CN111447789A - 一种数据中心机柜和空气调节控制方法 - Google Patents

一种数据中心机柜和空气调节控制方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及数据中心机柜技术领域，具体涉及一种数据中心机柜和空气调节控制方法。该数据中心机柜中，新风管路依次通过新风阀和调温管路连接送气管路；控制器连接新风阀；调温组件设置在调温管路中；控制器连接调温组件；风机和空气流量开关均设置送风管路中；控制器连接风机；控制器连接空气流量开关；温度传感器，设置在柜体中，连接控制器；自动柜门设置在柜体上；控制器通过柜门控制组件连接自动柜门。本发明采用两级空气调节控制机制来调控数据中心机柜内部的温度，降低了空气调节的能耗。同时，由于本发明针对每一个数据中心机柜进行空气调节，使整个数据机房的温度分布均匀，从而提高了空气调节的效率。

Description

一种数据中心机柜和空气调节控制方法
技术领域
本发明涉及数据中心机柜技术领域，具体涉及一种数据中心机柜和空气调节控制方法。
背景技术
空气调节，就是采用专用的设备和方法对空气进行处理，使室内空气的温度、湿度、流速、压力、洁净度等达到设备工作所需的要求。合理选择与设计空气调节控制方法和装置，对减小数据中心能耗，提高能源利用率，保证设备高效运行，延长使用寿命，具有十分重要的意义。
目前，数据中心的空气调节大多采用全空气式或空气-水式集中控制系统，该系统的空气调节由控制中心集中调节，对于个别机柜过热或机房局部过热的情况，无法进行针对局部过热点的空气调节。这种调节方式能耗高，空气调节的效率低。
发明内容
本发明的目的是提供一种数据中心机柜和空气调节控制方法，以解决现有技术在空气调节中能耗高、效率低的技术问题。
为实现上述目的，本发明实施例提供了如下技术方案。
第一方面，本发明实施例提供一种数据中心机柜，包括：柜体、自动柜门、柜门控制组件、新风管路、新风阀、调温管路、调温组件、送风管路、控制器、温度传感器、风机和空气流量开关；
所述新风管路依次通过所述新风阀和所述调温管路连接所述送气管路；其中，所述新风管路的进气端连通所述柜体外部，所述送气管路的出气端连通所述柜体的内部；
所述控制器连接所述新风阀，用于控制所述新风管路的进气量；
所述调温组件设置在所述调温管路中；所述控制器连接所述调温组件，用于控制所述调温组件调节所述调温管路的出风温度；
所述风机和所述空气流量开关均设置所述送风管路中；所述控制器连接所述风机，用于控制所述风机的工作状态；所述控制器连接所述空气流量开关，用于控制所述送风管路的出风量；
所述温度传感器，设置在所述柜体中，连接所述控制器；
所述自动柜门设置在所述柜体上；所述控制器通过所述柜门控制组件连接所述自动柜门，用于控制自动柜门的开启和关闭。
在一种可能的实施例中，所述柜体中还设置有机柜支撑盘；所述温度传感器为缆式线型温度探测器，以S形分布设置在所述机柜支撑盘上。
在一种可能的实施例中，所述自动柜门包括导轨、门板、卷门机护罩、电动卷门机和卷门机开关；
所述门板滑动设置在所述导轨中；
所述电动卷门机，设置在所述卷门机护罩中，其动力输出端连接所述门板，以拉动所述门板沿所述导轨滑动；
所述柜门控制组件分别连接所述电动卷门机和所述卷门机开关。
在一种可能的实施例中，还包括：回风管路、回风阀和压差开关；
所述回风管路的进气端连通所述柜体，其出气端通过所述回风阀连接所述调温管路的进气端；
所述压差开关设置在所述调温管路的进气端，用以调整所述调温管路的进气端的内外压差；
所述控制器分别连接所述回风阀和所述压差开关。
在一种可能的实施例中，还包括：湿度传感器和湿度调节组件；
所述湿度传感器设置在所述回风管路中；
所述湿度调节组件设置在所述调温管路中；
所述控制器分别连接所述湿度传感器和所述湿度调节组件。
在一种可能的实施例中，还包括：空气洁净度检测组件和过滤网；
所述空气洁净度检测组件设置在所述回风管路中；
所述过滤网设置在所述调温管路中；
所述控制器连接所述空气洁净度检测组件。
在一种可能的实施例中，所述调温组件包括冷水盘管、热水盘管、冷水阀和热水阀；
