CN112558560B - 数据中心制冷系统冷量输配动态优化与节能调控系统 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了数据中心制冷系统冷量输配动态优化与节能调控系统，通过安装监测设备并采集数据，冷机、水泵及末端机组运行策略的确定，构建理论模型，模型矫正和构建制冷系统冷量输配仿真模拟系统五个步骤，得到制冷系统冷量输配仿真模拟系统，对冷水机组的出水温度和冷冻水泵的运行频率进行优化计算，并可以对冷冻水泵的运行频率进行反馈控制，实现自动化调控，可以满足不同工况的使用，且其可以对系统进行动态控制，增加IT设备运行的安全性，提高制冷系统冷量输配的效率，节约更多能源。
Description
技术领域
本发明涉及数据中心制冷系统技术领域，具体为数据中心制冷系统冷量输配动态优化与节能调控系统。
背景技术
国家中心二机楼园区采用水冷型冷冻水制冷系统，冷量输送结构采用一级泵变流量系统，冷水主机采用10kV高压离心式冷水机组，冷冻水供回水温度为10-16℃，冷冻水系统主管路设置环网，末端系统采用双路供水，管路系统中平衡阀数量超过200个，冷量分配过程涉及的机房精密空调超过150台，整个制冷系统的冷量输配过程十分复杂。
鉴于目前对冷量输配过程的水力管路运行原理和末端冷量分配机理缺乏深入认识，二机楼制冷系统的冷量输配调控存在如下问题：首先，未考虑实际工况的特殊性，制冷系统普遍按照设计工况建设，但设计的假定工况往往和实际运行工况偏差较大，由此致使当前部分机房存在冷量供应不足，产生局部高温，影响IT设备的运行安全性，而另一些机房出现冷量供应过剩，机房过冷，造成电能浪费；其次，未考虑制冷系统的动态特性，制冷系统的冷量负荷是时变的，但目前对系统的调控是非时变的，甚至是准静态的，由此在很大程度上影响了制冷系统冷量输配的效率和IT设备的安全性；再者，制冷系统末端的冷量分配控制主要依靠手动完成，自动化程度偏低，阻碍了主动动态调控和人工智能运营技术的落地应用，为此，我们提出数据中心制冷系统冷量输配动态优化与节能调控系统。
发明内容
本发明的目的在于提供数据中心制冷系统冷量输配动态优化与节能调控系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：数据中心制冷系统冷量输配动态优化与节能调控系统，其特征在于：包括以下步骤：
S1：安装监测设备并采集数据，得到对现有系统和末端设备的实测数据。
S2：冷机、水泵及末端机组运行策略的确定，根据系统效能的评价，完成对冷机、水泵及末端机组的运行策略。
S3：构建理论模型，根据平衡阀开度分析及能耗计算模型、负荷预测模型，建立管网水力仿真模拟模型和末端冷量分配过程的数理模型。
S4：模型矫正：利用实测数据验证并修正管网水力仿真模拟模型和末端冷量分配过程的数理模型，得到校正后的管网水力仿真模拟模型和末端冷量分配过程的数理模型。
S5：构建制冷系统冷量输配仿真模拟系统，利用校正后的管网水力仿真模拟模型和末端冷量分配过程的数理模型，及冷机、水泵及末端机组的运行策略，构建制冷系统冷量输配仿真模拟系统。
优选的，第一步安装监测设备并采集数据具体为：对需求进行分析，确定所需的系统和末端设备监测参数，通过现有监测设备及新增的监测设备进行监测，采集得到实测数据。
优选的，第二步冷机、水泵及末端机组运行策略的确定具体为：基于需求分析及系统效能评价等，完成对冷机、水泵及末端机组的运行策略。
优选的，第三步构建理论模型具体为：调研制冷系统冷量传输的效能评价指标，并根据二机楼实际管网拓扑结构和末端冷量分配的实际结构，对各支管网平衡阀的实际开度和理论开度进行分析，之后根据平衡阀开度分析结果及二机楼实际管网拓扑结构、末端冷量分配的实际结构、能耗计算模型和负荷预测模型，建立管网水力仿真模拟模型和末端冷量分配过程的数理模型。
优选的，第四步模型矫正具体为：基于管网水力仿真模拟模型和末端冷量分配过程的数理模型，及负荷下各静态平衡阀的开度计算之后，利用实测数据验证并修正模型，得到校正后的管网水力仿真模拟模型和末端冷量分配过程的数理模型。
