[發(fā)明專利]一種污水源熱泵與數(shù)據(jù)中心復(fù)合清潔供冷供熱系統(tǒng)及方法

在審

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• 申請日: 2017-10-13
• 公開（公告）號: CN107726424A
• 公開（公告）日: 2018-02-23
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 張群力;楊志鵬;王志剛
• 申請（專利權(quán)）人: 北京建筑大學(xué)
• 主分類號: F24D3/10
• 分類號: F24D3/10;F24D3/18;F24D19/00
• 代理公司: 北京眾合誠成知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司11246
• 代理人: 陳波

1.一種污水源熱泵與數(shù)據(jù)中心復(fù)合清潔供冷供熱系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)中心系統(tǒng)包括順次連通的污水廠(1)、回收污水冷量的污水源熱泵系統(tǒng)(2)、一級換熱站(31)、數(shù)據(jù)中心制冷機(jī)房(4)、數(shù)據(jù)中心(5)、空氣源熱泵(6)、需冷或需熱用戶(7)、二級換熱站(32)；

所述污水源熱泵系統(tǒng)(2)夏季工況時冷凝端通過污水供水管網(wǎng)(9)與污水廠(1)相連，蒸發(fā)端通過污水源熱泵出水管網(wǎng)(10)與一級換熱站(31)連接；冬季工況時蒸發(fā)端通過污水供水管網(wǎng)(9)與污水廠(1)相連，冷凝端通過污水源熱泵出水管網(wǎng)(10)與一級換熱站(31)連接；

所述一級換熱站(31)通過冷凍水供水管網(wǎng)(11)與數(shù)據(jù)中心制冷機(jī)房(4)相連，數(shù)據(jù)中心(5)通過冷凍水回水管網(wǎng)(12)與一級換熱站(31)相連；一級換熱站(31)、數(shù)據(jù)中心制冷機(jī)房(4)和數(shù)據(jù)中心(5)構(gòu)成循環(huán)回路；

所述一級換熱站(31)通過一級換熱站出水管網(wǎng)(13)與二級換熱站(32)相連，二級換熱站(32)通過二級換熱站出水管網(wǎng)(14)與需冷用戶制冷機(jī)房(8)連接，需冷用戶(7)通過用戶回水管網(wǎng)(15)與二級換熱站(32)連接，二級換熱站(32)、需冷用戶(7)、需冷用戶制冷機(jī)房(8)構(gòu)成循環(huán)回路；二級換熱站(32)還通過用戶進(jìn)水管網(wǎng)(19)與需熱用戶(7)連接；

所述空氣源熱泵(6)通過熱空氣供氣管網(wǎng)(16)與數(shù)據(jù)中心(5)連接，通過采暖供水管網(wǎng)(17)、采暖回水管網(wǎng)(18)與需熱用戶(7)相連；

所述二級換熱站(32)通過污水源熱泵回水管網(wǎng)(20)與污水源熱泵系統(tǒng)(2)連接，污水源熱泵系統(tǒng)(2)通過污水回水管網(wǎng)(21)與污水廠(1)連接。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水源熱泵與數(shù)據(jù)中心復(fù)合清潔供冷供熱系統(tǒng)，其特征在于，所述數(shù)據(jù)中心制冷機(jī)房(4)為數(shù)據(jù)中心(5)提供冷量。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水源熱泵與數(shù)據(jù)中心復(fù)合清潔供冷供熱系統(tǒng)，其特征在于，所述需冷用戶制冷機(jī)房(8)為需冷用戶(7)提供冷量。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水源熱泵與數(shù)據(jù)中心復(fù)合清潔供冷供熱系統(tǒng)，其特征在于，所述一級換熱站(31)是污水源熱泵系統(tǒng)(2)出水和數(shù)據(jù)中心制冷機(jī)房(4)冷凍水回水的換熱裝置。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的污水源熱泵與數(shù)據(jù)中心復(fù)合清潔供冷供熱系統(tǒng)，其特征在于，所述二級換熱站(32)是一級換熱站(31)出水和需冷用戶(7)回水的換熱裝置。

6.權(quán)利要求1-5任一項權(quán)利要求所述的一種污水源熱泵與數(shù)據(jù)中心復(fù)合清潔供冷供熱系統(tǒng)的方法，其特征在于，該方法是回收和多級利用污水中冷、熱量和數(shù)據(jù)中心產(chǎn)生的熱量，實(shí)現(xiàn)能量梯級利用和碳中和；具體包括：

