數(shù)據(jù)中心的廢熱被用于家庭和水加熱，但盡管最初看起來(lái)很有吸引力，但這是一個(gè)非常具有挑戰(zhàn)性的提議。

　　乍一看，數(shù)據(jù)中心(服務(wù)器場(chǎng))釋放的兆瓦級(jí)熱量似乎是真正的能源浪費(fèi)，但它們也代表了恢復(fù)、收獲和再利用的獨(dú)特機(jī)會(huì)——Facebook的母公司Meta等公司已經(jīng)全力以赴。

　　自 2020 年以來(lái)，Meta 一直在從其位于丹麥歐登塞的數(shù)據(jù)中心回收多余的熱量(有一個(gè)有趣的 BBC 視頻之旅 Meta 的設(shè)施 這里).同樣，荷蘭的其他數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商以及主要在歐洲的其他數(shù)據(jù)中心運(yùn)營(yíng)商也有大約10個(gè)其他全面項(xiàng)目。

　　這家行業(yè)巨頭用簡(jiǎn)單的術(shù)語(yǔ)描述了熱回收方法(見圖1)：“向社區(qū)輸送熱量的過(guò)程始于風(fēng)力渦輪機(jī)。多臺(tái)風(fēng)力渦輪機(jī)為我們的設(shè)施(包括我們的服務(wù)器)供電的電網(wǎng)創(chuàng)造和增加可再生能源。我們將服務(wù)器加熱的空氣引導(dǎo)到水盤管上，水盤管通過(guò)提高水溫來(lái)回收熱量。由可再生能源驅(qū)動(dòng)的熱泵設(shè)施進(jìn)一步提高了水溫。然后將熱水輸送到區(qū)域供熱網(wǎng)絡(luò)并分配給當(dāng)?shù)厣鐓^(qū)。

　　圖 1：從可再生能源到用于區(qū)域供暖和水龍頭熱水的最終用戶水的路徑涉及許多轉(zhuǎn)換和能量轉(zhuǎn)移階段。(來(lái)源：元)

　　據(jù)Meta稱，該系統(tǒng)每年回收100，000兆瓦時(shí)的能源，這足以為該社區(qū)的6，900戶家庭供暖。額外的公關(guān)角度也很獨(dú)特：除了節(jié)省能源之外，宣傳是“每個(gè)帖子都溫暖了丹麥人”，因?yàn)槊慨?dāng)有人發(fā)送電子郵件、向網(wǎng)站發(fā)帖或上網(wǎng)時(shí)，他們都不會(huì)浪費(fèi)精力;他們正在幫助為家庭供暖。

　　但是，熱空氣到熱水的系統(tǒng)實(shí)施起來(lái)很復(fù)雜。熱量通過(guò)循環(huán)水通過(guò)數(shù)據(jù)中心通過(guò)絕緣鋼管收集，絕緣鋼管通過(guò)位于數(shù)據(jù)中心 176 個(gè)冷卻單元中每個(gè)單元內(nèi)的銅盤管。水通過(guò)熱交換器吸收約27°C(80°F)的低溫?zé)崃?，并將其引?dǎo)到位于同一地點(diǎn)的熱泵設(shè)施。在那里，熱泵將溫水的溫度(以及基于熱的能量密度)“放大”到約70°C至75°C(約160°F至170°F)。如果聽起來(lái)很復(fù)雜，確實(shí)如此。

　　使這種系統(tǒng)可行的是，丹麥和其他斯堪的納維亞國(guó)家通常已經(jīng)有一個(gè)集中的熱水系統(tǒng)用于社區(qū)供暖，以及相關(guān)的地下管道 - 房屋不必有自己的區(qū)域或水加熱系統(tǒng)。請(qǐng)注意，世界各地的許多大學(xué)校園也以這種方式運(yùn)作，中央熱水和蒸汽廠通過(guò)絕緣管道和隧道為校園周圍的建筑物提供熱量。這比每棟建筑中都有獨(dú)立的加熱裝置便宜，并且由于集中式設(shè)計(jì)，維護(hù)更容易。

　　根據(jù)一項(xiàng)研究，靠近這些區(qū)域供熱系統(tǒng)的數(shù)據(jù)中心有可能每年提供大約 50 TWh 的多余熱量 再利用熱量，一個(gè)由歐盟資助的項(xiàng)目，旨在促進(jìn) 余熱回用.這將相當(dāng)于2020年歐盟家庭用于空間供暖的能源的2%至3%。

