CN107388527A - 一种数据中心机房温度控制系统及方法 - Google Patents
一种数据中心机房温度控制系统及方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN107388527A CN107388527A CN201710540161.3A CN201710540161A CN107388527A CN 107388527 A CN107388527 A CN 107388527A CN 201710540161 A CN201710540161 A CN 201710540161A CN 107388527 A CN107388527 A CN 107388527A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- rack
- air
- floor
- master controller
- cold wind
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Air Conditioning Control Device (AREA)
Abstract
本发明提出一种数据中心机房温度控制系统及方法，属于温度控制技术领域，该方法基于精确送风理论，将空调送出的冷风，通过可控制的风道送至每个IT机柜，最大程度利用空调送出的冷量和风量，与IT设备的发热量进行交换，有效避免IT设备出现高温或局部过热现象的发生，实现“先冷设备、再冷环境”，以降低空调无效部分的制冷功率，达到降耗节能的效果；本系统基于精确送风理论针对每个机柜的发热量进行实时运算，智慧调节机柜进风口和出风口风量，使每台IT设备得到充分的热量交换，解决原有的局部过热现象，降低空调设备能耗。
Description
技术领域
本发明属于温度控制技术领域，具体涉及一种数据中心机房温度控制系统及方法。
背景技术
目前，国内数据中心机房的温度控制节能方式多种多样，各有其特点。有的以地下水为冷源，也有以自然空气为冷源经过交换器处理后对机房进行温度控制，或者直接使用空调机进行温度控制。通常做法是将空调的冷气直接向架空地板下的全封闭冷区吹送冷风，每个机柜前部地板均开有出风口，将冷区的冷空气输送到机柜前面冷气进口，达到制冷IT设备的目的。这种控温方式未对每个机柜的发热量进行精确热交换控制，造成远离空调的IT设备与空调附近的IT设备得到的冷量不同，形成局部热点，不但消耗了大量的电能，也缩短了空调机的使用寿命，还增加了空调机的维护工作量，使得IT运维工作量大增。
发明内容
针对现有技术的不足，本发明提出一种数据中心机房温度控制系统及方法，以达到解决原有的局部过热现象、降低空调设备能耗、实现对数据中心机房温度的精确控制、节能的目的。
一种数据中心机房温度控制系统，该系统包括：主控制器、人机界面、多个机柜微环境电力传感器、多个机柜微环境温度传感器、多个冷风区温度传感器、多个热风区温度传感器、空调、多个地板出风口调节装置和多个地板出风口增压装置，在机房顶部设置多个热风进口，在机房地板下端设置多个冷风出口；
所述的冷风区温度传感器分别设置于机房地板下端每个冷风出口，所述的热风区温度传感器分别设置于机房顶部每个热风进口，所述的机柜微环境温度传感器分别设置于每个机柜上端的前侧和后侧，所述的机柜微环境电力传感器分别设置于每个机柜的供电互感器上，地板出风口调节装置分别设置于机房地板下端每个冷风出口处，地板出风口增压装置分别设置于机柜每个冷风进口处；
所述的机柜微环境电力传感器的输出端、机柜微环境温度传感器的输出端、冷风区温度传感器的输出端和热风区温度传感器的输出端分别连接主控制器的多个输入端；主控制器的多个输出端分别连接空调的输入端、地板出风口调节装置的输入端和地板出风口增压装置的输入端；
所述主控制器还与人机界面相连接。
所述的地板出风口调节装置，包括步进电机、旋转主轴、连接件和风帘布，其中，步进电机的控制端作为地板出风口调节装置的输入端，步进电机的输出轴连接旋转主轴，风帘布一端固定于步进电机，另一端通过连接件连接旋转主轴，旋转主轴转动带动连接件的前后移动，进而带动风帘布的前后移动，调节冷风出口的开度。
所述的地板出风口增压装置，包括多个静音风扇，静音风扇的控制端作为地板出风口增压装置的输入端。
