CN103644627A - 一种水冷机房露点自寻优控制装置及方法 - Google Patents
一种水冷机房露点自寻优控制装置及方法 Download PDFInfo
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Abstract
一种水冷机房露点控制装置及方法，所述装置包括水冷空调室内机组和水冷空调室外机组，还包括中央控制器、温湿度检测装置、温度检测装置和除湿/加湿装置，中央控制器分别与水冷空调室外机组、水冷空调室内机组、温湿度检测装置、温度检测装置和除湿/加湿装置连接；温湿度检测装置用于检测机房内的温湿度并将检测的温湿度数据发送给中央控制器，温度检测装置用于检测水冷空调室内机组的进水温度并将检测的数据发送给中央控制器，中央控制器根据接收到的相关数据进行调节水冷空调室外机组的出水温度以及启动除湿/加湿装置进行除湿/加湿工作。本发明实现了机房露点的控制，防止了机房内结露现象的发生，从而保障了信息系统安全和高效运行。
Description
技术领域
本发明涉及一种水冷机房环境自动控制装置及方法，具体地说是一种水冷机房露点自寻优控制装置及方法。
背景技术
机房温湿度是保障信息系统运行的重要环境参数，对此国家标准有严格的限定。但现实情况却往往不能满足标准要求，主要反映在机房的湿度控制上，人们会更多地关注机房温度，而对湿度控制却显得很无奈。一是空调的除湿能力较弱，电耗却很大；二是机房密封性和微正压环境受制于方方面面难以实现。于是，机房湿度偏大、以至结露、滴水，特别在高效节能的水冷机房尤为严重，随着近年来水冷空调的迅速普及，这一问题显得愈加突出。事实上湿度对IT设备的损害更大，尤其是结露会造成严重的后果。因此，机房湿度治理的重点在于结露控制。
通常机房湿度控制的基本思路是，配备足够的除湿机、加湿机、空调设备，以温控为主，干燥时加湿，湿度过大时除湿。具体实现方式有手操和自动两种：
一是手动操作机房除湿/加湿机、空调等相关设备，按设置的机房温湿度标准值，完成机房环境的定值调节。
二是采用单体控制设备或智能仪表，根据设置好的温湿度上下限值，对比温湿度传感器的监测数据，自动控制机房等相关设备运行，调节机房环境温湿度。同时可选声光报警、短信报警、漏水监控等系统，以确保机房设备的正常运行。
上述两种实现方式的前提是机房必须配备足够能力的除湿、制冷设备。由于机房是耗能大户，而空调要占其中的60%，湿度又随天气和季节的变化而变化，负载的大小也是影响机房温湿度变动的重要因素。因此，现实情况下从减少设备投资、降低运行成本的角度考虑，机房设备的选用不可能无限制的足够大，充分利用现有资源，并合理搭配才是解决上述问题的关键。
发明内容
针对上述不足，本发明提供了一种水冷机房露点自寻优控制装置及方法，通过机房平衡温湿度控制能力来实现露点控制，预防机房结露,从而保障信息系统安全和高效运行。
本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种水冷机房露点自寻优控制装置，包括分别设置在机房室内外的水冷空调室内机组和水冷空调室外机组，其特征是，还包括中央控制器、温湿度检测装置、温度检测装置和除湿/加湿装置，所述中央控制器分别与水冷空调室外机组、水冷空调室内机组、温湿度检测装置、温度检测装置和除湿/加湿装置连接；所述温湿度检测装置设置在机房内，用于检测机房内的温湿度并将检测的温湿度数据发送给中央控制器，所述温度检测装置设置在水冷空调室内机组的进水管道上或其它温度低点，用于检测水冷空调室内机组的进水管外壁温度及其它温度低点温度并将检测的数据发送给中央控制器，所述中央控制器根据接收到的相关数据调节水冷空调室外机组的出水温度以及启动除湿/加湿装置进行除湿/加湿工作，用于控制机房露点并保证机房进出水管外壁及其它温度低点不结露,进而保证整个机房不结露。