优选的，第五步构建制冷系统冷量输配仿真模拟系统具体为：利用校正后的管网水力仿真模拟模型和末端冷量分配过程的数理模型，及冷机、水泵及末端机组的运行策略，构建制冷系统冷量输配仿真模拟系统，对冷水机组的出水温度和冷冻水泵的运行频率进行优化计算。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明通过构建制冷系统冷量输配仿真模拟系统，对冷水机组的出水温度和冷冻水泵的运行频率进行优化计算，并可以对冷冻水泵的运行频率进行反馈控制，实现自动化调控，可以满足不同工况的使用，且其可以对系统进行动态控制，增加IT设备运行的安全性，提高制冷系统冷量输配的效率，节约更多能源。
附图说明
图1为本发明的流程图。
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、完整地描述，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。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做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。
请参阅图1，本发明提供一种技术方案：数据中心制冷系统冷量输配动态优化与节能调控系统，包括以下步骤：
S1：安装监测设备并采集数据，得到对现有系统和末端设备的实测数据。
S2：冷机、水泵及末端机组运行策略的确定，根据系统效能的评价，完成对冷机、水泵及末端机组的运行策略。
S3：构建理论模型，根据平衡阀开度分析及能耗计算模型、负荷预测模型，建立管网水力仿真模拟模型和末端冷量分配过程的数理模型。
S4：模型矫正：利用实测数据验证并修正管网水力仿真模拟模型和末端冷量分配过程的数理模型，得到校正后的管网水力仿真模拟模型和末端冷量分配过程的数理模型。
S5：构建制冷系统冷量输配仿真模拟系统，利用校正后的管网水力仿真模拟模型和末端冷量分配过程的数理模型，及冷机、水泵及末端机组的运行策略，构建制冷系统冷量输配仿真模拟系统。
具体而言，第一步安装监测设备并采集数据具体为：对需求进行分析，确定所需的系统和末端设备监测参数，通过现有监测设备及新增的监测设备进行监测，采集得到实测数据。
利用实测数据便于完成对系统模型的完善。
具体而言，第二步冷机、水泵及末端机组运行策略的确定具体为：基于需求分析及系统效能评价等，完成对冷机、水泵及末端机组的运行策略，根据冷机、水泵及末端机组的运行策略。
能够对最终系统的基础调控及调控结果进行确保，促进动态优化的实现。
具体而言，第三步构建理论模型具体为：调研制冷系统冷量传输的效能评价指标，并根据二机楼实际管网拓扑结构和末端冷量分配的实际结构，对各支管网平衡阀的实际开度和理论开度进行分析，之后根据平衡阀开度分析结果及二机楼实际管网拓扑结构、末端冷量分配的实际结构、能耗计算模型和负荷预测模型，建立管网水力仿真模拟模型和末端冷量分配过程的数理模型。
对平衡阀开度的优化目的在于降低平衡阀阻力，令整个管网所需水泵扬程降低，实现水泵能耗的降低，进而能够得到节能的理论模型。
具体而言，第四步模型矫正具体为：基于管网水力仿真模拟模型和末端冷量分配过程的数理模型，及负荷下各静态平衡阀的开度计算之后，利用实测数据验证并修正模型，得到校正后的管网水力仿真模拟模型和末端冷量分配过程的数理模型。
令理论模型与实测数据对比结合，对理论模型进行校正，令其更适用于此数据中心制冷系统的实际情况。
具体而言，第五步构建制冷系统冷量输配仿真模拟系统具体为：利用校正后的管网水力仿真模拟模型和末端冷量分配过程的数理模型，及冷机、水泵及末端机组的运行策略，构建制冷系统冷量输配仿真模拟系统。
制冷系统冷量输配仿真模拟系统制冷系统冷量输配仿真模拟系统会对冷水机组的出水温度和冷冻水泵的运行频率进行优化计算，以优化计算输出的最优解作为二机楼制冷系统实际运行的前馈控制，末端精密空调的电动调节阀依据设定回风温度和实际回风温度进行反馈控制，以定压差信号对冷冻水泵的运行频率进行反馈控制，以更好地满足二机楼的实际需求和实现节能运行。
