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

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

　　自 2020 年以來，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)中心運營商以及主要在歐洲的其他數(shù)據(jù)中心運營商也有大約10個其他全面項目。

　　這家行業(yè)巨頭用簡單的術(shù)語描述了熱回收方法(見圖1)：“向社區(qū)輸送熱量的過程始于風(fēng)力渦輪機(jī)。多臺風(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，水盤管通過提高水溫來回收熱量。由可再生能源驅(qū)動的熱泵設(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。(來源：元)

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

　　但是，熱空氣到熱水的系統(tǒng)實施起來很復(fù)雜。熱量通過循環(huán)水通過數(shù)據(jù)中心通過絕緣鋼管收集，絕緣鋼管通過位于數(shù)據(jù)中心 176 個冷卻單元中每個單元內(nèi)的銅盤管。水通過熱交換器吸收約27°C(80°F)的低溫?zé)崃浚⑵湟龑?dǎo)到位于同一地點的熱泵設(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)。如果聽起來很復(fù)雜，確實如此。

　　使這種系統(tǒng)可行的是，丹麥和其他斯堪的納維亞國家通常已經(jīng)有一個集中的熱水系統(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)。請注意，世界各地的許多大學(xué)校園也以這種方式運作，中央熱水和蒸汽廠通過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立的加熱裝置便宜，并且由于集中式設(shè)計，維護(hù)更容易。

　　根據(jù)一項研究，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，一個由歐盟資助的項目，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%。

　　無論這種數(shù)據(jù)中心收集過程因其被認(rèn)為節(jié)省成本而看起來多么有吸引力，但由于多種原因，它不是一個簡單或大規(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。這種方法有很多活動部件，無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一直在使用“熱電聯(lián)產(chǎn)”來捕獲和再利用 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)，例如基于電池的儲能系統(tǒng)中使用的電子系統(tǒng)，并通過電力線而不是熱水傳輸。全電子系統(tǒng)將很少或沒有活動部件，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。

　　您對使用低溫源的廢熱進(jìn)行能量收集和回收的實際更廣泛的實用性有何看法?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”項目，使有利的公共關(guān)系和關(guān)注成為可能，但多年來需要大量和昂貴的支持才能繼續(xù)?這是不可避免的現(xiàn)實世界問題：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，”這個數(shù)據(jù)中心會溫暖他們的心，或者至少會加熱他們的家"

　　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 電子電氣時報.

　　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、觀點專欄和產(chǎn)品功能。在過去的職位上，他曾擔(dān)任多個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)品營銷和應(yīng)用工程團(tuán)隊工作。在這些職位之前，他曾在英斯特朗公司， 為材料試驗機(jī)控制進(jìn)行實際的模擬和電源電路設(shè)計和系統(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，是一名注冊專業(yè)工程師，并持有高級業(yè)余無線電執(zhí)照。他還計劃、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、ADC 選擇和驅(qū)動 LED。