CN111083905A - 一种封闭冷通道机房 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种封闭冷通道机房，包括设有单独进冷通道的机柜，在机柜内部的设置有弹性扰流叶片，从进冷通道流出的冷风吹过弹性扰流叶片上，冷风经过弹性扰流叶片后均匀散布在机柜内。本发明还包括一种方法：一种封闭冷通道机房控制方法其控制过程如下：S1：通过传感器实时采集各个机柜的温度；S2：将机柜分为重要机柜和一般机柜；S3：设置温度阈值，按照各个机柜的温度将进冷总量分配给各个机柜；S4：在重要机柜的温度超过温度阈值时，控制器控制机柜对应的控制阀的开启量，减少一般机柜的进冷量，增加重要机柜的进冷量。本发明提供一种冷气进入机柜后能均匀散布的能针对重点机柜的有效防护的封闭冷通道机房。

Description

一种封闭冷通道机房

技术领域

本发明涉及冷气分配控制技术领域，尤其是涉及一种封闭冷通道机房。

背景技术

目前通过对机房气流进行控制来节省制冷能耗和提高服务器运行可靠性已是数据中心机房建设者的共识，冷热通道隔离的方法、机柜内使用挡风板和假面板防止热空气无限制流窜等等也已是成熟的简单技术。

中国专利公开号CN109451706A，公开日2018年11月08日，发明创造的名称为一种冷通道封闭式通信机房，该申请案包括一种冷通道封闭式通信机房，属于机房散热技术领域，解决了现有冷通道封闭式通信机房因采用冷气平均送给的方式而无法对异常发热机柜进行有针对性的快速散热的问题。所述通信机房：热成像模块实时获取每列机柜列的背部散热面的红外热像图。温度场模块根据每列机柜列的背部散热面的红外热像图，生成该列机柜列的背部散热面的温度场图像。冷气吸入模块，设置在每个镂空地板块的底面上，用于将架空地板下部空间内的冷气吸入该镂空地板块所属的冷通道内。第一控制模块根据每列机柜列的背部散热面的温度场图像判断该列机柜列中是否存在异常发热机柜。该申请案不能对重点机柜进行重点防护，而且在冷气进入到机柜后没有进行均匀散布，使得机柜内的温度不一致，有些地方不能接受到有效的冷却。

发明内容

本发明是为了克服现有技术的冷气进入机柜后不能均匀散布的问题，另一发明目的是为了克服现有技术的不能针对重点机柜的有效防护的问题提供一种冷气进入机柜后能均匀散布的能针对重点机柜的有效防护的封闭冷通道机房。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种封闭冷通道机房，包括设有单独进冷通道的机柜，在机柜内部的设置有弹性扰流叶片，从进冷通道流出的冷风吹过弹性扰流叶片上，冷风经过弹性扰流叶片后均匀散布在机柜内。在进冷时，一般配有单独进冷通道的机柜内只从进冷通道流出冷气，这样流出的冷气不会有很大的扩散面积，冷气在吹到机柜内的设备上后才会转向，这样就造成了机柜内的一些地方是最后接受到降温的，而且有些地方还是靠分子的无规则运动获得降温的，因为冷气在到达这些地方之前已经因为多次撞击到机柜和机柜内的设备上而失去了动力，能慢慢弥散到这些地方，因为热量总是从高温处转移到低温处，而冷气经过通过弹性扰流叶片后，就可以向四周扩散，这就使得机柜内的每处地方都充满冷气，从而更好地达到使机柜降温的目的。

作为优选，所述弹性扰流片包括转轴、若干长叶片和若干长度短于长叶片的短叶片，若干长叶片和若干短叶片均连接在转轴上。长叶片和短叶片都连接到转轴上，在冷气经过弹性扰流片时，叶片会捕捉冷气动能的一部分，从而驱动转轴旋转，转轴旋转也会带动叶片旋转，冷气在经过旋转的叶片时，会让冷气散布的更加均匀。

