2023浸没式液冷数据中心热回收方案

浸没式液冷数据中心热回收白皮书2023浸没式液冷数据中心热回收白皮书浸没式液冷数据中心热回收白皮书IVIV目录通用 1术语释 1名词释 2数据心回现与战 2行业策发现状 2数据心业社压力 2数据心回的关策 3数据心业回发现状 4传统冷据心往挑战 6风冷据心热位低，利难 6全年行间，资报不人意 6浸没液技发趋势 7液冷据心规铺是趋，冷利余回收地 7数据心划熟服器利率高 9液冷据心回发路径 9液冷据心回选址 9液冷据心回建及机配需求 11建筑套求 11机电套求 11液冷据心回架构 11液冷据心回控管理统 20液冷据心回价值 21技术值 22经济值 24减碳值 30社会热单究 32第一业 33第二业 35第三业 37液冷据心回政联动 39双碳策 39东数算 39共同裕 41数据心商境 41总结展望 41参考献 42浸没式液冷数据中心热回收白皮书浸没式液冷数据中心热回收白皮书PAGEPAGE10通用术语解释浸没式液冷Immersionliquidcooling以冷却液作为传热介质，将发热器件完全浸没在冷却液中，发热器件与冷却液直接接触并进行热交换的液冷形式。按照热交换过程中冷却液是否存在相态变化，可分为单相液冷和相变液冷两类。下文中“浸没式液冷”简称为“液冷”。单相液冷Single-phaseliquidcooling作为传热介质的液体在热量传递过程中仅发生温度变化，而不存在相态转变，过程中完全依靠物质的显热变化传递热量。相变液冷Phase-changeliquidcooling作为传热介质的液体在热量传递过程中发生相态转变，依靠物质的潜热变化传递热量。浸没式液冷数据中心Immersioncoolingdatacenter暖通及配套系统采用浸没式液冷技术的数据中心Wasteheatrecoveryandsysteminimmersioncoolingdatacenter通过与浸没液冷系统结合，对液冷数据中心信息/通信设备所产生热量进行余热回收的系统。下文中“浸没式液冷数据中心余热回收系统”简称为“余热回收系统”。一次冷却循环系统Primarysidecoolingcirculationsystem液冷系统内，负责将被冷却设备元器件的发热量传递至冷却液分配单元的冷却液循环系统，简称一次侧。二次冷却循环系统Secondarysidecoolingcirculationsystem液冷系统内，将通过冷却液分配单元热交换而来的信息/通信设备元器件所产生热量散发到环境中的冷却水循环系统，简称二次侧。虚拟化Virtualization将计算机的各种实体资源（CPU、内存、磁盘空间、网路适配器等）抽象、转换后呈现出来，供分割、组合为一个或多个应用环境的一种计算资源管理技术。免费供冷Free-Cooling利用机房所在地理位置的气候条件，让低温天然资源成为IT信息机房制冷系统的冷源的一种制冷方式。水源热泵Water-sourceheatpump利用低品位热能资源，应用热泵原理，通过少量的高位电能输入，实现低位热能向高位热能转移的一种装置。空气源热泵Air-sourceheatpump利用高位能使热量从低位热源空气流向高位热源的节能装置。名词解释Tank液冷机柜TankCDU冷却液分配单元CoolantDistributionUnitGPU图形处理器GraphicProcessingUnitTDP散热设计功耗ThermalDesignPowerCOP制热能效比CoefficientOfPerformancePUE电源使用效率PowerUsageEffectivenessWUE水资源使用效率WaterUseEfficiencyEER能源效率比EnergyEfficiencyRatioColo主机托管ColocationGWP全球变暖潜能值GlobalWarmingPotentialODP臭氧消耗潜能值OzoneDepletionPotentialACH每小时换气次数AirChangesperHour数据中心热回收现状与挑战行业政策及发展现状数据中心行业的社会压力在新基建政策和互联网产业发展的双重推动下，数据中心数量与机架数量剧增，电力需求增长迅猛。截至2018年底，我国数据中心总量已超过40万个，大型及以204[1]2025802IDC2021追踪报告，在疫情背景下服务器市场仍保持12.7%中心行业未来仍会保持高速增长趋势[2]。数据中心机架数及服务器数量的大幅增加将导致数据中心电力需求不断增长。2018年我国数据中心用电总量为1,609亿千瓦时，占全社会总用电量的2.35%；20202,0232.7%，202120304,0003.7%[1]。如此大额的用电量给数据中心行业带来了巨大的社会和政策压力。用电量用电量(亿千瓦时)80000728523.00%80000728523.00%6940470000751102.71%636252.50%600005639356933597102.42%2.16% 2.00%500001.96%1.86%1.76%400001.47%1.50%300001.00%200000.50%100008291000110812501500176320350 0.00%2014 2015 2016 2017 2018 2019 2020数据中心用电量全社会用电量数据中心社会用电量占比数据中心热回收的相关政策自2019以来，在发改委、工信部、能源局等多个部门发布的包括《关于进一步加强数据中心项目节能审查的若干规定》[4]《关于加快建立健全绿色低碳循环发展经济体系的指导意见》[5]《新型数据中心发展三年行动计划（2021-2023年）》[6]在内的多份全国性及地方性政策文件中均提及要推进绿色数据中心建设。过往行业内普遍认为数据中心作为数据处理的大脑，服务器运算可以看作是输入电力能源输出算力的过程。根据数据中心服务器运行的底层逻辑，大部分电能通过阻性载流的元器件转化为热能，小部分以电磁波形式散出。因此，数据中心生产算力的本质应为输入电力能源，输出计算能力及废热，且几乎所有的电能都被转化为废热。由此数据中心的热回收应用场景应运而生，旨在合理利用数据中心产生的余热回收目前存量及未来增量都潜能巨大。图二：数据中心产生废热理论基础在国家层面，国务院发改委发出的《全国一体化大数据中心协同创新体系算力枢纽实施方案》[7]特别提及推动数据中心采用余热回收利用等节能技术模式。同时，2021年国务院印发的《2030年前碳达峰行动方案》[8]表明应实施园区节能降碳工程，以高耗能高排放项目集聚度高的园区为重点，推动能源系统优化和梯级利用，打造一批国际先进水平的节能低碳园区。