CN112628912A - 机房通风降温系统及空调的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于通风降温系统技术领域，公开了一种机房通风降温系统及空调的控制方法，采用通风降温系统和空调组成，通风降温系统包括进风机组、排风机组、温控器、室内温度探头、室外温度探头，温控器分别与室内温度探头、室外温度探头、进风机组、排风机组和空调连接。当通风降温系统开启工作时，其进风机组、排风机组同时工作，利用空气循环实现降温。本发明通过在温控器上对通风降温系统的工作阈值设置以及空调工作阈值设置的方法，利用室内外温度的变化，实现了机房自然散热、通风系统降温和空调降温三种模式的自动切换。本发明适用于机房的通风降温领域使用。

Description

机房通风降温系统及空调的控制方法

技术领域

本发明属于通风系统技术领域，具体涉及一种机房通风降温系统及空调的控制方法。

背景技术

机房内安装的设备都是耗电热源，在运行过程中会产生大量的热量，当设备发热产生的热量无法通过机房的自然散热全部散发时，就会形成热能积累，机房内的温度就会上升。而当机房内的温度上升到规定工作温度的上限，就会影响设备的工作性能和正常工作。因此为了降低机房内的温度，一般是直接采用空调进行制冷来达到机房室内外热交换的目的，这就需要长时间运行空调。因为空调制冷需要压缩机机械运转，所以其制冷能效率比较低，能效比一般不超过3.4倍，所以耗费了很多电能用于制冷，基本达到机房总耗电量的30％以上。但当机房室外温度远低于室内温度时，仍然采用空调降温，是极其不划算的。利用室内外空气温度不同形成的热焓差，通过空气循环来实现通风降温目的，可以达到较高的能效比(10倍以上)，从而实现节能降耗的目的。

同时由于通风降温系统只适用于室外较低温度条件下，所以无法完全取代空调，因此必须有一套控制手段来实现通风降温系统与自然降温、空调降温之间的良好切换，在确保机房温度不超标准的前提下，达到节能降耗的目的。现行的控制办法基本采用了利用室内温度的变化来实现切换的方式，此方式忽略了室外温度的变量关系，基本无法实现有效切换，制约了通风降温技术的实际应用。因此迫切需要一种新的有效的控制方式，本发明满足了这一现实需求，达到了理想的效果。

发明内容

本发明的目的，是提供一种机房通风降温系统及空调的控制方法，利用室内温度和室外温度的不同变化，联合控制，实现了自然散热、通风系统和空调降温的自动切换。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种机房通风降温系统及空调的控制方法，采用通风降温系统和空调组成，所述通风降温系统包括进风机组、排风机组、温控器、室内温度探头、室外温度探头；温控器分别与室内温度探头、室外温度探头、进风机组、排风机组和空调连接；所述进风机组包括进风风机、空气过滤系统和设置在机房外的进风罩，进风罩位于进风风机的进风口处；所述排风机组包括排风风机和设置在机房外的排风罩；所述室内温度探头设置于机房内，室外温度探头设置在机房外的进风罩内；

温控器上的阈值设置为：

空调开启温度阈值T、空调关闭温度阈值T1；

通风降温系统的室内开启温度阈值Tnk、室内关闭温度阈值Tng；

通风降温系统的室外开启温度阀值Twk、室外关闭温度阈值Twg；

其中，Tng＜Tnk＜T1＜T，Twk＜Twg；

机房通风降温系统及空调的控制方法包括：

S1、通风降温系统设置，当室内温度和室外温度同时满足开启条件时，通风降温系统开启工作，即排风机组、进风机组同时开启；当室内温度或室外温度任一方满足关闭条件时，则通风降温系统关闭，进入待机状态；

S11、通风降温系统室内温度条件设置

当室内初始温度值Ta0小于通风降温系统的室内开启温度阈值Tnk，即Ta0＜Tnk，则通风降温系统不满足室内温度开启条件，通风降温系统不开启；当室内初始温度值Ta0大于等于通风降温系统的室内开启温度阈值Tnk，即Ta0≥Tnk，则通风降温系统满足室内温度开启条件；

达到室内温度开启条件后，当室内温度继续变化，若室内温度值Ta1大于通风降温系统的室内关闭温度阈值Tng，即Ta1＞Tng，则通风降温系统继续保持室内温度开启条件；若室内温度值Ta1小于等于通风降温系统的室内关闭温度阈值Tng，即Ta1≤Tng，则通风降温系统达到关闭条件，通风降温系统关闭；

