综述：基于热泵技术的数据中心余热利用供需视角综述

这篇综述系统梳理了数据中心(DC)余热利用的热泵(HP)技术路径，从供给端（冷却系统集成方案、热源温度特性）与需求端（区域供暖、工农业应用等）双向视角，提出温度/容量/时序的供需匹配策略，为DC低碳转型提供技术参考。

　　

热泵技术驱动数据中心余热利用的供需协同路径

Supply-side technologies: heat pump integration with DC
数据中心(DC)产生的余热温度高度依赖冷却系统配置。液态冷却系统因直接接触服务器芯片，可获得30-70°C的中低温余热，而风冷系统余热温度通常低于40°C。热泵(HP)通过逆卡诺循环原理，以少量电能输入将低品位热能提升至80°C以上，显著拓展应用场景。研究显示，采用两级压缩或复叠式HP可将出水温度提升至90°C，系统COP（性能系数）达4.2，而吸收式HP更适合50°C以下热源升级。

Demand-side analysis: waste heat utilization scenarios
升级后的DC余热可满足多层次需求：

1. 就地利用：为DC园区提供空间采暖（45-60°C）和生活热水（55-65°C），降低20-30%建筑能耗；
2. 区域供暖：瑞典斯德哥尔摩数据公园项目证实，HP耦合区域热网可满足2500户家庭冬季供暖，年减碳7000吨；
3. 工农业应用：瑞士案例显示，60°C余热可用于温室种植，而80°C以上热源可驱动吸附式制冷（AD）或有机朗肯循环(ORC)发电，但后者对<90°C热源效率仅7.16%。

Supply-demand matching strategies
供需失衡是核心挑战：

• 温度匹配：风冷系统余热（15-40°C）需HP提升至供暖需求温度（50°C+），而液态冷却可直接对接区域热网（60-80°C）；
• 容量调控：芬兰赫尔辛基采用蓄热水罐缓冲DC余热（5627 MWh/年）与热网负荷的波动；
• 时序协调：卡诺电池系统在用电低谷储热，高峰时段发电，实现能源时空平移。

Future prospects
突破方向包括开发高温HP工质（如R1234ze）、AI驱动的供需预测模型，以及DC与智慧能源系统的多能耦合。中国QS科技园项目已验证，HP集成方案可实现年节电5191 MWh，净现值1073万元，为规模化推广提供范本。

Conclusion
液态冷却系统的高温冷却剂（30-70°C）是HP集成的最佳热源，而风冷系统需额外能耗提升品位。供需协同需兼顾技术可行性（如COP>3.5）、环境效益（减碳4289吨/年）与经济性（回收期<2年），未来需政策激励与技术创新双轮驱动。