CN104896671A - 一种适用于双侧摆放的精密空调系统集中控制方法 - Google Patents

Abstract

一种适用于双侧摆放的精密空调系统集中控制方法。其包括升温控制方法和降温控制方法。本发明在室内温度分布均匀、空调摆放在机房的两侧相对位置且间隔一致的前提下，针对同一机房范围内的精密空调系统，建立单台空调开启次数与使用寿命之间的数学关系，并综合考虑了精密空调组的平均已使用寿命，以空调系统使用寿命最长为目标，根据室内温湿度的变化随时调整开启和关闭策略。本发明能在保证机房设备安全稳定运行的前提下，避免单台精密空调的频繁启停，延长空调系统使用寿命，节省机房维护成本，具有较强的经济价值。

Description

一种适用于双侧摆放的精密空调系统集中控制方法

技术领域

本发明属于空调系统集中控制技术领域，特别是涉及一种适用于双侧摆放的精密空调系统集中控制方法。

背景技术

机房内通常会放置主服务器、工作站、交换机、核心路由器等各种设备，这些设备耗电量、发热量都非常大。据统计，在基准温度情况下，温度每升高10℃，计算机的可靠性就下降25％。因此，为了保障机房内设备的安全，保障信息系统安全、稳定、可靠地运行，规范机房环境，最大程度避免由此带来的安全风险，需要将机房的温度和湿度控制在适宜范围内。精密空调是能够充分满足机房环境条件要求的机房专用精密空调机，它不但可以控制机房温度，也可以同时控制湿度，因此也称为恒温恒湿空调。但是，目前精密空调单台造价高达十几万元，且使用寿命仅为10年左右，因此，如何延长精密空调的使用寿命就成为了亟待解决的问题。

通过对现有机房内的多台精密空调进行观测，发现其启停规律为：一旦检测到周围温度或湿度超过合理范围立即启动，周围温度或湿度达到关停范围立即关闭。多台精密空调间缺乏统一的控制策略，导致单台空调频繁启停。通过对精密空调各组成部分进行分析，发现空调压缩机是影响其寿命的主要因素，而压缩机的寿命与其启动次数正相关，启动一次，电流冲击一次，寿命就减少一次。因此，精密空调的寿命与自身启停次数关系紧密，目前的控制方法必然造成精密空调频繁启停，从而缩短其寿命，增加了维护成本。

发明内容

为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种适用于双侧摆放的精密空调系统集中控制方法。

为了达到上述目的，本发明提供的适用于双侧摆放的精密空调系统集中控制方法包括升温控制方法和降温控制方法，其中降温控制方法包括按顺序执行的下列步骤：

步骤1.1)：实时监测室内温度，并判断室内温度是否超过上边界1，如判断结果为是，则转步骤1.2)，否则重复步骤1.1)；

步骤1.2)：采用数学模型，选取一组平均已使用寿命最小的空调开启，延时n△t，转步骤1.3)；

步骤1.3)：室内温度下降到设定值及以下，则转步骤1.4)，否则转步骤1.2)；

步骤1.4)：判断已开空调组数是否大于等于1，如判断结果为是，则转步骤1.5)，否则转步骤1.1)；

步骤1.5)：采用数学模型，选取一组平均已使用寿命最小的空调关闭，延时n△t，转步骤1.6)；

步骤1.6)：判断室内温度是否在设定值与下边界2之间，如判断结果为是，则转步骤1.4，否则转步骤1.7)；

步骤1.7)：判断室内温度是否达到下边界2及以下，如判断结果为是，则关闭所有精密空调，然后转步骤1.1)；否则直接转步骤1.1)。

所述的升温控制方法包括按顺序执行的下列步骤：

步骤2.1)：实时监测室内温度，并判断室内温度是否低于下边界1，如判断结果为是，则转步骤2.2)，否则重复步骤2.1)；

步骤2.2)：采用数学模型，选取一组平均已使用寿命最小的空调开启，延时n△t，转步骤2.3)；

步骤2.3)：判断室内温度是否上升到设定值及以上，如判断结果为是，则转步骤2.4)，否则转步骤2.2)；

步骤2.4)：判断已开空调组数是否大于等于1，如判断结果为是，则转步骤2.5)，否则转步骤2.1)；

步骤2.5)：采用数学模型，选取一组平均已使用寿命最小的空调关闭，延时n△t，转步骤2.6)；

步骤2.6)：判断室内温度是否在设定值与上边界2之间，如判断结果为是，则转步骤2.4)，否则转步骤2.7)；

步骤2.7)：判断室内温度是否达到上边界2及以上，如判断结果为是，则关闭所有精密空调，然后转步骤2.1)；否则直接转步骤2.1)。

在步骤1.2)、步骤1.5)、步骤2.2)和步骤2.5)中，所述的数学模型的目标函数为： $\left\{\begin{array}{c}{D}_K=\min (D_1,D_2,......,D_k)\\ \mathrm{Number}=K\end{array}\right.,$ 式中，1,2,……,k为可开启的精密空调组编号，D_K为可开启的精密空调组中最小的平均已使用寿命，K为平均已使用寿命最小的精密空调组编号，Number为选出的精密空调组编号。

