CN104848504A - 基于焓值智能温控优化算法的数据机房精密空调节能系统及其运行方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于焓值智能温控优化算法的数据机房精密空调节能系统及其运行方法，包括：MCU主控模块，是精密空调节能系统自主开发的核心控制单元；独立驱动模块，是根据空调型号匹配2-4个驱动模块，根据MCU主控模块发出的指令来驱动连接的风机和压缩机等设备的运行，使用正弦波驱动，并实现精密速度控制；环境信号的采集和处理模块，将环境检测的信号转换成电信号使MCU主控模块获得实际的环境温度湿度以及独立驱动模块板的运行情况等信息，为节能控制的优化计算做基础。通过上述方式，本发明简单方便，扩容简单，维护方便；使空调的各压缩机，风机之间独立工作，又相互配合，达到最佳运行状态，从而节约电能；空调运行的温度均匀和高节能率的稳定性好。

Description

基于焓值智能温控优化算法的数据机房精密空调节能系统及其运行方法

技术领域

本发明涉及空调节能领域，特别是涉及一种基于焓值智能温控优化算法的数据机房精密空调节能系统及其运行方法。

背景技术

数据机房精密空调为多台风机和多台压缩机，排风机，加热及加湿等组成的复杂的制冷系统，此空调占整个机房耗电量的40%左右，能源消耗非常大。传统的此类空调的节能手段大部分使用机械式的通风散热法，节能效率在15%以下，而且外部的灰尘容易进入机房，对机房设备造成危害，而且使用的过滤网需要定期清洗，劳动强度很大。仅仅基于温度控制的精密空调节能系统，由于未考虑环境温度对机房空调运行的影响，也未考虑热流分布和热岛现象的产生，虽然节能率可以达到20%左右，但节能效率随环境的改变而不稳定并容易产生局部的过热现象，故使用效果也不理想。

发明内容

本发明主要解决的技术问题是提供一种基于焓值智能温控优化算法的数据机房精密空调节能系统及其运行方法，能够解决上述问题，并将节能效率达到23%以上，节能率稳定，温度均匀，延长了空调风机和压缩机的使用寿命。

为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种基于焓值智能温控优化算法的数据机房精密空调节能系统，包括：

MCU主控模块，是精密空调节能系统自主开发的核心控制单元，与其连接有独立驱动模块、环境信号的采集和处理模块、GPS模块和电源模块连接；

独立驱动模块，是根据空调型号匹配2-4个驱动模块，根据MCU主控模块发出的指令来驱动连接的风机和压缩机等设备的运行，使用正弦波驱动，并实现精密速度控制；

环境信号的采集和处理模块，将环境检测的信号转换成电信号使MCU主控模块获得实际的环境温度湿度以及独立驱动模块板的运行情况等信息，为节能控制的优化计算做基础；

GPS模块，与MCU主控模块连接，安装SIM卡，通过服务器，检测空调运行状况和节能装置的运行状况；

电源模块，为上述模块提供需要的电压等级，以保证隔离后的电路的可靠运行。

在本发明一个较佳实施例中，MCU主控模块包括中心处理电路，以及与中心处理电路连接的MCU滤波电路、输入隔离电路、输出隔离电路、变压电路、通讯电路和接口电路。

在本发明一个较佳实施例中，MCU主控模块与独立驱动模块和环境信号的采集和处理模块之间通过CAN通讯交换数据。

在本发明一个较佳实施例中，2-4个独立的驱动模块均具备独立的控制芯片单元，整流单元、滤波单元和驱动单元，所述整流单元、滤波单元和驱动单元均与控制芯片单元连接。

在本发明一个较佳实施例中，该系统还包括空调通讯模块，其与MCU主控模块通过RS485/RS232/以太网连接，并交换信息，掌握空调的运行情况，并通过其对空调参数进行设定自我控制。

在本发明一个较佳实施例中，该系统还包括滤波模块，所述滤波模块是在主回路上加载的专用模块。

在本发明一个较佳实施例中，该系统还包括智能电表数据采集模块，其与MCU主控模块通过RS485接口连接，采集电表的实际电量，以计算节能率。

在本发明一个较佳实施例中，GPRS模块中还可通过手机APP功能实现检测空调运行状况和节能装置的运行状况。

在本发明一个较佳实施例中，该系统还包括对整个系统进行冷却的冷却模块，其包括10-20W的冷却风机和过滤网系统。

本发明还涉及一种基于焓值智能温控优化算法的数据机房精密空调节能系统的运行方法，包括以下步骤：

1）设定机房的运行温度的一个变量，将模式切换到“能效模式”，即可自动运行；

2）系统通过与空调通讯模块和现环境信号的采集和处理模块对精密空调数据、现场环境数据进行实时检测，从而将实际采集的信号发送给MCU主控模块；

3）MCU主控模块对精密空调的能耗进行预测，MCU主控模块再通过独立驱动模块采集实际各风机和压缩机的运行状态，来确定空调节能运行的策略，根据策略来调整节能运行的方式和计算节能优化参数，从而控制各驱动板的运行，频率的调节，实现各个执行机构的协调动作。