若在室内温度值Ta1小于等于通风降温系统的室内关闭温度阈值Tng的条件下，即Ta1≤Tng，室内温度变化后，室内温度值Ta2小于通风降温系统的室内开启温度阈值Tnk，即Ta2＜Tnk，则通风降温系统继续关闭；

S12、通风降温系统室外温度条件设置

当室外初始温度值Tb0大于通风降温系统的室外开启温度阀值Twk，即Tb0＞Twk，则通风降温系统不满足室外温度开启条件；当室外初始温度值Tb0小于等于通风降温系统的室外开启温度阀值Twk，即Tb0≤Twk，则通风降温系统满足室外温度开启条件；

达到室外温度开启条件后，当室外温度继续变化，若室外温度值Tb1小于通风降温系统的室外关闭温度阈值Twg，即Tb1＜Twg，则通风降温系统继续保持室外温度开启条件；若室外温度值Tb1大于等于通风降温系统的室外关闭温度阈值Twg，即Tb1≥Twg，则通风降温系统达到关闭条件，通风降温系统关闭；

若在室外温度值Tb1大于等于通风降温系统的室外关闭温度阈值Twg的条件下，即Tb1≥Twg，室外温度变化后，室外温度值Tb2大于通风降温系统的室外开启温度阀值Twk，即Tb2＞Twk，则通风降温系统继续关闭；

S2、空调温度条件设置；

当室内初始温度值Ta0大于等于空调开启温度阈值T，即Ta0≥T，则空调开启；空调开启后，若温度变化，变化后的室内温度值Ta1大于空调关闭温度阈值T1，即Ta1＞T1，则空调继续开启；

当变化后的室内温度值Ta1小于等于空调关闭温度阈值T1，即Ta1≤T1，则空调关闭；空调关闭后，若变化后的室外温度值Ta2小于空调开启温度阈值T，即Ta2＜T，则空调继续关闭；

所述的空调开启或关闭是指接通或切断空调的交流电源，空调设有来电自启动功能。

作为限定，所述通风降温系统的室内开启温度阈值Tnk与空调开启温度阈值T的差值为1～2℃；通风降温系统的室内关闭温度阈值Tng与通风降温系统的室内开启温度阈值Tnk的差值为1～2℃；通风降温系统的室外开启温度阀值Twk与通风降温系统的室外关闭温度阈值Twg的差值为2～3℃。

作为第二种限定，通风降温系统的室外开启温度阀值Twk的计算公式为：

Twk＝T-(1-k)P/F；

其中，Twk为通风降温系统的室外开启温度阀值，T为空调开启温度阈值，k机房自然散热指数，0＜K＜1，P机房设备耗电量总功率，单位Kw，F进风风机和排风风机的换风量平均值，单位m³/s。

本发明由于采用了上述的技术方案，其与现有技术相比，所取得的技术进步在于：

(1)本发明利用了室外温度的昼夜变化趋势，捕捉温度变化带来的有力条件，实施启动通风系统，很大程度地提高了节能效果，实现了系统的全天候服务；

(2)本发明利用室外温度的升高，间接控制室内温度升高时通风系统关闭，实现了与空调较好的联动；利用室内温度的降低，间接控制室外温度较低时通风系统关闭，实现了自然散热与通风系统降温的自动切换；

(3)本发明中温控器具有记忆功能，温度设置完成后，可长期工作，机房停电来电后，控制功能自动恢复，可靠性强；

(4)本发明通过温控器可以对空调进行控制，当室内温度达到空调开启温度阈值T时接通空调电源，空调进入工作模式，当室内温度低于空调关闭温度阈值T1，切断空调电源，空调进入制冷备用模式；

(5)本发明给出了室外开启温度阈值的经验计算公式，明确了各种因素之间的相互关系，确保了温度和室外温度联合控制方式的实现。

本发明属于通风系统技术领域，适用于机房的通风降温。

附图说明

图1为本发明实施例1的结构示意框图。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步说明，但本领域的技术人员应当理解，本发明并不限于以下实施例，任何在本发明具体实施例基础上做出的改进和变化都在本发明权利要求保护的范围之内。