作为优选，所述长叶片和短叶片都具有弹性。在冷气高速通过时，弹性叶片会因为冷气的作用力而向冷气流动的方向弯曲，从而减少叶片的受力面积，这样叶片的旋转速度相较于没有弹性的叶片就会低，这样转轴的 摩擦损耗就会小，增加了弹性扰流叶片的使用寿命，由于冷气是高速通过，所以冷气携带的能量就高，这时会充斥整个机柜空间，当冷气通过的速度降低时，在冷气通过速度降低时，弹性叶片会因为冷气的作用力而向冷气流动的方向弯曲量会减少，当冷气施加给叶片的力不足以使得叶片弯曲时，叶片会回复原来的状态，从而使得叶片的受力面积增大，叶片的旋转速度降低的幅度就会小一些，这样叶片会增大冷气的扩散面积，从而保证机柜的降温效果，因为长叶片力面积大于短叶片，所以长叶片受冷气吹动弯曲的角度会大于短叶片，所以经过长叶片的冷气向四周扩散方向与转轴轴线的夹角会小于经过短叶片的冷气向四周扩散方向与转轴轴线的夹角，这样经过长叶片的冷气就会流向与经过短叶片的冷气不同的区域，从而使得冷气在机柜内散布的更加均匀。

本发明解决另一技术问题所采用的技术方案是：一种封闭冷通道机房控制方法，采用以上所述的封闭冷通道机房，包括控制器、设置在各个机柜进冷通道上的控制阀和设置在机柜内的若干温度传感器，控制器根据各个机柜温度传感器采集的数据控制各个控制阀的开启量，以此控制各个机柜的进冷量，其控制过程如下：

S1：通过传感器实时采集各个机柜的温度；

S2：将机柜分为重要机柜和一般机柜；

S3：按照各个机柜的温度分配各个机柜的进冷量；

S4：设置温度阈值，在重要机柜的温度超过温度阈值时，控制器控制机柜对应的控制阀的开启量，减少一般机柜的进冷量，增加重要机柜的进冷量。因为重要机柜的作用大于一般机柜，所以要保证重要机柜的进冷量，使得重要机柜处于最佳状态，因为进冷总量是固定的，所以在重要机柜发生温度上升的情况时，要抽取一般机柜的进冷量补充重要机柜的进冷量，以确保重要机柜的温度稳定。

作为优选，所述步骤S1的过程如下：

S11：实时采集各个机柜的传感器的温度；

S12：设置温度幅值阈值和温度报警阈值；

S13：遍历各个机柜，判断同一机柜内的传感器采集的最高温度和最低温度之差是否大于温度幅值阈值，若同一机柜内的传感器采集的最高温度和最低温度之差大于温度幅值阈值，开始步骤S14，否则开始步骤S15；

S14：将最高温度作为该机柜的温度，并报该机柜温度异常；

S15：将各个传感器的平均温度作为该机柜的温度，在平均温度高于温度报警阈值时，报该机柜温度异常。先采集温度，根据温度确定是否存在异常温度点，这样的点就要报警，让工作人员来维修，如果有的机柜最高温度与最低温度差值较大，说明这也是存在异常需要人员来维修，实时采集温度就可以针对有些机柜的温度上升后再分配进冷量，使得机柜得到较好的降温效果。

作为优选，所述步骤S2中一般机柜按温度实时排序。一般机柜也存在温度的区别，所以对一般机柜进行温度排序就可以对一般机柜进行差异化供冷，使得较为重要或者发热量较高的机柜的分配到更多的进冷量。

作为优选，所述步骤S3包括以下过程：

S31：设置温度阈值；

S32：先给重要机柜分配进冷量，将重要机柜的温度维持在温度阈值；

S33：进冷总量余下的进冷量再按照机柜温度顺序实时分配给一般机柜。先保证重要机柜的进冷量，根据温度排列顺序给一般机柜供冷，就可以使得温度较高的机柜分到更多进冷量，提高机柜的降温效果。

作为优选，所述步骤S32的过程是根据实时采集的机柜温度，将机柜温度作为反馈量，控制器通过PID算法控制重要机柜对应的控制阀的开启量，将重要机柜的温度控制在温度阈值。通过PID控制算法，可以将机柜温度维持在温度阈值，这样就使用较为合理的冷气量保证了机柜的降温效果，不会浪费冷气。

作为优选，所述步骤S33的过程是：

S321：按照温度顺序分配权重值，温度顺序越高，权重值越高；

S322：根据权重值所占所有一般机柜的权重值总数的比例分配进冷量。温度高的机柜需要更多的进冷量，所以根据温度分配进冷量，可以使得温度高的机柜得到快速降温，防止温度持续升高时产生财产损失。

