阅读说明：本技术 一种基于服务器的发电系统 (Power generation system based on server ) 是由 张淑荣 孙业山 朱爱珍 夏利江 宋旭 邹欣华 于 2019-10-29 设计创作，主要内容包括：本发明公开一种基于服务器的发电系统,包括两个子系统：收集服务器余热的热量收集系统,将所述热量收集系统收集的服务器余热转化为电能的有机朗肯循环发电系统。收集服务器余热的热量收集系统包括有散热的服务器、热管。有机朗肯循环发电系统包括有热交换器、第一温度计、第一压力计、膨胀机、发电机、冷凝热交换器、冷却工质回路、阀门、第二压力计、第二温度计、节流阀门。与现有技术相比,本发明将服务器余热进行了回收利用,并未直接转移排放到大气环境中,一方面回收利用了低温余热减少能源浪费提高了系统的能源利用率,另一方面降低了余热排放温度,减少了环境热污染,同时该系统易于建设,经济、环保。(The invention discloses a power generation system based on a server, which comprises two subsystems: the system comprises a heat collecting system for collecting the residual heat of the server and an organic Rankine cycle power generation system for converting the residual heat of the server collected by the heat collecting system into electric energy. The heat collecting system for collecting the residual heat of the server comprises a heat-radiating server and a heat pipe. The organic Rankine cycle power generation system comprises a heat exchanger, a first thermometer, a first pressure gauge, an expander, a power generator, a condensation heat exchanger, a cooling working medium loop, a valve, a second pressure gauge, a second thermometer and a throttle valve. Compared with the prior art, the invention recycles the waste heat of the server and does not directly transfer and discharge the waste heat to the atmospheric environment, thereby recycling the low-temperature waste heat, reducing the energy waste, improving the energy utilization rate of the system, reducing the waste heat discharge temperature and reducing the environmental heat pollution.)

一种基于服务器的发电系统

技术领域

本发明涉及一种基于服务器的发电系统，属于中低温热能利用技术领域。

背景技术

随着科技的进步，数据中心的规模和机柜功率、密度不断增大，数据中心的散热量及散热密度急剧增加，数据中心的散热问题越来越受到关注。大量的数据中心散热，不但影响着数据中心服务器的工作效率，而且造成环境热污染、热能资源浪费，这与提高能源利用率、节能减排的环保节能宗旨相悖。

余热回收利用是一种提高能源有效利用的有效途径，而有机朗肯循环系统是一种低品位热能回收利用的很有前途的技术。将余热利用与有机朗肯循环技术相结合，可以提高能源利用效率，减少环境污染，做到节能减排。

目前，数据中心服务器的散热主要采用空调系统风冷却、液体间接冷却的方式，将服务器的散热转移到环境中，并未对散热进行有效利用。

发明内容

本发明的目的是克服目前服务器余热利用不足的问题，充分利用服务器的散热，通过热管技术或者通过背板式热交换器进行收集，将服务器余热释放给有机朗肯循环系统中的有机工质，发生了相变的有机工质，通过气态管路进入膨胀机做功，提高能源利用率，降低最终散热温度，提高能源利用率，减少热量排放。为此本发明采取的技术方案是：

一种基于服务器的发电系统，包括收集服务器余热的热量收集系统，将所述热量收集系统收集的服务器余热转化为电能的有机朗肯循环发电系统。

进一步地，所述热量收集系统包括敷设在服务器机柜内的若干根热管，所述热管由管壳、紧贴所述管壳内壁的吸液芯和端盖组成，管内在抽成1.3×10^-1~-4 Pa的负压后充以相变工质，使所述吸液芯的毛细多孔材料中充满相变工质后加以密封；所述热管在服务器机柜内的一端为热端、在服务器机柜外的一端为冷端，所述热管的冷端***热交换器内。

进一步地，所述相变介质为液态的甲醇。

进一步地，用背板式热交换器替换所述热管。

进一步地，所述有机朗肯循环发电系统包括热交换器、膨胀机和发电机，所述热交换器的出口通过气相管路连接所述膨胀机的入口，所述膨胀机的出口通过液相管路连接所述热交换器的入口，所述热交换器的盘管、气相管路和液相管路内充填有机工质，所述膨胀机的输出轴连接所述发电机的输入轴。

