CN111271854A - 用于机房内数据中心供冷的节能精密空调系统及调节方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了用于机房内数据中心供冷的节能精密空调系统及调节方法，包括控制器至少获取流量计以及多个温度传感器的参数，并根据获取的参数计算所需制冷量，根据所需制冷量调节风机及电动阀可以准确的知道冷冻水供水温度、冷冻水回水温度、流经冷冻水管道的流量、空调送风温度和空调回风温度，便于精确调节空调的制冷量；根据用户智能电表读取的机房内设备耗电量来进行制冷，通过读取的耗电量，计算所需的流经换热器的流量再进行调节，通过读取的耗电量调节变频风机的运行，使得变频风机和电动阀输出的制冷量相匹配，实现精确制冷。空调运行状态根据末端读取的数据进行匹配，避免了能源的浪费。

Description

用于机房内数据中心供冷的节能精密空调系统及调节方法
技术领域
本发明涉及空调使用及调节技术领域，具体而言，涉及用于机房内数据中心供冷的节能精密空调系统及调节方法。
背景技术
随着数据中心行业在全球的蓬勃发展，随着社会经济的快速增长，数据中心的发展建设将处于高速时期，再加上新兴产业的大力扶持，为数据中心行业的发展带来了很大的优势。随着数据中心行业的大力发展，将来在很多城市中都会有很大的发展空间，一些大型的数据中心也会越来越多，随之而来的是机房设备冷却问题，传统冷却技术已经无法满足需求，传统用于机房内数据中心设备供冷的调节根据回风温度来判断设备的起停运行，而单靠回风温度来判断设备的起停运行经常会判断不准确，造成能源的浪费。
发明内容
为了克服上述问题或者至少部分地解决上述问题，本发明实施例提供用于机房内数据中心供冷的节能精密空调系统及调节方法。
本发明的实施例是这样实现的：
用于机房内数据中心设备供冷的节能精密空调系统，包括：多个温度传感器，多个温度传感器装配于空调管道及冷冻水管道上，用于给控制器提供冷冻水供水温度与冷冻水回水温度；电动阀，电动阀装配于冷冻水管道的回水段上，用于接收控制器的控制信号，调节电动阀的开度，从而调节流经冷冻水管道的流量；流量计，流量计装配于冻水管道的供水段，用于检测流经换热器的流量，并将经换热器的流量发送给控制器；变频风机，变频风机装配于空调管道的送风段，用于接收控制器的信号，并根据控制器的信号调节转速；控制器，控制器至少获取流量计以及多个温度传感器的参数，并根据获取的参数计算所需制冷量，根据所需制冷量调节风机及电动阀。
设计原理：发明人通过长期的研究和时间，发现随着数据中心行业蓬勃发展，机房设备冷却问题迫在眉睫，传统冷却技术已经无法满足需求，传统机房内数据中心设备供冷的调节根据回风温度来判断设备的起停运行，而单靠回风温度来判断设备的起停运行经常会判断不准确，造成能源的浪费，鉴于此，本申请提供一种用于机房内数据中心设备供冷的节能精密空调系统，包括换热器、换热器连接有空调管道及冷冻水管道，空调管道包括回风段和送风段，回风段上装配有第一温度传感器，送风段上装配有第二温度传感器和变频风机，冷冻水管道包括回水段和供水段，回水段上装配有电动阀和第三温度传感器，送水段上装配有流量计和第四温度传感器。可以准确的知道冷冻水供水温度、冷冻水回水温度、流经冷冻水管道的流量、空调送分温度和空调回风温度，便于精确调节空调的制冷量。
在本发明的一些实施例中用于机房内数据中心设备供冷的节能精密空调系统，还包括电量采集模块，电量采集模块用于采集机房内设备耗电量，作为替代方案，耗电量也可由用户采集提供。
用于机房内数据中心设备供冷的节能精密空调系统，还包括机房信息采集模块，机房信息采集模块用于采集机房的面积及位置，机房的面积也可有人工测量给出，作为替代方案，机房位置信息可由人工填写。