　　無(wú)論這種數(shù)據(jù)中心收集過(guò)程因其被認(rèn)為節(jié)省成本而看起來(lái)多么有吸引力，但由于多種原因，它不是一個(gè)簡(jiǎn)單或大規(guī)模的解決方案。首先，許多地方?jīng)]有以社區(qū)為基礎(chǔ)的熱水和供暖系統(tǒng)，每家每戶的地下管道都通向地下。其次，捕獲和引導(dǎo)低溫?zé)崃啃枰罅康姆植际接布唾M(fèi)用，尤其是當(dāng)它分布在大面積區(qū)域(例如數(shù)據(jù)中心)時(shí)。這種方法有很多活動(dòng)部件，無(wú)論是字面上還是比喻上(見圖 2)。

　　圖 2：要使集中供暖系統(tǒng)正常工作，需要大量的管道和管道以及熱交換器、熱泵等——藍(lán)色管道表示較冷的水，而紅色管道表示較熱的水。(來(lái)源：元)

　　的法則 熱物理學(xué) 以類似于電能和電壓/電流水平的方式規(guī)定能量捕獲，傳輸和轉(zhuǎn)換在較高溫度下更有效。雖然工業(yè)設(shè)施甚至一些辦公室多年來(lái)一直在使用“熱電聯(lián)產(chǎn)”來(lái)捕獲和再利用 設(shè)備釋放的熱量，該熱源通常高度煤化，回收能量提供的負(fù)載也是如此。

　　如果有一種方法可以在相對(duì)較低的溫度下有效地將廢熱直接轉(zhuǎn)化為源頭的電力，那就太好了。然后，它可以使用電子系統(tǒng)進(jìn)行轉(zhuǎn)換和調(diào)節(jié)，例如基于電池的儲(chǔ)能系統(tǒng)中使用的電子系統(tǒng)，并通過(guò)電力線而不是熱水傳輸。全電子系統(tǒng)將很少或沒有活動(dòng)部件，而水基系統(tǒng)需要泵、熱交換器和各種笨重、易于維護(hù)的設(shè)施。

　　您對(duì)使用低溫源的廢熱進(jìn)行能量收集和回收的實(shí)際更廣泛的實(shí)用性有何看法?這些在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)上具有吸引力的裝置，還是它們真的“展示”項(xiàng)目，使有利的公共關(guān)系和關(guān)注成為可能，但多年來(lái)需要大量和昂貴的支持才能繼續(xù)?這是不可避免的現(xiàn)實(shí)世界問(wèn)題：痛苦值得收獲嗎?

　　引用

　　Ramboll Group A/S，”全球最大的超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心排熱裝置"

　　數(shù)據(jù)中心論壇，”BBC：Meta的數(shù)據(jù)中心如何為丹麥的歐登塞提供熱量和熱水"

　　元，”歐登塞：元數(shù)據(jù)中心"

　　元，”這個(gè)數(shù)據(jù)中心會(huì)溫暖他們的心，或者至少會(huì)加熱他們的家"

　　元，”Facebook的超大規(guī)模數(shù)據(jù)中心使歐登塞變暖"

　　數(shù)據(jù)中心動(dòng)態(tài)，”Facebook將其丹麥數(shù)據(jù)中心接入歐登塞區(qū)域供熱系統(tǒng)"

　　本文最初發(fā)表于 電子電氣時(shí)報(bào).

　　比爾·施韋伯 是一名電子工程師，撰寫了三本關(guān)于電子通信系統(tǒng)的教科書，以及數(shù)百篇技術(shù)文章、觀點(diǎn)專欄和產(chǎn)品功能。在過(guò)去的職位上，他曾擔(dān)任多個(gè)EE Times網(wǎng)站的技術(shù)網(wǎng)站經(jīng)理，并在EDN擔(dān)任執(zhí)行編輯和模擬編輯。在ADI公司，他從事營(yíng)銷傳播工作;因此，他一直在技術(shù)公關(guān)職能的兩邊，向媒體展示公司產(chǎn)品、故事和信息，并作為這些的接收者。在加入 Analog 之前，Bill 是其受人尊敬的技術(shù)期刊的副主編，并在其產(chǎn)品營(yíng)銷和應(yīng)用工程團(tuán)隊(duì)工作。在這些職位之前，他曾在英斯特朗公司， 為材料試驗(yàn)機(jī)控制進(jìn)行實(shí)際的模擬和電源電路設(shè)計(jì)和系統(tǒng)集成。他擁有哥倫比亞大學(xué)的電子工程學(xué)士學(xué)位和馬薩諸塞大學(xué)的電子工程碩士學(xué)位，是一名注冊(cè)專業(yè)工程師，并持有高級(jí)業(yè)余無(wú)線電執(zhí)照。他還計(jì)劃、編寫和演示了有關(guān)各種工程主題的在線課程，包括 MOSFET 基礎(chǔ)知識(shí)、ADC 選擇和驅(qū)動(dòng) LED。