作为优选，所述步骤S4的过程包括以下步骤：

S41：按照温度顺序分配配冷权重值，温度顺序越低，配冷权重值越高；

S42：在重要机柜的温度超过温度阈值时，控制器控制机柜对应的控制阀的开启量，减少一般机柜的进冷量，各个机柜按照该机柜占所有一般机柜的配冷权重值总数的比例减少进冷量，一般机柜减少的进冷量用以增加重要机柜的进冷量。因为进冷总量是固定的，所以在重要机柜增加进冷量以维持温度时，势必会减少别的机柜的进冷量，根据温度越低的一般机柜减少的进冷量越多，反之越少，就可以在给重要机柜供冷的同时兼顾到温度较高的一般机柜，这样就很合理。

因此，本发明具有如下有益效果：（1）在进冷时，一般配有单独进冷通道的机柜内只从进冷通道流出冷气，这样流出的冷气不会有很大的扩散面积，冷气在吹到机柜内的设备上后才会转向，这样就造成了机柜内的一些地方是最后接受到降温的，而且有些地方还是靠分子的无规则运动获得降温的，因为冷气在到达这些地方之前已经因为多次撞击到机柜和机柜内的设备上而失去了动力，能慢慢弥散到这些地方，因为热量总是从高温处转移到低温处，而冷气经过通过弹性扰流叶片后，就可以向四周扩散，这就使得机柜内的每处地方都充满冷气，从而更好地达到使机柜降温的目的；

（2）长叶片和短叶片都连接到转轴上，在冷气经过弹性扰流片时，叶片会捕捉冷气动能的一部分，从而驱动转轴旋转，转轴旋转也会带动叶片旋转，冷气在经过旋转的叶片时，会让冷气散布的更加均匀，在冷气高速通过时，弹性叶片会因为冷气的作用力而向冷气流动的方向弯曲，从而减少叶片的受力面积，这样叶片的旋转速度相较于没有弹性的叶片就会低，这样转轴的 摩擦损耗就会小，增加了弹性扰流叶片的使用寿命，由于冷气是高速通过，所以冷气携带的能量就高，这时会充斥整个机柜空间，当冷气通过的速度降低时，在冷气通过速度降低时，弹性叶片会因为冷气的作用力而向冷气流动的方向弯曲量会减少，当冷气施加给叶片的力不足以使得叶片弯曲时，叶片会回复原来的状态，从而使得叶片的受力面积增大，叶片的旋转速度降低的幅度就会小一些，这样叶片会增大冷气的扩散面积，从而保证机柜的降温效果，因为长叶片力面积大于短叶片，所以长叶片受冷气吹动弯曲的角度会大于短叶片，所以经过长叶片的冷气向四周扩散方向与转轴轴线的夹角会小于经过短叶片的冷气向四周扩散方向与转轴轴线的夹角，这样经过长叶片的冷气就会流向与经过短叶片的冷气不同的区域，从而使得冷气在机柜内散布的更加均匀；

（3）重要机柜的作用大于一般机柜，所以保证重要机柜的进冷量，使得重要机柜处于最佳状态，因为进冷总量是固定的，所以在重要机柜发生温度上升的情况时，要抽取一般机柜的进冷量补充重要机柜的进冷量，可以确保重要机柜的温度稳定；

（4）先采集温度，根据温度确定是否存在异常温度点，这样的点就要报警，让工作人员来维修，如果有的机柜最高温度与最低温度差值较大，说明这也是存在异常需要人员来维修，实时采集温度就可以针对有些机柜的温度上升后再分配进冷量，使得机柜得到较好的降温效果;

（5）先保证重要机柜的进冷量，根据温度排列顺序给一般机柜供冷，就可以使得温度较高的机柜分到更多进冷量，提高机柜的降温效果;

（6）通过PID控制算法，可以将机柜温度维持在温度阈值，这样就使用较为合理的冷气量保证了机柜的降温效果，不会浪费冷气;

（7）温度高的机柜需要更多的进冷量，所以根据温度分配进冷量，可以使得温度高的机柜得到快速降温，防止温度持续升高时产生财产损失;