用于机房内数据中心设备供冷的节能精密空调系统，控制器获取电量采集模块、机房信息采集模块、多个温度传感器、流量计的参数，并跟根据获取的参数计算所需的制冷量，根据所需的制冷量调节变频风机以及电动阀。这样设置的目的在于，增加参数，进一步提高数据的精确度。
用于机房内数据中心设备供冷的节能精密空调系统，多个温度传感器包括第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和第四温度传感器，第一温度传感器装配于冷冻水管道的供水段，第二温度传感器装配于冷冻水管道的回水段，第三温度传感器装配于空调管道的送风段，第四温度传感器装配于空调管道的回风段。
用于机房内数据中心设备供冷的节能精密空调系统，变频风机优选EC风机。
用于机房内数据中心设备供冷的调节方法，采用上述的系统，方法包括以下步骤：
S1：获取机房信息采集模块采集的机房面积及位置，并根据获取的机房面积及位置计算出机房基本冷负荷Q1；
S2：获取电量采集模块采集的机房内设备耗电量，并根据获取的机房内设备耗电量计算出设备冷负荷Q2；
S3：将机房基本冷负荷Q1和设备冷负荷Q2输入至控制器，控制器根据机房基本冷负荷Q1和设备冷负荷Q2计算出房间需要的总体冷负荷Q，计算公式为Q＝(Q1+Q2)×K，其中K为安全系数，K＝1.2；
S4：获取第一温度传感器的冷冻水供水温度T1、第二温度传感器的冷冻水回水温度T2和流量计的流经换热器的流量Ls，根据冷冻水供水温度T1、冷冻水回水温度T2和流经换热器的流量Ls计算当前冷冻水供冷冷量Qs，计算公式为Qs＝ρ×Ls×(T2-T1)，ρ为液体密度；
S5：控制器比较当前冷冻水供冷冷量Qs与总体冷负荷Q的值，如果当前冷冻水供冷冷量Qs的值>总体冷负荷Q的值时，发送调节信号给电动阀以调节电动阀，降低流经换热器的流量Ls，然后重新计算当前冷冻水供冷冷量Qs，直到当前冷冻水供冷冷量Qs与总体冷负荷Q的值相等，保持当前电动阀开度，保持设备在计算出的流经换热器的流量Ls下工作；
S6：获取第三温度传感器的送风温度Ts和第四温度传感器的回风温度Th，通过送风温度Ts的值与回风温度Th的值计算在当前冷冻水供冷冷量Qs的情况下需要的风量Lf，计算公式为Qs＝ρf×Lf×，ρf为空调密度，根据计算出的Lf调节风机转速，使得变频风机的送风量为Lf，完成调节。
设计原理：为了使得调节更加精准，本申请用于机房内数据中心设备供冷的调节方法，与传统空调通过回风温度直接控制相比，该种控制方式调节制冷量更为精确，为制冷精确控制运行，避免了传统空调只服从温度的调节惰性及能源的多余浪费，是节能型精密空调。
用于机房内数据中心设备供冷的调节方法，电量采集模块通过智能电表采集单位时间机房内设备的耗电量，智能电表远程传输耗电量信号，智能电表数据采集频率为0-10min一次，根据采集得到的耗电量信号，得到需要降温的设备冷负荷Q2。
用于机房内数据中心设备供冷的调节方法，智能电表数据采集频率为5min一次。
本发明实施例至少具有如下优点或有益效果：
本申请用于机房内数据中心设备供冷的节能精密空调系统，可以准确的知道冷冻水供水温度、冷冻水回水温度、流经冷冻水管道的流量、空调送风温度和空调回风温度，便于精确调节空调的制冷量；根据用户智能电表读取的机房内设备耗电量来进行制冷，通过读取的耗电量，计算所需的流经换热器的流量再进行调节，通过读取的耗电量调节变频风机的运行，使得变频风机和电动阀输出的制冷量相匹配，实现精确制冷。通过本申请技术方案，可以实现空调节能运行，空调运行状态根据末端读取的数据进行匹配，避免了能源的浪费。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
图1为本发明实施例用于机房内数据中心设备供冷的节能精密空调系统的结构示意图；
图2为本发明实施例用于机房内数据中心设备供冷的节能精密空调系统的电路框图。