所述污水源熱泵系統(tǒng)(2)從污水中提取的冷量，通過一級換熱站(31)進(jìn)入數(shù)據(jù)中心制冷機(jī)房(4)，冷卻數(shù)據(jù)中心制冷機(jī)房(4)的進(jìn)水，當(dāng)一級換熱站(31)冷量不足時，數(shù)據(jù)中心制冷機(jī)房(4)作為輔助冷源為數(shù)據(jù)中心(5)提供冷量，降低數(shù)據(jù)中心(5)的能量損耗，為數(shù)據(jù)中心(5)提供完冷量的水通過冷凍水回水管網(wǎng)(12)回流至一級換熱站(31)；

一級換熱站(31)的冷卻水經(jīng)一級換熱站出水管網(wǎng)(13)輸送到二級換熱站(32)，通過二級換熱站出水管網(wǎng)(14)冷卻需冷用戶制冷機(jī)房(8)進(jìn)水，不足冷量由用戶制冷機(jī)房(8)提供，降低需冷用戶(7)的能量消耗；

污水源熱泵系統(tǒng)(2)從污水中提取的熱量，直接進(jìn)入二級換熱站(32)，通過加熱用戶回水管網(wǎng)(15)中的回水溫度，為需熱用戶(7)供熱；

數(shù)據(jù)中心(5)產(chǎn)生的高溫氣體，經(jīng)空氣源熱泵(6)將熱量傳遞給熱水，經(jīng)采暖供水管網(wǎng)(17)輸送至需熱用戶(7)，為需熱用戶(7)提供熱量；

二級換熱站(32)的出水經(jīng)污水源熱泵回水管網(wǎng)(20)回流至污水源熱泵(2)。

7.一種污水源熱泵與數(shù)據(jù)中心復(fù)合清潔供冷供熱系統(tǒng)的方法，其特征在于，具體包括：

夏季工況下，空氣源熱泵(6)關(guān)閉；經(jīng)污水源熱泵系統(tǒng)(2)提取污水廠(1)污水中冷量，將污水源熱泵回水管網(wǎng)(20)中回水溫度降低至5℃，經(jīng)污水源熱泵出水管網(wǎng)(10)傳輸至一級換熱站(31)，冷卻數(shù)據(jù)中心(5)的15℃出水，將其降溫至10℃，數(shù)據(jù)中心制冷機(jī)房(4)的冷水機(jī)組作為備用冷源，在污水源熱泵冷量不滿足數(shù)據(jù)中心(5)的供冷需求時，數(shù)據(jù)中心制冷機(jī)房(4)的冷水機(jī)組作為輔助冷源為數(shù)據(jù)機(jī)房提供冷量；5℃的冷水經(jīng)一級換熱站(31)換熱后被加熱至10℃，通過一級換熱站出水管網(wǎng)(13)進(jìn)入二級換熱站(32)，與需冷用戶制冷機(jī)房(8)的回水進(jìn)行熱交換，將15℃的回水溫度預(yù)冷至13℃，降低需冷用戶制冷機(jī)房(8)的能耗，不足冷量由制冷機(jī)房的冷水機(jī)組提供，為周邊需冷用戶(7)供冷，實(shí)現(xiàn)夏季污水中冷量的再次利用；經(jīng)二級換熱站(32)后的出水溫度被加熱至12℃，通過污水源熱泵回水管網(wǎng)(20)回流至污水源熱泵系統(tǒng)(2)；

冬季工況下，經(jīng)污水源熱泵系統(tǒng)(2)提取污水廠(1)污水中熱量，將污水源熱泵回水管網(wǎng)(20)中回水溫度提高至47℃，經(jīng)污水源熱泵出水管網(wǎng)(10)直接傳輸至二級換熱站(32)，加熱用戶回水管網(wǎng)(15)中40℃回水溫度至45℃，通過用戶進(jìn)水管網(wǎng)(19)將熱水提供給需熱用戶(7)，經(jīng)二級換熱站(32)后的出水溫度被降低至42℃，通過污水源熱泵回水管網(wǎng)(20)回流至污水源熱泵系統(tǒng)(2)；空氣源熱泵(6)回收數(shù)據(jù)中心(5)排出的35℃高溫空氣中熱量，將40℃的采暖回水管網(wǎng)(18)中的回水加熱至50℃，通過需熱用戶采暖供水管網(wǎng)(17)為需熱用戶(7)提供熱量。