CN112804858A - 一种数据中心机房空调控制系统及控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种数据中心机房空调控制系统及控制方法，该系统包括主控制器、温度检测模块、自动门控制器、机组控制器、主机组、备用机组和自动门，主控制器实时采集数据中心机房热负荷，根据采集到的机房热负荷数据输出主机组调节指令，主控制器的输入端连接温度检测模块，接收温度检测模块上传的温度检测信号，输出备用机组控制指令和/或自动门控制指令，输出端连接有机组控制器和自动门控制器，机组控制器接收主机组调节指令调节主机组功率；接收备用机组控制指令，控制备用机组开启；自动门控制器接收自动门控制指令，控制自动门的开启。本申请能够根据机房热负荷实时调节主机组功率，避免主机组一直满负荷运行，能有效实现空调节能。

Description

一种数据中心机房空调控制系统及控制方法

技术领域

本申请涉及空调节能的领域，尤其是涉及一种数据中心机房空调控制系统及控制方法。

背景技术

目前，数据中心机房使用的空调系统都是单一恒温恒湿空调机组，恒温恒湿空调机组要么是风冷型，或是水冷型机组。数据中心机房用恒温恒湿机房空调在夏季一般一直处于满负荷运行状态，从而来保证机房内温度环境，运行能耗高。

针对上述中的相关技术，发明人认为存在有数据中心机房空调一直保持满负荷运行，能耗较高的缺陷。

发明内容

为了解决数据中心机房空调一直保持满负荷运行，能耗较高的缺陷，本申请提供了一种空调节能系统。

第一方面，本申请提供一种数据中心机房空调控制系统采用如下的技术方案：

一种数据中心机房空调控制系统，包括主控制器、温度检测模块、自动门控制器、机组控制器、主机组、备用机组和自动门，其中：

温度检测模块，用于实时检测当前机房内的温度，输出温度检测信号；

主控制器，用于实时采集机房热负荷数据，并根据机房热负荷数据输出主机组调节指令；主控制器的输入端与所述温度检测模块连接，根据接收到的所述温度检测信号进行判断，输出备用机组控制指令和/或自动门控制指令；

所述机组控制器的输入端连接所述主控制器的输出端，用于接收所述主机组调节指令，输出主机组调节信号，以调节主机组的功率；

所述机组控制器，还用于接收所述备用机组控制指令，输出备用机组控制信号，以控制备用机组启动；

所述自动门控制器的输入端连接所述主控制器的输出端，用于接收所述自动门控制指令，输出自动门控制信号，以开启自动门。

通过采用上述技术方案，主控制器实时采集机房内热负荷数据，根据采集到的热负荷数据输出主机组调节指令，能实时调节主机组功率；并且配合机组控制器和自动门控制器，实现根据机房内环境进行备用机组和自动门的开启和关闭，来辅助主机组一同对数据中心机房进行降温，避免了主机组一直满负荷运行，减少运行能耗。

可选的，所述主控制器，还用于接收相邻机房之间的温度检测信号，并判断当前机房的温度是否大于相邻机房的温度；

若是，则继续判断相邻两个机房的温差值是否在预设范围内；

若是，则输出自动门控制指令。

通过采用上述技术方案，主控制器在输出自动门控制指令之前，先判断相邻机房内的温差值是否符合自动门开启条件，若符合则开启，能快速有效的实现降温。

可选的，所述温度检测模块包括多个均匀分布于机房内温度传感器。

通过采用上述技术方案，能实时检测机房内温度信息，使检测到的温度信息更加全面、准确。

可选的，还包括切换开关，所述机组控制器和自动门控制器的输出端均连接至所述切换开关的一端，所述切换开关的另一端分别连接备用机组和自动门。

通过采用上述技术方案，可根据机房内温度变化，手动切换降温方式，能有效的实现节能。

可选的，还包括报警装置，所述报警装置的输入端与主控制器的输出端连接，所述主控制器接收温度检测模块输出的温度检测信号，输出报警信号；所述报警装置，用于接收所述报警信号，以进行报警。。