所述的热风进口，其个数与机柜个数相同；所述的冷风出口，其个数与机柜个数相同。
采用数据中心机房温度控制系统进行的控制方法，
步骤1、采用机柜微环境电力传感器分别实时采集每台机柜的供电参数，包括电压和电流，并发送至主控制器中；
步骤2、采用机柜微环境温度传感器分别采集每台机柜的前侧温度值和后侧温度值，并发送至主控制器中；
步骤3、主控制器根据机柜的电压和电流，确定每台机柜发热量；
步骤4、主控制器根据每台机柜发热量、机柜的前侧温度值、机柜的后侧温度值和定压比热容，获得每台机柜的实际所需进风量；
步骤5、主控制器根据不同机柜的当前所需进风量，调整地板出风口调节装置和地板出风口增压装置；
当机柜内当前所需进风量大于上一次采集获得进风量的设定百分比时，则主控制器发送信号增加地板出风口调节装置的开度或增加地板出风口增压装置中静音风扇的个数；
当机柜内当前所需进风量小于上一次采集获得进风量的设定百分比时则主控制器发送信号减小地板出风口调节装置的开度或减少地板出风口增压装置中静音风扇的个数。
该方法还包括：采用冷风区温度传感器和热风区温度传感器，实时校准机柜进口温度值和出口温度值。
本发明优点：
本发明提出一种数据中心机房温度控制系统及方法，基于精确送风理论，将空调送出的冷风，通过可控制的风道送至每个IT机柜，最大程度利用空调送出的冷量和风量，与IT设备的发热量进行交换，有效避免IT设备出现高温或局部过热现象的发生，实现“先冷设备、再冷环境”，以降低空调无效部分的制冷功率，达到降耗节能的效果；本系统基于精确送风理论针对每个机柜的发热量进行实时运算，智慧调节机柜进风口和出风口风量，使每台IT设备得到充分的热量交换，解决原有的局部过热现象，降低空调设备能耗。
附图说明
图1为本发明一种实施例的数据中心机房温度控制系统结构示意图；
图2为本发明一种实施例的地板出风口调节装置结构示意图；
图3为本发明一种实施例的地板出风口增压装置结构示意图，其中，图(a)为正视图，图(b)为俯视图；
图4为本发明一种实施例的数据中心机房温度控制方法流程图。
具体实施方式
下面结合附图对本发明一种实施例做进一步说明。
本发明实施例中，如图1所示，数据中心机房温度控制系统包括：主控制器、人机界面、多个机柜微环境电力传感器、多个机柜微环境温度传感器、多个冷风区温度传感器、多个热风区温度传感器、空调、多个地板出风口调节装置和多个地板出风口增压装置，在机房顶部设置多个热风进口，在机房地板下端设置多个冷风出口；本发明实施例中机房中包括多个IT机柜；
本发明实施例中，主控器为四个西门子S7200可编程控制器，它主要执行系统的控制逻辑，实时监测每个机柜的发热量，并根据自定义算法对每个地板出风口调节装置和增压装置进行控制，使地板的出风量与机柜的发热量趋于平衡，以最小能耗实现最大换热效率；
本发明实施例中，冷风区温度传感器为PT100热电阻，分别设置于机房地板下端每个冷风出口，其主要采集地板下冷区温度，与主控制器通过modbus协议进行通讯；
本发明实施例中，所述的热风区温度传感器热风区温度传感器为PT100热电阻，分别设置于机房顶部每个热风进口，与主控制器通过modbus协议进行通讯，其主要功能为采集机柜热风道温度；
本发明实施例中，机柜微环境温度传感器为PT100热电阻，每个机柜的前后上部分别安装一个传感器，其与主控制器通过modbus协议进行通讯，主要功能为采集每个机柜的前后温度，并将采集的温度实时上传至主控制器；
本发明实施例中，机柜微环境电力传感器采用阿尔泰DAM-3501智能电量变送器，与主控制器通过modbus协议进行通讯，其主要功能为采集每个机柜的供电参数，并实时上传至主控制器作为计算发热量的主要依据；
本发明实施例中，精密空调控制器为艾默生PEX卡，与主控制器通过modbus协议进行通讯，其主要功能为接收来自主控制器的控制信号，调整空调的运行参数，并实时将空调的出入风口温度、运行状态数据上传至主控制器。
本发明实施例中，如图2所示，图中，1表示步进电机，2表示旋转主轴、3表示连接件、4表示风帘布，地板出风口调节装置包括步进电机、旋转主轴、连接件和风帘布，其中，步进电机的控制端作为地板出风口调节装置的输入端，步进电机的输出轴连接旋转主轴，风帘布一端固定于步进电机，另一端通过连接件连接旋转主轴，当主控制器发出风帘开度调节指令时，步进电机依照接收到的开度值带动螺旋主轴旋转一定的圈数，同时，与螺旋主轴相连的连接件被主轴带动做纵向运动，拉长或收缩风帘布，以达到调节出风口风量的目地。地板出风口调节装置布置在靠近空调附近的机柜冷风进口处，与主控制器通过modbus协议进行通讯，其通过调节地板下出风口开度大小遮挡出风口以控制机柜冷风进量；
