摘要:随着数据中心和信息技术设备的不断发展,数据中心能耗不断增加,我国数据中心能耗已占到全社会用电量的4%,而数据中心冷却系统占数据中心能耗的30~50%。同时,随着新型高能耗芯片的发展,传统的冷却方式已经不能满足IT设备冷却的要求,因此如何降低数据中心能耗,特别是冷却系统能耗,满足高热流密度数据中心的冷却要求成为数据中心领域的研究重点。为了解决数据中心冷却系统的高能耗和高热流密度的需求,浸没式冷却技术应运而生,本文主要对数据中心浸没式冷却技术的研究,及其使用现状进行介绍和说明,对比单相浸没式冷却技术和双相浸没式冷却技术的冷却原理,对其发展现状和使用前景进行阐述,同时对数据中心浸没式冷却系统的余热利用进行探索,为读者提供广泛的数据中心冷却系统知识。同时,对数据中心浸没式冷却系统中余热的利用进行探讨,为读者提供广泛而详尽的数据中心浸没式冷却技术背景知识。
在 Warmte Verzilverd 项目中,比利时能源合作社 ZuidtrAnt-W 和 Ecopower 与热网专家 Kelvin Solutions 的技术专家携手合作。他们共同确保跨国公司 Agfa-Gevaert 的余热为 Mortsel 市的 400 多户家庭和三家中小企业提供可再生能源供暖。该项目在 2021 年实现的二氧化碳减排量为 1,000 吨,到 2026 年所有单元建成并投入使用时,减排量将增加至 2,000 吨。
随着我国综合实力的提高,住宅供暖和生活热水所需能耗快速增长,约占居住建筑总能耗的71%,高效利用能源的呼声日益高涨。目前,集中供暖系统以其较高的稳定性和连续性,可以满足区域用户高供热负荷的要求。但对于我国一些欠发达郊区的能源匮乏、居住密度低的居住区,必须认真面对长距离铺设管线的巨额成本。虽然使用小锅炉供暖可以有效解决这一问题,但是锅炉燃烧产生的化石燃料排放将大大加剧环境问题。太阳能供暖系统可能是一种潜在的解决方案,但它需要的投资成本比集中供暖系统更高,且具有间歇性和不稳定的特性,不能满足终端供暖用户持续供暖的需求。鉴于城市经济建设的快速发展和居民生活水平的逐步提高,合理配置热源、管网、综合有效利用能源,对提高区域供热清洁化程度、减少大气污染物排放具有重要意义。随着能源高效利用研究的进展,工业中产生的大量余热可作为二次能源余热利用,是一种经济可行的解决方案 ––––––––––––––– * 通讯作者,电子邮件:liuenhai1018@126.com; nyzykt@163.com
数据中心——通常被称为数字时代的工厂——也在推动这一未来的发展,许多精明的品牌和地方政府组织利用它们产生的多余能源,将其转化为社区自发发电的资源。挪威卑尔根市附近正在建设的新城 Lyseparken 包括一个由 Snøhetta 设计的数据中心,它将多余的热量重新引导到周围的建筑物中,如学校、医院和住宅。在瑞典,数据中心运营商 DigiPlex 与能源供应商 Stockholm Exergi 合作,利用数据服务器的余热为 10,000 户家庭供暖。
铜生产商正在努力通过提高能源效率和减少排放来进一步减少碳足迹。铜生产脱碳是一项巨大的挑战,因此,Fit for 55 方案和 REDII 修订版必须建立正确的框架,以支持铜行业在未来十年的这些努力。在这方面,ECI 欢迎在修订后的第 23 条中承认工业过程中使用废热是将可再生能源纳入供暖和制冷主流的一项合格措施。为了支持铜生产商利用废热的努力,我们要求将第 23(4) 条扩大到也涵盖将余热转化为电力供自用作为一项合格行动。