图标：2-电动阀，3-流量计，4-换热器，5-变频风机，6-控制器，7-电量采集模块，8-机房信息采集模块，9-空调管道，91-回风段，92-送风段，10-冷冻水管道，101-回水段，102-供水段，11-第一温度传感器，12-第二温度传感器，13-第三温度传感器，14-第四温度传感器。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。
因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明实施例的描述中，需要说明的是，若出现术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
此外，若出现术语“水平”、“竖直”、“悬垂”等术语并不表示要求部件绝对水平或悬垂，而是可以稍微倾斜。如“水平”仅仅是指其方向相对“竖直”而言更加水平，并不是表示该结构一定要完全水平，而是可以稍微倾斜。
在本发明实施例的描述中，“多个”代表至少2个。
在本发明实施例的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，若出现术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
实施例1
请参照图1，用于机房内数据中心设备供冷的节能精密空调系统，包括：多个温度传感器，多个温度传感器装配于空调管道9及冷冻水管道10上，用于给控制器6提供冷冻水供水温度与冷冻水回水温度；电动阀2，电动阀2装配于冷冻水管道10的回水段101上，用于接收控制器6的控制信号，调节电动阀2的开度，从而调节流经冷冻水管道10的流量；流量计3，流量计3装配于冻水管道10的供水段102，用于检测流经换热器4的流量，并将经换热器4的流量发送给控制器6；变频风机5，变频风机5装配于空调管道9的送风段92，用于接收控制器6的信号，并根据控制器6的信号调节转速；控制器6，控制器6至少获取流量计3以及多个温度传感器的参数，并根据获取的参数计算所需制冷量，根据所需制冷量调节风机及电动阀。
设计原理：发明人通过长期的研究和时间，发现随着数据中心行业蓬勃发展，机房设备冷却问题迫在眉睫，传统冷却技术已经无法满足需求，传统机房内数据中心设备供冷的调节根据回风温度来判断设备的起停运行，而单靠回风温度来判断设备的起停运行经常会判断不准确，造成能源的浪费，鉴于此，本申请提供一种用于机房内数据中心设备供冷的节能精密空调系统，包括换热器4、换热器4连接有空调管道9及冷冻水管道10，空调管道9包括回风段91和送风段92，回风段91上装配有第一温度传感器11，送风段92上装配有第二温度传感器12和变频风机5，冷冻水管道10包括回水段101和供水段102，回水段101上装配有电动阀2和第三温度传感器13，送水段102上装配有流量计3和第四温度传感器14。可以准确的知道冷冻水供水温度、冷冻水回水温度、流经冷冻水管道10的流量、空调送分温度和空调回风温度，便于精确调节空调的制冷量。
实施例2
请参照图1-2，本实施例是在实施例1基础上进一步改进，具体为，在本发明的一些实施例中用于机房内数据中心设备供冷的节能精密空调系统，还包括电量采集模块7，电量采集模块7用于采集机房内设备耗电量，作为替代方案，耗电量也可由用户采集提供。
用于机房内数据中心设备供冷的节能精密空调系统，还包括机房信息采集模块8，机房信息采集模块8用于采集机房的面积及位置，机房的面积也可有人工测量给出，作为替代方案，机房位置信息可由人工填写。
用于机房内数据中心设备供冷的节能精密空调系统，控制器6获取电量采集模块7、机房信息采集模块8、多个温度传感器、流量计3的参数，并跟根据获取的参数计算所需的制冷量，根据所需的制冷量调节变频风机5以及电动阀2。这样设置的目的在于，增加参数，进一步提高数据的精确度。