本发明实施例中，如图3所示，图中5表示静音风扇，地板出风口增压装置由四个静音风扇组成，它布置在距离空调比较远的机柜冷风进口处，与主控制器通过modbus协议进行通讯，其通过调节地板下静音风扇的运行个数和转数来控制机柜的冷风进量；空调远端地板出风口下部的安装地板出风口增压装置，冷风增加后送入机柜冷风口，冷却IT设备后的热风经设备自有风扇排入到机柜后端热区。
本发明实施例中，人机界面主要负责将系统的控制参数下载到主控制器中，并监控系统的实时运行状态和各项数据指标；
本发明实施例中，数据中心机房的精密空调均设计为上热风进口、下冷风出口，空调运转期间将冷风通过下部出风口吹向架空地板下的封闭冷区内，空调附近地板出风口下部的地板出风口调节装置，与主控制器的模拟量输出接口连接，系统管理员通过上位计算机设定每个机柜的出风口温度，并将设定值下载至主控制器，主控制器依据程序算法，将实时采集的机柜温度、供电数据和设定的温度数据进行计算，得出调节系数，主控制器根据调节系数调节地板出风口调节装置的开度大小，经调节的冷风量被送入机柜冷风口，冷却IT设备后的热风经设备自有风扇排入到机柜后端热区，并与所有机柜的热风汇流到精密空调上部进风口，完成一个热交换循环。从而实现对机柜的冷风进量进行控制，使空调冷量“按需分配”，最大程度的减少冷量损失，达到节能降耗的目的。
本发明实施例中，所述的机柜微环境电力传感器的输出端、机柜微环境温度传感器的输出端、冷风区温度传感器的输出端和热风区温度传感器的输出端分别连接主控制器的多个输入端；主控制器的多个输出端分别连接空调的输入端、地板出风口调节装置的输入端和地板出风口增压装置的输入端；所述主控制器还与人机界面相连接。
本发明实施例中，所述的热风进口，其个数与机柜个数相同；所述的冷风出口，其个数与机柜个数相同。
本发明实施例中，采用数据中心机房温度控制系统进行的控制方法，方法流程图如图4所示，具体包括以下步骤：
步骤1、采用机柜微环境电力传感器分别实时采集每台机柜的供电参数，包括电压和电流，并发送至主控制器中；
步骤2、采用机柜微环境温度传感器分别采集每台机柜的前侧温度值和后侧温度值，并发送至主控制器中；
步骤3、主控制器根据机柜的电压和电流，确定每台机柜发热量；
步骤4、主控制器根据每台机柜发热量、机柜的前侧温度值、机柜的后侧温度值和定压比热容，获得每台机柜的实际所需进风量；
系统主要依据送风温差公式实时计算每个机柜的冷风需求量，具体如下：
其中，G为机柜所需的进风量(kg/s)；Qx为设备发热量(W)，可按Q＝P＝UI计算(即机柜的实际功率)；Cp为定压比热容，室内空气在25℃时的定压比热容为1012；tB为回风温度，即机柜前侧温度；tn为送风温度，即机柜后侧温度；
步骤5、主控制器根据不同机柜的当前所需进风量，调整地板出风口调节装置和地板出风口增压装置；
当机柜内当前所需进风量大于上一次采集获得进风量的0.75时，则主控制器发送信号增加地板出风口调节装置的开度或增加地板出风口增压装置中静音风扇的个数；
当机柜内当前所需进风量小于上一次采集获得进风量的0.75时，则主控制器发送信号减小地板出风口调节装置的开度或减少地板出风口增压装置中静音风扇的个数。
本发明实施例中，采用冷风区温度传感器和热风区温度传感器，实时校准机柜进口温度值和出口温度值。
为了减小多个出风口共同调节造成的扰动，系统采用阶段式调节策略，即首先依次调节已运转空调附近的机柜出风口风量，由近及远，依此类推，最终完成全部出风口的风量自动调节。
Claims (6)
1.一种数据中心机房温度控制系统，其特征在于，该系统包括：主控制器、人机界面、多个机柜微环境电力传感器、多个机柜微环境温度传感器、多个冷风区温度传感器、多个热风区温度传感器、空调、多个地板出风口调节装置和多个地板出风口增压装置，在机房顶部设置多个热风进口，在机房地板下端设置多个冷风出口；