实施例一种机房通风降温系统及空调的控制方法

如图1所示，本实施例采用通风降温系统和空调组成，通风降温系统包括进风机组、排风机组、温控器、室内温度探头、室外温度探头；温控器分别与室内温度探头、室外温度探头、进风机组、排风机组和空调连接；进风机组包括进风风机、空气过滤系统和设置在机房外的进风罩，进风罩位于进风风机的进风口处；排风机组包括排风风机和设置在机房外的排风罩；室内温度探头设置于机房内，室外温度探头设置在机房外的进风罩内。因为室外的温度变化比较频繁，将室外温度探头安装在进风罩内，温度变化相对平缓，可以保障瞬间的温度波动不影响系统运行。

温控器上的阈值设置为：

空调开启温度阈值T、空调关闭温度阈值T1；

通风降温系统的室内开启温度阈值Tnk、室内关闭温度阈值Tng；

通风降温系统的室外开启温度阀值Twk、室外关闭温度阈值Twg；

其中，Tng＜Tnk＜T1＜T，Twk＜Twg；通风降温系统的室内开启温度阈值Tnk与空调开启温度阈值T的差值为1～2℃；通风降温系统的室内关闭温度阈值Tng与通风降温系统的室内开启温度阈值Tnk的差值为1～2℃；通风降温系统的室外开启温度阀值Twk与通风降温系统的室外关闭温度阈值Twg的差值为2～3℃。

通风降温系统室外开启温度阀值Twk的计算公式为：

Twk＝T-(1-k)P/F；

式中，Twk为通风降温系统的室外开启温度阀值，T为空调开启温度阈值，k机房自然散热指数，0＜K＜1，P机房设备耗电量总功率，单位Kw，F进风风机和排风风机的换风量平均值，单位m³/s。为了简化公式，室外开启温度阀值Twk在推导过程取空气的热容量取1000J/kg/℃，空气的密度取1kg/m³，省略了换热量而直接使用换风量，实际使用时不必考虑单位之间的关系。机房自然散热指数是各种因素综合后的经验值，会随室外温度变化而变化，一般取0.2左右，实际使用时需要现场验证。

下面以某机房为例具体说明机房通风降温系统及空调的控制过程，其中，某机房为砖混结构平房，面积为20平方米，机房密封性良好，没有门窗。安装的主要设备有：开关电源柜一台，交流配电箱一台，电池两组，空调一台，通风降温系统即进风机组、排风机组、温控器、室内温度探头、室外温度探头一套，FSU一套，新业务UPS一套，移动BBU十台，移动传输两台设备，不含空调交流负荷3970-4120瓦。安装有华菱牌三匹空调一台，功率2200瓦。

本实施例中，根据某机房规定室内温度不得高于30度的要求设定，温控器上的阈值设置为：

空调开启温度阈值T＝30℃、空调关闭温度阈值T1＝29℃；

通风降温系统的室内开启温度阈值Tnk＝28℃、室内关闭温度阈值Tng＝26℃；

其中，通风降温系统的室外开启温度阀值Twk需经计算，已知某机房设备耗电总功率4千瓦，温度上限30℃，进风风机和排风风机的换风量平均值为0.45立方米/秒，根据经验，机房自然散热指数0.2，经计算得到：

Twk＝30-(1-0.2)*4/0.45＝30-7＝23℃；

通过实际运行修正后，设定通风降温系统的室外开启温度阀值Twk＝23℃，室外关闭温度阈值Twg＝25℃。

其中空调、室内、室外开启温度阈值、关闭温度阈值的差值为过渡温度，可以防止空调、通风降温系统的频繁启动和关闭。

本实施例的控制方法包括以下步骤：

S1、通风降温系统设置，当室内温度和室外温度同时满足开启条件时，通风降温系统开启工作，即排风机组、进风机组同时开启；当室内温度或室外温度任一方满足关闭条件时，则通风降温系统关闭，进入待机状态；

S11、通风降温系统室内温度条件设置

当室内温度探头采集的初始温度值Ta0小于通风降温系统的室内开启温度阈值Tnk，Ta0＜28℃，则通风降温系统不满足室内温度开启条件，通风降温系统不开启；

当室内温度探头采集的初始温度值Ta0大于等于通风降温系统的室内开启温度阈值Tnk，Ta0≥28℃，则通风降温系统满足室内温度开启条件；

达到室内温度开启条件后，当温度变化，若室内温度探头重新采集的温度值Ta1大于通风降温系统的室内关闭温度阈值Tng，Ta1＞26℃，则通风降温系统继续保持室内温度开启条件；

