CN107241888A - 一种使用活动挡板的数据机房气流组织优化系统 - Google Patents

一种使用活动挡板的数据机房气流组织优化系统 Download PDF

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王瑜
刘金祥
杨雨佳
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Abstract

本发明涉及一种使用活动挡板的数据机房气流组织优化系统，属于数据机房空气调节领域，其特点在于主要包括：地板下挡板气流组织优化系统和机柜挡板气流组织优化系统；本发明中选取一个2排9机柜的采用封闭冷通道的地板送风，回风口回风的数据机房为例，其中地板下挡板气流组织优化系统主要包括：温度传感器I‑IX，控制元件I，电机I，地板下挡板组；机柜挡板气流组织优化系统主要包括：温度传感器X‑XIV，控制元件II，电机II‑VI，可调节挡板I‑V。本发明中，地板下挡板气流组织优化系统的运用使得机柜同一高度处进风口和回风口的气流及温度分布更加均匀，而机柜挡板气流组织优化系统降低了机柜的局部温度，有效限制了局部热点的出现。该复合系统可提高数据机房空调系统的能源使用效率，且运行与维护简单，投资及运行费用低。

Description

一种使用活动挡板的数据机房气流组织优化系统
技术领域
本发明涉及一种使用活动挡板的数据机房气流组织优化系统，属于数据机房空气调节领域。
背景技术
随着信息产业的飞速发展，高性能机房的需求迅速增加，高性能机房的普及随之带来的是更多的能源消耗和更严重的数据机房局部能量积聚。在高性能数据机房中，局部热点的温度可达30℃-40℃，这会降低局部热点周围的服务器的使用寿命。虽然近年来研究数据机房气流组织调节和优化系统的学者众多，而关于局部挡板对数据机房气流组织调节和优化的研究也层出不穷，如专利CN201521067250.3提出一种可精确调整气流组织的数据中心机柜、专利 CN201510028560.2提出冷气流通道分配结构及机柜。这两个发明都在数据机房内曾设了导流挡板，前一个专利在架空地板以下设置了竖直可调挡截流导向板，但只能改善不同位置机柜的散热不均匀现象，不能对单个机柜的局部热点进行改善，后一个专利设置具有导流板的气体通道分配结构对机柜的进风量进行协调，虽可避免局部分度过高，实现机柜的经济化冷却，但未考虑对不同位置机柜的散热不均匀现象进行改进。而本发明采用地板下挡板气流组织优化系统使机柜同一高度处进风口和回风口的气流速度及温度分布更加均匀，而机柜挡板气流组织优化系统降低了机柜的局部热点温度。该复合系统可综合改善数据机房内气流组织不均匀现象，提高空调系统的能源使用效率，且运行与维护简单，投资及运行费用低。
发明内容
本发明的目的是提供一种使用活动挡板的数据机房气流组织优化系统，对数据机房内气流组织进行优化，使机柜同一高度处进风口和回风口的气流及温度分布更加均匀，同时降低了机柜的局部热温度，消除了局部热点，并提高了空调系统的能源使用效率。
该系统由一个地板下挡板气流组织优化系统和一个机柜挡板气流组织优化系统复合而成，两者分别独立控制。
上述使用活动挡板的数据机房气流组织优化系统选取一个2排9机柜的采用封闭冷通道的地板送风，回风口回风的数据机房为例。
上述地板下挡板气流组织优化系统由温度传感器I，温度传感器II，温度传感器III，温度传感器IV，温度传感器V，温度传感器VI，温度传感器VII，温度传感器VIII，温度传感器IX，控制元件I，电机I，地板下挡板组组成。
上述机柜挡板气流组织优化系统由温度传感器X，温度传感器XI，温度传感器XII，温度传感器X III，温度传感器X VI，控制元件II，电机II，电机III，电机IV，电机V，电机VI，可调节挡板I，可调节挡板II，可调节挡板III，可调节挡板IV和可调节挡板V组成。
上述地板下挡板气流组织优化系统中，温度传感器I，温度传感器II，温度传感器III，温度传感器IV，温度传感器V，温度传感器VI，温度传感器VII，温度传感器VIII，温度传感器 IX并联，且与控制元件I一端相连，控制元件I的另外一端经过电机I与地下挡板组相连。