所述的冷风区温度传感器分别设置于机房地板下端每个冷风出口，所述的热风区温度传感器分别设置于机房顶部每个热风进口，所述的机柜微环境温度传感器分别设置于每个机柜上端的前侧和后侧，所述的机柜微环境电力传感器分别设置于每个机柜的供电互感器上，地板出风口调节装置分别设置于机房地板下端每个冷风出口处，地板出风口增压装置分别设置于机柜每个冷风进口处；
所述的机柜微环境电力传感器的输出端、机柜微环境温度传感器的输出端、冷风区温度传感器的输出端和热风区温度传感器的输出端分别连接主控制器的多个输入端；主控制器的多个输出端分别连接空调的输入端、地板出风口调节装置的输入端和地板出风口增压装置的输入端；
所述主控制器还与人机界面相连接。
2.根据权利要求1所述的数据中心机房温度控制系统，其特征在于，所述的地板出风口调节装置，包括步进电机、旋转主轴、连接件和风帘布，其中，步进电机的控制端作为地板出风口调节装置的输入端，步进电机的输出轴连接旋转主轴，风帘布一端固定于步进电机，另一端通过连接件连接旋转主轴，旋转主轴转动带动连接件的前后移动，进而带动风帘布的前后移动，调节冷风出口的开度。
3.根据权利要求1所述的数据中心机房温度控制系统，其特征在于，所述的地板出风口增压装置，包括多个静音风扇，静音风扇的控制端作为地板出风口增压装置的输入端。
4.根据权利要求1所述的数据中心机房温度控制系统，其特征在于，所述的热风进口，其个数与机柜个数相同；所述的冷风出口，其个数与机柜个数相同。
5.采用权利要求1所述的数据中心机房温度控制系统进行的控制方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤1、采用机柜微环境电力传感器分别实时采集每台机柜的供电参数，包括电压和电流，并发送至主控制器中；
步骤2、采用机柜微环境温度传感器分别采集每台机柜的前侧温度值和后侧温度值，并发送至主控制器中；
步骤3、主控制器根据机柜的电压和电流，确定每台机柜发热量；
步骤4、主控制器根据每台机柜发热量、机柜的前侧温度值、机柜的后侧温度值和定压比热容，获得每台机柜的实际所需进风量；
步骤5、主控制器根据不同机柜的当前所需进风量，调整地板出风口调节装置和地板出风口增压装置；
当机柜内当前所需进风量大于上一次采集获得进风量的设定百分比时，则主控制器发送信号增加地板出风口调节装置的开度或增加地板出风口增压装置中静音风扇的个数；
当机柜内当前所需进风量小于上一次采集获得进风量的设定百分比时则主控制器发送信号减小地板出风口调节装置的开度或减少地板出风口增压装置中静音风扇的个数。
6.根据权利要求5所述的控制方法，其特征在于，该方法还包括：采用冷风区温度传感器和热风区温度传感器，实时校准机柜进口温度值和出口温度值。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710540161.3A CN107388527A (zh) | 2017-07-05 | 2017-07-05 | 一种数据中心机房温度控制系统及方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201710540161.3A CN107388527A (zh) | 2017-07-05 | 2017-07-05 | 一种数据中心机房温度控制系统及方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN107388527A true CN107388527A (zh) | 2017-11-24 |
Family
ID=60335054
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201710540161.3A Pending CN107388527A (zh) | 2017-07-05 | 2017-07-05 | 一种数据中心机房温度控制系统及方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN107388527A (zh) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109947224A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-06-28 | 珠海格力电器股份有限公司 | 机柜内应急保护装置的工作方法、机柜内应急保护装置、机柜及计算机可读存储介质 |