用于机房内数据中心设备供冷的节能精密空调系统，多个温度传感器包括第一温度传感器11、第二温度传感器12、第三温度传感器13和第四温度传感器14，第一温度传感器11装配于冷冻水管道10的供水段102，第二温度传感器12装配于冷冻水管道10的回水段101，第三温度传感器13装配于空调管道9的送风段92，第四温度传感器14装配于空调管道9的回风段91。
用于机房内数据中心设备供冷的节能精密空调系统，变频风机优选EC风机。
实施例3
请参照图2，本实施与实施例1和实施例2的区别在于，带入了调节方法，具体为，用于机房内数据中心设备供冷的调节方法，采用实施例1、实施例2的系统，方法包括以下步骤：
S1：获取机房信息采集模块8采集的机房面积及位置，并根据获取的机房面积及位置计算出机房基本冷负荷Q1；
S2：获取电量采集模块7采集的机房内设备耗电量，并根据获取的机房内设备耗电量计算出设备冷负荷Q2；
S3：将机房基本冷负荷Q1和设备冷负荷Q2输入至控制器6，控制器6根据机房基本冷负荷Q1和设备冷负荷Q2计算出房间需要的总体冷负荷Q，计算公式为Q＝(Q1+Q2)×K，其中K为安全系数，K＝1.2；
S4：获取第一温度传感器11的冷冻水供水温度T1、第二温度传感器12的冷冻水回水温度T2和流量计3的流经换热器4的流量Ls，根据冷冻水供水温度T1、冷冻水回水温度T2和流经换热器4的流量Ls计算当前冷冻水供冷冷量Qs，计算公式为Qs＝ρ×Ls×(T2-T1)，ρ为液体密度；
S5：控制器6比较当前冷冻水供冷冷量Qs与总体冷负荷Q的值，如果当前冷冻水供冷冷量Qs的值>总体冷负荷Q的值时，发送调节信号给电动阀2以调节电动阀2，降低流经换热器4的流量Ls，然后重新计算当前冷冻水供冷冷量Qs，直到当前冷冻水供冷冷量Qs与总体冷负荷Q的值相等，保持当前电动阀2开度，保持设备在计算出的流经换热器4的流量Ls下工作；
S6：获取第三温度传感器13的送风温度Ts和第四温度传感器14的回风温度Th，通过送风温度Ts的值与回风温度Th的值计算在当前冷冻水供冷冷量Qs的情况下需要的风量Lf，计算公式为Qs＝ρf×Lf×Th-Ts，ρf为空调密度，根据计算出的Lf调节风机转速，使得变频风机5的送风量为Lf，完成调节。
设计原理：为了使得调节更加精准，本申请用于机房内数据中心设备供冷的调节方法，与传统空调通过回风温度直接控制相比，该种控制方式调节制冷量更为精确，为制冷精确控制运行，避免了传统空调只服从温度的调节惰性及能源的多余浪费，是节能型精密空调。
实施例4
本实施例是在实施例3基础上进一步改进，具体为，用于机房内数据中心设备供冷的调节方法，电量采集模块7通过智能电表采集单位时间机房内设备的耗电量，智能电表远程传输耗电量信号，智能电表数据采集频率为0-10min一次，根据采集得到的耗电量信号，得到需要降温的设备冷负荷Q2。用于机房内数据中心设备供冷的调节方法，智能电表数据采集频率为5min一次。
综上，本发明的实施例提供一种用于机房内数据中心供冷的节能精密空调系统及调节方法，可以准确的知道冷冻水供水温度、冷冻水回水温度、流经冷冻水管道10的流量、空调送风温度和空调回风温度，便于精确调节空调的制冷量；根据用户智能电表读取的机房内设备耗电量来进行制冷，通过读取的耗电量，计算所需的流经换热器4的流量再进行调节，通过读取的耗电量调节变频风机5的运行，使得变频风机5和电动阀2输出的制冷量相匹配，实现精确制冷。通过本申请技术方案，可以实现空调节能运行，空调运行状态根据末端读取的数据进行匹配，避免了能源的浪费。
以上仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.用于机房内数据中心设备供冷的节能精密空调系统，其特征在于，包括：
多个温度传感器，多个温度传感器装配于空调管道及冷冻水管道上，用于给控制器提供冷冻水供水温度与冷冻水回水温度；