同时提及推动既有设施绿色升级改造，积极推广使用高效制冷、先进通风、余热利用、智能化用能控制等技术，提高设施能效水平。在地方性文件方面，2021121年）》（征求意见稿）[9]中重点提到，鼓励数据中心进行热源利用。鼓励数据中心采用余热回收利用措施，为周边建筑提供热源，提高能源再利用效率。2022516[10]特别提到推动数据中心余热利用试点示范，促进数据中心余热接入城市大网或区域热力管网，征集适合数据中心的低温余热利用、冷热联供等余热利用相关技术，有序推进试点示范。与此同时，江苏省发改委提出的《江苏省新型数据中心统筹发展实施意见》[11]杭州市发改委提出的《关于数据中心建设有关事项的通知》[12]、重庆市经济和信息化委员会发出的《绿色数据中心评价指标体系》[13]等政府文件都特别提及了鼓励余热回收技术在数据中心行业的应用。总体来看，不管是国家层面还是地方层面都开始对数据中心的废热利用加以关注。数据中心行业热回收发展现状海外数据中心热回收使用概览在瑞典，斯德哥尔摩被誉为数据中心供暖之都，该数据中心热回收项目被称为"斯德哥尔摩数据公园"（StockholmDataParks）。整个项目由市政府、当地供热和制冷机构（FortumVärme）以及其他机构合作运营，项目纳入了当地大部分的数据中心。其技术原理为服务器里散发出来的热量被传回到热泵中，将热水的温度提升到70度，然后将热能分配到公共的热力管网中供家庭取暖使用；在热泵的另一79热量。经过如此回收循环利用，初步估算可以降低约30%203510%[14]。除此典型案例之外，芬兰、美国、加拿大及法国也有类似的项目应用。例如，脸书（Facebook）在位于欧登塞的数据中心中，通过热泵将来自数据中心的余热配合可再生能源产生高温热水用于区域供暖，热水通过区域管网向社区中6900户居民提供服务[15]，充分实现了对经济、社会和环境的多重赋能。IBMUitikonCondorcet热提高自己的能源效率，降低生产成本。总结来说，海外已经有一定的跨行业数据中心热回收的经验，也进行过数据中心大规模为城市市政热网供热的工程实践。图三：典型数据中心热回收社区我国数据中心热回收现状目前，我国数据中心行业的余热回收实践不管在质量还是数量上，均处于初级阶段。利用余热回收技术回收废热加以利用的数据中心包括：阿里巴巴千岛湖数据UCloud目前国内数据中心余热回收实践主要表现为以下特征：中心（一期）数据北京三号数据中心为所在园区供暖。为大片区域供暖的使用案例。液冷数据中心热回收现状950IT100%余热供应。传统风冷数据中心过往的挑战数据中心余热回收潜力巨大且有政策偏向，但目前落地的数据中心余热回收项目较少，主要原因是现有的风冷余热回收技术和运营模式有以下的局限性：风冷数据中心废热品位过低，再利用难考虑到冷水机组的运行能效比(COP)，若使用冷却水作为热源，常规风冷数据中心的冷却水供回水设计温度一般不会超过38℃(视当地室外环境而定)；使用循环冷凝侧的制冷剂进行热回收(热回收型冷机)，则温度设置不超过45℃。若想要通过提高压缩机压缩比来提高冷却水的温度，相应的冷水主机的冷凝侧温度会升高，最终可能会导致以下的结果：经济性角度：冷凝侧温度升高，冷冻水侧的温度不变会导致逆卡诺循环搬运热量的难度变大，整机的能效比受到影响。技术性角度：过高的冷凝侧温度，有可能影响冷水机组的供冷能力，进而影响整个机房的可靠性。图四：双冷凝器热回收冷机考虑到管路热损失及板换温降等问题，数据中心废热能提供的热水极限温度最多不超过38℃，且受限于户外环境条件及供冷策略，全年大部分时间达不到此温度若使用冷冻水作为取热源，其温度品位相较冷却水更低，热泵设备需要提升的温度更高，机组COP受底层热力学定律影响难以做得相对高效。全年运行时间短，投资回报不如人意PUE本全部使用免费供冷。在免费供冷期间，整套系统的热回收能力会大打折扣。若从冷冻水侧取热，余热品位通常不会超过20℃，品位过低，除了在部分北方寒冷地区具备一定的价值，从全国范围来看经济性价值相对有限。综合考虑整套热回收系统全年运行的时间较短，能满工况运行的时间也较短，从全年维度来看，受天气波动及业务负载率的波动影响，热回收量较小。同时考虑到施工改造需要造成的停工停产等机会成本，热回收相关的投资的回收期表现并不如人意。数据中心与周边用能单位配套不匹配数据中心作为能源密集型产业，其发热量较大，运行中的功率密度约为办公室3050为消化此等热量，该园区需要具备较大的规模。24×365换频繁进而对可靠性造成负面影响。一方面是数据中心热回收的产热量与园区内的用热量不能匹配，另一方面是数据中心产热和园区用热时间上的不匹配，这两方面的问题都可能会造成数据中心内散热不足，影响业务稳定性。浸没式液冷技术发展趋势液冷数据中心大规模铺开是趋势，液冷有利于余热回收落地2110PUE1.3PUEPUE出的《深圳市发展和改革委员会关于数据中心节能审查有关事项的通知》[16]对于PUE1.35-1.4（1.35）PUE1.30-1.35（1.30）20%PUE1.25-1.30（1.25）30%PUE40%以上的支持。H100GPUTDP700W方面还是芯片行业需求方面均需要一种新的技术来破解数据中心行业的困境。液冷技术路径又分为冷板式、浸没式和喷淋式，其中冷板式和浸没式较为主流。考虑到资产保全、换热效率、系统架构复杂度及IT设备故障率等因素，浸没式的技术路线较为适合作为热回收的应用场景。PUE，3060使用浸没式液冷可以降低IT释放。与此同时，根据“10℃减半法则”，IT器件可以拥有更长的使用寿命。由生变化。根据阿里巴巴发布的《浸没液冷服务器可靠性白皮书》显示，使用浸没式技术可显著降低服务器故障率50%。[17]在浸没式液冷的大环境下，由于浸没式液冷数据中心使用的冷却液解热效率比空气高，在满足同等解热需求的情况下，冷却液的温度也可以设定得相对高，整个系统的回路可以达到比较高的温度。浸没式液冷系统根据散热方式的不同可分为两种：单相浸没及两相浸没。CDUCDUCDU设备通常为冷却塔、干冷器等。单相浸没系统在二次侧路由中，冷却液没有发生相变，仅通过液体的温升温降（显热变化）实现电子器件的散热，因此被称为单相浸没系统。图五：单相浸没式液冷系统原理图两相浸没系统仅有一个回路，系统的散热涉及到两种形态的介质。冷却液在电子器件表面吸收热量汽化为气体。蒸汽态的冷却液由于密度改变上升至Tank的顶部，与布置在此处的一次侧冷却水管换热，蒸汽在盘管表面重新冷凝为液体并受重力作用流回Tank内。整个过程涉及冷却液的相变（潜热变化）来实现服务器的散热。图六：两相浸没式液冷系统原理图数据中心规划成熟，服务器利用率提高随着虚拟化技术在云计算数据中心的不断落地，服务器等相关设备的算力资源利用方式也逐步变得高效完善。