| CN111587034A (zh) * | 2020-05-07 | 2020-08-25 | 中国工商银行股份有限公司 | 温度调节方法、装置、数据中心、电子设备和介质 |
| CN111601491A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-08-28 | 广州远正智能科技股份有限公司 | 数据中心机房精密空调变风量节能靶向调控方法及系统 |
| CN114216227A (zh) * | 2021-11-09 | 2022-03-22 | 珠海格力电器股份有限公司 | 机房空调控制方法、电子设备及存储介质 |
| CN115796066A (zh) * | 2022-09-06 | 2023-03-14 | 东南大学 | 一种基于预制冷的数据中心空调系统节能方法 |
Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101975433A (zh) * | 2005-04-22 | 2011-02-16 | 度控公司 | 用于进行自适应环境管理的智能风扇辅助的贴砖 |
| CN202310410U (zh) * | 2011-03-21 | 2012-07-04 | 北京东方新旭科技发展有限公司 | 机房设备的送风控制系统 |
| CN203396057U (zh) * | 2013-06-06 | 2014-01-15 | 海尔集团公司 | 空调器出风口结构及具有该出风口的空调器 |
| CN205425312U (zh) * | 2016-03-27 | 2016-08-03 | 广州川吉电气技术有限公司 | 一种分布式一体化机柜冷量分配装置 |
| CN206196744U (zh) * | 2016-11-16 | 2017-05-31 | 浙江群实王网络科技有限公司 | 一种飞虫捕捉器 |
| JP2017101922A (ja) * | 2017-03-08 | 2017-06-08 | 株式会社Ｎｔｔファシリティーズ | 水冷式空調システムおよび水冷式空調システムの運転制御方法 |
-
2017
- 2017-07-05 CN CN201710540161.3A patent/CN107388527A/zh active Pending
Patent Citations (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101975433A (zh) * | 2005-04-22 | 2011-02-16 | 度控公司 | 用于进行自适应环境管理的智能风扇辅助的贴砖 |
| CN202310410U (zh) * | 2011-03-21 | 2012-07-04 | 北京东方新旭科技发展有限公司 | 机房设备的送风控制系统 |
| CN203396057U (zh) * | 2013-06-06 | 2014-01-15 | 海尔集团公司 | 空调器出风口结构及具有该出风口的空调器 |
| CN205425312U (zh) * | 2016-03-27 | 2016-08-03 | 广州川吉电气技术有限公司 | 一种分布式一体化机柜冷量分配装置 |
| CN206196744U (zh) * | 2016-11-16 | 2017-05-31 | 浙江群实王网络科技有限公司 | 一种飞虫捕捉器 |
| JP2017101922A (ja) * | 2017-03-08 | 2017-06-08 | 株式会社Ｎｔｔファシリティーズ | 水冷式空調システムおよび水冷式空調システムの運転制御方法 |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN109947224A (zh) * | 2019-03-22 | 2019-06-28 | 珠海格力电器股份有限公司 | 机柜内应急保护装置的工作方法、机柜内应急保护装置、机柜及计算机可读存储介质 |
| CN109947224B (zh) * | 2019-03-22 | 2021-08-24 | 珠海格力电器股份有限公司 | 机柜内应急保护装置的工作方法、机柜内应急保护装置、机柜及计算机可读存储介质 |