所述冷水盘管连接所述冷水阀；
所述热水盘管连接所述热水阀；
所述控制器分别连接所述冷水阀和所述热水阀。
第二方面，本发明实施例提供一种基于第一方面中任一所述的数据中心机柜的空气调节控制方法，包括：
通过温度传感器检测柜体中的第一当前温度并传输给控制器；
若所述控制器判断出所述第一当前温度与设定正常温度的差值大于等于设定阈值，则控制柜门控制组件打开自动柜门，以对所述柜体内部进行自然通风调温；
在进行设定时间的所述自然通风散热之后，通过温度传感器检测所述柜体中的第二当前温度并传输给所述控制器；
若所述控制器判断出所述第二当前温度与所述设定正常温度的差值大于等于所述设定阈值，则控制所述柜门控制组件关闭所述自动柜门，并控制所述风机和所述空气流量开关，以提高送风管路的出风量，和/或控制调温组件调节调温管路的出风温度，以对所述柜体内部进行强制调温。
在一种可能的实施例中，所述设定阈值为所述柜体内偏离所述设定正常温度的最大设定温差的一半。
本发明与现有技术相比，具有如下的优点和有益效果：
本发明中当检测到柜体内部的温度过高或过低时，首先将自动柜门打开，使柜体内部空间与外界连通，采用自然通风的方式来调整柜体内的温度，如果该方式依然不能有效调整柜体内的温度，则关闭自动柜门，加大送分管路的出风量，对柜体内部进行强制调温。本发明采用两级空气调节控制机制来调控数据中心机柜内部的温度，降低了空气调节的能耗。同时，由于本发明针对每一个数据中心机柜进行空气调节，使整个数据机房的温度分布均匀，从而提高了空气调节的效率。
附图说明
为了更清楚地说明本说明书实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本说明书的一些实施例，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的附图。
图1是本发明实施例提供的一种可能的数据中心机柜的结构示意图；
图2是本发明实施例提供的温度探测器在机柜支撑盘表面S形布设的示意图；
图3是本发明实施例提供的温度探测器在机柜中布设的示意图；
图4是本发明实施例提供的一种可能的自动柜门的结构示意图；
图5是本发明实施例提供的一种可能的数据中心机柜的空气调节控制系统的示意图；
图6是本发明实施例提供的一种可能的空气调节控制方法的流程图。
附图标记说明：1为柜体，11为自动柜门，12为柜门控制组件，13为机柜支撑盘，14为机柜机架，15为导轨，16为门板，17为卷门机护罩，18为电动卷门机，19为卷门机开关，2为新风管路，21为新风阀，22新风温度传感器，3为调温管路，31为调温组件，311为热水盘管，312为冷水盘管，4为送风管路，41为风机，42为空气流量开关，43为送风温度传感器，44为送风压力传感器，5为温度传感器，51为转换盒箱，52为终端盒，53为固定卡具，6为控制器，71为回风阀，72为湿度传感器，73为湿度调节组件，8为过滤网。
具体实施方式
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、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例，基于本发明实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明实施例保护的范围。
本发明实施例提供的一种可能的数据中心机柜。请参阅图1，图1为该方法实施例的结构示意图，具体包括柜体1、自动柜门11、柜门控制组件12、新风管路2、新风阀21、调温管路3、调温组件31、送风管路4、风机41、空气流量开关42、温度传感器5和控制器6。
新风管路2通过新风阀21连接调温管路3的进气端，调温管路3的出气端连接送气管路4；其中，新风管路2的进气端连通柜体1外部，送气管路4的出气端连通柜体1的内部。
控制器6连接新风阀21，用于控制新风管路2的进气量。
调温组件31设置在调温管路3中，而控制器6连接调温组件31，用于控制调温组件31调节调温管路3的出风温度。
具体的，该调温组件31可以是用来加热气体，也可以用来降低气体的温度。