工作原理：此数据中心制冷系统冷量输配动态优化与节能调控系统，根据实测数据对理论模型进行校正优化，配合冷机、水泵及末端机组的运行策略，可以构建制冷系统冷量输配仿真模拟系统，根据此制冷系统冷量输配仿真模拟系统，可以对冷水机组的出水温度和冷冻水泵的运行频率进行优化计算，以优化计算输出的最优解作为二机楼制冷系统实际运行的前馈控制，末端精密空调的电动调节阀依据设定回风温度和实际回风温度进行反馈控制，以定压差信号对冷冻水泵的运行频率进行反馈控制，进而可以实现冷量分配控制的自动调控进行，配合实测数据，令其可以满足不同工况的使用，且能够增加IT设备运行的安全性，提高制冷系统冷量输配的效率，节约更多能源，更好地满足二机楼的实际需求和实现节能运行。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。
Claims (4)
1.数据中心制冷系统冷量输配动态优化与节能调控系统，其特征在于：包括以下步骤：
S1：安装监测设备并采集数据，得到对现有系统和末端设备的实测数据；
S2：冷机、水泵及末端机组运行策略的确定，根据系统效能的评价，完成对冷机、水泵及末端机组的运行策略；
S3：构建理论模型，根据平衡阀开度分析及能耗计算模型、负荷预测模型，建立管网水力仿真模拟模型和末端冷量分配过程的数理模型；
S4：模型矫正：利用实测数据验证并修正管网水力仿真模拟模型和末端冷量分配过程的数理模型，得到校正后的管网水力仿真模拟模型和末端冷量分配过程的数理模型；
S5：构建制冷系统冷量输配仿真模拟系统，利用校正后的管网水力仿真模拟模型和末端冷量分配过程的数理模型，及冷机、水泵及末端机组的运行策略，构建制冷系统冷量输配仿真模拟系统；
第三步构建理论模型具体为：调研制冷系统冷量传输的效能评价指标，并根据二机楼实际管网拓扑结构和末端冷量分配的实际结构，对各支管网平衡阀的实际开度和理论开度进行分析，之后根据平衡阀开度分析结果及二机楼实际管网拓扑结构、末端冷量分配的实际结构、能耗计算模型和负荷预测模型，建立管网水力仿真模拟模型和末端冷量分配过程的数理模型；
第五步构建制冷系统冷量输配仿真模拟系统具体为：利用校正后的管网水力仿真模拟模型和末端冷量分配过程的数理模型，及冷机、水泵及末端机组的运行策略，构建制冷系统冷量输配仿真模拟系统，对冷水机组的出水温度和冷冻水泵的运行频率进行优化计算。
2.根据权利要求1所述的数据中心制冷系统冷量输配动态优化与节能调控系统，其特征在于：第一步安装监测设备并采集数据具体为：对需求进行分析，确定所需的系统和末端设备监测参数，通过现有监测设备及新增的监测设备进行监测，采集得到实测数据。
3.根据权利要求1所述的数据中心制冷系统冷量输配动态优化与节能调控系统，其特征在于：第二步冷机、水泵及末端机组运行策略的确定具体为：基于需求分析及系统效能评价，完成对冷机、水泵及末端机组的运行策略。
4.根据权利要求1所述的数据中心制冷系统冷量输配动态优化与节能调控系统，其特征在于：第四步模型矫正具体为：基于管网水力仿真模拟模型和末端冷量分配过程的数理模型，及负荷下各静态平衡阀的开度计算之后，利用实测数据验证并修正模型，得到校正后的管网水力仿真模拟模型和末端冷量分配过程的数理模型。
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| Date | Code | Title | Description |
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| PB01 | Publication | ||
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Granted publication date: 20220517 |
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