通过采用上述技术方案，当温度过高时能进行报警，可以提醒工作人员及时进行维护、检修。

可选的，所述备用机组为均布于机房内的立式空调。

第二方面，本申请提供一种数据中心机房空调控制方法，采用如下的技术方案：

一种数据中心机房空调控制方法，该方法包括：

通过主控制器实时采集机房热负荷数据，并根据机房热负荷数据输出主机组调节指令，以使得机组控制器接收所述主机组调节指令，调节主机组的功率；所述热负荷数据为当前机房内设备运行的额定热负荷；

之后，通过主控制器判断机房当前温度高于机房内的设备正常运行的预设温度，则主控制器根据接收到的温度检测模块上传的机房内的温度数据与机房内的设备正常运行的预设温度，输出备用机组控制指令和/或自动门控制指令，以用于机组控制器接收所述备用机组控制指令，按照预设的备用机组的功率开启备用机组和用于自动门控制器根据接收到的所述自动门控制指令，控制自动门的开启。

可选的，所述主控制器根据接收到的温度传感器上传的机房内的温度数据与机房内的设备正常运行的预设温度，输出备用机组控制指令和/或自动门控制指令的方法具体包括：

主控制器根据接收到的温度传感器上传的机房内的温度数据，判断当前实际温度与机房内的设备正常运行的预设温度值的差值是否在第一温度阈值范围内，若是，则输出自动门控制指令；

若否，则判断当前实际温度与机房内的设备正常运行的预设温度值的差值是否在第二温度阈值范围内，若是，则输出备用机组控制指令；

若否，则输出自动门控制指令和备用机组控制指令；

所述第一温度阈值范围和第二温度阈值范围为超出机房内的设备正常运行的预设温度的温度阈值范围，所述第一温度阈值范围小于第二温度阈值范围。

通过采用上述技术方案，可以根据不同的温度阈值范围，选择适合的降温方式，能有效实现节能。

可选的，所述自动门控制指令输出之前，该方法还包括：

所述主控制器判断当前机房的温度是否大于相邻机房的温度；

若是，则继续判断相邻两个机房的温差值是否在第三温度阈值范围内；

若是，则输出自动门控制指令，以控制自动门保持全开度。

通过采用上述技术方案，判断相邻两机房内的温度信息，确定是否开启自动门，能快速有效的实现降温。

可选的，若大于第三温度阈值范围，则输出自动门控制指令，以控制自动门保持半开度。

综上所述，本申请包括以下至少一种有益技术效果：

1.主控制器能实时采集机房热负荷，根据采集到的机房热负荷数据输出主机组调节信号，控制机组控制器实时调节主机组功率，从而实现节能的目的；

2.主控制器内设置不同的温度阈值范围，根据不同的温度阈值范围采用不同的降温方式，最大限度的实现了节能；

3.机房内设置有报警装置，当温度升高时主控制器控制报警装置进行报警，能及时提示工作人员进行维护。

附图说明

图1是本申请实施例中数据中心机房空调控制系统结构示意图。

图2是本申请实施例中数据中心机房空调节能系统中自动门安装位置示意图。

图3是图1中增加切换开关后的数据中心机房空调节能系统结构示意图。

图4是本申请实施例中数据中心机房空调控制方法示意图。

附图标记说明：1、机房；10、主控制器；20、温度检测模块；30、机组控制器；40、自动门控制器；50、报警装置；60、主机组；70、备用机组；80、自动门；90、切换开关。

具体实施方式

为了使本申请的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图1-4及实施例，对本申请进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。

本申请实施例公开一种数据中心机房空调控制系统。参照图1和图2，数据中心机房空调控制系统包括主控制器10，主控制器10的输入端连接有温度检测模块20，主控制器10的输出端分别连接有机组控制器30和自动门控制器40，机组控制器30的输出端分别连接有主机组60和备用机组70，自动门控制器40的输出端连接有自动门80。

系统工作时，主控制器10实时采集数据中心机房热负荷数据，输出主机组调节指令，机组控制器30接收主机组调节指令，输出主机组调节信号，从而对主机组60的输出功率进行调整，使主机组60输出功率满足机房热负荷，避免主机组60一直满负荷运行造成能源的浪费。上述热负荷数据为当前机房1内的设备运行的额定热负荷。