（8）因为进冷总量是固定的，所以在重要机柜增加进冷量以维持温度时，势必会减少别的机柜的进冷量，根据温度越低的一般机柜减少的进冷量越多，反之越少，就可以在给重要机柜供冷的同时兼顾到温度较高的一般机柜，这样就很合理。

附图说明

图1是本发明的一种涉及硬件的连接示意图

图2是本发明中弹性扰流叶片的一种结构示意图

图3是本发明中弹性扰流叶片的另一种结构示意图

图中：1.弹性扰流叶片，11.转轴，12.长叶片，13.短叶片，2.温度传感器，3.控制阀，4.控制器。

具体实施方式

下面结合附图与具体实施方式对本发明做进一步的描述。

实施例：一种封闭冷通道机房，包括设有单独进冷通道的机柜，在机柜内部的设置有弹性扰流叶片1，从进冷通道流出的冷风吹过弹性扰流叶片上，冷风经过弹性扰流叶片后均匀散布在机柜内。弹性扰流片包括转轴11、若干长叶片12和若干长度短于长叶片的短叶片13，若干长叶片和若干短叶片均连接在转轴上，长叶片和短叶片都具有弹性。

本发明还包括一种封闭冷通道机房控制方法，以上的封闭冷通道机房，包括控制器4、设置在各个机柜进冷通道上的控制阀3和设置在机柜内的若干温度传感器2，控制器根据各个机柜温度传感器采集的数据控制各个控制阀的开启量，以此控制各个机柜的进冷量，其控制过程如下：

S1：通过传感器实时采集各个机柜的温度；

S11：实时采集各个机柜的传感器的温度；

S12：设置温度幅值阈值和温度报警阈值；

S13：遍历各个机柜，判断同一机柜内的传感器采集的最高温度和最低温度之差是否大于温度幅值阈值，若同一机柜内的传感器采集的最高温度和最低温度之差大于温度幅值阈值，开始步骤S14，否则开始步骤S15；

S14：将最高温度作为该机柜的温度，并报该机柜温度异常；

S15：将各个传感器的平均温度作为该机柜的温度，在平均温度高于温度报警阈值时，报该机柜温度异常。

S2：将机柜分为重要机柜和一般机柜，一般机柜按温度实时排序；

S3：设置温度阈值，按照各个机柜的温度将进冷总量分配给各个机柜；

S31：设置温度阈值；

S32：根据实时采集的机柜温度，将机柜温度作为反馈量，控制器通过PID算法控制重要机柜对应的控制阀的开启量，将重要机柜的温度控制在温度阈值；

S33：进冷总量余下的进冷量再按照机柜温度顺序实时分配给一般机柜。

S331：按照温度顺序分配权重值，温度顺序越高，权重值越高；

S332：根据权重值所占所有一般机柜的权重值总数的比例分配进冷量。

S4：在重要机柜的温度超过温度阈值时，控制器控制机柜对应的控制阀的开启量，减少一般机柜的进冷量，增加重要机柜的进冷量。

S41：按照温度顺序分配配冷权重值，温度顺序越低，配冷权重值越高；

S42：在重要机柜的温度超过温度阈值时，控制器控制机柜对应的控制阀的开启量，减少一般机柜的进冷量，各个机柜按照该机柜占所有一般机柜的配冷权重值总数的比例减少进冷量，一般机柜减少的进冷量用以增加重要机柜的进冷量。

下面结合附图对本发明做进一步说明：弹性扰流叶片在机柜内部的设置有弹性扰流叶片1，从进冷通道流出的冷风吹过弹性扰流叶片上，冷风经过弹性扰流叶片后均匀散布在机柜内。如图2和图2所示，弹性扰流片包括转轴、13个长度为60mm的长叶片和7个长度为30mm的短叶片，长叶片和短叶片分开布置，长叶片集中放置在一起，短叶片集中放置在一起，如图2所示：弹性扰流叶片也可以如下设置，弹性扰流片包括转轴、10个长度为60mm的长叶片和10个长度为30mm的短叶片，长叶片和短叶片间次布置。长叶片和短叶片均焊接、铆接或是螺栓连接在转轴上，长叶片和短叶片都具有相同的弹性模量，也可以设置长叶片的弹性模量小于短叶片的弹性模量，或是设置短叶片的弹性模量小于长叶片的弹性模量，也可以将长叶片和短叶片的长度设为等长，但是短叶片弹性模量小于长叶片弹性模量。弹性模量的最优解可以通过有限次的实验得到。

