Veri Merkezlerinden Atık Isının Akıllı Yeniden Kullanımı: Bulgaristan'da Bir Bölgesel Isıtma Şebekesi için Enerji ve Ekserji Analizi

Özet

Veri merkezlerinin hızlı büyümesi elektrik tüketimini ve sürekli düşük dereceli atık ısı üretimini artırıyor; bu ısıyı bölgesel ısıtma şebekelerine entegre etmek kentsel alanlarda akıllı bir ısıl yönetim stratejisi. Çalışma veri merkezi, buhar sıkıştırmalı ısı pompaları, termokimyasal enerji depolama ve üçüncü nesil DH şebekesinden oluşan bütünleşik sistemin enerji ve ekserji analizini sunuyor. Bütünleşik senaryo, veri merkezi soğutması ve DH üretiminin ayrı çalıştığı referansla, iki veri merkezi hava sıcaklığı ve serbest soğutma stratejisi altında karşılaştırıldı.

Durum A, 20-35 °C veri merkezi giriş/çıkış havası ve 15 °C dış sıcaklığa kadar serbest soğutma, Durum B 25-40 °C ve 20 °C dış sıcaklığa kadar serbest soğutma kullandı; ikisinde de sıcak koridor/soğuk koridor düzeni var. Durum A'dan B'ye geçmek daha fazla serbest soğutmayla veri merkezi soğutma elektriğini 240,9'dan 132,2 MWh'e (yaklaşık %45,0) düşürdü. Geri kazanılabilir atık ısı (yalnızca aktif soğutma sırasında kondenser ısısı) Durum B'de Durum A'nın yaklaşık %45,0'ı (1043,1'e karşı 1985,1 MWh aktif soğutma atık ısısı).

500 kW boyutuna ve ortalama 9,3 MW DH talebine rağmen veri merkezi yıllık DH talebinin %3,0'ını ve elverişli dönemlerde anlık yükün %22,4'ünü karşılayabiliyor (Durum A). Merkezi DH ısı pompaları 70-80 °C besleme sıcaklıklarına kadar COP 3-5 verdiği alıntılanıyor. Termokimyasal depolama atık ısı kullanılabilirliğini DH talebinden ayırarak mevsimsel kaydırmayı mümkün kılıyor ve bütünleşik konfigürasyon tutarlı biçimde genel ekserji verimini artırıyor.

Sonuç: daha sıcak veri merkezi ayar noktaları ve daha fazla serbest soğutma geri kazanılabilir ısıyı keskin biçimde azaltıyor, bu yüzden veri merkezi ve DH işletmecilerinin koordine olması gerekiyor. Sınırlar: tek küçük veri merkezi ve tek DH şebekesi (Varna); sonuçlar bu vaka için.

Öne çıkan noktalar

1. Durum A, 20-35 °C veri merkezi giriş/çıkış havası ve 15 °C dış sıcaklığa kadar serbest soğutma; Durum B, 25-40 °C ve 20 °C dış sıcaklığa kadar serbest soğutma; ikisinde de sıcak/soğuk koridor düzeni.
2. Durum A'dan B'ye geçmek daha fazla serbest soğutmayla veri merkezi soğutma elektriğini 240,9'dan 132,2 MWh'e (yaklaşık %45,0) düşürdü.
3. Geri kazanılabilir atık ısı (yalnızca aktif soğutma sırasında kondenser ısısı) Durum B'de Durum A'nın yaklaşık %45,0'ı (1043,1'e karşı 1985,1 MWh).
4. 500 kW boyutuna ve ortalama 9,3 MW DH talebine rağmen veri merkezi yıllık DH talebinin %3,0'ını ve elverişli dönemlerde anlık yükün %22,4'ünü karşılayabiliyor (Durum A).
5. Merkezi DH ısı pompaları 70-80 °C besleme sıcaklıklarına kadar COP 3-5 verdiği alıntılanıyor.
6. Termokimyasal depolama atık ısı kullanılabilirliğini DH talebinden ayırarak mevsimsel kaydırmayı mümkün kılıyor ve bütünleşik konfigürasyon tutarlı biçimde genel ekserji verimini artırıyor.

Tasarımda kullanımı

• Veri merkezi ayar noktalarını (hava sıcaklığı, serbest soğutma eşiği) atık ısı satışıyla birlikte belirleyin: daha sıcak ayar noktası ve daha fazla serbest soğutma soğutma elektriğini %45 azalttı ama geri kazanılabilir ısıyı da yaklaşık %45'e düşürdü.
• Atık ısı kullanılabilirliğini DH talebinden ayırmak için mevsimsel termokimyasal veya benzeri depolamayı değerlendirin.
• Küçük bir veri merkezinin bile DH talebine anlamlı katkı verebileceğini (yıllık %3,0, anlık %22,4'e kadar) ama veri merkezi ve DH işletmecilerinin koordinasyonu gerektiğini sözleşme tasarımında dikkate alın.

Kimler okumalı

Veri merkezi atık ısısını üçüncü nesil bölgesel ısıtma şebekelerine bağlamayı planlayan işletmeciler ve planlamacılar.

Belgenin bölümleri

1. 1. Giriş (1.1 Isıtma sektörü: mevcut durum ve karbonsuzlaşma perspektifleri, 1.2 Bölgesel ısıtma sektörü: evrim ve gelecek eğilimler, 1.3 Bölgesel ısıtma için yeni atık ısı kaynakları olarak veri merkezleri, 1.5 Esnek bölgesel ısıtma sistemleri için ısıl enerji depolama)
2. 2. Malzeme ve yöntemler (2.1 Senaryo S0: veri merkezi ve DHN arasında entegrasyon yok, 2.2 Bütünleşik soğutma, ısı geri kazanımı ve yükseltme, TCS karakterizasyonu ve işleyişi, 2.3 Ekserji analizi)
3. 3. Sonuçlar ve tartışma (3.1 Enerji analizi sonuçları, 3.2 Ekserji analizi sonuçları, 3.3 Atık ısı kullanımı için olası diğer stratejiler, 3.5 Bu önerinin düşük sıcaklıklı bölgesel ısıtma şebekeleri için uygunluğu)
4. 4. Sonuçlar

İlgili standartlar

• EU Energy Efficiency Directive (recast)

Belgeyi okuyun

Yayın bilgileri

Yazarlar

Antonio Verzino; Lorenzo Talluri; Andrea Rocchetti; Luca Socci

Yayıncı

Energies (MDPI AG)

Yıl

2026

Cilt

19

Sayı

3

Sayfalar

800

Belge dili

İngilizce

Kaynak türü

Bilimsel yayın

Erişim

Açık lisans — indirilebilir

DOI

10.3390/en19030800

Lisans

CC BY 4.0 — atıf vererek paylaşabilirsiniz

Lisans kanıtı

www.mdpi.com

Künye