扩展摘要 欧盟的目标是到 2050 年实现温室气体 (GHG) 净零经济,到 2030 年比 1990 年的水平减少 55%。目前,供暖和制冷占德国最终能源需求的 50% 以上,主要由化石燃料衍生的能源供应(BMWK,2022 年)。供热系统脱碳面临的一个挑战是供热和可持续能源供热之间的季节性不匹配。只有通过灵活管理供热网络和各种不同的存储技术,才能充分利用不稳定的可再生热能的潜力。矿井热能存储 (MTES) 系统可以提供这样一种可复制且智能的解决方案,以抵消供暖和制冷需求的季节性下降和峰值。到目前为止,在 HEATSTORE 项目框架内仅建立了一个高温 MTES 试验工厂(德国波鸿),其中成功测试了在废弃煤矿中储存热能的可能性。鲁尔大学 (RUB) 的当地区域供热网目前由两个总容量为 9 MW 的热电联产模块和三个总热输出为 105 MW 的燃气峰值锅炉运行。它们位于 RUB 的技术中心内。废弃的 Mansfeld 煤矿位于地下约 120 m 深处,位于发电厂的正下方,计划用作储热池。PUSH-IT 项目中的波鸿 MTES 演示站点将与 RUB 一起在其技术中心内建立。该项目将在夏季从峰值负荷为 700 kW 的数据中心补充余热。为了在冬季利用这些余热,废弃的 Mansfeld 煤矿将通过四口井(计划于 2024 年第三季度)开发为 MTES,进入煤矿的第一个石巷。根据预见的泵测试结果,这些井将用作生产/注入井或监测井。图 1 展示了废弃的 Mansfeld 煤矿的矿井工作面(第一层),深度约为 120 mbgl,位于“技术中心”发电厂的正下方。根据 Leonhardt(1983)假设的地热梯度,第一层的天然岩体温度应约为 11 °C。FUW 电网的发电厂位于先前开发的 HEATSTORE MTES 试点东北仅 300 米处,因此现有结果(如地质、水文地质、区域数值模型)可用于 FUW 区域供热网络的下一阶段转型。必须更加仔细地考虑前曼斯菲尔德煤矿内的 MTES 中可能的季节性余热输入和输出,同时考虑到 FUW 电网区域供热网络的框架参数。季节性热储存和区域供热网络中不同的温度水平可能会带来问题。虽然 MTES 中最高储存温度似乎可以达到 90°C,但区域供热网络采用天气补偿流动温度运行。为了能够提供所需的热量输出,流动温度从室外温度低于 8°C 时的 80°C 线性上升到室外温度为 -10°C 时的 120°C。
在 AQC 模型中开发的几种值得注意的算法包括用于解决非结构化搜索和组合优化问题的方法。在理想情况下,这些算法的渐近复杂性分析表明,与最先进的传统方法相比,计算速度可能有所提高。然而,非理想条件的存在,包括非绝热动力学、残余热激发和物理噪声,使潜在计算性能的评估变得复杂。量子退火的互补计算启发式方法捕获了绝热条件的放松,它适用于在有限温度和开放环境中运行的物理系统。虽然量子退火 (QA) 为实际量子物理系统的行为提供了更准确的模型,但非绝热效应的可能性掩盖了与传统计算复杂性的明显区别。
为 AP1000 设计提供纵深防御能力的非安全相关系统的示例包括化学和体积控制系统、正常余热去除系统和启动(辅助)给水系统。这些系统利用非安全支持系统,例如备用柴油发电机、组件冷却水系统和服务水系统。AP1000 还包括其他主动非安全相关系统,例如加热、通风和空调 (HVAC) 系统,该系统从仪表和控制 (I&C) 机柜室和主控制室中去除热量。这些系统在 AP1000 中以更简单的形式出现,是当前 PWR 中用作安全系统的常见系统。在 AP1000 中,这些 HVAC 系统是简化的非安全第一道防线,由最终防御系统(被动安全级系统)提供支持。
为 AP1000 设计提供纵深防御能力的非安全相关系统示例包括化学和体积控制系统、正常余热去除系统和启动(辅助)给水系统。这些系统利用非安全支持系统,例如备用柴油发电机、组件冷却水系统和服务水系统。AP1000 还包括其他主动非安全相关系统,例如供暖、通风和空调 (HVAC) 系统,它们从仪器和控制 (I&C) 柜室和主控制室中去除热量。在 AP1000 中,这些系统以更简单的形式出现,是当前 PWR 中用作安全系统的熟悉系统。在 AP1000 中,这些 HVAC 系统是简化的非安全第一道防线,由终极防御即被动安全级系统提供支持。