优选地，所述中央控制器采用DDC控制器。
优选地，所述水冷空调采用水冷数字空调。
优选地，所述温湿度检测装置包括机房内温度传感器和机房内湿度传感器，所述温度检测装置包括进水管道温度传感器。
本发明还提供了一种水冷机房露点自寻优控制装置的控制方法，其特征是，包括以下过程：
采集水冷空调室内机组的进水温度和机房内的温、湿度数据信息；
中央控制器将接收到的机房内实时湿度数据与设定的机房内标准湿度值进行比较，如果机房内实时湿度数据大于设定的机房内标准湿度值上限，则开始机房除湿工作并进行除湿模式露点自动寻优控制；如果机房内实时湿度数据小于设定的机房内标准湿度值下限，则开始机房加湿工作并进行加湿模式露点自动寻优控制。
进一步地，在进行除湿工作或加湿工作过程中，如果机房内实时湿度变化不明显，则控制水冷空调室外机组调整水冷空调室内机组的进水温度。在充分利用机房原有温湿度调控能力的基础上，合理调整水冷空调室内机组的进水温度，实现露点控制和机房不结露，可保障信息系统安全和高效运行，平衡机房配置，减少盲目投资。
进一步地，所述的除湿模式露点自动寻优控制过程包括以下步骤：
采集机房内的实时温度t1和实时湿度w1；
判断机房内湿度w1是否大于机房内标准湿度上限值Wmax，如果是则启动除湿/加湿装置进行除湿，否则结束除湿工作；
采集除湿一定时间T后机房内的实时湿度w2；
判断机房内湿度变化是否明显，如果是则继续除湿，除湿到机房湿度小于标准湿度上限值Wmax时退出；
如果机房内湿度变化不明显则计算当前露点温度td；
采集水冷空调室内机组的实时进水管壁温度tg；
判断水冷空调室内机组的实时进水管壁温度tg是否小于当前露点温度td，如果小于则将水冷空调室内机组的进水温度上调1度，上调后水冷空调室内机组的进水温度tg′=tg+1；
采集机房内的实时温度t2；
判断机房内温度变化是否明显，如果是则继续采集机房内的实时温度t2并进行判断机房内温度变化是否明显；
如果机房内温度变化不明显，判断机房内的实时温度t2是否大于机房内标准温度上限值Tmax，如果是则将水冷空调室内机组的进水温度下调1度，下调后水冷空调室内机组的进水管壁温度tg〞=tg′-1，进行机房除湿和制冷能力不足报警后并退出；否则继续将水冷空调室内机组的进水温度上调1度，直到上调后水冷空调室内机组的进水温度tg′大于当前露点温度td为止。
进一步地，所述的加湿模式露点自动寻优控制过程包括以下步骤：
采集机房内的实时温度t1和实时湿度w1；
判断机房内湿度w1是否小于机房内标准湿度下限值Wmin，如果是则启动除湿/加湿装置进行加湿，否则结束加湿工作；
采集加湿一定时间T后机房内的实时湿度w2；
判断机房内湿度变化是否明显，如果是则继续加湿，加湿到机房湿度大于标准湿度下限值Wmin时退出；
如果机房内湿度变化不明显则计算当前露点温度td；
采集水冷空调室内机组的实时进水管壁温度tg；
判断水冷空调室内机组的实时进水管壁温度tg是否小于当前露点温度td，如果小于则将水冷空调室内机组的进水温度上调1度，上调后水冷空调室内机组的进水温度tg′=tg+1；
采集机房内的实时温度t2，；
判断机房内温度变化是否明显，如果是则继续采集机房内的实时温度t2并进行判断机房内温度变化是否明显；
如果机房内温度变化不明显，判断机房内的实时温度t2是否大于机房内标准温度上限值Tmax，如果是则将水冷空调室内机组的进水温度下调1度，下调后水冷空调室内机组的进水温度tg〞=tg′-1，进行机房加湿和制冷能力不足报警后并退出；否则继续将水冷空调室内机组的进水温度上调1度，直到上调后水冷空调室内机组的进水温度tg′大于当前露点温度td为止。
