CN106679020A - 空气调节系统及其控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种空气调节系统及其控制方法。该空气调节系统包括多个冷水机组，每个冷水机组均连接至少一个末端设备，控制方法包括：控制多个冷水机组中的一个运行，当当前运行的冷水机组连接的末端设备无法满足系统负荷时，控制将与处于非工作状态的冷水机组相连接的末端设备切换至与该当前运行的冷水机组相连接的末端设备并联。通过设置多个冷水机组实现相互之间的备用和轮值，从而提高冷水机组的使用可靠性，并当其中一组冷水机组故障或需要维护时，可通过其他冷水机组的运行保证对室内环境的调节，当当前运行的冷水机组连接的末端设备无法满足系统负荷时，可借用其他末端设备来提高制冷量以满足系统负荷，进一步保证对室内环境调节的可靠性。

Description

空气调节系统及其控制方法

技术领域

本发明涉及空气调节领域，更具体地涉及一种空气调节系统及其控制方法。

背景技术

随着数据中心朝着大型化、规模化方向发展，冷冻水空调系统因其冷重比大，单位面积冷量输出大，以及不像风冷式机房空调需要大面积的场所安装室外机等优势，广泛应用于大型数据中心中。

空调系统是数据中心正常工作的保证，等级较高的数据中心不仅要求空调系统能对温度、湿度、洁净度和气流速度有效调节，以避免数据中心内的服务器、交换机等设备出现宕机等问题，还要求空调系统具备高可靠性，以及时灵活地应对数据中心室内环境可能出现的问题，现有的数据中心的空调系统一般只设置有一组冷水机组，冷水机组上仅连接一套末端设备，当该冷水机组出现故障或者需要维护时，或者系统负荷增大，末端设备无法满足负荷要求时，均会影响数据中心内的空气调节，进而影响数据中心的运行可靠性。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的之一是提供一种运行可靠性高的空气调节系统及其控制方法。

为达上述目的，第一方面，提供一种空气调节系统的控制方法。

一种空气调节系统的控制方法，所述空气调节系统包括多个冷水机组，每个冷水机组均连接至少一个末端设备，所述控制方法包括：控制多个冷水机组中的一个运行，当当前运行的冷水机组连接的末端设备无法满足系统负荷时，控制将与处于非工作状态的冷水机组相连接的末端设备切换至与该当前运行的冷水机组相连接的末端设备并联。

优选地，所述控制方法还包括：控制多个冷水机组交替运行。

优选地，当其中一冷水机组运行故障时，将与运行故障的冷水机组相连接的末端设备切换至与另一冷水机组相连并控制该另一冷水机组运行。

优选地，当与运行的冷水机组相连接的末端设备故障时，将与处于非工作状态的冷水机组相连接的末端设备切换至与运行的冷水机组相连。

优选地，所述至少一个末端设备为多个末端设备，与不同的冷水机组相连接的多个末端设备构成多个末端设备组，所述控制方法包括：控制不同的末端设备组交替工作。

优选地，同一末端设备组中的末端设备位于同一室内空间中，或者，所述多个末端设备组位于同一室内空间中。

第二方面，提供一种空气调节系统。

一种空气调节系统，包括多个冷水机组和切换组件，每个冷水机组均连接至少一个末端设备，当当前运行的冷水机组连接的末端设备无法满足系统负荷时，所述切换组件能够将连接于非工作状态的冷水机组上的末端设备切换至与当前运行的冷水机组相连接的末端设备并联。

优选地，所述切换组件还能够将所述末端设备在所述多个冷水机组之间切换连接。

优选地，所述末端设备上设置有进水管和出水管，所述冷水机组包括供水管和回水管，所述末端设备的进水管经三通阀分别与两个冷水机组的供水管连接，使得所述末端设备的进水管仅能与两个冷水机组的供水管之一连通，和/或，所述末端设备的出水管经三通阀分别与两个冷水机组的回水管连接，使得所述末端设备的出水管仅能与两个冷水机组的回水管之一连通。