温度检测模块20包括温度传感器，温度传感器设置于机房1内，对机房1内的温度进行实时检测。在本实施例中，温度传感器可以设置有多个，且均匀分布在机房1内的墙壁上或者重点设备区域的附近，从而提升温度传感器的探测范围和探测准确性。温度传感器的信号输出端连接主控制器10的模拟量输入接口，从而向主控制器10输出模拟量的温度检测信号。

机组控制器30还用于控制备用机组70，备用机组70可以为均布于机房1内的立式空调，在其他实施例中可根据实际需求选用不同的空调，在此不做限制。主控制器10内设置有机房1内的设备正常运行的预设温度和第一预设值。在主机组60运行工作后，当温度检测模块20检测到机房1内的温度大于等于第一预设值时，主控制器10输出第一备用机组控制指令，机组控制器30接收第一备用机组控制指令，输出第一备用机组控制信号，控制备用机组70启动，对机房1进行降温；当温度检测模块20检测到机房1内的温度小于机房1内的设备正常运行的预设温度时，输出第二备用机组控制指令，机组控制器30接收第二备用机组控制指令，输出第二备用机组控制信号，控制备用机组70停止运行。

在具体的实例中，数据中心具有多个机房1，各个机房1之间相互通过自动门80进行互通。为了能够更加节能，在备用机组70开启之前，系统可以进行自动门80的控制，从而通过相邻机房1热交换来进行当前机房1的温度调节。为此，主控制器10内还设置有第二预设值，在主机组60运行工作后，当温度检测模块20检测到的当前机房1内的温度值大于第二预设值时，主控制器10需要对相邻机房1的温度进行进一步判断，主控制器10根据接收到的相邻机房1内的温度信息，判断当前机房1内的温度是否大于相邻机房1内的温度，若是，则主控制器10输出第一自动门控制指令，自动门控制器40接收第一自动门控制指令，输出自动门控制信号，控制自动门80打开，从而实现不同机房1之间的热交换，以达到降低当前机房1内温度的目的；当检测到当前机房1内的温度小于机房1内的设备正常运行的预设温度，主控制器10输出第二自动门控制指令，自动门控制器40接收第二自动门控制指令，输出第二自动门控制信号，控制自动门80关闭；当前机房1内的温度小于等于相邻机房1内温度，则主控制器10输出第一备用机组控制指令，使机组控制器30控制备用机组70启动，进行降温。通过各个机房1之间的热交换进行降温，能够减轻备用机组70压力，或者说，当备用机组70停机或者失效后，能够作为临时性保护措施，对机房1进行降温。

主控制器10的输出端还连接有报警装置50，报警装置50包括就地声光报警器。主控制器10可以设定报警阈值，主控制器10接收温度检测信号，当检测到的温度值大于等于报警阈值时，主控制器10输出报警控制信号，就地声光报警器接收报警控制信号，进行声光报警，从而能够提示机房1工作人员进行维护。

参照图3，机组控制器30的输出端和自动门控制器40的输出端均连接有同一切换开关90的一端，切换开关90的另一端分别连接备用机组70和自动门80，如果在主机组60开启后，机房1内温度升高时，可以根据温度的升高情况以及结合当前机房1环境，人工合理切换降温方式，实现空调节能。

本申请实施例还公开一种数据中心机房空调控制方法,数据中心机房空调控制方法包括以下步骤。

参照图4，步骤S101：主控制器10实时采集机房热负荷数据，并根据机房热负荷数据输出主机组调节指令。

具体的，机房1内的主机组60的功率要考虑机房1设备所产生的热量，计算机和其它设备的散热量应按产品的技术数据进行计算。一般网络设备的发热量为设备功率的70%-80%，有些存储设备甚至接近100%。机房1围护结构（墙壁、窗户等）的传热，灯光、人员、日照等的辐射热以及换新风损失的冷量一般按照机房1面积100-150W/M²制冷量考虑。总制冷量可参考计算公式如下：