| CN111587034A (zh) * | 2020-05-07 | 2020-08-25 | 中国工商银行股份有限公司 | 温度调节方法、装置、数据中心、电子设备和介质 |
| CN111601491A (zh) * | 2020-06-03 | 2020-08-28 | 广州远正智能科技股份有限公司 | 数据中心机房精密空调变风量节能靶向调控方法及系统 |
| CN114216227A (zh) * | 2021-11-09 | 2022-03-22 | 珠海格力电器股份有限公司 | 机房空调控制方法、电子设备及存储介质 |
| CN114216227B (zh) * | 2021-11-09 | 2023-03-07 | 珠海格力电器股份有限公司 | 机房空调控制方法、电子设备及存储介质 |
| CN115796066A (zh) * | 2022-09-06 | 2023-03-14 | 东南大学 | 一种基于预制冷的数据中心空调系统节能方法 |
| CN115796066B (zh) * | 2022-09-06 | 2024-01-19 | 东南大学 | 一种基于预制冷的数据中心空调系统节能方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN107388527A (zh) | 一种数据中心机房温度控制系统及方法 | |
| CN103615782B (zh) | 制冷装置集群的调控方法和装置 | |
| CN101790299B (zh) | 一种变风量智能气流调控系统 | |
| CN101922781A (zh) | 基于被控环境温度湿度调节的空调节能控制方法及系统 | |
| CN2898692Y (zh) | 中央空调节能智能控制系统 | |
| CN102883587B (zh) | 一种通信机房服务器用可控节能散热系统 | |
| CN101440988A (zh) | 中央空调均衡送风动态调节方法及装置 | |
| CN206234980U (zh) | 机房气流组织控制系统 | |
| CN207716541U (zh) | 分时分区的供热节能监控系统 | |
| CN206600907U (zh) | 空调装置控制系统 | |
| CN107421029A (zh) | 一种末端冷量均衡控制方法 | |
| CN107255355A (zh) | 空调系统控制装置和方法 | |
| CN101922783A (zh) | 一种基于焓值控制的空调节能控制方法及系统 | |
| CN105371443B (zh) | 空调冷却水系统的控制装置及其主控模块的数据处理方法 | |
| CN109654887A (zh) | 一种循环水冷却系统及其自动控制方法 | |
| CN203893368U (zh) | 中央空调水冷机组冷却水泵自适应节流控制设备 | |
| CN203824002U (zh) | 一种中央空调冷冻站综合电单耗最优控制系统 | |
| CN206989417U (zh) | 一种基于智能输配管网的控制系统 | |
| CN104964394A (zh) | 一种基于风水联动的中央空调能效管控系统和控制方法 | |
| CN110337223A (zh) | 一种用于通信机房风量的控制方法及系统 | |
| CN204902119U (zh) | 一种数据中心机房温度智能控制装置 | |
| CN201582944U (zh) | 变风量智能气流调控系统 | |
| CN213810944U (zh) | 一种用于调节卷烟厂储丝车间温湿度的装置 | |
| CN107559946B (zh) | 一种换热站二级泵控制仪 | |
| CN203501386U (zh) | 一种中央空调变频驱动系统 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication | ||
| RJ01 | Rejection of invention patent application after publication |
Application publication date: 20171124 |