上述柜挡板气流组织优化系统中，温度传感器X，温度传感器XI，温度传感器XII，温度传感器X III，温度传感器X VI并联，且与控制元件II一端相连，电机II，电机III，电机IV，电机V，电机VI并联，且与控制元件II另一端相连，电机II，电机III，电机IV，电机V，电机VI的另外一端分别与可调节挡板I，可调节挡板II，可调节挡板III，可调节挡板IV和可调节挡板V相连。
上述机柜挡板气流组织优化系统中，温度传感器X，温度传感器XI，温度传感器XII，温度传感器X III和温度传感器X VI的编号依次为A，B，C，D，E，且各自相对应编号的电机为电机 II，电机III，电机IV，电机V，电机VI，各自相对应编号的可调节挡板为可调节挡板I，可调节挡板II，可调节挡板III，可调节挡板IV和可调节挡板V。
在地板下挡板气流组织优化系统中，由温度传感器I，温度传感器II，温度传感器III，温度传感器IV，温度传感器V，温度传感器VI，温度传感器VII，温度传感器VIII和温度传感器 IX分别输出温度值至控制元件I，在控制元件I中比较得出9个温度传感器的最大温度值和最小温度值，并得出最大温度值与最小温度值的差值，若差值大于3℃，则由控制元件I向电机I输出信号1，电机I开启并调节地板下挡板组，使地板下挡板组上升至一长边与地板接触且保持地板下挡板组与空调送风风向呈45°；若差值小于等于3℃，则由控制元件I向电机I输出信号0，电机I保持关闭，地板下挡板组保持不变，贴于地面与空调送风风向呈0°；
在机柜挡板气流组织优化系统中，由温度传感器X，温度传感器XI，温度传感器XII，温度传感器X III，温度传感器X VI分别输出温度值至控制元件II，在控制元件II中计算平均温度及输出温度大于32℃的温度传感器的数量N，记录相应温度传感器的编号。若N＝0，控制元件II记录输出温度大于平均温度的温度传感器的编号，控制元件II(18)向输出温度大于平均温度的温度传感器对应编号的电机输出信号1，展开相应编号的可调节挡板至挡板宽度为0.1m且保持与机柜进风风向向下呈45°，同时向输出温度小于等于平均温度的温度传感器所对应编号的电机输出信号0，保持相应编号的可调节挡板收缩；若N＞0，则控制元件II向输出温度大于32℃的温度传感器对应编号的电机输出信号1，保持相对应编号电机开启，展开相应编号的可调节挡板，保持挡板与机柜进风风向向下呈45°，并增大挡板的宽度至 0.15m，增加挡板的宽度可以增加机柜进风量，进一步缓解局部热点问题，同时控制元件II计算剩余温度传感器的平均温度，记录输出温度大于平均输出温度的温度传感器的编号，控制元件II向输出温度大于平均温度的温度传感器相对应编号的电机输出信号1，展开相应编号的可调节挡板至挡板宽度为0.1m且保持与机柜进风风向向下呈45°，同时向输出温度小于等于平均温度的温度传感器所对应编号的电机输出信号0，保持相应编号的可调节挡板收缩。
本发明所采用地板下挡板气流组织优化系统使机柜同一高度处进风口和回风口的气流及温度分布更加均匀，而机柜挡板气流组织优化系统降低了机柜的局部温度，降低局部温度最高点和机房平均温度。该复合系统可提高了空调系统的能源使用效率，且运行与维护简单，投资及运行费用低。
附图说明
附图1为本发明的原理图。
附图1中的标号名称：1、温度传感器I，2、温度传感器II，3、温度传感器III，4、温度传感器IV，5、温度传感器V，6、温度传感器VI，7、温度传感器VII，8、温度传感器VIII，9、温度传感器IX，10、控制元件I，11、电机I，12、地板下挡板组，13、温度传感器X，14、温度传感器XI，15、温度传感器XII，16、温度传感器X III，17、温度传感器X VI，18、控制元件II，19、电机II，20、电机III，21、电机IV，22、电机V，23、电机VI，24、可调节挡板I，25、可调节挡板II，26、可调节挡板III，27、可调节挡板IV，28、可调节挡板V。
附图2和附图3是本发明专利实施的控制流程图，其中，图2为地板下挡板气流组织优化系统的控制流程图，图3为机柜挡板气流组织优化系统的控制流程图。
