CN109963445A - 多级调控智能精密送风系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种多级调控智能精密送风系统及控制方法，所述的多级调控智能精密送风系统，包括机柜，送风风机和导流机构，所述的机柜分为送风腔和装载腔，所述的送风腔的柜体上形成有进风口，所述的送风风机对应固定设置在进风口处，所述的导流机构包括对应设置在送风风机出风口处的导流百叶以及驱动所述的导流百叶翻转以改变出风角度的驱动机构。本发明通过导流百叶的驱动可对机柜内冷量进行按需分配，有效解决数据中心单机柜局部过热问题，有效降低功耗，达到节能的目的；而且有效解决机柜内服务器发热量突然增变需要进行快速散热的问题；同时有效解决了机柜内的散热监控问题，进一步提高运维效率。

Description

多级调控智能精密送风系统及控制方法

技术领域

本发明属于机房散热技术领域，具体涉及一种多级调控智能精密送风系统及控制方法。

背景技术

随着技术进步以及社会需要，越来越多的高热密度服务器投入使用，数据中心的散热问题越来越严峻，在长时间的运行下，机柜内的服务器产生的热量无法快速被排出，造成机柜内压力高、形成局部热点等问题，直接导致服务器发生宕机、损坏等情况，传统数据中心主要采取高密度机柜的散热策略有五种基本方法：分散负载、基于规则的散热能力转借、辅助散热、设定专门的高密度区以及全房间制冷。同时网络设备的运行需要大量人工对其进行巡视和管理。

现在的服务器机柜均采用整体式送风温控，无视内部个体或区域间的温度分布不均衡问题，这就可能造成能源浪费或者服务器宕机的情况。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多级调控智能精密送风系统，可根据出风温度调节送风风机的送风量和调整百叶的送风方向的多级调控智能精密送风系统。

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种多级调控智能精密送风系统的控制方法。

本发明是通过以下技术方案实现的：

一种多级调控智能精密送风系统，包括机柜，送风风机和导流机构，所述的机柜分为送风腔和装载腔，所述的送风腔的柜体上形成有进风口，所述的送风风机对应固定设置在进风口处，所述的导流机构包括对应设置在送风风机出风口处的导流百叶以及驱动所述的导流百叶翻转以改变出风角度的驱动机构。

在上述技术方案中，所述的送风腔和装载腔前后分布，所述的进风口设置在柜体的顶部或底部。

在上述技术方案中，所述的送风腔和装载腔上下分布，所述的进风口设置在柜体的顶部或顶部、底部或侧部。

在上述技术方案中，送风腔内设置有至少一个风压传感器以感测压力。

在上述技术方案中，还包括控制器，设置在装载腔各装载位进风口侧和/或出风侧的温度传感器，所述的温度传感器和控制机构与所述的控制器电连接。

在上述技术方案中，所述的送风风机的进风口侧设置有蒸发盘管，所述的送风风机的出风口侧设置有过滤网。

在上述技术方案中，发热量大的单元设置在与送风风扇轴向夹角30-70度区域的承载位。

在上述技术方案中，所述的装载腔的进风侧和出风侧对应设置有进风面板和出风网板。

在上述技术方案中，所述的导流机构包括多组导流百叶，每组导流百叶由对应的电机单独驱动摆动。

在上述技术方案中，所述的进风口和送风腔宽度相同。

一种多级调控智能精密送风系统的控制方法，

1)将装载腔分为数个控制区，测量每个测试区的出风温度和进风温度并计算温度差；

2)当超过50％的控制区的温度差不大于第一阈值，则控制送风风机停止；

3)当超过50％的控制区的温度差大于第一阈值但不大于第二阈值，则控制送风风机低速或正常运行；

4)当不超过50％控制区的温度差大于第二阈值时，驱动导流机构向发热大的控制区偏转，

5)当超过50％的控制区的温度差大于第二阈值时，导流机构来回摆动送风并增大风速。

在上述技术方案中，包括以下步骤，

将装载腔划分为4个区域，当4个温差大均小于5°时，送风风机关闭，当有3个或四个的温差大于5°但不大于10°时，送风风机启动并低速运行；当有1个至2个温差大于10°时，加大送风风机的转速，并且驱动导流机构向发热较大的区域进行角度偏转，当有3个至4个温差大于10°时，风送风机转速增大，导流机构来回摆动送风。