通过调配热数据和冷数据的计算需求，服务器的利用率可以长时间保持在一个比较高的水平，以充分利用数据中心的算力资源。该技术在提升数据中心可扩展性，降低成本之余，还会进一步释放液冷数据中心的热回收利用的潜力。虚拟化技术有利于在热回收系统中增大服务器层面的颗粒度，使之更容易被管CDU液冷数据中心热回收发展路径液冷数据中心热回收选址液冷数据中心落地热回收系统，需要考虑其与用热单位之间的距离，若距离过远会造成路由管路初投资成本的大幅增加，而且输送回路中介质热量的损失也会随之加大。从经济性的角度来看，数据中心与用热单位背靠背为最优的模式。则需要考虑与之保持一定的物理间隔距离。液冷数据中心通过热回收系统与相关传统行业进行合作时，需依据数据中心重要等级，详细评估用热单位是否会对其可靠性造成影响。总的来说，选址时应充分平衡经济性与数据中心可靠性。同时考虑到用热单位的多样性，可能会导致用热单位相邻土地的土地性质并不能用于建设数据中心，因此数据中心选址过程中需特别注意土地性质问题。根据GB50174-2017《数据中心设计规范》中的选址要求[18]，有可能影响到热回收选址的有以下几点规范条目：应远离产生粉尘、油烟、有害气体以及生产或储存具有腐蚀性、易燃性、易爆物品的场所；应远离强振源和强噪声源；应避开强电磁场干扰；大中型数据中心不宜建在住宅小区和商业区内；表一：数据中心设计规范技术参数附表下表为行业标准YD/T2441-2013《互联网数据中心技术及分级分类标准的选址要求》[19]中对于数据中心与其他设施距离的定义，供参考。表二：数据中心与其他设施的距离要求场所R3级要求R2级要求距离化学工厂中的危险区域\垃圾填埋场不宜小于400m不宜小于400m距离核电站的危险区域不宜小于1600m不宜小于1600m距离停车场不宜小于20m不宜小于10m距离铁路或高速公路的距离不宜小于200m不宜小于100m距离飞机场不宜小于4000m不宜小于1600m液冷数据中心热回收建筑及机电配套需求建筑配套需求搭建一套热回收系统可能会涉及到增设以下主要设备：热泵、板换、水泵、蓄热罐及其他支持设备(供配电、消防、给排水)等。因此，在建筑配套方面需要预留以上设备的机电空间，例如使用空气源热泵等需要与室外空气换热的设备，需要在屋顶等室外区域预留机电部署的空间。与此同时，热回收系统可能会增加建筑水管井的需求，应在建筑设计阶段提前预留。机电配套需求机房环境若系统包含水源热泵，机房环境配置建议与冷水主机房相同，机房内设置平时6ACH12ACH若机房内仅包含板换，水泵等常规设备可以考虑仅配置平时排风系统，排风量可按6ACH考虑，无需配置空调。供配电系统UU2N定压补水及软水设备若热回收架构为闭式系统，需考虑增加新的定压补水及软水系统。旁滤系统为保障热回收系统中的水质，需设置旁滤系统。自动加药设备若热回收架构为闭式系统，需考虑增加新的自动加药系统。液冷数据中心热回收架构从用水场景的角度看，热回收系统输出类型可分为以下两种：开式用水场景闭式用水场景从设计架构角度看，热回收系统可分为以下五个部分：液冷热回收二次侧液冷热回收一次侧热品位提升模块热水储存及输配系统液冷热回收自控系统开式用水场景开式用水场景可以理解为输送至用热单位的热水是单向的，使用过后不会再回到原有热回收系统。若要持续输出热水，则需要从市政中取水。典型用热场景为：园区生活热水、医院CSSD、洗涤及印染行业等。图七：液冷数据中心开式用热场景热回收示意图开式用水单位的余热回收分为两个阶段：阶段一：市政水预热常规来讲，液冷数据中心的冷却水温度较高(一般能达到40℃以上)，通过板式换热器(下简称为板换)等换热手段可以实现市政水的预热。较为先进成熟的板换设备可以将温降控制在1℃以内，预热水仍然可以保持相对高位的热品位。若废热使用方对余热品位要求不高，例如生活热水、禽畜饲养等使用场景，可将预热水经由保温管路直接输送至用热方。若用热单位对供热温度有要求，则需要考虑二次加热以提升供水温度。阶段二：二次加热，温度提升根据不同的用能单位的需求，应选择不同的二次加热的设备，常规的加热设备闭式用水场景该系统将液冷一次侧接至水源热泵的蒸发侧，作为余热回收系统的取热源，冷凝侧则接供热的管网，持续供热。通过应用液冷的热回收技术，蒸发侧和冷凝侧的温差可以控制得较小，根据逆卡诺循环的原理，其提升的温度越小，对热的搬运的难度也相对越小，热泵的效率可以得到相应的改善。图八：液冷数据中心闭式用热场景热回收示意图液冷热回收二次侧热回收典型架构方案CDUCDU同时在二次侧回路中设置旁通管路及阀门以控制运行情况。在热回收系统开启时打CDUCDU内部的泵系统，节约初投资成本。与此同时，该方案直接与二次侧的冷却液进行热CDUCDUCDU工程改造难度也较高。图九：热回收系统与CDU二次侧系统串联原理图CDU此方案在液冷的二次侧取热，CDUCDU案效率更高，热品位也更高。但相比于串联的架构，本方案需要更多管路及多一套泵系统，初投资较高。图十：热回收系统与CDU二次侧系统并联原理图液冷热回收二次侧热回收典型架构方案总结总体来说，二次侧热回收系统方案减少了用热侧与热源的路由复杂度，有利于对余热进行高效的采集。若液冷系统已经配备独立2N的系统，亦可以考虑使用其中的一套CDU做热回收，另一套作为一次侧路由备用，进而节省成本。相对而言，利用二次侧进行余热回收也有以下的缺点：首先，该系统的二次侧同时改造及维护时可能对业务稳定性造成影响。液冷热回收一次侧典型架构方案热回收系统与冷却塔串联此方案在液冷系统的一次侧取热，冷塔与热回收系统串联，可以通过开闭阀门及旁通路由进行运行工况的切换。在热回收工况时冷塔于旁路运行，冷却水于热回收板换处进行热交换。本方案可以复用冷却系统的水泵，以节约整套系统的初投资成本。但本方案相应的有以下缺点：首先，热回收板换、冷塔及水泵需要进行控制的联动，涉及的设备较多。其次，板换和闭式冷塔的压差存在差异，使用同一套水泵可能会造成水力不平衡的问题，工程改造难度同样较高。图十一：热回收系统与冷却塔串联原理图热回收系统与冷却塔并联此方案在液冷的一次侧取热，冷却塔与热回收系统进行并联，系统可以通过阀门的开闭切换对应的工况。闭式冷塔和热回收系统分别独立配置一次泵，两个系统较为独立，控制逻辑较为清晰且水力平衡表现好，工程改造难度降低，但也相应的增加了设备数目及管路的长度，造成更多的前期投资。图十二：热回收系统与冷却塔并联原理图2N本方案在热回收系统与冷却塔并联系统的基础上，将一次侧冷却路由与热回收系统完全分隔，形成独立的2N系统。此方案控制逻辑清晰，水力平衡稳定且具备较高的可靠性，但相应的CDU设备需要做定制化设计。