具体实施方式
如图1所示，本发明所述的一种使用活动挡板的数据机房气流组织优化系统包括地板下挡板气流组织优化系统和机柜挡板气流组织优化系统，是这两种系统的复合系统。
选取一个2排9机柜的采用封闭冷通道的地板送风，回风口回风的数据机房为例说明上述使用活动挡板的数据机房气流组织优化系统的实施方式。
上述地板下挡板气流组织优化系统由温度传感器I 1，温度传感器II 2，温度传感器III 3，温度传感器IV 4，温度传感器V 5，温度传感器VI 6，温度传感器VII 7，温度传感器VIII 8，温度传感器IX 9，控制元件I 10，电机I 11，地板下挡板组12组成。
上述机柜挡板气流组织优化系统由温度传感器X 13，温度传感器XI 14，温度传感器XII 15，温度传感器X III 16，温度传感器X VI 17，控制元件II 18，电机II 19，电机III20，电机IV 21，电机V 22，电机VI 23，可调节挡板I 24，可调节挡板II 25，可调节挡板III26，可调节挡板IV 27和可调节挡板V 28组成。
上述地板下挡板气流组织优化系统中，温度传感器I 1，温度传感器II 2，温度传感器III 3，温度传感器IV 4，温度传感器V 5，温度传感器VI 6，温度传感器VII 7，温度传感器VIII 8，温度传感器IX 9并联，且与控制元件I 10一端相连，控制元件I 10的另外一端经过电机I 11与地下挡板组12相连。
上述柜挡板气流组织优化系统中，温度传感器X 13，温度传感器XI 14，温度传感器XII 15，温度传感器X III 16，温度传感器X VI 17并联，且与控制元件II 18一端相连，电机II 19，电机 III 20，电机IV 21，电机V 22，电机VI 23并联，且与控制元件II 18另一端相连，电机II 19，电机III 20，电机IV 21，电机V 22，电机VI 23的另外一端分别与可调节挡板I 24，可调节挡板II 25，可调节挡板III 26，可调节挡板IV 27和可调节挡板V 28相连。
上述机柜挡板气流组织优化系统中，温度传感器X 13，温度传感器XI 14，温度传感器XII 15，温度传感器X III 16和温度传感器X VI 17的编号依次为A，B，C，D，E，且各自相对应编号的电机为电机II 19，电机III 20，电机IV 21，电机V 22，电机VI 23，各自相对应编号的可调节挡板为可调节挡板I 24，可调节挡板II 25，可调节挡板III 26，可调节挡板IV 27和可调节挡板V 28。
当数据机房气流组织优化系统开始工作时，在地板下挡板气流组织优化系统中，由温度传感器I 1，温度传感器II 2，温度传感器III 3，温度传感器IV 4，温度传感器V 5，温度传感器 VI 6，温度传感器VII 7，温度传感器VIII 8和温度传感器IX9分别输出温度值至控制元件I 10，在控制元件I 10中比较得出9个温度传感器的最大温度值和最小温度值，并得出最大温度值与最小温度值的差值，若差值大于3℃，则由控制元件I 10向电机I 11输出信号1，电机I 11 开启并调节地板下挡板组12，使地板下挡板组12上升至一长边与地板接触且保持地板下挡板组与空调送风风向呈45°；若差值小于等于3℃，则由控制元件I 10向电机I 11输出信号 0，电机I 11保持关闭，地板下挡板组12保持不变，贴于地面与空调送风风向呈0°；
在机柜挡板气流组织优化系统中，由温度传感器X 13，温度传感器XI 14，温度传感器XII 15，温度传感器X III 16，温度传感器X VI 17分别输出温度值至控制元件II 18，在控制元件II 18中计算平均温度及输出温度大于32℃的温度传感器的数量N，记录相应温度传感器的编号。