CN102620379A - 空调机运转控制装置以及方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及空调机运转控制装置以及方法，能够提高空调机的能耗效率，减少能量消耗量。在配置有存放服务器的多个服务器机架和对该服务器机架进行冷却的多个空调机的机房中，空调机运转控制装置(4)对各空调机进行控制。空调机运转控制装置(4)具有：空调负荷计算部(42)，其根据各服务器机架的电流值对各空调机所承担的区域的空调负荷进行计算；控制部(44)，其根据空调负荷、和各空调机的回气温度与供气温度的最大温度差，对每个空调机计算回气温度设定值，以使得各空调机的供气温度成为一定值以上，并通过对各空调机输出回气温度设定值来控制各空调机。

Description

空调机运转控制装置以及方法
技术领域
本发明涉及在配置有存放了服务器的多个服务器机架和对服务器机架进行冷却的多个空调机的机房或数据中心中，对温度设定进行抑制控制以便使空调空间不被过剩地冷却的空调机运转控制装置以及方法。
背景技术
CRAC(Computer Room Air Conditioner：机房空调器)是在设置有多个服务器机架的机房或者数据中心设置的高显热型成套空调机。机房内需要通过CRAC进行空气分散，从而消除存在空气过度流动的区域或热点(热积存)区域。而且，在机房中以从机器放出的一定的热负荷为基准，以最佳的布局设置CRAC。来自服务器机架的热气从机房的天花板内的排气空腔(天花板内的空间)排出。CRAC从上部吸入该热气(回气)，并对吸入的空气进行冷却。由CRAC冷却后的冷气(供气)被机房的地板下面的供气空腔(地板下面的空间)排出，从供气空腔向机房吹出。CRAC进行控制，以使得供气温度成为恒定，或者回气温度成为恒定(例如参照专利文献1)。
【专利文献1】日本特开2009-140421号公报
在以往的控制中，由于温度设定值固定，所以在没有成为与空调负荷对应的适当的设定值时，成为考虑到安全的过度制冷的状态，存在CRAC的能量消耗效率(COP)变差这样的问题点。
发明内容
本发明是为了解决上述课题而作成的，其目的在于提供一种能够使空调机的能量消耗效率提高并能够减少能量消耗量的空调机运转控制装置以及方法。
本发明是配置有存放服务器的多个服务器机架和对该服务器机架进行冷却的多个空调机的机房中的空调机运转控制装置，该空调机运转控制装置的特征在于，具有：空调负荷计算单元，其根据各服务器机架的电流值，对各空调机所承担的区域的空调负荷进行计算；控制单元，其根据上述空调负荷、和各空调机的回气温度与供气温度的最大温度差，按每个空调机计算回气温度设定值以使得各空调机的供气温度成为一定值以上，并向各空调机输出上述回气温度设定值，由此来控制各空调机。
另外，本发明的空调机运转控制装置的1个构成例的特征在于，还具备取得外部空气温度的信息的外部空气温度取得单元，上述控制单元在计算各空调机的回气温度设定值时，根据上述外部空气温度来决定上述最大温度差。
另外，本发明的空调机运转控制方法的特征在于，包括：空调负荷计算步骤，根据各服务器机架的电流值对各空调机所承担的区域的空调负荷进行计算；以及控制步骤，根据上述空调负荷、和各空调机的回气温度与供气温度的最大温度差，按每个空调机计算回气温度设定值以使得各空调机的供气温度成为一定值以上，并向各空调机输出上述回气温度设定值，由此来控制各空调机。
根据本发明，按每个区域计算空调负荷，基于该空调负荷计算各空调机的回气温度设定值来控制各空调机，因此能够抑制过度制冷的状态，能够提高各空调机的能量消耗效率。其结果，在本发明中，能够减少能量消耗量。
另外，在本发明中，对各空调机的回气温度设定值进行计算时，根据外部空气温度决定最大温度差，由此能够对各空调机更可靠地进行控制。
附图说明
图1是表示本发明的实施方式的机房的构成的俯视图。
图2是表示本发明的实施方式的空调机运转控制装置的构成的框图。
图3是表示本发明的实施方式的空调机运转控制装置的动作的流程图。