优选地，还包括风机、辅助加热装置和/或加湿装置。

优选地，所述至少一个末端设备为多个末端设备，与不同的冷水机组相连接的多个末端设备构成多个末端设备组。

优选地，同一末端设备组中的末端设备位于同一室内空间中，或者，所述多个末端设备组位于同一室内空间中。

优选地，同一末端设备组中的末端设备共用同一辅助加热装置、加湿装置和/或风机。

优选地，所述空气调节系统用于对数据中心的空气调节。

本发明提供的空气调节系统及其控制方法，通过设置多个冷水机组使得冷水机组之间能够相互备用和交替运行，从而提高冷水机组的使用可靠性，并当其中一组冷水机组故障或需要维护时，可通过其他冷水机组的运行保证对室内环境的调节，当该空气调节系统应用于数据中心时，能够有效保证数据中心的运行可靠性，当当前运行的冷水机组连接的末端设备无法满足系统负荷时，可借用其他与处于非工作状态的冷水机组相连接的末端设备来提高制冷量，即将与处于非工作状态的冷水机组相连接的末端设备切换至与该当前运行的冷水机组相连接的末端设备并联以满足系统负荷，进一步保证对室内环境调节的可靠性。

附图说明

通过以下参照附图对本发明实施例的描述，本发明的上述以及其它目的、特征和优点将更为清楚，在附图中：

图1示出本发明具体实施方式之一提供的空气调节系统的示意图；

图2示出本发明具体实施方式之二提供的空气调节系统的示意图。

图中，1、第一冷水机组；11、第一供水管；12、第一回水管；2、第二冷水机组；21、第二供水管；22、第二回水管；3、末端设备组；301、第一末端设备；302、第二末端设备；303、第一进水管；304、第一出水管；305、第二进水管；306、第二出水管；307、第一支路；308、开关装置；309、第一切换装置；310、第二支路；311、第二切换装置；312、第三支路；313、第一单向阀；314、第二单向阀；315、第一流量调节阀；316、第二流量调节阀；317、风机；318、辅助加热装置；319、加湿装置。

具体实施方式

以下基于实施例对本发明进行描述，但是本发明并不仅仅限于这些实施例。在下文对本发明的细节描述中，详尽描述了一些特定的细节部分。对本领域技术人员来说没有这些细节部分的描述也可以完全理解本发明。为了避免混淆本发明的实质，公知的方法、过程、流程、元件并没有详细叙述。

此外，本领域普通技术人员应当理解，在此提供的附图都是为了说明的目的，并且附图不一定是按比例绘制的。

除非上下文明确要求，否则整个说明书和权利要求书中的“包括”、“包含”等类似词语应当解释为包含的含义而不是排他或穷举的含义；也就是说，是“包括但不限于”的含义。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。此外，在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

本发明提供了一种空气调节系统及其控制方法，该空气调节系统包括多个冷水机组，每个冷水机组均连接至少一个末端设备，通过设置多个冷水机组使得冷水机组之间能够相互备用和交替运行，从而提高冷水机组的使用可靠性，并当其中一组冷水机组故障或需要维护时，可通过其他冷水机组的运行保证对室内环境的调节，当该空气调节系统应用于数据中心时，能够有效保证数据中心的运行可靠性，当当前运行的冷水机组连接的末端设备无法满足系统负荷时，可借用其他与处于非工作状态的冷水机组相连接的末端设备来提高制冷量，即将与处于非工作状态的冷水机组相连接的末端设备切换至与该当前运行的冷水机组相连接的末端设备并联以满足系统负荷，进一步保证对室内环境调节的可靠性。

进一步地，空气调节系统还包括控制装置，用于控制不同的冷水机组运行以及根据需求控制末端设备位置的切换，例如根据负荷的不同切换末端设备与不同的冷水机组连接。

为进一步提高空气调节系统的使用灵活性，还包括切换组件，用于将末端设备在多个冷水机组之间切换连接，如此，一方面，当其中一冷水机组发生故障或者需要停机维护检修时，可将与其连接的末端设备切换至与其他冷水机组连接并通过控制装置控制其他冷水机组运行，从而能够保证末端设备对室内的持续供冷，提高系统运行的可靠性。另一方面，当与运行的冷水机组相连接的末端设备故障时，将与处于非工作状态的冷水机组相连接的末端设备切换至与运行的冷水机组相连。从而保证末端设备对室内的持续供冷，提高系统运行的可靠性。