进一步地，还包括串联在所述膨胀机和所述热交换器之间的冷凝热换热器，所述冷凝热换热器还包括冷却工质回路，在所述气相管路上安装第一压力计、第一温度计，在所述液相管路安装第二压力计、第二温度计和节流阀门，在所述冷却工质回路上安装阀门。

进一步地，所述有机工质为R245fa或R227ea或R134a。

进一步地，所述膨胀机为螺杆膨胀机。

与现有技术相比，本发明将服务器余热进行了回收利用，并未直接转移排放到大气环境中，一方面回收利用了低温余热减少能源浪费提高了系统的能源利用率，另一方面降低了余热排放温度，减少了环境热污染，同时该系统易于建设，经济、环保。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步说明。

实施例1，如图1所示的一种基于服务器的发电系统，包括收集服务器余热的热量收集系统A，将所述热量收集系统A收集的服务器余热转化为电能的有机朗肯循环发电系统B。所述热量收集系统A包括敷设在服务器机柜内的若干根热管3-1、3-2、3-3…3-n，所述热管由管壳、紧贴所述管壳内壁的吸液芯和端盖组成，管内在抽成1.3×10^-1~-4 Pa的负压后充以相变工质，使所述吸液芯的毛细多孔材料中充满相变工质后加以密封；所述热管在服务器机柜内的一端为热端2、在服务器机柜外的一端为冷端4，所述热管的冷端4***热交换器5内。所述相变介质为液态的甲醇。所述有机朗肯循环发电系统B包括热交换器5、膨胀机9和发电机10，所述热交换器5的出口通过气相管路6连接所述膨胀机9的入口，所述膨胀机9的出口通过液相管路15连接所述热交换器5的入口，所述热交换器5的盘管、气相管路6和液相管路15内充填有机工质。所述膨胀机9的输出轴连接所述发电机10的输入轴。所述膨胀机9为螺杆膨胀机。

实施例2，其他与实施例1相同，不同的是还包括串联在所述膨胀机9和所述热交换器5之间的冷凝热换热器11，所述冷凝热换热器11还包括冷却工质回路12，在所述气相管路6上安装第一温度计7、第一压力计8，在所述液相管路15安装第二压力计14、第二温度计16和节流阀门17，在所述冷却工质回路12上安装阀门13。用背板式热交换器替换所述热管。

热管敷设在服务器机柜内，在热管的热端2热管内工质吸收服务器芯片散发的热量汽化成蒸汽进入热管的冷端4，将热量通过热交换器5传递给系统的第二部分有机朗肯循环部分。失去热量的热管冷端4内工质在热管内毛细管吸液芯的作用下回流到热管的热端2重复吸收热量，完成循环。

在有机朗肯循环发电系统B中的工作介质为有机工质，流动的有机工质在热交换器5内吸收热管冷端4的热量，由液态变成气态，通过气体管路6进入膨胀机9内进行做功，带动发电机10进行发电。第一温度计7和第一压力计8用来测定进入膨胀机9的有机工质的压力和温度。进而可以通过调节节流阀门17改变第二部分内有机工质的流量，调整进入膨胀机9有机工质的压力和温度。

冷凝热交换器11的作用是进一步降低膨胀机9出口有机工质的温度，此热量交换可以采用冷却水冷却，也可以采用强制对流风冷却方式进行。但后者效果不如前者。后者会有服务器局部热点。冷凝热交换器11使更低温度的有机工质进入热交换器5内吸收更多的热管冷端4的热量。

系统中阀门13的作用是调节冷却工质回路12中工质的流量，通过第二温度计16的监测，调节阀门13的开度，调整有机朗肯循环中有机工质在冷凝热交换器11出口的温度。

第二压力计14和第二温度计16作用是测定冷凝热交换器11出口的温度和压力，进而可以通过调节节流阀门17调节进入热交换器5内有机工质的压力，通过调节节流阀门17调节冷却介质的流量。

本发明中，采用热管收集服务器芯片的散热，热量收集系统A与有机朗肯循环发电系统B耦合，形成一套完整的服务器余热回收利用发电系统，并且系统内通过对管路中多处的压力和温度进行监测，通过与节流阀门17的配合，实现系统内有机工质的流量、压力和温度的调节，形成一套充分利用低温热源服务器余热、提高能源利用率的服务器余热回收利用有机朗肯循环发电系统。

可以理解的是，本领域技术人员在本发明基于服务器的有机朗肯循环发电系统的教导下做出的其他衍生系统，都属于本发明的保护范围。