本发明的有益效果是：本发明基于焓值智能温控优化算法的数据机房精密空调节能系统及其运行方法模块化设计技术，根据空调的容量选择不同的模块，简单方便，扩容简单，维护方便；使空调的各压缩机，风机之间独立工作，又相互配合，达到最佳运行状态，从而节约电能；空调运行的温度均匀和高节能率的稳定性好。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中：

图1是本发明基于焓值智能温控优化算法的数据机房精密空调节能系统一较佳实施例的结构示意图；

图2是所示基于焓值智能温控优化算法的数据机房精密空调节能系统的主回路图。

具体实施方式

下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

请参阅图1和图2，本发明实施例包括：

一种基于焓值智能温控优化算法的数据机房精密空调节能系统，包括：

MCU主控模块，是精密空调节能系统自主开发的核心控制单元，与其连接有独立驱动模块、环境信号的采集和处理模块、GPS模块和电源模块连接；

MCU主控模块包括中心处理电路，以及与中心处理电路连接的MCU滤波电路、输入隔离电路、输出隔离电路、变压电路、通讯电路和接口电路。

MCU主控模块与独立驱动模块和环境信号的采集和处理模块之间通过CAN通讯交换数据。

独立驱动模块，是根据空调型号匹配2-4个驱动模块，根据MCU主控模块发出的指令来驱动连接的风机和压缩机等设备的运行，使用正弦波驱动，并实现精密速度控制；

2-4个独立的驱动模块均具备独立的控制芯片单元，整流单元、滤波单元和驱动单元，所述整流单元、滤波单元和驱动单元均与控制芯片单元连接。驱动模块根据MCU发出的指令来驱动连接的风机和压缩机等设备的运行，使用正弦波驱动，并实现精密速度控制。

环境信号的采集和处理模块，将环境检测的信号转换成电信号使MCU主控模块获得实际的环境温度湿度以及独立驱动模块板的运行情况等信息，为节能控制的优化计算做基础；

GPS模块，与MCU主控模块连接，安装SIM卡，通过服务器，检测空调运行状况和节能装置的运行状况；并可以实现手机APP功能。系统的监控和操作只要一个智能手机就能实现，手机APP功能随时可以了解装置的运行情况和用电情况。

电源模块，为上述模块提供需要的电压等级，以保证隔离后的电路的可靠运行。

该系统还包括空调通讯模块，其与MCU主控模块通过RS485/RS232/以太网连接，并交换信息，掌握空调的运行情况，并通过其对空调参数进行设定自我控制。丰富的通讯接口，满足用户的选择使用。

该系统还包括滤波模块，所述滤波模块是在主回路上加载的专用模块。消除谐波对电网和对设备的影响，达到净化电能和节能的效果。

该系统还包括智能电表数据采集模块，其与MCU主控模块通过RS485接口连接，采集电表的实际电量，以计算节能率。

该系统还包括对整个系统进行冷却的冷却模块，其包括10-20W的冷却风机和过滤网系统。

基于焓值智能温控优化算法的数据机房精密空调节能系统的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）设定机房的运行温度的一个变量，将模式切换到“能效模式”，即可自动运行；一键切换，两种模式互为备用，增加了安全可靠性。

2）系统通过与空调通讯模块和现环境信号的采集和处理模块对精密空调数据、现场环境数据进行实时检测，从而将实际采集的信号发送给MCU主控模块；

3）MCU主控模块对精密空调的能耗进行预测，MCU主控模块再通过独立驱动模块采集实际各风机和压缩机的运行状态，来确定空调节能运行的策略，根据策略来调整节能运行的方式和计算节能优化参数，从而控制各驱动板的运行，频率的调节，实现各个执行机构的协调动作。

对空调的压缩机和风机智能优化控制进行软启，软停，保护了设备，节约了电能。对各风机和压缩机进行正弦波矢量控制，将电机驱动理论应用到了空调的节能运行中。根据节能策略，对各风机和压缩机进行变频矢控制，从而实现了空调的节能。