在进冷时，一般配有单独进冷通道的机柜内只从进冷通道流出冷气，这样流出的冷气不会有很大的扩散面积，冷气在吹到机柜内的设备上后才会转向，这样就造成了机柜内的一些地方是最后接受到降温的，而且有些地方还是靠分子的无规则运动获得降温的，因为冷气在到达这些地方之前已经因为多次撞击到机柜和机柜内的设备上而失去了动力，能慢慢弥散到这些地方，因为热量总是从高温处转移到低温处，而冷气经过通过弹性扰流叶片后，就可以向四周扩散，这就使得机柜内的每处地方都充满冷气，从而更好地达到使机柜降温的目的。长叶片和短叶片都连接到转轴上，在冷气经过弹性扰流片时，叶片会捕捉冷气动能的一部分，从而驱动转轴旋转，转轴旋转也会带动叶片旋转，冷气在经过旋转的叶片时，会让冷气散布的更加均匀。在冷气高速通过时，弹性叶片会因为冷气的作用力而向冷气流动的方向弯曲，从而减少叶片的受力面积，这样叶片的旋转速度相较于没有弹性的叶片就会低，这样转轴的 摩擦损耗就会小，增加了弹性扰流叶片的使用寿命，由于冷气是高速通过，所以冷气携带的能量就高，这时会充斥整个机柜空间，当冷气通过的速度降低时，在冷气通过速度降低时，弹性叶片会因为冷气的作用力而向冷气流动的方向弯曲量会减少，当冷气施加给叶片的力不足以使得叶片弯曲时，叶片会回复原来的状态，从而使得叶片的受力面积增大，叶片的旋转速度降低的幅度就会小一些，这样叶片会增大冷气的扩散面积，从而保证机柜的降温效果，因为长叶片力面积大于短叶片，所以长叶片受冷气吹动弯曲的角度会大于短叶片，所以经过长叶片的冷气向四周扩散方向与转轴轴线的夹角会小于经过短叶片的冷气向四周扩散方向与转轴轴线的夹角，这样经过长叶片的冷气就会流向与经过短叶片的冷气不同的区域，从而使得冷气在机柜内散布的更加均匀。

如图1所示：控制器根据各个机柜温度传感器采集的数据控制各个控制阀的开启量，以此控制各个机柜的进冷量，控制器是单片机PIC17C43，温度传感器是红外线温度传感器，控制阀的控制为成熟的技术，控制过程如下：

S1：通过传感器实时采集各个机柜的温度；

S11：实时采集1号机柜温度传感器温度分别为31℃、32℃和30℃，2号机柜温度为33℃、35℃和34℃，3号机柜温度为37℃、30℃和32℃，4号机柜温度为33℃、35℃和34℃；

S12：设置温度幅值阈值为5℃，温度报警阈值为32℃；

S13：遍历各个机柜，1号机柜和2号机柜传感器采集的最高温度和最低温度之差小于温度幅值阈值，3号机柜的传感器采集的最高温度和最低温度之差为7℃，7℃大于温度幅值阈值5℃，开始步骤S14，否则开始步骤S15；