本发明提供的适用于双侧摆放的精密空调系统集中控制方法的效果：

本发明在室内温度分布均匀、空调摆放在机房的两侧相对位置且间隔一致的前提下，针对同一机房范围内的精密空调系统，建立单台空调开启次数与使用寿命之间的数学关系，并综合考虑了精密空调组的平均已使用寿命，以空调系统使用寿命最长为目标，根据室内温湿度的变化随时调整开启和关闭策略。本发明能在保证机房设备安全稳定运行的前提下，避免单台精密空调的频繁启停，延长空调系统使用寿命，节省机房维护成本，具有较强的经济价值。

附图说明

图1为采用本发明提供的适用于双侧摆放的精密空调系统集中控制方法时适用的机房设备和精密空调摆放位置图。

图2为精密空调基本动态过程图。

图3为本方法中室温过高时精密空调系统集中控制方法流程图。

图4为本方法中室温过低时精密空调系统集中控制方法流程图。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明提供的适用于双侧摆放的精密空调系统集中控制方法进行详细说明。

本发明方法适用于室内温度分布均匀，空调摆放在机房两侧的相对位置且间隔一致的情况。本发明将相对摆放的两台精密空调分为一组，同组的两台空调同时开启同时关闭；机房设备和空调摆放位置如图1所示。

本发明提供的精密空调系统的集中控制方法包括升温控制方法和降温控制方法，当室内温度过高时，采用降温控制方法以降低室内温度；当室内温度过低时，采用升温控制方法以升高室内温度。

图2以温度过高为例显示了精密空调的基本动态过程。温度下降过程对应功率的消耗，即精密空调调节以降低室内温度。温度上升意味着设备关闭，温度上升是由于室内设备散热所致。上下边界1分别为机房要求的温度上下限，设定值为机房最适宜的温度。在室温较高的情况下，只有超过上边界1时精密空调才开启调节室温。为了避免室内温度波动造成的精密空调频繁启停，本发明设置当室内温度下降到设定值及以下时，精密空调可以依次关闭；当室内温度下降到下边界2及以下时，为了避免达到下边界1，精密空调必须全部关闭。如图2所示，当室内温度高于上边界1时，空调开启，则当室内温度下降到下边界2时精密空调全部关闭。t₁、t₂、t₃、t₄分别为四个时间点，其中t₁-t₂及t₃-t₄时间段精密空调处于开启状态。

反之，如果室内温度过低，则温度上升过程意味着精密空调调节以升高室温，温度下降过程为精密空调关闭后室温的变化。则精密空调在温度低于下边界1时开启，在温度上升到上边界2时全部关闭。

本发明采用实时监控方法，每隔△t周期对室内温湿度进行采样；其中，△t周期根据控制需求可以设定为几秒至几小时的时间，n△t代表多个采样周期，延时n△t的目的是使室内温湿度达到较为稳定的状态。

下面以室内温度过高和过低为例进行说明，湿度过高和过低的情况控制方法与其相同。

如图3所示，本发明提供的精密空调系统的集中控制方法中降温控制方法包括按顺序执行的下列步骤：

步骤1.1)：实时监测室内温度，并判断室内温度是否超过上边界1，如判断结果为是，则转步骤1.2)，否则重复步骤1.1)；

步骤1.2)：采用数学模型，选取一组平均已使用寿命最小的空调开启，延时n△t，转步骤1.3)；

步骤1.3)：室内温度下降到设定值及以下，则转步骤1.4)，否则转步骤1.2)；

步骤1.4)：判断已开空调组数是否大于等于1，如判断结果为是，则转步骤1.5)，否则转步骤1.1)；

步骤1.5)：采用数学模型，选取一组平均已使用寿命最小的空调关闭，延时n△t，转步骤1.6)；

步骤1.6)：判断室内温度是否在设定值与下边界2之间，如判断结果为是，则转步骤1.4，否则转步骤1.7)；

步骤1.7)：判断室内温度是否达到下边界2及以下，如判断结果为是，则关闭所有精密空调，然后转步骤1.1)；否则直接转步骤1.1)。

如图4所示，本发明提供的精密空调系统的集中控制方法中升温控制方法包括按顺序执行的下列步骤：

步骤2.1)：实时监测室内温度，并判断室内温度是否低于下边界1，如判断结果为是，则转步骤2.2)，否则重复步骤2.1)；

步骤2.2)：采用数学模型，选取一组平均已使用寿命最小的空调开启，延时n△t，转步骤2.3)；

步骤2.3)：判断室内温度是否上升到设定值及以上，如判断结果为是，则转步骤2.4)，否则转步骤2.2)；

步骤2.4)：判断已开空调组数是否大于等于1，如判断结果为是，则转步骤2.5)，否则转步骤2.1)；

步骤2.5)：采用数学模型，选取一组平均已使用寿命最小的空调关闭，延时n△t，转步骤2.6)；

步骤2.6)：判断室内温度是否在设定值与上边界2之间，如判断结果为是，则转步骤2.4)，否则转步骤2.7)；

步骤2.7)：判断室内温度是否达到上边界2及以上，如判断结果为是，则关闭所有精密空调，然后转步骤2.1)；否则直接转步骤2.1)。

本发明提供的适用于双侧摆放的精密空调系统集中控制方法建立了单台精密空调已使用寿命与开启次数的数学关系。若认为单台精密空调使用寿命为1，则单台精密空调已消耗寿命D可表示为：