本发明的优点和有益效果为：

现有技术中由于采用列间空调送风形式并不能实现将冷风均衡送到每台机柜内，更无法实现对服务器进行精密送风，调整所需送风量和送风方向。本发明通过导流百叶的驱动可对机柜内冷量进行按需分配，有效解决数据中心单机柜局部过热问题，有效降低功耗，达到节能的目的；而且有效解决机柜内服务器发热量突然增变需要进行快速散热的问题；同时有效解决了机柜内的散热监控问题，进一步提高运维效率。

附图说明

图1是本发明多级调控智能精密送风系统的结构示意图。

图2是本发明多级调控智能精密送风系统的示意图。

图3所示为机柜的结构示意图。

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，可以根据以上附图获得其他的相关附图。

具体实施方式

为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面结合具体实施例进一步说明本发明的技术方案。

实施例一

本发明的多级调控智能精密送风系统，包括机柜，送风风机2和导流机构，所述的机柜分为送风腔100和装载腔200，优选，所述的送风腔为狭长时结构设计，其与装载腔等宽等高设置，涵盖装载腔的送风面，所述的送风腔的柜体上形成有进风口，所述的送风风机2对应固定设置在进风口处，如外侧，装载腔与送风腔相对的侧的柜体侧壁上设置有排风孔；所述的导流机构1包括对应设置在送风风机2出风口处的导流百叶1以及驱动所述的导流百叶翻转以改变出风角度的驱动机构，所述的驱动机构为驱动电机3，通过转轴10实现驱动传动，所述电机为交流伺服电机或直流伺服电机，经久耐用而且维护周期长，启动时间较短等特点。所述导流百叶片由铝合金制成，保证质量可靠并且重量轻；所述的导流百叶片固定在转轴上，可实现同步转动；如可采用空调出风口的摆页结构设计，或者电动百叶等。而且送风风机与机柜之间具有密封保护，使送风系统不发生风压损失等情况；其中，是进风口和送风腔的宽度是一样的，在整个宽度上送风，保证进风风压均衡，提高制冷的均匀性。

通过导流百叶的翻转动作，可改变进风方向，对装载腔预定位置或选定位置进行重点降温，装载腔不同位置的服务器等运算状态不同，当处于工作状态或高负荷态，则其预期散热高，则对其进行重点风冷，提高其运行稳定性，而且降低能耗。

具体地，所述的送风腔和装载腔前后分布，所述的进风口设置在柜体的顶部或底部。或者，所述的送风腔和装载腔上下分布，所述的进风口设置在柜体的顶部或底部或侧部。

采用不同的布局方式，对应地设置进风口，使进风口不直接与承载腔相对，这样利用气流的扩散性，在保证对重点区域进行着重冷却的同时，其余部分由于送风腔的风压存在也能有低风量冷却，保证整体的运行，起到很好的均衡效果。同时，送风腔内设置有至少一个风压传感器以感测压力。所述的压力传感器11为安装在机柜前部纵向至少一个，可以使送风系统时刻掌握内部风压情况。

实施例二

在上述实施例的基础上，还包括控制器，设置在装载腔各装载位进风口侧和/或出风侧的温度传感器，所述的温度传感器和控制机构与所述的控制器电连接。前端的传感器9设置在服务器的前进风面板上，末端的传感器6设置在服务器的后出风网板上，当前后传感器得到温度数据后，发送到控制器，如智能处理模块进行计算。