若N＝0，控制元件II 18记录输出温度大于平均温度的温度传感器的编号，控制元件II 18向输出温度大于平均温度的温度传感器对应编号的电机输出信号1，展开相应编号的可调节挡板至挡板宽度为0.1m且保持与机柜进风风向向下呈45°，同时向输出温度小于等于平均温度的温度传感器所对应编号的电机输出信号0，保持相应编号的可调节挡板处于收缩状态；若 N＞0，则控制元件II 18向输出温度大于32℃的温度传感器对应编号的电机输出信号1，保持相对应编号电机开启，展开相应编号的可调节挡板，保持挡板与机柜进风风向向下呈45°，并增大挡板的宽度至0.15m，增加挡板的宽度可以增加机柜进风量，进一步缓解局部热点问题，同时控制元件II 18计算剩余温度传感器的平均温度，记录输出温度大于平均输出温度的温度传感器的编号，控制元件II 18向输出温度大于平均温度的温度传感器相对应编号的电机输出信号1，展开相应编号的可调节挡板至挡板宽度为0.1m且保持与机柜进风风向向下呈45°，同时向输出温度小于等于平均温度的温度传感器所对应编号的电机输出信号0，保持相应编号的可调节挡板处于收缩状态。

Claims (6)

1.一种使用活动挡板的数据机房气流组织优化系统，其特征在于，由一个地板下挡板气流组织优化系统和一个机柜挡板气流组织优化系统组成：
选取一个2排9机柜的采用封闭冷通道的地板送风，回风口回风的数据机房为例说明上述数据机房气流组织优化系统的结构组成。
上述地板下挡板气流组织优化系统由温度传感器I(1)，温度传感器II(2)，温度传感器III(3)，温度传感器IV(4)，温度传感器V(5)，温度传感器VI(6)，温度传感器VII(7)，温度传感器VIII(8)，温度传感器IX(9)，控制元件I(10)，电机I(11)，地板下挡板组(12)组成。
上述机柜挡板气流组织优化系统由温度传感器X(13)，温度传感器XI(14)，温度传感器XII(15)，温度传感器XIII(16)，温度传感器XVI(17)，控制元件II(18)，电机II(19)，电机III(20)，电机IV(21)，电机V(22)，电机VI(23)，可调节挡板I(24)，可调节挡板II(25)，可调节挡板III(26)，可调节挡板IV(27)和可调节挡板V(28)组成。
上述地板下挡板气流组织优化系统中，温度传感器I(1)，温度传感器II(2)，温度传感器III(3)，温度传感器IV(4)，温度传感器V(5)，温度传感器VI(6)，温度传感器VII(7)，温度传感器VIII(8)，温度传感器IX(9)并联，且与控制元件I(10)一端相连，控制元件I(10)的另外一端经过电机I(11)与地下挡板组(12)相连。
上述柜挡板气流组织优化系统中，温度传感器X(13)，温度传感器XI(14)，温度传感器XII(15)，温度传感器XIII(16)，温度传感器XVI(17)并联，且与控制元件II(18)一端相连，电机II(19)，电机III(20)，电机IV(21)，电机V(22)，电机VI(23)并联，且与控制元件II(18)另一端相连，电机II(19)，电机III(20)，电机IV(21)，电机V(22)，电机VI(23)的另外一端分别与可调节挡板I(24)，可调节挡板II(25)，可调节挡板III(26)，可调节挡板IV(27)和可调节挡板V(28)相连。
上述机柜挡板气流组织优化系统中，温度传感器X(13)，温度传感器XI(14)，温度传感器XII(15)，温度传感器XIII(16)和温度传感器XVI(17)的编号依次为A，B，C，D，E，且各自相对应编号的电机为电机II(19)，电机III(20)，电机IV(21)，电机V(22)，电机VI(23)，各自相对应编号的可调节挡板为可调节挡板I(24)，可调节挡板II(25)，可调节挡板III(26)，可调节挡板IV(27)和可调节挡板V(28)。
2.根据权利要求1所述的一种数据机房气流组织优化系统的工作方法，其特征在于包括以下过程：
在地板下挡板气流组织优化系统中，由温度传感器I(1)，温度传感器II(2)，温度传感器III(3)，温度传感器IV(4)，温度传感器V(5)，温度传感器VI(6)，温度传感器VII(7)，温度传感器VIII(8)和温度传感器IX(9)分别输出温度值至控制元件I(10)，在控制元件I(10)中比较得出9个温度传感器的最大温度值和最小温度值，并得出最大温度值与最小温度值的差值，若差值大于3℃，则由控制元件I(10)向电机I(11)输出信号1，电机I(11)开启并调节地板下挡板组(12)，使地板下挡板组(12)上升至一长边与地板接触且保持地板下挡板组与空调送风风向呈45°；若差值小于等于3℃，则由控制元件I(10)向电机I(11)输出信号0，电机I(11)保持关闭，地板下挡板组(12)保持不变，贴于地面与空调送风风向呈0°；