更近一步地，所述当前露点温度td的计算过程包括以下步骤：
1）采用式（1）计算水（冰）表面的饱和水蒸汽压Es：
式中：Es为水（冰）表面的饱和水蒸汽压；
E0为空气温度为0℃时的饱和水蒸汽压，取E0=6.11 hPa；
t为空气温度，温度单位为℃；
a、b为参数，对于水面（t>0℃），a=7.5，b＝237.3；对于冰面（t≤0℃），a=9.5，b＝265.5。
2）在空气相对湿度f下，按照式（2）计算空气的水蒸汽压e：
----------------------（2）
式中：e为空气的水蒸汽压，水蒸汽压单位为hPa；
f 为空气的相对湿度，空气相对湿度单位为％；
Es 为空气的饱和水蒸汽压，水蒸汽压单位为hPa。
3）按照式（3）计算空气的露点温度Td：
式中：Td—空气的露点温度（℃）；
e为空气的水蒸汽压，水蒸汽压单位为hPa；
a、b为参数，a=7.5，b＝237.3。
更近一步地，所述当前露点温度td可以从如下表1中查得，在表1中，Ta代表环境温度，Ψ代表相对湿度，Td代表露点温度。
本发明具有以下突出的有益效果：本发明基于自寻优控制技术，利用机房现有的温湿度控制设备，通过启动除湿/加湿装置进行除湿、加湿工作，合理调节机房内湿度和水冷空调进水温度来控制机房温湿度，实现了机房露点的控制，防止了机房内结露现象的发生，从而保障了信息系统安全和高效运行。
附图说明
下面结合附图对本发明作进一步说明：
图1是本发明所述系统的原理框图；
图2是本发明的机房露点自动寻优除湿程序的流程图；
图3是本发明的机房露点自动寻优加湿程序的流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明的一种水冷机房露点控制装置装置，它包括分别设置在机房室内外的水冷数字空调室内机组和水冷数字空调室外机组，还包括DDC控制器、温湿度检测装置、温度检测装置和除湿/加湿装置，所述DDC控制器分别与水冷数字空调室外机组、水冷数字空调室内机组、温湿度检测装置、温度检测装置和除湿/加湿装置连接；所述温湿度检测装置设置在机房内，用于检测机房内的温湿度并将检测的温湿度数据发送给DDC控制器，所述温度检测装置设置在水冷数字空调室内机组的进水管道上或其它温度低点，用于检测水冷数字空调室内机组的进水管外壁温度及其它温度低点温度并将检测的数据发送给DDC控制器，所述DDC控制器根据接收到的相关数据进行调节水冷数字空调室外机组的出水温度以及启动除湿/加湿装置进行除湿/加湿工作，从而控制机房露点并保证机房进出水管外壁及其它温度低点不结露,进而保证了整个机房不结露。
作为一种优选方案，所述温湿度检测装置采用机房内温度传感器和机房内湿度传感器；所述温度检测装置采用进水管道温度传感器，用于检测像水冷数字空调室内机组的进水管外壁等机房内低温点的温度。
本发明的一种水冷机房露点控制装置装置的控制方法，它包括以下过程：
采集水冷空调室内机组的进水温度和机房内的温、湿度数据信息；
中央控制器将接收到的机房内实时湿度数据与设定的机房内标准湿度值（30%-90%）进行比较，如果机房内实时湿度数据大于设定的机房内标准湿度值上限，则开始机房除湿工作并进行除湿模式露点自动寻优控制；如果机房内实时湿度数据小于设定的机房内标准湿度值下限，则开始机房加湿工作并进行加湿模式露点自动寻优控制。