在进一步优选的实施例中，切换组件还用于将与其中一冷水机组相连的末端设备切换至与另一冷水机组中的末端设备并联，进一步提高空气调节系统的使用灵活性，例如，当当前运行的冷水机组连接的末端设备无法满足系统负荷(例如当空气调节系统应用于数据中心时，若数据中心由于扩容等原因造成需要的冷负荷增加)时，切换组件能够将连接于非工作状态的冷水机组上的末端设备切换至与当前运行的冷水机组相连接的末端设备并联，从而提高制冷量。

可以理解的是，切换组件的具体结构形式有多种，能够达到上述效果即可，可通过管路、二通阀、三通阀、四通阀的组合即可实现。

下面结合图1说明本发明空气调节系统的具体结构以及空气调节系统的具体控制方法。

如图1所示，空气调节系统包括第一冷水机组1和第二冷水机组2，第一冷水机组1具有用于向末端设备供水的第一供水管11以及用于回收经末端设备换热后的水的第一回水管12，第二冷水机组2具有用于向末端设备供水的第二供水管21以及用于回收经末端设备换热后的水的第二回水管22。还包括第一末端设备301和第二末端设备302，末端设备即用于对室内输送冷量的设备，其具体结构不限，例如可以为表冷器。

其中，第一末端设备301经第一进水管303与第一冷水机组1的第一供水管11连接，第一末端设备301经第一出水管304与第一冷水机组1的第一回水管12连接。从而，第一末端设备301与第一冷水机组1形成第一冷水循环回路。第二末端设备302经第二进水管305与第二冷水机组2的第二供水管21连接，第二末端设备302经第二出水管306与第二冷水机组2的第二回水管22连接，从而，第二末端设备302与第二冷水机组2形成第二冷水循环回路。第一冷水循环回路和第二冷水循环回路可分别单独运行，例如，将第一冷水循环回路作为常用冷却系统，则第二冷水循环回路为备用冷却系统，在能够满足室内冷负荷要求的时候，第一冷水循环回路运行，而第二冷水循环回路不运行，当第一冷水机组发生故障或需要进行维护检修时，可启动第二冷水循环回路来代替第一冷水循环回路为室内提供冷量，保证对室内环境的调节，即冷水机组之间能够互为备用，当该空气调节系统应用于数据中心时，能够有效保证数据中心的运行可靠性。当然，可以理解的是，也可将第二冷水循环回路作为常用冷却系统，而将第一冷水循环回路作为备用冷却系统，其工作方式互换即可，在此不再赘述。另外，第一冷水机组1和第二冷水机组2还可交替运行，以提高冷水机组的使用寿命。

进一步地，还包括切换组件，切换组件用于将第一末端设备301在第一冷水机组1和第二冷水机组2之间切换连接。当为第一末端设备301提供冷冻水的第一冷水机组1发生故障或需要进行维护检修时，也可通过切换组件将第一末端设备301切换至与第二冷水机组2连接，由第二冷水机组2继续为第一末端设备301提供冷冻水，从而保证第一末端设备301的持续供冷。

切换组件的具体结构形式有多种，能够达到上述效果即可，可通过管路、二通阀、三通阀、四通阀的组合即可实现。在如图1所示的实施例中，切换组件包括连接第一进水管303与第二进水管305的第一支路307，第一支路307上设置有用于通断第一支路307的开关装置308，切换组件还包括第一切换装置309以及连接第一出水管304与第二出水管306的第二支路310，第一切换装置309用于将第一出水管304在第一回水管12与第二出水管306之间切换连接，当第一出水管304与第一回水管12连接时，第一末端设备301与第一冷水机组1形成冷水循环回路，当第一出水管304与第二出水管306连接时，第一末端设备301与第二冷水机组2形成冷水循环回路。