具体的，当用来加热气体时，调温组件31可以是电阻丝加热器、加热片等，当用来降低气体的温度时，调温组件31可以是半导体制冷片。
风机41和空气流量开关42均设置送风管路4中；控制器6连接风机41，用于控制风机41的工作状态，以使外界的新风能够通过新风管路2吹入到送风管道4中；控制器6连接空气流量开关42，用于控制送风管路4的出风量。
温度传感器5，设置在柜体1中，连接控制器6，用于将检测到的柜体1的内部温度传输给控制器6。
自动柜门11设置在柜体1上；控制器6通过柜门控制组件12连接自动柜门11，用于控制自动柜门的开启和关闭。
本实施例在正常工作状态下，会启动风机，并以预设的出风量，对机柜内部正常通风，同时实时监测、记录柜内温度，并对测得的温度实际值与设定值比较，当比较值在设定范围内，不调节柜内风量。当比较值超出设定范围，启动一级空气调节系统，打开机柜自动柜门，对柜内空气自然冷却，并监测、记录温度。若一段时间之后，温度比较值调节至设定范围，关闭自动柜门，恢复正常通风。若温度比较值依然超出设定值时，启动二级空气调节系统，关闭自动柜门，调节出风量，启动强制制冷模式，直至温度比较值符合设定要求。本实施例通过设计一、二级空气调节系统，实现机柜内正常工作状态和异常状态下，一、二空气自动调节，提高机柜内部的冷却效率，降低能耗。
在一种可能的实施例中，为了更好地获知柜体1中各个位置的温度，本实施例还提供了以下方案。
具体方案为：柜体1中还设置有机柜支撑盘；温度传感器5为缆式线型温度探测器，以S形分布设置在所述机柜支撑盘上。
如图2所示为本实施例提供的温度探测器在机柜支撑盘表面S形布设的示意图，本实施例中缆式线型温度探测器一端连接转换盒箱51，另一端连接终端盒52，机柜支撑盘13上设有三个固定卡具53，将缆式线型温度探测器固定在机柜支撑盘13的表面，并呈S形分布，使得缆式线型温度探测器能够全面地检测机柜支撑盘13各处的温度。
如图3是本实施例提供的温度探测器在机柜中布设的示意图，本实施例中的柜体1中设有4层机柜支撑盘13，均架设在机柜机架14上，缆式线型温度探测器在每层机柜支撑盘上蛇形分布，使得缆式线型温度探测器能够全面地检测机柜支撑盘13各处的温度。
当然，当缆式线型温度探测器在机柜顶板布置时，可采用带底座的卡具、挂钩固定。
本实施例通过布置缆式线型温度探测器，实现机柜内空气温度快速检测和反馈。
在一种可能的实施例中，为了更加方便地控制自动柜门11的控制，本实施例还提供了以下方案。
如图4所示为本实施例提供的一种可能的自动柜门的结构示意图，包括导轨15、门板16、卷门机护罩17、电动卷门机18和卷门机开关19。
门板16滑动设置在导轨15中，通过滑动，门板16可以在展开与收合两种状态下进行转换。
电动卷门机18，设置在卷门机护罩17中，其动力输出端连接门板16，以拉动门板16沿导轨15滑动。
柜门控制组件12分别连接电动卷门机18和卷门机开关19，使本实施例可以实现通过控制器6控制门板打开与关闭，以及通过卷门机开关19手动控制门板打开与关闭。
本实施例通过设计机柜电动卷门装置，实现一级空气调节系统，机构简单，控制方便灵活，减小数据中心能耗，提高能源利用率，使空气调节效果进一步提升。同时，利用控制器6、柜门控制组件12、电动卷门机18以及卷门机开关19，可以实现电动轨门的自动以及手动控制。
在一种可能的实施例中，为了维持柜体内部气压的稳定，本实施例还提供了以下方案。
具体方案为：该数据中心机柜还包括回风管路、回风阀71和压差开关72。
回风管路的进气端连通柜体1，其出气端通过回风阀71连接调温管路3的进气端。
压差开关设置在调温管路3的进气端，用以调整调温管路3的进气端的内外压差。
控制器6分别连接所述回风阀和所述压差开关。
在一种可能的实施例中，为了维持柜体内部湿度的稳定，本实施例还提供了以下方案。
具体方案为：该数据中心机柜还包括湿度传感器72和湿度调节组件73。
湿度传感器72设置在所述回风管路中，以检测柜体1内部的湿度。
湿度调节组件73设置在调温管路3中，用来降低调温管路3的出风的湿度。