若室内温度探头重新采集的温度值Ta1小于等于通风降温系统的室内关闭温度阈值Tng，Ta1≤26℃，则通风降温系统达到关闭条件，通风降温系统关闭；系统关闭后，若温度变化，室内温度探头再次重新采集的温度值Ta2小于通风降温系统的室内开启温度阈值Tnk，Ta2＜28℃，则通风降温系统继续关闭；

S12、通风降温系统室外温度条件设置

当室外温度探头采集的初始温度值Tb0大于通风降温系统的室外开启温度阀值Twk，Tb0＞23℃，则通风降温系统不满足室外温度开启条件；

当室外温度探头采集的初始温度值Tb0小于等于通风降温系统的室外开启温度阀值Twk，Tb0≤23℃，则通风降温系统满足室外温度开启条件；

达到室外温度开启条件后，当温度继续变化，若室外温度探头重新采集的温度值Tb1小于通风降温系统的室外关闭温度阈值Twg，Tb1＜25℃，则通风降温系统继续保持室外温度开启条件；若室外温度探头重新采集的温度值Tb1大于等于通风降温系统的室外关闭温度阈值Twg，Tb1≥25℃，则通风降温系统达到关闭条件，通风降温系统关闭；

系统关闭后，经温度变化室外温度探头再次重新采集的温度值Tb2大于通风降温系统的室外开启温度阀值Twk，Tb2＞23℃，通风降温系统继续关闭；

通风降温系统的工作状态与温度条件的关系如表1所示；

表1通风降温系统的工作状态与温度条件

其中，表1中，室外温度从左往右依次从升温过程至降温过程，室内温度从上到下依次为降温过程至升温过程；

S2、空调温度条件设置；

当室内温度探头采集的初始温度值Ta0小于空调开启温度阈值T，Ta0＜30℃，则空调不开启；

当室内温度探头采集的初始温度值Ta0大于等于空调开启温度阈值T，Ta0≥30℃，则空调开启；空调开启后，当温度变化，室内温度探头重新采集的温度值Ta1大于空调关闭温度阈值T1，Ta1＞29℃，则空调继续开启；当室内温度探头重新采集的温度值Ta1小于等于空调关闭温度阈值T1，Ta1≤29℃，则空调关闭；

当空调关闭后，若温度变化，室外温度探头再次重新采集的温度值Ta2小于空调开启温度阈值T，Ta2＜30℃，则空调继续关闭；

这里所述的空调开启或关闭是指接通或切断空调的交流电源，切断空调电源后可以避免空调的待机运转，节约耗电，其中条件是空调必须有来电自启动功能。通风降温系统和空调各自满足开启条件后，同时开启。

为了验证本实施例的通风降温系统的节能效果，在2020年8月30号～2020年9月30号之间对该机房通过采用分段测试的方法进行了验证，以确保测试数据的可比性，其中使用通风降温系统是指通风降温系统和空调同时使用降温，未使用通风降温系统是指只采用空调降温。结果如表2所示：

表2测试结果

由表2中的数据可知，本实施例共分十一个时段进行了对比测试，其中启用通风降温系统的时段有五个，总历时355.5小时，期间平均室外气温17.95摄氏度，机房耗电总量1558.36度，每小时平均耗电4.3836度。未启用通风降温系统空调独立工作时段6个，总时长391小时，期间平均室外气温17.63摄氏度，耗电总量为1918.48度，平均每小时耗电4.9040度。测试期间全月未出现温度超标现象，被测通风降温系统运行稳定，未出现设备故障。空气过滤效果良好，机房未出现积尘现象。全月测试结束，两种工作状态平均室外气温接近，开启通风降温系统后，每小时平均节电0.52度，全月可节电374.4度，节电量达到机房总耗电的10.6％。因此，本实施例的通风降温系统的控制方法具有良好的机房节能效果以及实际推广使用的价值。

Claims (3)

1.一种机房通风降温系统及空调的控制方法，其特征在于：采用通风降温系统和空调组成，所述通风降温系统包括进风机组、排风机组、温控器、室内温度探头、室外温度探头；温控器分别与室内温度探头、室外温度探头、进风机组、排风机组和空调连接；所述进风机组包括进风风机、空气过滤系统和设置在机房外的进风罩，进风罩位于进风风机的进风口处；所述排风机组包括排风风机和设置在机房外的排风罩；所述室内温度探头设置于机房内，室外温度探头设置在机房外的进风罩内；