其中，开关装置308以及第一切换装置309的具体结构不限，能够达到上述效果即可，例如，开关装置308为二通阀，第一切换装置309为第一三通阀，第一三通阀具有直流通路和旁通流路，其直流通路位于第一出水管304上，旁通流路位于第二支路310上，当直流通路打开，旁通流路关闭时，第一出水管304仅与第一回水管12连通，当直流通路关闭，旁通流路打开时，第一出水管304仅与第二出水管306连通。

另外，切换组件还可用于将第二末端设备302切换至与第一末端设备301并联。例如，当第一末端设备301与第一冷水机组1组成的冷水循环回路处于运行状态，而第二末端设备302与第二冷水机组2组成的冷水循环回路处于停机状态时，若第一末端设备301无法满足室内冷量需求，则通过切换组件将第二末端设备302切换至与第一末端设备301并联，第一末端设备301和第二末端设备302共同工作来满足室内的冷量需求。

在如图1所示的实施例中，切换组件还包括第二切换装置311以及连接第一出水管304与第二出水管306的第三支路312，第二切换装置311用于将第二出水管306在第二回水管22与第一出水管304之间切换连接。如此，通过第二切换装置311、开关装置308以及第一切换装置309的动作能够实现第二末端设备302位置的切换(后面有具体的介绍)。

第二切换装置311的具体结构不限，能够达到上述效果即可，例如，第二切换装置311为第二三通阀，第二三通阀具有直流通路和旁通流路，其直流通路位于第二出水管306上，旁通流路位于第三支路312上，当直流通路打开，旁通流路关闭时，第二出水管306仅与第二回水管22连通，当直流通路关闭，旁通流路打开时，第二出水管306仅与第一出水管304连通。

切换组件的具体工作过程为，当第一冷水机组1作为常用设备使用，第二冷水机组2作为备用设备使用时，若室内负荷较小，第一末端设备301即可满足冷量需求，则第二冷水机组2停机，二通阀关闭，第一三通阀和第二三通阀的旁通流路均关闭，第一三通阀的直流通路呈打开状态，第一冷水机组1为第一末端设备301提供冷冻水；当第一冷水机组1故障或需要进行维护检修时，作为备用设备的第二冷水机组2开启，二通阀关闭，第一三通阀和第二三通阀的旁通流路均关闭，第二三通阀的直流通路呈打开状态，第二冷水机组2为第二末端设备302提供冷冻水，通过第二末端设备302为室内提供冷量，可以理解的是，也可以将第一末端设备301切换到第二冷水机组2上。

当室内负荷较大(例如数据中心扩容)，第一末端设备301提供的冷量无法满足需求时，可将第二末端设备302切换至与第一末端设备301并联(此时仍为第一冷水机组1运行第二冷水机组2停机的情况)，以满足室内冷量需求。具体的动作过程为，二通阀打开，第一三通阀的直流通路打开，旁通流路关闭，第二三通阀的直流通路关闭，旁通流路打开，以使得第一末端设备301和第二末端设备302并联。

类似地，当第二冷水机组2作为常用设备使用，第一冷水机组1作为备用设备使用时，若室内负荷较小，第二末端设备302即可满足冷量需求，则第一冷水机组1停机，二通阀关闭，第一三通阀和第二三通阀的旁通流路均关闭，第二三通阀的直流通路呈打开状态，第二冷水机组2为第二末端设备302提供冷冻水；当第二冷水机组2故障或需要进行维护检修时，作为备用设备的第一冷水机组1开启，二通阀关闭，第一三通阀和第二三通阀的旁通流路均关闭，第一三通阀的直流通路呈打开状态，第一冷水机组1为第一末端设备301提供冷冻水，通过第一末端设备301为室内提供冷量，可以理解的是，也可以将第二末端设备302切换到第一冷水机组1上。

当室内负荷较大(例如数据中心扩容)，第二末端设备302提供的冷量无法满足需求时，可将第一末端设备301切换至与第二末端设备302并联(此时仍为第二冷水机组2运行第一冷水机组1停机的情况)，以满足室内冷量需求。具体的动作过程为，二通阀打开，第二三通阀的直流通路打开，旁通流路关闭，第一三通阀的直流通路关闭，旁通流路打开，以使得第一末端设备301和第二末端设备302并联。