Qt=Q1+Q2 ；

Qt:总制冷量(KW) ；

Q1:室内设备热负荷(=设备功率×0.8) ；

Q2:环境热负荷(=0.1KW/m²×机房面积)。

具体的，当数据中心机房1面积为240m²，机房1内设备总功率为80KW,主控制器10根据上述公式计算出:Q1=64KW,Q2=24KW，总制冷量Qt=88KW。因此此时主机组60的功率应为88KW，主控制器10根据计算出的主机组60的功率输出主机组调节指令，机组控制器30根据接收到的主机组调节指令，输出主机组调节信号，调节主机组60的功率为88KW。

步骤S102：主控制器10根据接收到的温度检测模块20上传的机房1内的温度数据，输出备用机组控制指令和/或自动门控制指令，机组控制器30接收备用机组控制指令，输出备用机组控制信号，按照预设的备用机组70的功率开启备用机组70；自动门控制器40接收主控制器10输出的自动门控制指令，输出自动门控制信号，控制自动门80开启。

具体来说，在步骤S102中，包括步骤S201：主控制器10根据接收到的温度检测模块20上传的机房1内的温度数据，判断当前实际温度与机房1内的设备正常运行的预设温度值的差值是否在第一温度阈值范围内，若是，则输出第一自动门控制指令，自动门控制器40接收第一自动门控制指令，控制自动门80开启，进行降温,直到检测到机房1当前温度小于或等于机房1内的设备正常运行的预设温度时，自动门80关闭。在本实施例中，第一温度阈值范围为大于等于0小于等于3℃。

若否，则执行下述步骤S202。

另外，主控制器10在输出第一自动门控制指令之前，主控制器10可以根据接收到的温度检测模块20上传的各个机房1内的温度数据，判断当前机房1的温度是否大于相邻机房1的温度，若是，则继续判断当前机房1内的温度与相邻机房1的温差是否在第三温度阈值范围内，若在第三温度阈值范围内，则主控制器10输出第一自动门控制指令，控制自动门80全部开启；若不在第三温度阈值范围内，则确定温差大于第三温度阈值范围，此时，主控制器10输出第三自动门控制指令，控制自动门80保持半开度。

若判断当前机房1的温度小于或者等于相邻机房1的温度，则主控制器10输出第一备用机组控制指令，控制备用机组70启动，进行降温。本实施例中第三温度阈值范围为0-8℃。本实施例中所提到的温度阈值范围可根据实际情况进行调整。

步骤S202：判断当前实际温度与机房1内的设备正常运行的预设温度值的差值是否在第二温度阈值范围内，若是，则输出第一备用机组控制指令，机组控制器30接收第一备用机组控制指令，控制备用机组70按预设的功率开启，进行降温；直到检测到的温度小于等于机房1内的设备正常运行的预设温度时，备用机组70关闭。在本实施例中，第二温度阈值范围为大于3小于等于6℃。

若否，则执行步骤S203。

步骤S203：主控制器10同时输出第一自动门控制指令和第一备用机组控制指令，自动门控制器40和机组控制器30同时接收第一自动门控制指令和第一备用机组控制指令，控制自动门80和备用机组70同时开启，进行降温，直到检测到机房1内的当前温度小于或等于机房1内的设备正常运行的预设温度时，控制自动门80和备用机组70同时关闭。

采用该方法可以根据机房1内的温度变化情况，选用不同的降温方式，实现快速降温的同时还能实现有效的节能。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，本说明书（包括摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或者具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

Claims (10)

1.一种数据中心机房空调控制系统，其特征在于：包括主控制器（10）、温度检测模块（20）、自动门控制器（40）、机组控制器（30）、主机组（60）、备用机组（70）和自动门（80），其中：

温度检测模块（20）,用于实时检测当前机房（1）内的温度，输出温度检测信号；

主控制器（10），用于实时采集机房热负荷数据，并根据机房热负荷数据输出主机组调节指令；主控制器（10）的输入端与所述温度检测模块（20）连接，根据接收到的所述温度检测信号进行判断，输出备用机组控制指令和/或自动门控制指令；

