waste heat recovery from data centers and upgrade with heat pumps for district heating

This thesis explores the integration of heat recovery technology from data centers into district heating systems to optimize energy utilization and reduce fossil fuel consumption. The study investigates the feasibility and efficacy of utilizing waste heat from data centers to supplement the energy requirements of Heating Consumer Units (HCUs) within district heating systems. Through a comprehensive analysis of thermal demand and waste heat generation dynamics, the study identifies periods of surplus and deficit energy, highlighting the potential for energy storage solutions to optimize energy usage across seasonal variations. The thesis delves into the thermodynamic properties and processes within the heat pump cycle, analyzing streams and constructing Temperature-Entropy (T-S) and Temperature-Heat Transfer (T-Q) diagrams to visualize heat transfer dynamics. By proposing scenarios integrating heat pump systems, boilers, and thermal energy storage units, the study evaluates the impact on energy consumption and system efficiency. The findings underscore the importance of adaptive strategies to optimize energy utilization and minimize waste, ultimately contributing to the advancement of sustainable energy practices in district heating systems.

Questa tesi si propone di esplorare l'integrazione della tecnologia di recupero del calore proveniente dai data center all'interno dei sistemi di teleriscaldamento, con l'obiettivo di ottimizzare l'utilizzo energetico e ridurre il consumo di combustibili fossili. Lo studio si concentra sull'analisi della fattibilità e dell'efficacia dell'utilizzo del calore residual dei data center per integrare i requisiti energetici delle Unità di Consumo per il Riscaldamento (HCUs) all'interno dei suddetti sistemi. Attraverso un'analisi approfondita della domanda termica e delle dinamiche di generazione di calore residual, il lavoro identifica periodi di surplus e deficit energetico, mettendo in luce il potenziale per l'implementazione di soluzioni di stoccaggio energetico al fine di ottimizzare l'utilizzo dell'energia in risposta alle variazioni stagionali. La tesi analizza inoltre le proprietà termodinamiche e i processi intrinseci al ciclo di pompa di calore, utilizzando l'analisi dei flussi e la costruzione di diagrammi Temperatura-Entropia (T-S) e Temperatura-Trasferimento di Calore (T-Q) per visualizzare le dinamiche di trasferimento energetico. Attraverso la proposizione di scenari che integrano sistemi di pompa di calore, caldaie e unità di stoccaggio di energia termica, lo studio valuta l'impatto sul consumo energetico e sull'efficienza del sistema. I risultati sottolineano l'importanza di strategie adattive volte all'ottimizzazione dell'utilizzo energetico e alla minimizzazione degli sprechi, contribuendo in ultima analisi all'avanzamento delle pratiche energetiche sostenibili nei sistemi di teleriscaldamento.