图十三：热回收系统与冷却塔并联独立2N原理图液冷热回收一次侧典型架构方案总结本方案不改变二次侧的路由及架构，对原有系统的影响较小。与此同时，热回收系统的所有路由均以水作为冷媒载体，运维时较为简单方便。但相应的因为多设置了一次换热的回路，热回收热品位会有所下降。温度提升模块方案现热回收直接利用方案可稳定换出40℃左右的热水，已能满足部分常规的用热场景。若希望通过热回收系统产出更高品位的热源则需要加设温度提升系统，常规的温度提升设备有热泵、锅炉等。空气源热泵开式方案本方案使用热回收的热量对低温市政水进行预热，再使用空气源热泵进行二次加热。该方案比较适合用于空气源热泵能效较高的非严寒区域。但空气源热泵占用的机电面积较多，需根据数据中心屋面情况确定。图十四：空气源热泵温度提升原理图(开式系统)水源热泵开式方案本方案使用余热对低温市政水进行预热，再使用水源热泵进行二次加热。与此同时，本方案的水源热泵还可以产出低温冷冻水用于常规风冷空调区域的供冷。在北方严寒地区或在外界环境较恶劣及机电空间不够的情况下可以考虑此方案。图十五：水源热泵温度提升原理图(开式系统)水源热泵闭式方案本方案的水源热泵蒸发侧接液冷一次侧系统取热，冷凝侧接闭式供热回路放热。图十六：水源热泵温度提升原理图(闭式系统)温度提升模块方案总结风冷热泵：适用于输出40~60℃的热水，方案占用机电面积较大，需要充分考虑场地的可行性，方案无需额外的水泵环路。若液冷数据中心周边无其他取热途径例如湖泊、地热等且项目位置位于非严寒地区时，可以考虑使用风冷热泵作为二次温度提升的设备。水源热泵：若数据中心周边有湖泊、地热等取热途径或位于严寒地区无法使用空气源热泵时可以考虑使用此系统。本方案适用于输出40~60℃的热水，其占地面积较小但需额外配置水泵环路，若场地有冷冻水需求亦可考虑此方案。高温热泵：若供热温度在60~100℃或有蒸汽需求可以考虑使用高温热泵设备，但目前主流设备的容量不大，需要多台并联。表三：热泵产品选型表锅炉：若供热温度在60~100℃或有蒸汽需求可以考虑使用锅炉设备。锅炉设备对外界环境要求较低，适用于严寒地区的二次加热。50℃100℃热能力较弱，仅适用于小型数据中心热回收及对热水可靠性要求不高的用热场景。电加热：供热温度最高可达100℃，但考虑到其电能转化比较低，不适合数据中心对于高效节能低PUE的需求，不建议使用。热水输送与储存考虑到计算机的计算负荷是随着业务的计算需要而不断波动的，整个数据中心的能提供的热量也是会波动的，与此同时用热侧的用热能力也不是一成不变的，在部分高可用性需求的场景下，例如工业生产，民生保障等，设置专门的热水蓄水罐是必要的，具体的热水蓄水量设计可参考以下因素：数据中心规模与热水产出能力用热单位用能情况(用热量、可靠性要求、用热持续性等)用热单位与数据中心的距离24（罐）5℃统所用容器宜遵守GB/T150.1-2011《压力容器(所有部分）》[20]0.1MPa0.02MPaJB/T4735-1997焊接常压容器》[21]相关规定。蓄热罐存放预热水本方案将蓄热罐置于热回收板换与二次加热设备之间，对预热水进行存储，减小IT负载波动造成的对供热稳定性的影响。本方案可以通过控制预热水输送至温度提升设备的流量进而控制热泵设备一直处于高效运行的工况。例如使用离心式的热泵时，可考虑负荷控制在额定功率的60%~70%，螺杆式的热泵则应控制在50%~60%。但相应的本方案对供热的连续性和可靠性的保障有限，若二次加热设备出现损坏，蓄热罐无法作为备用热源暂时保障供热。在供热需求超过供热能力时也无法超额输出热水给用能单位。图十七：蓄热罐原理图(储存预热水)蓄热罐存放供水热水本方案将蓄热罐置于二次加热设备下游，对热水进行存储，减小IT负载波动热回收系统出现故障无法供热时蓄热罐内的热水可作为短期的热源备用。若用热单位有瞬时的高热负荷需求，蓄热罐可以帮助输出高于热回收产热能力热水量。本方案二次加热设备需要根据IT负载产生的热量大小和预热系统提供的预热水流量调节自身的运行功率，这可能会导致设备无法长期运行在能效的甜蜜区，进而影响整套系统的能源利用率。图十八：蓄热罐原理图(储存供热水)热水输配适材质的防锈管道，防止出现腐蚀和水垢，热水中的氯离子含量宜≤25mg/LGB/T50050-2017业循环冷却水处理设计规范的规定[22]。注入和补充的热媒水质，宜符合GBT12145-2016火力发电机组及蒸汽动力设备水汽质量[23]中对于热网补充水的质量要求。具体设计中可参考以下规范：GB50736-2012GB/T8175-2008GB/T4272-200808K507-1管道与设备绝热图集16S401液冷数据中心热回收控制管理系统数据中心是数字经济的基石，高可用是数据中心的典型特点，因此在对数据中心废热进行回收的时候需要严格保证数据中心的高可用性。数据中心在设计过程中仍需要配置冷却塔或干冷器等传统一次侧设备，以应对用能单位用热不足的情况。这进而延伸出液冷数据中心二次侧、一次侧、热回收系统及冷塔系统的耦合和控制逻辑问题。为了使热回收系统更加智能化，需要配置自动化控制系统。自动化控制系统架构分为4层：现场层、控制层、集中监控层、管理平台层。现场层现场层由设备的监控点组成。重要设备例如水泵、板换、热泵、蓄热罐都应配置点位。控制层通过监控点监视和控制现场层的设备。主要监控点为阀门开闭度、进出水/冷却液温温度、水/冷却液流量、水/冷却液压力、室外环境温度等。控制层HMI行实时计算，通过控制逻辑控制现场层的设备运行。常用的控制器有PLC、DDC、单片机等。热回收控制逻辑有：运行模式切换加减机蓄冷罐冲冷放冷末端压差控制集中监控控制层的数据应上传到集中监控平台，集中监控平台可展示系统运行状态、告警等功能。一些跨系统或子系统的控制逻辑可放在集中监控平台上运行。如Tank/CDU与热回收系统联动，冷却塔与热回收系统切换逻辑等。涉及到其他非热回收系统暖通设备的联动需部署于BA平台侧。常用的集中监控平台有动力和环境监控系统、楼宇自动化监控系统、一体化监控系统等。这些系统都可以用于集中监控平台。综合管理平台现场层、控制层、集中监控满足了对热回收系统的自动化控制需求。但还需要对热回收系统进行运维管理。综合管理平台就是数据中心运营平台，热回收系统也是其管理对象，因此集中监控平台需要接入到综合管理平台内。综合管理平台可为热回收系统提供巡检、维保、变更等运维管理功能，还可以提供资产管理、能耗管理等运营功能。液冷数据中心热回收价值本文将从技术价值、经济性价值及减碳价值等多个方面对液冷数据中心的价值进行剖析。技术价值总体看液冷数据中心热回收系统具有热品位高，供热稳定性强等优势。