电动阀，所述电动阀装配于冷冻水管道的回水段上，用于接收控制器的控制信号，调节电动阀的开度，从而调节流经冷冻水管道的流量；
流量计，所述流量计装配于冻水管道的供水段，用于检测流经换热器的流量，并将经换热器的流量发送给控制器；
变频风机，所述变频风机装配于空调管道的送风段，用于接收控制器的信号，并根据控制器的信号调节转速；
控制器，所述控制器至少获取流量计以及多个所述温度传感器的参数，并根据获取的参数计算所需制冷量，根据所需制冷量调节风机及电动阀。
2.根据权利要求1所述的用于机房内数据中心设备供冷的节能精密空调系统，其特征在于，还包括电量采集模块，所述电量采集模块用于采集机房内设备耗电量。
3.根据权利要求2所述的用于机房内数据中心设备供冷的节能精密空调系统，其特征在于，还包括机房信息采集模块，所述机房信息采集模块用于采集机房的面积及位置。
4.根据权利要求3所述的用于机房内数据中心设备供冷的节能精密空调系统，其特征在于，所述控制器获取所述电量采集模块、机房信息采集模块、多个温度传感器、流量计的参数，并跟根据获取的参数计算所需的制冷量，根据所需的制冷量调节变频风机以及电动阀。
5.根据权利要求1所述的用于机房内数据中心设备供冷的节能精密空调系统，其特征在于，多个温度传感器包括第一温度传感器、第二温度传感器、第三温度传感器和第四温度传感器，所述第一温度传感器装配于冷冻水管道的供水段，第二温度传感器装配于冷冻水管道的回水段，第三温度传感器装配于空调管道的送风段，第四温度传感器装配于空调管道的回风段。
6.根据权利要求1所述的用于机房内数据中心设备供冷的节能精密空调系统，其特征在于，所述变频风机为EC风机。
7.用于机房内数据中心设备供冷的调节方法，其特征在于，采用权利要求5所述的系统，所述方法包括以下步骤：
S1：获取机房信息采集模块采集的机房面积及位置，并根据获取的机房面积及位置计算出机房基本冷负荷Q1，
S2：获取电量采集模块采集的机房内设备耗电量，并根据获取的机房内设备耗电量计算出设备冷负荷Q2；
S3：将机房基本冷负荷Q1和设备冷负荷Q2输入至控制器，控制器根据机房基本冷负荷Q1和设备冷负荷Q2计算出房间需要的总体冷负荷Q，计算公式为Q＝(Q1+Q2)×K，其中K为安全系数，K＝1.2；
S4：获取第一温度传感器的冷冻水供水温度T1、第二温度传感器的冷冻水回水温度T2和流量计的流经换热器的流量Ls，根据冷冻水供水温度T1、冷冻水回水温度T2和流经换热器的流量Ls计算当前冷冻水供冷冷量Qs，计算公式为Qs＝ρ×Ls×(T2-T1)，ρ为液体密度；
S5：控制器比较当前冷冻水供冷冷量Qs与总体冷负荷Q的值，如果当前冷冻水供冷冷量Qs的值>总体冷负荷Q的值时，发送调节信号给电动阀以调节电动阀，降低流经换热器的流量Ls，然后重新计算当前冷冻水供冷冷量Qs，直到当前冷冻水供冷冷量Qs与总体冷负荷Q的值相等，保持当前电动阀开度，保持设备在计算出的流经换热器的流量Ls下工作；
S6：获取第三温度传感器的送风温度Ts和第四温度传感器的回风温度Th，通过送风温度Ts的值与回风温度Th的值计算在当前冷冻水供冷冷量Qs的情况下需要的风量Lf，计算公式为Qs＝ρf×Lf×，ρf为空调密度，根据计算出的Lf调节风机转速，使得变频风机的送风量为Lf，完成调节。
8.根据权利要求7所述的用于机房内数据中心设备供冷的调节方法，其特征在于，所述电量采集模块通过智能电表采集单位时间机房内设备的耗电量，智能电表远程传输耗电量信号，智能电表数据采集频率为0-10min一次，根据采集得到的耗电量信号，得到需要降温的设备冷负荷Q2。
9.根据权利要求8所述的用于机房内数据中心设备供冷的调节方法，其特征在于，智能电表数据采集频率为5min一次。
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