S14：将37℃作为该3号机柜的温度，并报3号机柜温度异常；

S15：1号机柜和2号机柜的温度分别为31℃和34℃，1号机柜平均温度高于温度报警阈值时，报1号机柜温度异常。

S2：将2号机柜作为为重要机柜，1号机柜和3号机柜为一般机柜，一般机柜实时排序为3号机柜、1号机柜；

S3：设置温度阈值，按照各个机柜的温度将进冷总量分配给各个机柜；

S31：设置温度阈值为33℃；

S32：根据实时采集的机柜温度，将机柜温度作为反馈量，控制器通过PID算法控制重要机柜对应的控制阀的开启量，将重要机柜的温度控制在33℃；

S33：进冷总量余下的进冷量再按照机柜温度顺序实时分配给一般机柜。

S331：3号机柜权重值为0.8、1号机柜权重值为0.6；

S332：57％的进冷量分给3号机柜，43％的进冷量分给1号机柜。

S4：在重要机柜的温度超过温度阈值时，控制器控制机柜对应的控制阀的开启量，减少一般机柜的进冷量，增加重要机柜的进冷量。

S41：3号机柜权重值为0.8、2号机柜配冷权重值为0.6；

S42：在重要机柜的温度超过温度阈值时，控制器控制机柜对应的控制阀的开启量，减少一般机柜的进冷量，各个机柜按照该机柜占所有一般机柜的配冷权重值总数的比例减少进冷量，一般机柜减少的进冷量用以增加重要机柜的进冷量。

Claims (10)

1.一种封闭冷通道机房，包括设有单独进冷通道的机柜，其特征是在机柜内部的设置有弹性扰流叶片，从进冷通道流出的冷风吹过弹性扰流叶片上，冷风经过弹性扰流叶片后均匀散布在机柜内。

2.根据权利要求1所述的一种封闭冷通道机房，其特征是弹性扰流片包括转轴、若干长叶片和若干长度短于长叶片的短叶片，若干长叶片和若干短叶片均连接在转轴上。

3.根据权利要求2所述的一种封闭冷通道机房，其特征是长叶片和短叶片都具有弹性。

4.一种封闭冷通道机房控制方法，采用权利要求1-3任一项中的封闭冷通道机房，包括控制器、设置在各个机柜进冷通道上的控制阀和设置在机柜内的若干温度传感器，其特征是控制器根据各个机柜温度传感器采集的数据控制各个控制阀的开启量，以此控制各个机柜的进冷量，其控制过程如下：

S1：通过传感器实时采集各个机柜的温度；

S2：将机柜分为重要机柜和一般机柜；

S3：设置温度阈值，按照各个机柜的温度将进冷总量分配给各个机柜；

S4：在重要机柜的温度超过温度阈值时，控制器控制机柜对应的控制阀的开启量，减少一般机柜的进冷量，增加重要机柜的进冷量。

5.根据权利要求4所述的一种封闭冷通道机房，其特征是步骤S1的过程如下：

S11：实时采集各个机柜的传感器的温度；

S12：设置温度幅值阈值和温度报警阈值；

S13：遍历各个机柜，判断同一机柜内的传感器采集的最高温度和最低温度之差是否大于温度幅值阈值，若同一机柜内的传感器采集的最高温度和最低温度之差大于温度幅值阈值，开始步骤S14，否则开始步骤S15；

S14：将最高温度作为该机柜的温度，并报该机柜温度异常；

S15：将各个传感器的平均温度作为该机柜的温度，在平均温度高于温度报警阈值时，报该机柜温度异常。

6.根据权利要求4所述的一种封闭冷通道机房，其特征是步骤S2中一般机柜按温度实时排序。

7.根据权利要求4所述的一种封闭冷通道机房，其特征是步骤S3包括以下过程：

S31：设置温度阈值；

S32：先给重要机柜分配进冷量，将重要机柜的温度维持在温度阈值；

S33：进冷总量余下的进冷量再按照机柜温度顺序实时分配给一般机柜。

8.根据权利要求5或7所述的一种封闭冷通道机房，其特征是步骤S32的过程是根据实时采集的机柜温度，将机柜温度作为反馈量，控制器通过PID算法控制重要机柜对应的控制阀的开启量，将重要机柜的温度控制在温度阈值。

9.根据权利要求4或5或7所述的一种封闭冷通道机房，其特征是步骤S33的过程是：

S331：按照温度顺序分配权重值，温度顺序越高，权重值越高；

S332：根据权重值所占所有一般机柜的权重值总数的比例分配进冷量。

10.根据权利要求4或5所述的一种封闭冷通道机房，其特征是步骤S4的过程包括以下步骤：

S41：按照温度顺序分配配冷权重值，温度顺序越低，配冷权重值越高；

S42：在重要机柜的温度超过温度阈值时，控制器控制机柜对应的控制阀的开启量，减少一般机柜的进冷量，各个机柜按照该机柜占所有一般机柜的配冷权重值总数的比例减少进冷量，一般机柜减少的进冷量用以增加重要机柜的进冷量。

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