在机柜挡板气流组织优化系统中，由温度传感器X(13)，温度传感器XI(14)，温度传感器XII(15)，温度传感器XIII(16)，温度传感器XVI(17)分别输出温度值至控制元件II(18)，在控制元件II(18)中计算平均温度及输出温度大于32℃的温度传感器的数量N，记录相应温度传感器的编号。若N＝0，控制元件II(18)记录输出温度大于平均温度的温度传感器的编号，控制元件II(18)向输出温度大于平均温度的温度传感器对应编号的电机输出信号1，展开相应编号的可调节挡板至挡板宽度为0.1m且保持与机柜进风风向向下呈45°，同时向输出温度小于等于平均温度的温度传感器所对应编号的电机输出信号0，保持相应编号的可调节挡板收缩；若N＞0，则控制元件II(18)向输出温度大于32℃的温度传感器对应编号的电机输出信号1，保持相对应编号电机开启，展开相应编号的可调节挡板，保持挡板与机柜进风风向向下呈45°，并增大挡板的宽度至0.15m，增加挡板的宽度可以增加机柜进风量，进一步缓解局部热点问题，同时控制元件II(18)计算剩余温度传感器的平均温度，记录输出温度大于平均温度的温度传感器的编号，控制元件II(18)向输出温度大于平均温度的温度传感器相对应编号的电机输出信号1，展开相应编号的可调节挡板至挡板宽度为0.1m且保持与机柜进风风向向下呈45°，同时向输出温度小于等于平均温度的温度传感器所对应编号的电机输出信号0，保持相应编号的可调节挡板处于收缩状态。
3.根据权利要求1或2所述一种数据机房气流组织优化系统，其特点是控制元件I(10)的输出值为1和0，1代表开启电机I(11)，0代表关闭电机I(11)；控制元件II(18)的输出值为A0，A1，B0，B1，C0，C1，D0，D1，E0，E1，其中A，B，C，D，E分别是电机II(19)，电机III(20)，电机IV(21)，电机V(22)和电机VI(23)的编号，0表示关闭相应编号的电机，1表示开启相应的电机。
4.根据权利要求1或2所述一种数据机房气流组织优化系统，其特点是，在机柜挡板气流组织优化系统中，可调节挡板I(24)，可调节挡板II(25)，可调节挡板III(26)，可调节挡板IV(27)和可调节挡板V(28)从上往下依次布置于机柜进风口，且相邻两挡板间隔0.4m，可调节挡板I(24)距离机柜顶部0.3m，温度传感器X(13)，温度传感器XI(14)，温度传感器XII(15)，温度传感器XIII(16)，温度传感器XVI(17)从上往下依次布置于机柜回风口，且相邻两温度传感器中心间隔0.4m，温度传感器XI(14)距离机柜顶部0.3m。
5.根据权利要求1或2所述一种数据机房气流组织优化系统，其特点是，在地板下挡板气流组织优化系统中，地板下挡板组(12)包含9个长1.8m，宽0.1m的挡板，每个相邻挡板中心水平间隔为0.6m，距离空调最近的一块挡板在竖直情况下与距离空调较近一侧的冷通道门相距0.3m，初始状态地板下挡板组贴于地面与空调送风风向呈0°，温度传感器I(1)，温度传感器II(2)，温度传感器III(3)，温度传感器IV(4)，温度传感器V(5)，温度传感器VI(6)，温度传感器VII(7)，温度传感器VIII(8)，温度传感器IX(9)分别布置于相应机柜出风口离地板1.1m处。
6.根据权利要求2所述一种数据机房气流组织优化系统，其特点是，在电机I(11)关闭情况下，地板下挡板组(12)与空调送风风向呈0°并贴于地面；在电机(11)开启情况下，地板下挡板组(12)上升使得地板下挡板组(12)的一个长边贴于地板，另一长边略低于第一长边并与空调送风风向呈相应角度。
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