“云計算”工業(yè)園區(qū)余熱利用系統(tǒng)研究.pdf

1、當前，我國工業(yè)化和城鎮(zhèn)化進程加快，能源和環(huán)境之間的矛盾日益突出，工業(yè)園區(qū)作為工業(yè)化和城鎮(zhèn)化的新產(chǎn)物，其能源結構是否合理，直接關系到我國能源發(fā)展方向。在工業(yè)園區(qū)制定經(jīng)濟合理、安全可靠的用能方式，是解決上述問題的關鍵，這就要求人們對工業(yè)園區(qū)進行合理地能源規(guī)劃，通過能源規(guī)劃來優(yōu)化能源結構。
　　本文針對目前大型數(shù)據(jù)中心普遍存在的能量利用率低、溫室氣體排放嚴重等問題，以低品位熱能余熱利用模型、區(qū)域供冷供熱模型以及常規(guī)能源系統(tǒng)模型為依托，建

2、立了大型云計算工業(yè)園區(qū)的能源綜合管理模型：主要包括冷熱源系統(tǒng)的能耗模型（離心式/螺桿式/模塊式水源熱泵機組的變工況能耗模型、蒸汽雙效型溴化鋰吸收式制冷機組能耗模型以及燃氣鍋爐能耗模型）、區(qū)域供冷（熱）輸配系統(tǒng)的能耗模型（包括一次泵、二級泵、冷卻水泵能耗模型）、冬季低品位熱源的輸配能耗模型（即“云計算中心”冷凍水回水加壓泵能耗模型、電廠冷卻水加壓泵能耗模型）、低品位熱源水輸配熱損失計算模型以及水源熱泵熱泵系統(tǒng)相比于常規(guī)能源系統(tǒng)的經(jīng)濟性計算

3、模型。
　　以大型數(shù)據(jù)中心能源綜合管理模型為依據(jù)，利用C＃軟件，完成“大型數(shù)據(jù)中心節(jié)能設計與評估軟件V1.0”的開發(fā)，因地制宜地結合可利用資源量，以最大限度利用廢熱、降低能耗為目標，尋找基于云計算工業(yè)園區(qū)廢熱的水源熱泵最佳用能方案。
　　本文以重慶某云計算中心配套服務區(qū)水源熱泵區(qū)域供冷(熱)項目為依托，在分析園區(qū)可利用低位熱源種類的基礎上，提出以電廠冷卻水和以云計算中心冷凍水回水為熱源的兩種水源熱泵區(qū)域供熱方案；利用SWOT

4、分析法對電廠冷卻水、冷凍水回水兩種低位熱源余熱利用方案進行對比，并對工業(yè)園區(qū)余熱梯級利用原理進行闡述。通過熱泵將工業(yè)園區(qū)余熱及不能直接被利用的低位熱能加以利用，在降低―云計算服務區(qū)‖供熱能耗的同時，減少了工業(yè)園區(qū)廢熱的排放。
　　對于電廠冷卻水余熱利用方案，本文通過軟件動態(tài)仿真，以輸配能耗、輸送能效比以及熱源水輸配熱損失、最大溫降為考核指標，對輸配系統(tǒng)進行優(yōu)化；在此基礎上，對熱源水側(cè)輸配溫差△T2和熱泵機組蒸發(fā)器側(cè)換熱溫差△T1的

5、組合形式展開詳細分析論述，以節(jié)能效益和經(jīng)濟效益為考核指標，對比得出最佳組合方案（熱源水輸配溫差△T2取13℃，換熱溫差△T1取10℃）；在此基礎上對該方案相比于常規(guī)燃氣鍋爐供熱方案的節(jié)能潛力、增量投資和靜態(tài)增量投資回收期等指標進行綜合評價；最后，從熱泵機組熱水出水溫度和電廠冷卻水溫度兩方面出發(fā)，利用水源熱泵供熱變工況能耗模型，分析兩者對以電廠冷卻水為熱源的水源熱泵供熱方案能耗水平的影響程度。
　　研究表明，電廠冷卻水冬季最大溫降為

6、0.89℃，長距離輸送不會影響供熱品質(zhì)。熱源水換熱溫差△T1取10℃，輸送溫差△T2取13℃，年節(jié)約運行費139.83萬元，靜態(tài)增量投資回收期6.93年，為最佳方案；相比于常規(guī)燃氣鍋爐供熱方案，累計節(jié)約標煤774.50t，節(jié)能率47.6％。
　　對于冷凍水回水余熱利用方案，本文從熱泵機組蒸發(fā)側(cè)熱源水的供水溫度入手，通過計算不同熱源水供水溫度下，“云計算服務區(qū)”水源熱泵機組能耗以及機組制熱性能系數(shù)，分析“云計算中心集中制冷站”冷凍水

7、回水對于“云計算服務區(qū)”水源熱泵供熱能耗的影響程度。另一方面，本文針對熱源水供水溫度及換熱溫差對低品位加壓泵（取水二級泵）和冷卻水泵（取水一級泵）能耗的影響程度展開分析，得出熱源水取水能耗受二者的影響水平。此外，本文針對熱源水不同溫度和輸配溫差工況下，冷凍水回水余熱利用方案相比于常規(guī)燃氣鍋爐供熱方案的節(jié)能量和節(jié)能率進行評價，實現(xiàn)云計算中心集中制冷站變工況運行時，云計算服務區(qū)區(qū)域能源站水源熱泵供熱系統(tǒng)的動態(tài)仿真，為方案的優(yōu)化設計提供參考。

8、
　　研究表明，以數(shù)據(jù)中心冷凍水回水為熱源的水源熱泵供熱方案，冬季系統(tǒng)累計節(jié)約耗能折合標煤625.89t，節(jié)能率38.5%，增量成本靜態(tài)投資回收期為7.14年。采用該方案，“云計算中心”蒸汽雙效型溴化鋰吸收式制冷機組的蒸汽耗量可減少5792.83噸，冷卻水泵累計耗電可減少222101.6 kW·h。熱泵機組冷凝側(cè)作為“云計算服務區(qū)”供熱的熱源，蒸發(fā)側(cè)作為“云計算中心”數(shù)據(jù)機房的空調(diào)冷源，消耗少量的電能，同時制備冷量和熱量，熱泵機組