在进行除湿工作和加湿工作过程中，如果机房内实时湿度变化不明显，即当检测到的机房内湿度数值变化较小时或者较慢时，说明机房内除湿或加湿能力不足，则控制水冷空调室外机组调整水冷空调室内机组的进水温度，使机房温度、湿度和当前露点温度达到最优平衡值。在充分利用机房原有温湿度调控能力的基础上，合理调整水冷空调室内机组的进水温度，实现露点控制和机房不结露，可保障信息系统安全和高效运行，平衡机房配置，减少盲目投资。
图2是本发明的机房露点自动寻优除湿程序的流程图。如图2所示，本发明所述的除湿模式露点自动寻优控制过程包括以下步骤：
采集机房内的实时温度t1和实时湿度w1；
判断机房内湿度w1是否大于机房内标准湿度上限值Wmax（95％），如果是则启动除湿/加湿装置进行除湿，否则结束除湿工作；
采集除湿一定时间T后机房内的实时湿度w2；
判断机房内湿度变化是否明显，如果是则继续除湿，除湿到机房湿度小于标准湿度上限值Wmax（95％）时退出；
如果机房内湿度变化不明显则计算当前露点温度td；
采集水冷空调室内机组的实时进水管壁温度tg；
判断水冷空调室内机组的实时进水管壁温度tg是否小于当前露点温度td，如果小于则将水冷空调室内机组的进水温度上调1度，上调后水冷空调室内机组的进水温度tg′=tg+1；
采集机房内的实时温度t2；
判断机房内温度变化是否明显，如果是则继续采集机房内的实时温度t2并进行判断机房内温度变化是否明显；
如果机房内温度变化不明显，判断机房内的实时温度t2是否大于机房内标准温度上限值Tmax（40°），如果是则将水冷空调室内机组的进水温度下调1度，下调后水冷空调室内机组的进水管壁温度tg〞=tg′-1，进行机房除湿和制冷能力不足报警后并退出；否则继续将水冷空调室内机组的进水温度上调1度，直到上调后水冷空调室内机组的进水温度tg′大于当前露点温度td为止。
图3是本发明的机房露点自动寻优加湿程序的流程图。如图3所示，本发明所述的加湿模式露点自动寻优控制过程包括以下步骤：
采集机房内的实时温度t1和实时湿度w1；
判断机房内湿度w1是否小于机房内标准湿度下限值Wmin（30%），如果是则启动除湿/加湿装置进行加湿，否则结束加湿工作；
采集加湿一定时间T后机房内的实时湿度w2；
判断机房内湿度变化是否明显，如果是则继续加湿，加湿到机房湿度大于标准湿度下限值Wmin（30%）时退出；
如果机房内湿度变化不明显则计算当前露点温度td；
采集水冷空调室内机组的实时进水管壁温度tg；
判断水冷空调室内机组的实时进水管壁温度tg是否小于当前露点温度td，如果小于则将水冷空调室内机组的进水温度上调1度，上调后水冷空调室内机组的进水温度tg′=tg+1；
采集机房内的实时温度t2，；
判断机房内温度变化是否明显，如果是则继续采集机房内的实时温度t2并进行判断机房内温度变化是否明显；
如果机房内温度变化不明显，判断机房内的实时温度t2是否大于机房内标准温度上限值Tmax（40°），如果是则将水冷空调室内机组的进水温度下调1度，下调后水冷空调室内机组的进水温度tg〞=tg′-1，进行机房加湿和制冷能力不足报警后并退出；否则继续将水冷空调室内机组的进水温度上调1度，直到上调后水冷空调室内机组的进水温度tg′大于当前露点温度td为止。
上述方法中，所述当前露点温度td可以通过室内空气温度和相对湿度来计算露点温度值，当前露点温度td的计算过程包括以下步骤：
1）采用式（1）计算水（冰）表面的饱和水蒸汽压Es：
----------------------（1）
式中：Es为水（冰）表面的饱和水蒸汽压；
E0为空气温度为0℃时的饱和水蒸汽压，取E0=6.11 hPa；
t为空气温度，温度单位为℃；
a、b为参数，对于水面（t>0℃），a=7.5，b＝237.3；对于冰面（t≤0℃），a=9.5，b＝265.5。
2）在空气相对湿度f下，按照式（2）计算空气的水蒸汽压e：