 通过监控模块可以完全了解和监视整个系统的工作状态，并实现一个机房多台空调的统一监控和节能管理。 本节能系统装置任何一个模块出现故障会立即切换到原空调模式，并发出报警信息给后台监控软件和手机APP。

本发明基于焓值智能温控优化算法的数据机房精密空调节能系统及其运行方法模块化设计技术，根据空调的容量选择不同的模块，简单方便，扩容简单，维护方便；使空调的各压缩机，风机之间独立工作，又相互配合，达到最佳运行状态，从而节约电能；空调运行的温度均匀和高节能率的稳定性好。

以上所述仅为本发明的实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本发明的专利保护范围内。

Claims (10)

1.一种基于焓值智能温控优化算法的数据机房精密空调节能系统，其特征在于，包括：

MCU主控模块，是精密空调节能系统自主开发的核心控制单元，与其连接有独立驱动模块、环境信号的采集和处理模块、GPS模块和电源模块连接；

独立驱动模块，是根据空调型号匹配2-4个驱动模块，根据MCU主控模块发出的指令来驱动连接的风机和压缩机等设备的运行，使用正弦波驱动，并实现精密速度控制；

环境信号的采集和处理模块，将环境检测的信号转换成电信号使MCU主控模块获得实际的环境温度湿度以及独立驱动模块板的运行情况等信息，为节能控制的优化计算做基础；

GPS模块，与MCU主控模块连接，安装SIM卡，通过服务器，检测空调运行状况和节能装置的运行状况；

电源模块，为上述模块提供需要的电压等级，以保证隔离后的电路的可靠运行。

2.根据权利要求1所述的基于焓值智能温控优化算法的数据机房精密空调节能系统，其特征在于，MCU主控模块包括中心处理电路，以及与中心处理电路连接的MCU滤波电路、输入隔离电路、输出隔离电路、变压电路、通讯电路和接口电路。

3.根据权利要求1所述的基于焓值智能温控优化算法的数据机房精密空调节能系统，其特征在于，MCU主控模块与独立驱动模块和环境信号的采集和处理模块之间通过CAN通讯交换数据。

4.根据权利要求1所述的基于焓值智能温控优化算法的数据机房精密空调节能系统，其特征在于，2-4个独立的驱动模块均具备独立的控制芯片单元，整流单元、滤波单元和驱动单元，所述整流单元、滤波单元和驱动单元均与控制芯片单元连接。

5.根据权利要求1所述的基于焓值智能温控优化算法的数据机房精密空调节能系统，其特征在于，该系统还包括空调通讯模块，其与MCU主控模块通过RS485/RS232/以太网连接，并交换信息，掌握空调的运行情况，并通过其对空调参数进行设定自我控制。

6.根据权利要求1所述的基于焓值智能温控优化算法的数据机房精密空调节能系统，其特征在于，该系统还包括滤波模块，所述滤波模块是在主回路上加载的专用模块。

7.根据权利要求1所述的基于焓值智能温控优化算法的数据机房精密空调节能系统，其特征在于，该系统还包括智能电表数据采集模块，其与MCU主控模块通过RS485接口连接，采集电表的实际电量，以计算节能率。

8.根据权利要求1所述的基于焓值智能温控优化算法的数据机房精密空调节能系统，其特征在于，GPRS模块中还可通过手机APP功能实现检测空调运行状况和节能装置的运行状况。

9.根据权利要求1所述的基于焓值智能温控优化算法的数据机房精密空调节能系统，其特征在于，该系统还包括对整个系统进行冷却的冷却模块，其包括10-20W的冷却风机和过滤网系统。

10.根据权利要求1所述的基于焓值智能温控优化算法的数据机房精密空调节能系统的运行方法，其特征在于，包括以下步骤：

1）设定机房的运行温度的一个变量，将模式切换到“能效模式”，即可自动运行；

2）系统通过与空调通讯模块和现环境信号的采集和处理模块对精密空调数据、现场环境数据进行实时检测，从而将实际采集的信号发送给MCU主控模块；

3）MCU主控模块对精密空调的能耗进行预测，MCU主控模块再通过独立驱动模块采集实际各风机和压缩机的运行状态，来确定空调节能运行的策略，根据策略来调整节能运行的方式和计算节能优化参数，从而控制各驱动板的运行，频率的调节，实现各个执行机构的协调动作。