液冷数据中心热回收热品位价值TDP3MFC-400.065W/m.K[24]0.02524W/m.K，2.5角度来看，单位体积的流体，浸没式冷却液的载热量为空气的1600TDP设备厂商大多数都将其单相浸没产品的二次侧回液温度设定在40~4540℃左右的余热。两相浸没的原理为液体相变为气体带走热量，相对于单相浸没系统，两相浸没的解热能力更强，相应的其能设定的二次侧回路温度可以更高。图十九：风冷液冷二次侧对比数据中心的余热主要可用于三个方面：低品位热直接利用高温热水的预热水源热泵取热源低品位热直接利用若从液冷一次侧或二次侧换出的余热品位能够满足用热侧的需求，可考虑直接进行利用，整套系统仅需水泵等设备进行路由的循环，综合能效较高。浸没式液冷系统提供的相对高品位的热源可以支撑部分场景使用这种直接利用的模式。高温热水预热浸没式液冷余热可以用于预热。相对应的，液冷余热的品位越高，预热效果越好，预热水的热品位也越高，进而需要二次加热的热提升也较少。较高的余热品位水源热泵取热源COP，T1T2的温差越小，COPCOP68.8%。𝑇1𝐶𝑂𝑃理论值=𝑇−𝑇1 2T1T2COP机组压力、管路保温等因素有关，目前大多数热泵设备的机组压力较高，根据GB29541热泵热水机(器)能效限定值及能效等级规范[25]中对于低温型热泵设备COP能效要求最低为3.0，符合目前大多数热泵的运行情况。但若针对余热回收特性进COP。表四：不同温度下理论COP值核算蒸发侧温度冷凝侧温度理论COP34/4045/5014.834/4055/6010.534/4065/708.2434/4075/806.8517/2355/606.8612/1855/606.22液冷数据中心热回收供热稳定性价值传统的风冷数据中心热回收系统因为有免费供冷free-cooling及冷机运行两ITIT署，液冷数据中心的供热稳定性可以得到保证。通过改善数据中心余热供热的稳定性，本系统对供热有高可靠性需求的用热单位来说会更有吸引力。液冷数据中心热回收节水节电价值热回收系统对液冷的一次侧或二次侧进行热量收集的过程中也对液冷系统进行了散热。相应的原有系统的冷却塔可以维持在一个低功耗运行的状态，进而节省冷却塔风机和喷淋泵的用电量，同时降低冷却塔的补水需求，以降低整个系统的用电量和用水量。经济价值10,000kVA据中心的模型作为数据核算的基础，下面为该数据中心的预设条件电容量：10000kVA地址：北京市郊区PUE：1.15IT：70%– 市政水温度：16.5℃余热预热水温：40℃输出水温：60℃市政水一般取自地表水，根据崔科于数据中心空调冷却及余热回收技术分析研究[26]中统计的自来水厂数据取平均值可得到年平均水温约16.5℃。表五北京某水厂自来水全年月平均温度月份123456789101112温度671217202527272316117考虑到目前市场主流浸没式厂家设计的二次侧水温，预热水温设定为40℃。输出水温设定为60℃主要考虑以下两点因素：其一该温度已能应付大部分常规用热场景例如生活热水，地板采暖及公共建筑的冬季空调制热工况，较有代表性；另一方面，系统在该温度区间可以保持较高的能效比，贴近实际使用工况。浸没式液冷数据中心热回收系统根据用热模式可划分为开式系统和闭式系统。开式系统仅有供水，没有系统回水，取水主要来自市政水，典型的使用场景为：生活热水，自来水厂供水预热等。闭式系统即为输配系统供回水齐全，回水需要二次加热后再供给热源。典型使用场景为支持区或园区供暖。根据以上预设的条件可以计算热回收功率及全年余热年回收量。

×尖峰IT负载率=8,696kW全年热回收量=热回收功率×平均IT负载率×年运行时长=53,321,739𝑘𝑊ℎ供电容量取值:10000kVAPUE:1.15IT:100%IT:70%全年运行时长:365×24以上文液冷提及的40℃预热水为输入，可以得到本系统产出40℃预热水的能力如下所示。

热回收功率水比热容

=88L/s开式年产水总量=产水能力×平均IT负载率×年运行时长=1,944,944吨热回收功率取值:8,696kWIT:70%– 开式产水温差取值:40-16.5=23.5℃全年运行时长:365×24经济性计算基于以上数据做全年的核算，因计算过程较为简单清晰，下文中的经济性核算方法仅提供表格及注释，不再赘述计算公式。开式用热场景经济性核算方案介绍该系统运行主要分为两个阶段，首先是通过将板换和输配系统搭配，充分利用浸没式液冷数据中心的余热对常温的市政水进行预热，将其热品位尽可能提高。然后利用空气源热泵将预热过的市政水加热至60℃左右后由主泵输配至用热单位。N+1心的高可用性。原理图(详细系统图见附录)图二十：液冷数据中心开式用热场景热回收示意图经济性分析本章节将从初投资，降本及创收三个角度对浸没式液冷数据中心热回收系统的经济效益进行分析，下表为初步测算的开式系统初投资成本清单，容量及台数均按照10,000kVA的供电功率进行选型：表六开式系统初投资成本分析设备类型容量台数单价(万元)总价(万元)风冷热泵1500kW61801080板换1500kW67.545水泵108L/s24.59水泵18L/s71.510.5蓄水罐388m315858主管路DN250200米0.07/米14其他管路DN125200米0.03/米6总价1223从降本角度来看，若用数据中心热回收系统对生活热水进行加热，相较传统的热泵方案及锅炉方案分别有54%和75%的降本效果，详细计算见下表：表七开式系统运行能源成本分析浸没式液冷热回收方案电价0.67[27]元/kWh热泵COP3热回收温度40℃生活用水供水温度60℃加热1吨生活热水的成本5.21元/吨全年热水成本(一万人)190.21万元热泵方案电价0.67[27]元/kWh热泵COP3热回收温度16.5℃生活用水供水温度60℃加热1吨生活热水的成本11.33元/吨全年热水成本(一万人)413.70万元相较热泵方案回收期2.07年燃气锅炉方案燃气单价3.52[28]元/m3燃气热值8300Kcal/m3锅炉综合效率0.9自来水温度16.5℃生活用水供水温度60℃加热1吨生活热水的成本20.59元/吨全年热水成本(一万人)751.63万元相较锅炉回收期1.46年一万人，每人热水用量100L2.071.46心发热量核算，其能负担的最多人数可达六万余人，仍有较大的扩容潜力。以增效创收角度看可以得到下面的计算模型：表八开式系统出售热源收支明细分析热回收功率8696kW全年热回收量53,321,739kWh热回收方案加热单价5.21元/吨市政水单价9[29]元/吨热水单位总成本14.21元/吨年产60℃热水2,285,217吨工业热水售价20.33元/吨年净收入1,399万元回收期0.87年根据核算，使用自建风冷热泵产出热水成本为20.33元/吨(含市政水价)，使用自建锅炉产出热水成本为29.59元/吨(含市政水价)。