附图标记的说明
1...机房，2...服务器机架，3...CRAC，4...空调机运转控制装置，5...网络，40...供气温度取得部，41...回气温度取得部，42...空调负荷计算部，43...风量取得部，44...控制部，45...外部空气温度取得部。
具体实施方式
以下，参照附图说明本发明的实施方式。图1是表示本发明的实施方式的机房的构成的俯视图。在机房1内设置有多个服务器机架2和多个CRAC3。如上所述，来自各服务器机架2的热气被机房1的天花板内的排气空腔(plenum)(未图示)排出。由CRAC3冷却过的供气被机房1的地板下面的供气空腔排出，从供气空腔喷出到机房1。
在本实施方式中，明确地定义了各CRAC3承担的、作为机房1的分割区域的区域Z1、Z2。换句话说，明确地定义了各CRAC3承担哪个服务器机架2的冷却。这样的定义由设计者根据服务器机架2和CRAC3的配置状况预先定义即可。
接下来，对控制多个CRAC3的本实施方式的空调机运转控制装置4进行说明。图2是表示空调机运转控制装置4的构成的框图。空调机运转控制装置4由如下装置构成，即：供气温度取得部40，其取得各CRAC3排出的供气的温度；回气温度取得部41，其取得各CRAC3吸入的回气的温度；空调负荷计算部42，其对各CRAC3所承担的区域Z1、Z2的空调负荷进行计算；风量取得部43，其取得各CRAC3的风量信息；控制部44，其控制各CRAC3；及外部空气温度取得部45，其取得外部空气温度。各CRAC3和空调机运转控制装置4之间，通过网络5连接。
图3是表示空调机运转控制装置4的动作的流程图。供气温度取得部40从各CRAC3经由网络5取得供气温度的信息(图3步骤S1)。各CRAC3向机房1的地板下面的供气空腔排出冷却过的供气。在各CRAC3的下部设置有未图示的供气温度传感器。供气温度取得部40取得该供气温度传感器计测到的供气温度的值。
回气温度取得部41从各CRAC3经由网络5取得回气温度的信息(图3步骤S2)。各CRAC3从机房1的天花板内的排气空腔吸入回气。在各CRAC3的上部设置有回气温度传感器。回气温度取得部41取得该回气温度传感器计测到的回气温度的值。
空调负荷计算部42将各CRAC3所承担的区域Z1、Z2的空调负荷按每个区域进行计算(图3步骤S3)。空调负荷计算部42从未图示的配电盘或者设置于各服务器机架2的电流计取得各服务器机架2的电流的值。如上所述，由于各服务器机架2属于哪一个区域被预先定义，所以空调负荷计算部42能够将电流值以区域为单位进行汇总。并且，空调负荷计算部42根据区域单位的电流值按每个区域计算消耗功率。在搭载有多个服务器的服务器机架2的情况下，服务器机架2的各服务器消耗的功率大多变为热量。由此，如果能够计算区域单位的消耗功率，就能够导出各区域的空调负荷。
风量取得部43从各CRAC3经由网络5取得风量信息(图3步骤S4)。
接下来，控制部44基于供气温度取得部40所取得的供气温度、回气温度取得部41所取得的回气温度、空调负荷计算部42计算出的空调负荷和风量取得部43所取得的风量，控制各CRAC3(图3步骤S5)。
在以下的说明中，将各CRAC3设为固定风量的空调机，将各CRAC3的制冷能力RT设为50kW，将各CRAC3的回气温度和供气温度的最大温度差(输入输出最大温度差)ΔT设为10℃。
控制部44在作为基准，供气温度设定值SAT为20℃、区域Z1的空调负荷L为50kW的情况下，将承担区域Z1的CRAC3的回气温度设定值RAT如以下那样计算。
RAT＝L/RT×ΔT+SAT＝50kW/50kW×10℃+20℃＝30℃
                                                    …(1)
另外，控制部44在区域Z2的空调负荷L为25kW的情况下，将承担区域Z2的CRAC3的回气温度设定值RAT如以下那样计算。
RAT＝L/RT×ΔT+SAT＝25kW/50kW×10℃+20℃＝25℃