温控器上的阈值设置为：

空调开启温度阈值T、空调关闭温度阈值T1；

通风降温系统的室内开启温度阈值Tnk、室内关闭温度阈值Tng；

通风降温系统的室外开启温度阀值Twk、室外关闭温度阈值Twg；

其中，Tng＜Tnk＜T1＜T，Twk＜Twg；

机房通风降温系统及空调的控制方法包括：

S1、通风降温系统设置，当室内温度和室外温度同时满足开启条件时，通风降温系统开启工作，即排风机组、进风机组同时开启；当室内温度或室外温度任一方满足关闭条件时，则通风降温系统关闭，进入待机状态；

S11、通风降温系统室内温度条件设置

当室内初始温度值Ta0小于通风降温系统的室内开启温度阈值Tnk，即Ta0＜Tnk，则通风降温系统不满足室内温度开启条件，通风降温系统不开启；当室内初始温度值Ta0大于等于通风降温系统的室内开启温度阈值Tnk，即Ta0≥Tnk，则通风降温系统满足室内温度开启条件；

达到室内温度开启条件后，当室内温度继续变化，若室内温度值Ta1大于通风降温系统的室内关闭温度阈值Tng，即Ta1＞Tng，则通风降温系统继续保持室内温度开启条件；若室内温度值Ta1小于等于通风降温系统的室内关闭温度阈值Tng，即Ta1≤Tng，则通风降温系统达到关闭条件，通风降温系统关闭；

若在室内温度值Ta1小于等于通风降温系统的室内关闭温度阈值Tng的条件下，即Ta1≤Tng，室内温度变化后，室内温度值Ta2小于通风降温系统的室内开启温度阈值Tnk，即Ta2＜Tnk，则通风降温系统继续关闭；

S12、通风降温系统室外温度条件设置

当室外初始温度值Tb0大于通风降温系统的室外开启温度阀值Twk，即Tb0＞Twk，则通风降温系统不满足室外温度开启条件；当室外初始温度值Tb0小于等于通风降温系统的室外开启温度阀值Twk，即Tb0≤Twk，则通风降温系统满足室外温度开启条件；

达到室外温度开启条件后，当室外温度继续变化，若室外温度值Tb1小于通风降温系统的室外关闭温度阈值Twg，即Tb1＜Twg，则通风降温系统继续保持室外温度开启条件；若室外温度值Tb1大于等于通风降温系统的室外关闭温度阈值Twg，即Tb1≥Twg，则通风降温系统达到关闭条件，通风降温系统关闭；

若在室外温度值Tb1大于等于通风降温系统的室外关闭温度阈值Twg的条件下，即Tb1≥Twg，室外温度变化后，室外温度值Tb2大于通风降温系统的室外开启温度阀值Twk，即Tb2＞Twk，则通风降温系统继续关闭；

S2、空调温度条件设置；

当室内初始温度值Ta0大于等于空调开启温度阈值T，即Ta0≥T，则空调开启；空调开启后，若温度变化，变化后的室内温度值Ta1大于空调关闭温度阈值T1，即Ta1＞T1，则空调继续开启；

当变化后的室内温度值Ta1小于等于空调关闭温度阈值T1，即Ta1≤T1，则空调关闭；空调关闭后，若变化后的室外温度值Ta2小于空调开启温度阈值T，即Ta2＜T，则空调继续关闭；

所述的空调开启或关闭是指接通或切断空调的交流电源，空调设有来电自启动功能。

2.根据权利要求1所述的机房通风降温系统及空调的控制方法，其特征在于，所述通风降温系统的室内开启温度阈值Tnk与空调开启温度阈值T的差值为1～2℃；通风降温系统的室内关闭温度阈值Tng与通风降温系统的室内开启温度阈值Tnk的差值为1～2℃；通风降温系统的室外开启温度阀值Twk与通风降温系统的室外关闭温度阈值Twg的差值为2～3℃。

3.根据权利要求2所述的机房通风降温系统及空调的控制方法，其特征在于，通风降温系统的室外开启温度阀值Twk的计算公式为：

Twk=T-(1-k)P/F；

其中，Twk为通风降温系统的室外开启温度阀值，T为空调开启温度阈值，k机房自然散热指数，0＜K＜1，P机房设备耗电量总功率，单位Kw，F进风风机和排风风机的换风量平均值，单位m³/s。

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