若以自有热泵运行成本20.33/0.87由此可见，从降本和增效两个角度进行经济性分析，余热回收回收期均小于三年，具备投资价值。典型的开式用热场景为：生活热水、自来水厂、洗涤业、印染业等。闭式用热场景经济性核算方案介绍N+1保障系统的高可用性。原理图(详细系统图见附录)图二十一：液冷数据中心闭式用热场景热回收示意图经济性分析本章节将从初投资，降本及创收等角度对闭式浸没液冷数据中心热回收系统的经济效益进行了分析，下表为初步测算的闭式系统初投资成本清单：表九闭式系统初投资成本分析设备类型容量台数单价(万元)总价(万元)水源热泵3000kW3240720水泵205L/s2816水泵71L/s43.514蓄水罐700m31105105主管路DN3002000.0816其他管路DN2002000.0459总价880传统热电厂可以将余热出售给市政供暖公司，以此价格为参考，可以得到下面的闭式系统降本增效模型。表十闭式系统出售热源收支明细分析热回收功率8,696kW全年热回收量53,321,739kWh热回收系统EER4.4全年运行热回收系统用电量12,118,577kWh电单价0.67[27]元/kWh总电价(全年运行)812万元余热出售单价77.5[30]元/吉焦余热总量191,958吉焦余热收入1488万元余热净收入676万元回收期1.30年仅冬季供暖季节运行供暖天数136天热回收系统用电量4,515,415kWh电单价0.67[27]元/kWh总电价(仅冬季供暖)303万元余热出售单价77.5[30]元/吉焦余热总量71,524吉焦余热收入554万元余热净收入252万元回收期3.49年由此可见，若余热回收系统仅用作冬季采暖用途，其回收期达3.49年；若在其他季节可以找到用热单位则回收期为1.30年。闭式系统的典型用热场景为园区及支持区采暖。经济性核算总结由上述典型浸没式液冷数据中心可以得到，除了仅在冬季用作供暖用途工况回收期超过三年外，其他工况的回收期均为一至两年，经济性表现较好。减碳价值自双碳政策发布以来，社会各界的低碳意识得到快速的提升，数据中心作为用电大户，其减碳压力较大。目前国内各大互联网公司例如阿里巴巴，腾讯及百度等2030colo2030100%使用可再生能源。目前，各行各业头部公司也认为的浸没式液冷技术可以大幅降低PUE，提高单台服务器算力已是共识，不再赘述。本文就液冷数据中心的热回收模块可以提供怎样的减碳价值做详细阐述。热回收减碳的价值目前对于数据中心的余热利用官方并无明确表明可以对应折抵多少碳排放。本以此等效看作减排的数值。与此同时，目前部分行标及团标已开始关注数据中心余T/EES0001-2021《温室气体排放核算与报告》明确表明数据中心输出的热力可抵扣总的数据中心排碳量[31]，本文亦使用北京市二氧化碳排放核算和报告要求的热力供应排放因子来计算数据中心余热回收变相节碳量，供各方参考[13]。减碳能力核算表十一热回收变相减碳能力核算全年热回收量53,321,739kWh热力供应排放因子0.11[32]tCO2/GJ变相节碳量21,116吨折算热泵用电量17,773,913kWh电力碳排放因子0.604[32]kg/kWh变相节碳量(等效热泵)10,735吨折算锅炉用气量5,669,509m3燃气碳排放因子2.165[32]kg/m3变相节碳量(等效锅炉)12,274吨表十二各方案年均减碳核算初始值(吨/年)因子折算(吨/年)热泵折算(吨/年)锅炉折算(吨/年)FC-4062,63741,52151,90250,363国产液体39,59718,48128,86227,323矿物油37,03715,92126,30224,763风冷方案43,47935,66639,50738,937图二十二各方案年均碳减排柱状图表十三各方案年均减碳比例统计硬件方案按因子折算减碳按热泵折算减碳按锅炉折算减碳FC-40液冷方案34%17%20%国产氟化液方案53%27%31%矿物油液冷方案57%29%33%风冷方案18%9%10%17%~57%的可观碳减排。在实际部署液冷数据中心时，需留意不同浸没式液冷方案GWP运行时间较液冷方案短，热品位低，其减碳效果也有限。考虑到液冷数据中心热回收系统可以作为热源供给其他行业，而其他行业有产生碳汇的可能性，例如林业育苗，木材烘干等。在与其他行业的联动过程中，数据中心有可能获得额外的碳汇以进一步减少数据中心的碳排放。减碳的降本效益同时从另一个角度来看，减碳也可以实现数据中心的降本增效。为实现碳中和目标，为数据中心采购绿电为主要的举措之一。但常规来说数据中心采购绿电的电单价会比常规用电高，若能通过数据中心的热回收进行减碳，其所需购买的绿电量也将降低，进而降低总的用电成本。由于绿证价格不同，使用绿电的成本也各不相同，下表为各种绿证以减碳能力57%进行核算通过热回收能带来的减碳降本效果。表十四减碳绿电降本统计绿证价格(元/MWh)绿电单价(元/kWh)减碳后单价(元/kWh)电价降本效果GEC补贴绿证120元0.69+0.12=0.810.81*57%+0.69*43%=0.7428.4%GEC平价绿证50元0.69+0.05=0.740.74*57%+0.69*43%=0.7123.9%APXTIGER30元0.69+0.03=0.720.72*57%+0.69*43%=0.7032.4%I-REC4元0.69+0.004=0.6940.694*57%+0.69*43%=0.6920.3%社会用热清单研究为全面分析整个社会层面能够利用数据中心热回收的行业，本文将提供社会面用能行业清单。该清单覆盖三大产业，其中包含13个一级行业，分别为：区域采暖、区域供冷、生活用水、化工业、食品业、农业、养殖业、纺织业、包装业、造纸业、林业、医疗行业、环保业。每个一级行业下面划分多个细化的二级行业，每个二级行业都经过调研确定其需要的大致的热水温度，方便未来数据中心实施热回收时根据废热的品位、数据中心所在位置及周边商业环境进行匹配。考虑到东部人口密集，天然就有供热和生活热水的需求，西部地区地广人稀，如何为数据中心找到合适的用热源将会是个挑战，为聚焦数据中心余热回收热源用能单位的画像，本文搭建了以下模型以研究液冷数据中心热回收用热场景最优解。表十五不同运行工况EER开式场景EER闭式场景EER40℃供水682650℃供水8.15.960℃供水5.64.470℃供水4.03.780℃供水3.63.1由上述图表数据可以得出结论在40℃供热时，开式场景和闭式场景均无需配置二次加热模块，所以两者皆拥有最高的能效比。因为开式系统的温差普遍大于闭式系统，其输配系统用电量更少，所以拥有更高的EER。