通过对各个装载位运行单元的实际温度进行监控，保证其运行温度和冷却状态实际可控，尤其实进风侧和出风侧温度的双监控，能实现对导流百叶出风角度是否已经调整到预定位置的反馈，避免动作不良导致的散热问题。

同时，所述的送风风机的进风口侧设置有蒸发盘管4，所述的送风风机的出风口侧设置有过滤网8。送风风机2将经过蒸发盘管4的冷风送入机柜内，机柜承载位前端和后端的温度传感器将测得的温度数据发送到控制器，如设置在装载腔底部的智能处理模块7，根据温差等级调整送风风机2的转速且控制电机3改变导流机构的导流百叶1的方向，使冷量足够并精密到达需要散热的服务器，所述智能处理模块具有自动上传实时数据功能，数据中心工作人员可随时查看机房运行现状，可对突发事件快速进行处理。

优选地，所述导流百叶片相对水平面的活动角度为0度至90度，可根据机柜内服务器5的运行情况可实现关闭至开启以及此过程中的任一角度地调整送风方向；发热量大服务器设置在与送风风扇轴向夹角30-70度区域，将其预先设置在该区域，当对其进行重点冷却时，能合理的控制风阻，提高整体的运行效果。

所述的导流叶片为多组并被对应的驱动机构驱动实现不同角度的调整，,即导流叶片由多个单元构成，各单元结构和控制独立，这样的话进一步提高出风方向的精细度，实现各个区域的精准冷却。而且，当面临多个需要冷却的区域时，还可以控制一组或多组导流叶片来回摆动提高散热的均衡性。

实施例三

本发明还公开了一种所述的一种多级调控智能精密送风系统的控制方法，1)将装载腔分为数个控制区，测量每个测试区的出风温度和进风温度并计算温度差；

2)当超过50％的控制区的温度差不大于第一阈值，则控制送风风机停止或低速运行；

3)当超过50％的控制区的温度差大于第一阈值但不大于第二阈值，则控制送风风机低速或正常运行；

4)当不超过50％控制区的温度差大于第二阈值时，驱动导流机构向发热大的控制区偏转，

5)当超过50％的控制区的温度差大于第二阈值时，导流机构来回摆动送风并增大风速。

具体地，将装载腔划分为4个区域，当4个温差大均小于5°时，送风风机关闭，当有3个或四个的温差大于5°但不大于10°时，送风风机启动；当有1个至2个温差大于10°时，加大送风风机的转速，并且驱动导流机构向发热较大的区域进行角度偏转，当有3个至4个温差大于10°时，风送风机转速增大，导流机构来回摆动送风。

设置在服务器5的前进风面板的前端的温度传感器9采集的温度数据作为起始温度，设置在服务器5的后出风网板的末端的温度传感器6采集的温度数据作为末端温度，这两种数据传送到智能处理模块7进行逻辑计算，确定整个机柜的服务器6、单个服务器5的发热情况，如果整个机柜的服务器5发热量较小，则智能处理模块7减小送风风机2转速或关闭送风风机2，当整个机柜的服务器5发热量适中，则智能处理模块7控制电机3驱动导流百叶片1转动相应的角度朝向发热量较大的服务器5，使服务器5得到足够的冷量；当整个机柜内的服务器5发热量较大，则智能控制模块7增大送风风机2的转速，使机柜内进风量快速增多，同时调整导流百叶片1转动相应的角度朝向发热量较大的服务器5。

在此过程中，智能处理模块7同步上传机柜内温度实时情况，本发明安装方便，节能高效，达到精密控制机柜内冷量分配、提高空调制冷效率的目的。所述智能处理模块具有多级处理功能，当整机柜发热量不大，只有一两台服务器发生发热量大的情况，可不改变风机的转速，直接调节百叶的送风方向，将风冷精密送达发热量较大的服务器；而且多个送风风机的多档位设置，提高了控制精细度。