$D=\frac{n}{N}$

其中，n表示精密空调已开启次数，N是整个寿命周期内单台精密空调可启动次数(即空调压缩机可启动次数)。

精密空调组的平均已使用寿命取组内精密空调的平均值，即：

$\stackrel{\‾}{D}=D_1+D_2+......+D_m$

其中，表示精密空调组的平均已使用寿命，m是一组精密空调的台数，在本发明中m＝2。

所述的数学模型的目标函数为： $\left\{\begin{array}{c}{D}_K=\min (D_1,D_2,......,D_k)\\ \mathrm{Number}=K\end{array}\right.,$ 式中，1,2,……,k为可开启的精密空调组编号，D_K为可开启的精密空调组中最小的平均已使用寿命，K为平均已使用寿命最小的精密空调组编号，Number为选出的精密空调组编号。

本发明提供的适用于双侧摆放的精密空调系统集中控制方法的特点主要体现在以下几个方面：

1、针对双侧摆放的精密空调系统进行集中控制，将多台精密空调分组，结合每组精密空调的状态进行统一决策，增加了精密空调系统的平均使用寿命。

2、该控制方法制定了精密空调的开启和关闭策略，根据每组精密空调的平均已使用寿命，选择要开启和关闭的精密空调组，并综合考虑了整个精密空调系统的状态，根据室内温湿度的变化控制精密空调组开闭，避免了单台精密空调的频繁启停。

Claims (2)

1.一种适用于双侧摆放的精密空调系统集中控制方法，其特征在于：本发明提供的精密空调系统的集中控制方法包括升温控制方法和降温控制方法，其中降温控制方法包括按顺序执行的下列步骤：

步骤1.1)：实时监测室内温度，并判断室内温度是否超过上边界1，如判断结果为是，则转步骤1.2)，否则重复步骤1.1)；

步骤1.2)：采用数学模型，选取一组平均已使用寿命最小的空调开启，延时nΔt，转步骤1.3)；

步骤1.3)：室内温度下降到设定值及以下，则转步骤1.4)，否则转步骤1.2)；

步骤1.4)：判断已开空调组数是否大于等于1，如判断结果为是，则转步骤1.5)，否则转步骤1.1)；

步骤1.5)：采用数学模型，选取一组平均已使用寿命最小的空调关闭，延时nΔt，转步骤1.6)；

步骤1.6)：判断室内温度是否在设定值与下边界2之间，如判断结果为是，则转步骤1.4，否则转步骤1.7)；

步骤1.7)：判断室内温度是否达到下边界2及以下，如判断结果为是，则关闭所有精密空调，然后转步骤1.1)；否则直接转步骤1.1)。

所述的升温控制方法包括按顺序执行的下列步骤：

步骤2.1)：实时监测室内温度，并判断室内温度是否低于下边界1，如判断结果为是，则转步骤2.2)，否则重复步骤2.1)；

步骤2.2)：采用数学模型，选取一组平均已使用寿命最小的空调开启，延时nΔt，转步骤2.3)；

步骤2.3)：判断室内温度是否上升到设定值及以上，如判断结果为是，则转步骤2.4)，否则转步骤2.2)；

步骤2.4)：判断已开空调组数是否大于等于1，如判断结果为是，则转步骤2.5)，否则转步骤2.1)；

步骤2.5)：采用数学模型，选取一组平均已使用寿命最小的空调关闭，延时nΔt，转步骤2.6)；

步骤2.6)：判断室内温度是否在设定值与上边界2之间，如判断结果为是，则转步骤2.4)，否则转步骤2.7)；

步骤2.7)：判断室内温度是否达到上边界2及以上，如判断结果为是，则关闭所有精密空调，然后转步骤2.1)；否则直接转步骤2.1)。

2.根据权利要求1所述的适用于双侧摆放的精密空调系统集中控制方法，其特征在于：在步骤1.2)、步骤1.5)、步骤2.2)和步骤2.5)中，所述的数学模型的目标函数为： $\left\{\begin{array}{c}{D}_K=\min (D_1,D_2,\·\·\·\·\·\·,D_k)\\ \mathrm{Number}=K\end{array}\right.,$ 式中，1,2,……,k为可开启的精密空调组编号，D_K为可开启的精密空调组中最小的平均已使用寿命，K为平均已使用寿命最小的精密空调组编号，Number为选出的精密空调组编号。