随着温度的升高，开式及EER，40℃的低温用热场景及中温的开式用热场景比较适合使用液冷数据中心的余热回收系统作为热源。高温的闭式系统整体EER与独立的空气源热泵基本没有差别，仅考虑在部分特殊情况部署使用，例如严寒地区。单位的选择受以下多因素共同影响：热品位需求开式场景/闭式场景年用热量用热连续性用热可靠性要求距离用热单位距离等第一产业植物生长的基本条件为：阳光、温度、空气中的CO2CO2CO2CO2图二十三数据中心与第一产业生态图产生低品位余热；农业设施利用低品位余热取暖，同时捕获空气中CO2，整个生态的净碳排放。适合第一产业的发展。余热利用–温室供暖植物生产运行需要的基本环境温度为：白天25℃~30℃，夜12~15℃。为满足植物在不适宜生长的季节增加产量，温室技术因此诞生。温室，又称暖房，指有防寒、加温和透光等设施，供冬季培育喜温植物的房间。在不适宜植物生长的季节，能提供生育期和增加产量，多用于低温季节喜温蔬菜、花卉、林木等植物栽培或育苗等。但由于温室不能完全隔离外部热量，日光温室白天充当太阳能集热器用于吸收太阳辐射进行室内加温和蓄热，室内地面、后墙以及室内空气的温度都较高。室内10℃25-37℃30-50%的热量通过覆盖膜散至室外，其余通过墙、土壤蓄热，部分通过墙体传热散失。白天仅30%太阳能热储存在后墙和浅层土壤并在夜间释放到温室中，这部分热量常常不能满8-1160-8030-80W/m2。热源温度在30-45℃最宜，适合风盘送风或地板采暖，热源温度25-35℃15℃可保持作物旺盛生长。连栋温室的热负荷需求约为300W/m2。从热品位角度，液冷数据中心的余热无需二次提升温度即可用于温室供暖工况。从热总量的角度考虑，单个10000kVA余热利用–畜禽舍供暖畜禽舍供暖热负荷需求的产生主要有两方面原因，一方面为禽舍本身与外界围护结构换热产生的热负荷需求；另一方面是为保证畜禽舍内空气质量，需要周期性与室外进行换气，引入室外新风造成的新风负荷。此类工况单位面积供热负荷在30-150W/m2不等，与人居住环境供暖负荷相当。猪舍：哺乳仔猪适宜温度在30-32℃，15-27℃，0-20℃。当环境温度低于临界温度(18~21℃)于维持体温的能量消耗过大，降低饲料的利用率，增加生产成本。牛舍：奶制品的质量很大程度上取决于奶牛舍的环境质量,奶牛舍内气流速度、温度、相对湿度以及有害气体的浓度是影响奶牛健康、生产性能的关键因素。奶牛是恒温动物，最适合的温度范围为5~25℃。当温度低于-4℃时会对奶牛的产奶量造成较大的影响。1kg3.5kg胃内容物正常平均温度为38～41℃。研究表明，奶牛饮用20℃采食量提高6.47%，20℃4℃0.22kg/d0~45~1832~34℃,2~3℃,20℃左右即可脱温。余热利用–水产养殖供暖水产养殖大棚是设施水产养殖的关键设备，通过人工控制大棚小气候，使鱼类能在最适宜的温度下快速生长。设施水产养殖可使鱼类养殖周期缩短1/6～1/2，单位面积产量比高产池塘提高20～80倍，使得单位产量养殖用水量和养殖废水排放量大幅减少。但是，养殖大棚的环境调控需要消耗大量的能源，设施水产养殖系统运行能耗高是目前必须要解决的重要问题。常规来讲热水性鱼类的适宜温度区间约为18~36℃，较为适合数据中心低品位余热作为供热源。同时，此类设备对于供热稳定性要求较高，与数据中心余热天然自带的的高可靠属性也较为匹配。第二产业工业生产具备长链条，大容量，集中性强的特点，适合与数据中心这类用电产热大户进行配合。工业生产对热源也具有高可靠性的要求，与数据中心天然的高可靠性匹配。与此同时，多数工业制造过程全年都不会中断，有利于增加数据中心余热回收系统的运行时间，带来可持续的价值。余热利用–乳制品发酵近年来我国酸奶市场有较快增长，2005171.332015647.7414.22%[33]。通过发酵，牛奶中所含的一些乳糖被微生物分解为乳酸，并产生乙醛、丙酮、40℃-42℃，如果温度不合适，不仅乳酸菌不能顺利发酵，还会增加致病菌繁殖的风险，影响酸奶的口感和品质。从乳酸菌发酵领域来看，其具备较大的增量潜力，适合作为数据中心这类大量余热的消纳设施。与此同时，其所需求的热值温度与液冷数据中心匹配，无需再二次加热。图二十四发酵乳制作流程余热利用–造纸业中国造纸行业常年产销量均位居全球首位，约占全球总量的四分之一，202113583.96.8%；11.2%。[34]造纸行业整条链条较长，其中制浆和烘干过程都需要用到大量的热量。其本身作为高能耗高污染行业，受到政府及社会的压力，对于能源的创新性应用本身也有天然的驱动力。造纸工艺中，原材料的加压蒸煮，蒸汽需求(黑浆萃取及化学品溶液加热)，洗浆洗涤，纸张干燥均可利用数据中心余热作为热源。其中前三步数据纸张干燥可直接使用数据中心的余热实现。数据中心余热提高自己的能源效率，降低生产成本。余热利用–纺织业20215.974%2021产量最多地区为河北省占比33.2%；其次是浙江省地区皮革产量占比16%；13.9%[35]。皮革工艺:常规来讲为动物原皮经削肉脱毛等前处理后可变为生皮。生皮经鞣制后可变为皮胚，皮胚经过后加工可变为皮革成品。以上步骤可具体到以下工序流程：生皮→浸水→去肉→脱脂→脱毛→浸碱膨胀→脱灰→软化→浸酸→鞣制→剖层→削匀→中和→染色加油→填充→干燥→整理→涂饰→成品皮革。其中很多步骤需要用到热水，同时涉及到开式用水及闭式用水。图二十六皮革工艺图示除皮革工艺外，传统纺织业中还有印染工艺，洗涤等使用场景均可以利用液冷数据中心余热。第三产业第三产业定义较广，品类较多。过往数据中心热回收落地的主要服务对象大部分集中在第三产业。余热利用–市政供暖常规来讲园区内部的小组网供暖的热水温度60℃即可满足要求，若要接市政80℃2015977[36]2020204[1]，市政供暖的热量需求巨大，足以消纳数据中心余热总量。余热利用–生活热水除了少数高档酒店对生活热水的温度要求较高，在整体生活热水管网已做好充足保温的情况下，液冷数据中心的余热无需二次加热即可满足大多数的生活热水要求。目前尚有大量居民使用电热水器这种高能耗的加热方式，若能通过数据中心的余热回收系统对自来水供水进行预热，则可以减少居民电热水器的用电量。余热利用–农产品干燥物料的干燥需将物料里面的水分和其他较易挥发的成分除去，是一个物相变化的生化反应和热质耦合的过程。干燥也是农产品加工中耗能最多的环节，总量占我国国民经济总耗能的12%，仅次于造纸业耗能[37]。干燥节能，是物料干燥领域的主要课题。我国主要的农产品包括11大类、46种类、128小类、801个品种，种类繁多。《2018，201766160.7量25241.9万吨，干燥需求逐年增大。