----------------------（2）
式中：e为空气的水蒸汽压，水蒸汽压单位为hPa；
f 为空气的相对湿度，空气相对湿度单位为％；
Es 为空气的饱和水蒸汽压，水蒸汽压单位为hPa。
3）按照式（3）计算空气的露点温度Td：
式中：Td—空气的露点温度（℃）；
e为空气的水蒸汽压，水蒸汽压单位为hPa；
a、b为参数，a=7.5，b＝237.3。
上述方法中，所述当前露点温度td还可以从如下表1中查得，在表1中，Ta代表环境温度，Ψ代表相对湿度，Td代表露点温度。
根据机房内环境温度和相对湿度，通过表1可以直接查询得到露点温度值，简便快捷，较易实现。
本发明基于自寻优控制技术，利用机房现有的温湿度控制设备，通过启动除湿/加湿装置进行除湿、加湿工作，合理调节机房内湿度和水冷空调进水温度来控制机房温湿度，实现了机房露点的控制，防止了机房内结露现象的发生，从而保障了信息系统安全和高效运行。
本发明可用于发现机房温湿度控制系统的“短板”，指导平衡机房温湿度系统的配置，减少了盲目投资。
以上所述只是本发明的优选实施方式，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，例如，除湿/加湿装置还可以采用除湿装置和加湿装置，或者由水冷空调室内机组的除湿、加湿功能来代替，这些改进和润饰也被视为本发明的保护范围。
Claims (10)
1.一种水冷机房露点自寻优控制装置，包括分别设置在机房室内外的水冷空调室内机组和水冷空调室外机组，其特征是，还包括中央控制器、温湿度检测装置、温度检测装置和除湿/加湿装置，所述中央控制器分别与水冷空调室外机组、水冷空调室内机组、温湿度检测装置、温度检测装置和除湿/加湿装置连接；所述温湿度检测装置设置在机房内，用于检测机房内的温湿度并将检测的温湿度数据发送给中央控制器，所述温度检测装置设置在水冷空调室内机组的进水管道上，用于检测水冷空调室内机组的进水管外壁温度并将检测的数据发送给中央控制器，所述中央控制器根据接收到的相关数据调节水冷空调室外机组的出水温度以及启动除湿/加湿装置进行除湿/加湿工作，用于控制机房露点并保证机房进出水管外壁及其它温度低点不结露。
2.根据权利要求1所述的一种水冷机房露点自寻优控制装置，其特征是，所述中央控制器采用DDC控制器。
3.根据权利要求1所述的一种水冷机房露点自寻优控制装置，其特征是，所述水冷空调采用水冷数字空调。
4.根据权利要求1所述的一种水冷机房露点自寻优控制装置，其特征是，所述温湿度检测装置包括机房内温度传感器和机房内湿度传感器，所述温度检测装置包括进水管道温度传感器。
5.根据权利要求1至4任一项所述的一种水冷机房露点自寻优控制装置的控制方法，其特征是，包括以下过程：
采集水冷空调室内机组的进水温度和机房内的温、湿度数据信息；
中央控制器将接收到的机房内实时湿度数据与设定的机房内标准湿度值进行比较，如果机房内实时湿度数据大于设定的机房内标准湿度值上限，则开始机房除湿工作并进行除湿模式露点自动寻优控制；如果机房内实时湿度数据小于设定的机房内标准湿度值下限，则开始机房加湿工作并进行加湿模式露点自动寻优控制。
6.根据权利要求5所述的一种水冷机房露点自寻优控制方法，其特征是，在进行除湿工作或加湿工作过程中，如果机房内实时湿度变化不明显，则控制水冷空调室外机组调整水冷空调室内机组的进水温度。
7.根据权利要求6所述的一种水冷机房露点自寻优控制方法，其特征是，
所述的除湿模式露点自动寻优控制过程包括以下步骤：
采集机房内的实时温度t1和实时湿度w1；
判断机房内湿度w1是否大于机房内标准湿度上限值Wmax，如果是则启动除湿/加湿装置进行除湿，否则结束除湿工作；