                                                    …(2)
这样一来，控制部44能够按每个CRAC(即按每个区域)计算回气温度设定值RAT，以使各CRAC3的供气温度为一定值以上。并且，控制部44将供气温度设定值SAT和按每个CRAC计算出的回气温度设定值RAT向对应的CRAC3输出。
各CRAC3对回气进行冷却，以便使由回气温度传感器计测的回气温度与从空调机运转控制装置4输出的回气温度设定值RAT一致，并且由供气温度传感器计测的供气温度与从空调机运转控制装置4输出的供气温度设定值SAT一致。
空调机运转控制装置4每隔一定时间进行以上那样的步骤S1～S5的处理，直到机房1的空调控制结束为止(在图3的步骤S6中为“是”)。
以上，如说明的那样，在本实施方式中，按每个区域计算空调负荷，基于该空调负荷，计算各CRAC的回气温度设定值来控制CRAC，因此能够抑制过冷的状态，能够提高各CRAC的运转效率。
以往在地板下面的供气空腔中，来自多个CRAC的供气风量发生混合，各CRAC所承担的区域成为不明确的状态。在本实施方式中，明确地定义了各CRAC所承担的区域，使CRAC和服务器机架的对应关系变得明确，把握了各CRAC应维持的空调负荷(IT负荷)，由此能够对温度设定进行抑制控制，以便使空调空间不被过剩地冷却。
此外，在本实施方式中，将CRAC的回气温度和供气温度的最大温度差ΔT设为固定值，但也可以根据外部空气温度使之变化。其理由是由于CRAC的制冷能力根据外部空气温度而发生变化。
外部空气温度取得部45从未图示的外部空气温度传感器取得外部空气温度的信息，或者从气象预报机构取得外部空气温度的信息。
在图3的步骤S5中计算各CRAC3的回气温度设定值RAT时，控制部44根据外部空气温度决定最大温度差ΔT。外部空气温度和最大温度差ΔT的关系预先在控制部44中被登记。控制部44基于该已知的关系，根据外部空气温度决定最大温度差ΔT。
这样一来，根据外部空气温度使最大温度差ΔT变化，由此能够更适当地控制CRAC。
本实施方式所说明的空调机运转控制装置4能够由具备CPU、存储装置以及接口的计算机，和控制这些硬件资源的程序实现。CPU根据存储装置所储存的程序执行本实施方式所说明的处理。
本发明能够应用于在机房和数据中心中，对温度设定进行抑制控制以使得空调空间不被过剩地冷却的技术。

Claims (4)

1.一种空调机运转控制装置，应用于配置有存放服务器的多个服务器机架和对该服务器机架进行冷却的多个空调机的服务器机房，其特征在于，具有：
空调负荷计算单元，其根据各服务器机架的电流值，对各空调机承担的区域的空调负荷进行计算；和
控制单元，其根据上述空调负荷、和各空调机的回气温度与供气温度之间的最大温度差，按每个空调机计算回气温度设定值，使得各空调机的供气温度成为一定值以上，并向各空调机输出上述回气温度设定值，由此来控制各空调机。
2.根据权利要求1所述的空调机运转控制装置，其特征在于，
还具备取得外部空气温度信息的外部空气温度取得单元，
上述控制单元在计算各空调机的回气温度设定值时，根据上述外部空气温度来决定上述最大温度差。
3.一种空调机运转控制方法，应用于配置有存放服务器的多个服务器机架和对该服务器机架进行冷却的多个空调机的服务器机房，其特征在于，包括：
空调负荷计算步骤，根据各服务器机架的电流值，对各空调机承担的区域的空调负荷进行计算；和
控制步骤，根据上述空调负荷、和各空调机的回气温度与供气温度之间的最大温度差，按每个空调机计算回气温度设定值，使得各空调机的供气温度成为一定值以上，并向各空调机输出上述回气温度设定值，由此来控制各空调机。
4.根据权利要求3所述的空调机运转控制方法，其特征在于，
在上述控制步骤之前，还包括取得外部空气温度信息的外部空气温度取得步骤，
上述控制步骤在计算各空调机的回气温度设定值时，根据上述外部空气温度来决定上述最大温度差。
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