控制器6分别连接所述湿度传感器72和所述湿度调节组件73，用来当柜体1中的湿度过高时，控制湿度调节组件73进行除湿。
在一种可能的实施例中，为了维持柜体内部空气洁净度的稳定，本实施例还提供了以下方案。
具体方案为：该数据中心机柜还包括空气洁净度检测组件和过滤网8。
空气洁净度检测组件设置在所述回风管路中，可以采用激光颗粒传感器，实现对柜体1中的空气洁净度的测量。
过滤网8设置在调温管路3中，用来过滤从调温管路3中通过的空气的颗粒物。
控制器6连接空气洁净度检测组件，用来在柜体1中空气洁净度较差时，增加通气量，使柜体1中的空气洁净度恢复正常。
在一种可能的实施例中，本实施例还给出了一种具体的调温组件31的结构。
具体方案为：调温组件31包括冷水盘管312、热水盘管311、冷水阀和热水阀；所述冷水盘管312连接所述冷水阀；所述热水盘管311连接所述热水阀；
控制器6分别连接所述冷水阀和所述热水阀。
本实施例中，通过冷水盘管312和热水盘管311，能够控制送风温度、回风温度达到设定值，实现系统的动态跟随、快速响应功能。
如图5所示为一种较优的空气调节控制系统的示意图，包括新风阀21、新风温度传感器22、热水盘管311、冷水盘管312、送风管路4、风机41、空气流量开关42、送风温度传感器43、送风压力传感器44、回风阀71、湿度传感器72、湿度调节组件73和过滤网8。
其中，新风温度传感器22用来检测新风的温度，送风温度传感器43用来检测送风的温度，送风压力传感器44用来检测送风管路4的出风量。
本实施例中通过新增空气的调节控制、各处温度的监控以及送风管道中的风量调节控制，实现了机柜内供给风量的精确调节。
本实施例给出的空气调节控制系统能够实现接入风量反馈构成外环，内环为温度环的双闭环随动系统。送风压力传感器44能够检测出当前的送风管路4的出风量。控制器6则根据当前柜内所需出风量以及柜内当前温度，计算出出风量反馈调节参数，再通过数字调节器、数模转换器、运算放大器和晶闸管，控制空气流量开关42；同时，控制器6还能够根据送风温度传感器43检测到的当前送风温度，来判断该温度是否符合预定的送风温度，如果当前送风温度小于预定的送风温度，则通过控制器6增加送风管路4的出风量，如果当前送风温度大于预定的送风温度。则通过控制器6减小送风管路4的出风量。从而2)通过新增风量反馈和温度反馈的双闭环随动系统，提高系统的动态响应能力，提高机柜温度控制精度。
基于与方法同样的发明构思，本发明实施例还提供了一种基于上述任一种数据中心机柜的空气调节控制方法，如图6所示为本实施例的流程图，具体包括步骤11至步骤14。
步骤11，通过温度传感器检测柜体中的第一当前温度并传输给控制器。
具体的，通过设在柜体1中的温度传感器5来进行检测。
具体的，正常情况下，自动柜门闭合，送风管路以设定出风量在柜体1中提供循环的空气，使柜体中的温度保持正常稳定。
步骤12，若所述控制器判断出所述第一当前温度与设定正常温度的差值大于等于设定阈值，则控制柜门控制组件打开自动柜门，以对所述柜体内部进行自然通风调温。
具体的，第一当前温度可以比设定正常温度大，也可以比设定正常温度小，此差值为绝对值。
具体的，自然通风调温过程中，风机不停止，依然正常工作。
步骤13，在进行设定时间的所述自然通风散热之后，通过温度传感器检测所述柜体中的第二当前温度并传输给所述控制器。
步骤14，若所述控制器判断出所述第二当前温度与所述设定正常温度的差值大于等于所述设定阈值，则控制所述柜门控制组件关闭所述自动柜门，并控制所述风机和所述空气流量开关，以提高送风管路的出风量，和/或控制调温组件调节调温管路的出风温度，以对所述柜体内部进行强制调温。
具体的，若第二当前温度与设定正常温度的差值小于设定阈值，则关闭所述自动柜门，继续正常通风。
在一种可能的实施例中，所述设定阈值为所述柜体内偏离所述设定正常温度的最大设定温差的一半。
本发明实施例中提供的技术方案，至少具有如下技术效果或优点：