采集除湿一定时间T后机房内的实时湿度w2；
判断机房内湿度变化是否明显，如果是则继续除湿，除湿到机房湿度小于标准湿度上限值Wmax时退出；
如果机房内湿度变化不明显则计算当前露点温度td；
采集水冷空调室内机组的实时进水管壁温度tg；
判断水冷空调室内机组的实时进水管壁温度tg是否小于当前露点温度td，如果小于则将水冷空调室内机组的进水温度上调1度，上调后水冷空调室内机组的进水温度tg′= tg+1；
采集机房内的实时温度t2；
判断机房内温度变化是否明显，如果是则继续采集机房内的实时温度t2并进行判断机房内温度变化是否明显；
如果机房内温度变化不明显，判断机房内的实时温度t2是否大于机房内标准温度上限值Tmax，如果是则将水冷空调室内机组的进水温度下调1度，下调后水冷空调室内机组的进水管壁温度tg〞= tg′-1，进行机房除湿和制冷能力不足报警后并退出；否则继续将水冷空调室内机组的进水温度上调1度，直到上调后水冷空调室内机组的进水温度tg′大于当前露点温度td为止。
8.根据权利要求6所述的一种水冷机房露点自寻优控制方法，其特征是，所述的加湿模式露点自动寻优控制过程包括以下步骤：
采集机房内的实时温度t1和实时湿度w1；
判断机房内湿度w1是否小于机房内标准湿度下限值Wmin，如果是则启动除湿/加湿装置进行加湿，否则结束加湿工作；
采集加湿一定时间T后机房内的实时湿度w2；
判断机房内湿度变化是否明显，如果是则继续加湿，加湿到机房湿度大于标准湿度下限值Wmin时退出；
如果机房内湿度变化不明显则计算当前露点温度td；
采集水冷空调室内机组的实时进水管壁温度tg；
判断水冷空调室内机组的实时进水管壁温度tg是否小于当前露点温度td，如果小于则将水冷空调室内机组的进水温度上调1度，上调后水冷空调室内机组的进水温度tg′= tg+1；
采集机房内的实时温度t2，；
判断机房内温度变化是否明显，如果是则继续采集机房内的实时温度t2并进行判断机房内温度变化是否明显；
如果机房内温度变化不明显，判断机房内的实时温度t2是否大于机房内标准温度上限值Tmax，如果是则将水冷空调室内机组的进水温度下调1度，下调后水冷空调室内机组的进水温度tg〞= tg′-1，进行机房加湿和制冷能力不足报警后并退出；否则继续将水冷空调室内机组的进水温度上调1度，直到上调后水冷空调室内机组的进水温度tg′大于当前露点温度td为止。
9.根据权利要求7或8所述的一种水冷机房露点自寻优控制方法，其特征是，所述当前露点温度td的计算过程包括以下步骤：
1）采用式（1）计算水（冰）表面的饱和水蒸汽压Es：
式中：Es为水（冰）表面的饱和水蒸汽压；
E0为空气温度为0℃时的饱和水蒸汽压，取E0=6.11 hPa；
t为空气温度，温度单位为℃；
a、b为参数，对于水面（t>0℃），a=7.5，b＝237.3；对于冰面（t≤0℃），a=9.5，b＝265.5；
2）在空气相对湿度f下，按照式（2）计算空气的水蒸汽压e：
式中：e为空气的水蒸汽压，水蒸汽压单位为hPa；
f 为空气的相对湿度，空气相对湿度单位为％；
Es 为空气的饱和水蒸汽压，水蒸汽压单位为hPa；
3）按照式（3）计算空气的露点温度Td：
式中：Td—空气的露点温度（℃）；
e为空气的水蒸汽压，水蒸汽压单位为hPa；
a、b为参数，a=7.5，b＝237.3。
10.根据权利要求7或8所述的一种水冷机房露点自寻优控制方法，其特征是，所述当前露点温度td可以从如下表1中查得，在表1中，Ta代表环境温度，Ψ代表相对湿度， Td代表露点温度
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