另外，当第一冷水机组1运行故障时，可通过切换组件将第一末端设备301切换至与第二冷水机组2连接，并开启第二冷水机组2，控制第二冷水机组2运行，以保证第一末端设备301的正常工作。当第二冷水机组2运行故障时，可通过切换组件将第二末端设备302切换至与第一冷水机组1连接，并开启第一冷水机组1，控制第一冷水机组1运行，以保证第二末端设备302的正常工作。

当第一冷水机组1运行，而第一末端设备301故障时，可通过切换组件将第二末端设备302切换至与第一冷水机组1连接，借用第二末端设备302来满足供冷需求，类似地，当第二冷水机组2运行，而第二末端设备302故障时，可通过切换组件将第一面末端设备301切换至与第二冷水机组2连接，借用第一末端设备301来满足供冷需求。

进一步地，还可将第一支路307上的二通阀替换为两个三通阀，三通阀进一步为三位二通阀。即在第一支路307与第一进水管303之间设置第三三通阀，第三三通阀的直通流路位于第一进水管303上，旁通流路位于第一支路307上，当直通流路打开，旁通流路关闭时，第一进水管303仅与第一供水管11连通，当直流通路关闭，旁通流路打开时，第一进水管303仅与第二进水管305连通。在第一支路307与第二进水管305之间设置第四三通阀，第四三通阀的直通流路位于第二进水管305上，旁通流路位于第一支路307上，当直通流路打开，旁通流路关闭时，第二进水管305仅与第二供水管21连通，当直通流路关闭，旁通流路打开时，第二进水管305仅与第一进水管303连通。如此，使得末端设备的进水管和出水管均通过三通阀与冷水机组的管路连接，当只需要一台冷水机组运行时，由于三通阀能够控制冷水的流路，即使因误操作启动了其他备用的冷水机组，冷水也不会分流至其他冷水机组，从而保证了系统的能效比。

进一步地，第一进水管303上设置第一单向阀313，用于限制水只能沿第一供水管11向第一进水管303方向流动，类似地，第二进水管305上设置第二单向阀314，用于限制水只能沿第二供水管21向第二进水管305方向流动。

进一步地，在第一出水管304上设置有第一流量调节阀315，用于调节第一末端设备301的进出水流量，进而调节第一末端设备301的换热效率，类似地，在第二出水管306上设置有第二流量调节阀316，用于调节第二末端设备302的进出水量，进而调节第二末端设备302的换热效率。

进一步地，还设置有风机317，通过风机317带动室内空气与末端设备进行热量交换，通过控制风机317的转速可控制风速以及换热效率。

进一步地，还设置有辅助加热装置318，通过辅助加热装置318与末端设备配合共同调节室内温度，辅助加热装置318的具体结构不限，例如可以为电加热带。

进一步地，还设置有加湿装置319，可通过加湿装置319、风机317以及末端设备配合共同调节室内湿度。

进一步地，每个冷水机组连接多个末端设备，与不同的冷水机组相连接的多个末端设备构成多个末端设备组，即每一个末端设备组中均包含有分别与不同的冷水机组相连接的末端设备，例如如图2所示，第一冷水机组1和第二冷水机组2均连接有两个末端设备，与第一冷水机组1连接的一个末端设备以及与第二冷水机组2连接的一个末端设备构成一个末端设备组3，与第一冷水机组1连接的另一个末端设备以及与第二冷水机组2连接的另一个末端设备构成另一个末端设备组3，末端设备组3中的末端设备之间进行连接，使得末端设备组3中的两个末端设备能够在第一冷水机组1和第二冷水机组2之间切换连接以及切换至并联于同一冷水机组上。如此，可控制不同的末端设备组交替工作，使得末端设备组之间能够相互轮值以及相互备用，以提高系统运行可靠性以及末端设备的使用寿命。