本发明实施例中当检测到柜体内部的温度过高或过低时，首先将自动柜门打开，使柜体内部空间与外界连通，采用自然通风的方式来调整柜体内的温度，如果该方式依然不能有效调整柜体内的温度，则关闭自动柜门，加大送分管路的出风量，对柜体内部进行强制调温。本发明实施例采用两级空气调节控制机制来调控数据中心机柜内部的温度，降低了空气调节的能耗。同时，由于本发明针对每一个数据中心机柜进行空气调节，使整个数据机房的温度分布均匀，从而提高了空气调节的效率。
尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围之内，则本发明也意图包括这些改动和变型在内。

Claims (9)

1.一种数据中心机柜，其特征在于，包括：柜体、自动柜门、柜门控制组件、新风管路、新风阀、调温管路、调温组件、送风管路、控制器、温度传感器、风机和空气流量开关；
所述新风管路依次通过所述新风阀和所述调温管路连接所述送气管路；其中，所述新风管路的进气端连通所述柜体外部，所述送气管路的出气端连通所述柜体的内部；
所述控制器连接所述新风阀，用于控制所述新风管路的进气量；
所述调温组件设置在所述调温管路中；所述控制器连接所述调温组件，用于控制所述调温组件调节所述调温管路的出风温度；
所述风机和所述空气流量开关均设置所述送风管路中；所述控制器连接所述风机，用于控制所述风机的工作状态；所述控制器连接所述空气流量开关，用于控制所述送风管路的出风量；
所述温度传感器，设置在所述柜体中，连接所述控制器；
所述自动柜门设置在所述柜体上；所述控制器通过所述柜门控制组件连接所述自动柜门，用于控制自动柜门的开启和关闭。
2.根据权利要求1所述的数据中心机柜，其特征在于，所述柜体中还设置有机柜支撑盘；所述温度传感器为缆式线型温度探测器，以S形分布设置在所述机柜支撑盘上。
3.根据权利要求1所述的数据中心机柜，其特征在于，所述自动柜门包括导轨、门板、卷门机护罩、电动卷门机和卷门机开关；
所述门板滑动设置在所述导轨中；
所述电动卷门机，设置在所述卷门机护罩中，其动力输出端连接所述门板，以拉动所述门板沿所述导轨滑动；
所述柜门控制组件分别连接所述电动卷门机和所述卷门机开关。
4.根据权利要求1所述的数据中心机柜，其特征在于，还包括：回风管路、回风阀和压差开关；
所述回风管路的进气端连通所述柜体，其出气端通过所述回风阀连接所述调温管路的进气端；
所述压差开关设置在所述调温管路的进气端，用以调整所述调温管路的进气端的内外压差；
所述控制器分别连接所述回风阀和所述压差开关。
5.根据权利要求4所述的数据中心机柜，其特征在于，还包括：湿度传感器和湿度调节组件；
所述湿度传感器设置在所述回风管路中；
所述湿度调节组件设置在所述调温管路中；
所述控制器分别连接所述湿度传感器和所述湿度调节组件。
6.根据权利要求5所述的数据中心机柜，其特征在于，还包括：空气洁净度检测组件和过滤网；
所述空气洁净度检测组件设置在所述回风管路中；
所述过滤网设置在所述调温管路中；
所述控制器连接所述空气洁净度检测组件。
7.根据权利要求1所述的数据中心机柜，其特征在于，所述调温组件包括冷水盘管、热水盘管、冷水阀和热水阀；
所述冷水盘管连接所述冷水阀；
所述热水盘管连接所述热水阀；
所述控制器分别连接所述冷水阀和所述热水阀。
8.一种基于权利要求1至7任一所述的数据中心机柜的空气调节控制方法，其特征在于，包括：
通过温度传感器检测柜体中的第一当前温度并传输给控制器；
若所述控制器判断出所述第一当前温度与设定正常温度的差值大于等于设定阈值，则控制柜门控制组件打开自动柜门，以对所述柜体内部进行自然通风调温；
在进行设定时间的所述自然通风散热之后，通过温度传感器检测所述柜体中的第二当前温度并传输给所述控制器；
若所述控制器判断出所述第二当前温度与所述设定正常温度的差值大于等于所述设定阈值，则控制所述柜门控制组件关闭所述自动柜门，并控制所述风机和所述空气流量开关，以提高送风管路的出风量，和/或控制调温组件调节调温管路的出风温度，以对所述柜体内部进行强制调温。
9.根据权利要求8所述的数据中心机柜的空气调节控制方法，其特征在于，所述设定阈值为所述柜体内偏离所述设定正常温度的最大设定温差的一半。
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