为了易于说明，实施例中使用了诸如“上”、“下”、“左”、“右”等空间相对术语，用于说明图中示出的一个元件或特征相对于另一个元件或特征的关系。应该理解的是，除了图中示出的方位之外，空间术语意在于包括装置在使用或操作中的不同方位。例如，如果图中的装置被倒置，被叙述为位于其他元件或特征“下”的元件将定位在其他元件或特征“上”。因此，示例性术语“下”可以包含上和下方位两者。装置可以以其他方式定位(旋转90度或位于其他方位)，这里所用的空间相对说明可相应地解释。

而且，诸如“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个与另一个具有相同名称的部件区分开来，而不一定要求或者暗示这些部件之间存在任何这种实际的关系或者顺序。

以上对本发明做了示例性的描述，应该说明的是，在不脱离本发明的核心的情况下，任何简单的变形、修改或者其他本领域技术人员能够不花费创造性劳动的等同替换均落入本发明的保护范围。

Claims (12)

1.一种多级调控智能精密送风系统，其特征在于：包括机柜，送风风机和导流机构，所述的机柜分为送风腔和装载腔，所述的送风腔的柜体上形成有进风口，所述的送风风机对应固定设置在进风口处，所述的导流机构包括对应设置在送风风机出风口处的导流百叶以及驱动所述的导流百叶翻转以改变出风角度的驱动机构。

2.根据权利要求1所述的一种多级调控智能精密送风系统，其特征在于：所述的送风腔和装载腔前后分布，所述的进风口设置在柜体的顶部或底部。

3.根据权利要求1所述的一种多级调控智能精密送风系统，其特征在于：所述的送风腔和装载腔上下分布，所述的进风口设置在柜体的顶部或顶部、底部或侧部。

4.根据权利要求1所述的一种多级调控智能精密送风系统，其特征在于：送风腔内设置有至少一个风压传感器以感测压力。

5.根据权利要求1所述的一种多级调控智能精密送风系统，其特征在于：还包括控制器，设置在装载腔各装载位进风口侧和/或出风侧的温度传感器，所述的温度传感器和控制机构与所述的控制器电连接。

6.根据权利要求1所述的一种多级调控智能精密送风系统，其特征在于：所述的送风风机的进风口侧设置有蒸发盘管，所述的送风风机的出风口侧设置有过滤网。

7.根据权利要求5所述的一种多级调控智能精密送风系统，其特征在于：发热量大的单元设置在与送风风扇轴向夹角30-70度区域的承载位。

8.根据权利要求1所述的一种多级调控智能精密送风系统，其特征在于：所述的装载腔的进风侧和出风侧对应设置有进风面板和出风网板。

9.根据权利要求1所述的一种多级调控智能精密送风系统，其特征在于：所述的导流机构包括多组导流百叶，每组导流百叶由对应的电机单独驱动摆动。

10.根据权利要求1所述的一种多级调控智能精密送风系统，其特征在于：所述的进风口和送风腔宽度相同。

11.一种如权利要求1-10任一项所述的一种多级调控智能精密送风系统的控制方法，其特征在于：

1)将装载腔分为数个控制区，测量每个测试区的出风温度和进风温度并计算温度差；

2)当超过50％的控制区的温度差不大于第一阈值，则控制送风风机停止；

3)当超过50％的控制区的温度差大于第一阈值但不大于第二阈值，则控制送风风机低速或正常运行；

4)当不超过50％控制区的温度差大于第二阈值时，驱动导流机构向发热大的控制区偏转，

5)当超过50％的控制区的温度差大于第二阈值时，导流机构来回摆动送风并增大风速。

12.如权利要求11所述的控制发，其特征在于，包括以下步骤，

将装载腔划分为4个区域，当4个温差大均小于5°时，送风风机关闭，当有3个或四个的温差大于5°但不大于10°时，送风风机启动并低速运行；当有1个至2个温差大于10°时，加大送风风机的转速，并且驱动导流机构向发热较大的区域进行角度偏转，当有3个至4个温差大于10°时，风送风机转速增大，导流机构来回摆动送风。