中温蒸汽经蒸汽管道(24)输送到溴化锂制冷机(25)作为热源产生7°C以下的冷水，冷水经冷水管(26)输送到储冷器(27)进行贮存；储冷器(27)中的冷水一部分作为冷源经制冷输送管(29)到新风机组(28)进行热交换，产生冷空气调节室温；储冷器(27)中的另一部分作为冷却水经补水管(I)和入口连接管(4)流入微通道平板热管换热器(5 );当热水温度低于第二温度传感器(12)的设定值时，第三电动截止阀(13)和第五电动截止阀(18)关闭，第四电动截止阀(14)打开，热水经旁路管(20)直接流入蒸汽发生器(21)被加热成中高温蒸汽。
【文档编号】G06F1/20GK103940146SQ201410187971
【公开日】2014年7月23日 申请日期:2014年5月7日 优先权日:2014年5月7日
【发明者】张良, 华蒙, 姚晓莉, 易思阳, 范利武, 俞自涛, 胡亚才 申请人:浙江大学