所述机组控制器（30）的输入端连接所述主控制器（10）的输出端，用于接收所述主机组调节指令，输出主机组调节信号，以调节主机组（60）的功率；

所述机组控制器（30），还用于接收所述备用机组控制指令，输出备用机组控制信号，以控制备用机组（70）启动；

所述自动门控制器（40）的输入端连接所述主控制器（10）的输出端，用于接收所述自动门控制指令，输出自动门控制信号，以开启自动门（80）。

2.根据权利要求1所述的数据中心机房空调控制系统，其特征在于：所述主控制器（10）,还用于接收相邻机房（1）之间的温度检测信号，并判断当前机房（1）的温度是否大于相邻机房（1）的温度；

若是，则继续判断相邻两个机房（1）的温差值是否在预设范围内；

若是，则输出自动门控制指令。

3.根据权利要求1所述的数据中心机房空调控制系统，其特征在于：所述温度检测模块（20）包括多个均匀分布于机房（1）内的温度传感器。

4.根据权利要求1所述的数据中心机房空调控制系统，其特征在于：还包括切换开关（90），所述机组控制器（30）和自动门控制器（40）的输出端均连接至所述切换开关（90）的一端，所述切换开关（90）的另一端分别连接备用机组（70）和自动门（80）。

5.根据权利要求1所述的数据中心机房空调控制系统，其特征在于：还包括报警装置（50），所述报警装置（50）的输入端与主控制器（10）的输出端连接，所述主控制器（10）接收温度检测模块（20）输出的温度检测信号，输出报警信号；所述报警装置（50），用于接收所述报警信号，以进行报警。

6.根据权利要求1所述的数据中心机房空调控制系统，其特征在于：所述备用机组（70）为均布于机房（1）内的立式空调。

7.一种数据中心机房空调控制方法，其特征在于：该方法包括：

通过主控制器（10）实时采集机房热负荷数据，并根据机房热负荷数据输出主机组调节指令，以使得机组控制器（30）接收所述主机组调节指令，调节主机组（60）的功率；所述热负荷数据为当前机房（1）内设备运行的额定热负荷；

之后，通过主控制器（10）判断机房（1）当前温度高于机房（1）内设备正常运行的预设温度，则主控制器（10）根据接收到的温度检测模块（20）上传的机房（1）内的温度数据与机房（1）内的设备正常运行的预设温度，输出备用机组控制指令和/或自动门控制指令，以用于机组控制器（30）接收所述备用机组控制指令，按照预设的备用机组（70）的功率开启备用机组（70）和用于自动门控制器（40）根据接收到的所述自动门控制指令，控制自动门（80）的开启。

8.根据权利要求7所述的一种数据中心机房空调控制方法，其特征在于：所述主控制器（10）根据接收到的温度检测模块（20）上传的机房（1）内的温度数据与机房（1）正常运行的预设温度，输出备用机组控制指令和/或自动门控制指令的方法，具体包括：

主控制器（10）根据接收到的温度检测模块（20）上传的机房（1）内的温度数据，判断当前实际温度与机房（1）内的设备正常运行的预设温度值的差值是否在第一温度阈值范围内，若是，则输出自动门控制指令；

若否，则判断当前实际温度与机房（1）内的设备正常运行的预设温度值的差值是否在第二温度阈值范围内，若是，则输出备用机组控制指令；

若否，则输出自动门控制指令和备用机组控制指令；

所述第一温度阈值范围和第二温度阈值范围为超出机房（1）内的设备正常运行的预设温度的温度阈值范围，所述第一温度阈值范围小于第二温度阈值范围。

9.根据权利要求8所述的一种数据中心机房空调控制方法，其特征在于：所述自动门控制指令输出之前，该方法还包括：

所述主控制器（10）判断当前机房（1）的温度是否大于相邻机房（1）的温度；

若是，则继续判断相邻两个机房（1）的温差值是否在第三温度阈值范围内；

若是，则输出自动门控制指令，以控制自动门（80）保持全开度。

10.根据权利要求9所述的一种数据中心机房空调控制方法，其特征在于：

若相邻两个机房（1）的温差值大于第三温度阈值范围，则输出自动门控制指令，以控制自动门（80）保持半开度。

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