新鲜农产品含水量较高，加之我国农产品产地往往远离人口集中的消费市场，使得农产品在长途运输的过程中大量腐烂变质。据统计我国农产品产后损失超过30％，农业发达国家非常重视产后加工技术，产品的损耗率一般控制在5％-20％之间[38]，可见新鲜农产品的及时加工处理尤为重要。与发达国家相比我国农产品干燥加工比例较低。以美国洋葱、大蒜等加工量为例，它们干燥加工分别占其收获量的20％和80％，农产品加工前后的平均产值比可1:3.8，1.7％～5％；而我国蔬菜干燥加工量仅占收获总量10％1:1.9[39]；我国粮食产后只有约1％左右能够使用机械化干燥，绝大多数粮食仍采用自然晾晒的方式进行干燥[40]利用数据中心排出的夏秋废热，可以建设大规模烘干厂，提升我国农产品干燥效能。数据中心余热体量大、供给稳定，能够为干燥生产提供足够热源；易于实现数据中心与农产品干燥室合理布局设计可以将干燥设备初投资和粮食干燥用能成本大大降低，余热利用–沼渣及淤泥干燥生物质能源的发展促进了沼气工程日益成熟，沼液和沼渣中包含有大量农作物所需要的氮、磷、钾等营养成分，若能利用好这些资源，可极大降低农业生产中的肥料消耗。同时我国城市发展迅速，城市排污淤泥数量也巨大。一般需要淤泥进行干燥再进入还田、沼气工程或者填埋。数据中心的低温余热适合用于此类非作物的烘干。余热利用–木材干燥据核算，使用传统方法进行木材干燥每立方木材消耗约153千克标准煤，现代120万立方米/23%，约1600/192化石能源燃烧引起的碳排放和环境污染，同时减少木材烘干厂商的能源成本。余热利用–污水处理2020261819267方米/日，其他设施处理能力为1138万立方米/日。目前我国整体日均处理能力已2我国城市污水处理能力将持续提高。水的温度为污水处理厂的重要参数，因为它对活性污泥中微生物繁殖速度，微生物反应和反应速率，水中溶解氧等等都会产生影响。在污水处理厂的活性污泥中，通常遇到的微生物大致分为三个温度组：(1)低0~30℃)，(2)15-40℃)和(3)嗜热45-80℃)。在大多数时间段及大多数的污水处理过程中嗜温菌为污水处理的主要力量。通过使用液冷数据中心的余热品位无需二次提升温度即可对污水进行预热，再输送至污水处理池中，以最大幅度保证冬季的污水处理能力。余热利用–沼液预热沼气发酵可分为三个温度范围：50～65℃高温发酵，20～45℃中温发酵，20℃以下低温发酵。此外，随自然温度变化的发酵方式称为常温发酵。温度高低直接影响发酵原料的消化速度和产气率。在适温范围内温度越高，沼气细菌的生长、繁殖就越快，产气也就越多；温度不适宜，沼气细菌生长发育慢，可能造成产气少或不产气等问题。同时微生物对温度变化十分敏感，温度突升或突降，都会影响其生命活动，使产气状况恶化。液冷数据中心产生的余热品位在沼气发酵需求的温度范围内，可以保证沼气池的产气量；与此同时，产生的生物质气可以用于发电反哺数据中心，发电过后的烟气可以产生高品位余热以做其他用途。液冷数据中心热回收政策联动双碳政策20209122030，2060现碳中和[41]。数据中心行业作为用电大户不仅要节能减碳助力3060，又要继续作为我国数字化经济的坚实底座，热回收技术带来的17%~57%政策具备契合性。考虑到热回收系统是给下游产业供热的设施，若下游产业为可以产生碳票的行业，例如第一产业中的林业等，其也相当于变相获得额外碳票，降低整个数据中心设施的碳排放。东数西算成渝、内蒙古、贵州、甘肃、宁夏启动建设国家算力枢纽节点。10个国家数据中心集群[42]：张家口集群、长三角生态绿色一体化发展示范区集群、芜湖集群、韶关集群、天府集群、重庆集群、贵安集群、和林格尔集群、庆阳集群、中卫集群。根据目前的东数西算规划，因为东部数据中心主要承接低延迟高频实时算力需求[43]，相对应的其数据中心负载会不断波动，进而影响数据中心热回收供热的稳定性，不适合高可靠性的热水供应场景使用。于此同时，东部地区受土地资源，电力资源等外部客观原因限制，用热单位较为单一，主要以居民用生活热水和冬季采暖为主。析，储存备份等业务上[43]社会用能面研究的清单可以看到，相关工业用能的发展潜力较大。以其中一个西算节点宁夏中卫为例，其地处我国“黄金奶源带”，年产鲜奶30万吨以上，非常适合发展畜牧业。根据中国农业信息网上的数据，怀孕奶牛与泌乳奶牛最适宜的温度为16℃~20℃，犊牛最适宜的温度为35℃~38冬季最低温度可达-11℃，数据中心废热可用于养殖业的冬季供暖。与此同时，中卫的中宁枸杞，硒砂瓜等产业发达。枸杞鲜果烘干，硒砂瓜农业大棚养殖同样有大量的用热需求。另外中卫旅游业同样发达，大量酒店饭店等公共建筑可以作为数据中心废热的用能用户。定量来看，《2021-202720209.8[44]2~3现状。根据某品牌的枸杞烘干机选型可以测算出烘干一千克枸杞所需消耗的热量

制热量×枸杞烘干时长烘干机烘干量

=2.2kWh/kg枸杞烘干时长：按48小时取值；制热量：选型参数50kW；烘干机烘干量：选型参数1080kg以烘干效率对应核算中卫枸杞年产量烘干所需总热量约为776,160吉焦，考虑枸杞611910,000kVA10,000kVA80由此类比，内蒙古、贵州、甘肃也可以找到当地的特色产业与数据中心的废热匹配。相比于传统的热回收用于供暖的思路，此等因地制宜的热回收策略有以下优点：典型热回收用热单位供暖工况仅在北方的冬季适用，而用于工业生产的热量有部分场景可以全年提供，余热回收的经济性效益将得到改善部分生产场景的用热量很大，更容易和数据中心巨大的余热量匹配部分生产场景占地面积较大，不适合东部地区布置，而西部地广人稀，较为适合(例如农业大棚，养殖业等)西算的效益进一步释放。共同富裕共同富裕分为多个维度，本技术有利于在以下两个维度实现共同富裕：东部沿海发达地区帮扶西部落后地区在东数西算的大背景下，未来会有越来越多的数据中心部署在西部地区。通过使用余热回收技术，部署在西部的数据中心可以承担起当地供热中心的角色，为当以此技术为基石，东部可以享受西部产出的算力资源，西部可以使用本地数据中心提供的低成本热源，实现东西部双赢。互联网高科技行业赋能落后产业2数据中心招商困境缩了其他新产业的用能发展空间。与此同时，数据中心的落地并不能给地方政府带来特别大的收益。相对于其他产业，数据中心对周边经济的拉动性较差，给当地创造的岗位较少。为打消当地政府的疑虑，真正接受数据中心在本地的落地，如何发掘数据中心除了产生算力之外的价值，以低成本热能为核心竞争力建立一个用热生态圈会是一个突破口。若能利用余热回收技术使液冷数据中心变为一个区域供热站，提供低成本的热源，可以产生集聚效应，拉动周边传统产业的发展，增加大量的就业岗位，带来额外的地方税收，实现数据中心与