优选地，同一末端设备组中的末端设备可以共用同一辅助加热装置、加湿装置以及风机，简化结构，节约成本。

同一末端设备组中的末端设备优选位于同一室内空间，从而能够保证该室内空间内的空气调节，尤其对空气调节具有较高要求的场所，例如数据中心，采用本发明提供的空气调节系统能够保证数据中心的运行稳定性。

上文中对于包括两个冷水机组和两个末端设备的空气调节系统进行了介绍，当冷水机组为三个以上和/或末端设备为三个以上时，其结构以及控制方法类似，在此不再赘述。

进一步地，多组末端设备组3可设置在同一室内空间中，以实现相互轮值和相互备用，也可分别位于不同的室内空间，以满足对不同室内空间的空气调节，例如，其中一组末端设备组用于数据中心的空气调节，另一组末端设备组用于对办公区域的空气调节。

本领域的技术人员容易理解的是，在不冲突的前提下，上述各优选方案可以自由地组合、叠加。

应当理解，上述的实施方式仅是示例性的，而非限制性的，在不偏离本发明的基本原理的情况下，本领域的技术人员可以针对上述细节做出的各种明显的或等同的修改或替换，都将包含于本发明的权利要求范围内。

Claims (14)

1.一种空气调节系统的控制方法，其特征在于，所述空气调节系统包括多个冷水机组，每个冷水机组均连接至少一个末端设备，所述控制方法包括：控制多个冷水机组中的一个运行，当当前运行的冷水机组连接的末端设备无法满足系统负荷时，控制将与处于非工作状态的冷水机组相连接的末端设备切换至与该当前运行的冷水机组相连接的末端设备并联。

2.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，所述控制方法还包括：控制多个冷水机组交替运行。

3.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，当其中一冷水机组运行故障时，将与运行故障的冷水机组相连接的末端设备切换至与另一冷水机组相连并控制该另一冷水机组运行。

4.根据权利要求1所述的控制方法，其特征在于，当与运行的冷水机组相连接的末端设备故障时，将与处于非工作状态的冷水机组相连接的末端设备切换至与运行的冷水机组相连。

5.根据权利要求1至4任一项所述的控制方法，其特征在于，所述至少一个末端设备为多个末端设备，与不同的冷水机组相连接的多个末端设备构成多个末端设备组，所述控制方法包括：控制不同的末端设备组交替工作。

6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，同一末端设备组中的末端设备位于同一室内空间中，或者，所述多个末端设备组位于同一室内空间中。

7.一种空气调节系统，其特征在于，包括多个冷水机组和切换组件，每个冷水机组均连接至少一个末端设备，当当前运行的冷水机组连接的末端设备无法满足系统负荷时，所述切换组件能够将连接于非工作状态的冷水机组上的末端设备切换至与当前运行的冷水机组相连接的末端设备并联。

8.根据权利要求7所述的空气调节系统，其特征在于，所述切换组件还能够将所述末端设备在所述多个冷水机组之间切换连接。

9.根据权利要求7所述的空气调节系统，其特征在于，所述末端设备上设置有进水管和出水管，所述冷水机组包括供水管和回水管，所述末端设备的进水管经三通阀分别与两个冷水机组的供水管连接，使得所述末端设备的进水管仅能与两个冷水机组的供水管之一连通，和/或，所述末端设备的出水管经三通阀分别与两个冷水机组的回水管连接，使得所述末端设备的出水管仅能与两个冷水机组的回水管之一连通。

10.根据权利要求7所述的空气调节系统，其特征在于，还包括风机、辅助加热装置和/或加湿装置。

11.根据权利要求7所述的空气调节系统，其特征在于，所述至少一个末端设备为多个末端设备，与不同的冷水机组相连接的多个末端设备构成多个末端设备组。

12.根据权利要求11所述的空气调节系统，其特征在于，同一末端设备组中的末端设备位于同一室内空间中，或者，所述多个末端设备组位于同一室内空间中。

13.根据权利要求11所述的空气调节系统，其特征在于，同一末端设备组中的末端设备共用同一辅助加热装置、加湿装置和/或风机。

14.根据权利要求7至13任一项所述的空气调节系统，其特征在于，所述空气调节系统用于对数据中心的空气调节。