CN114245669B - 阀组件、换热组件、机柜、机柜集群温控系统及方法和空调机房 - Google Patents

阀组件、换热组件、机柜、机柜集群温控系统及方法和空调机房 Download PDF

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Abstract

本发明提供一种阀组件、换热组件、机柜、机柜集群温控系统及方法和空调机房，阀组件包括定子阀片、转子阀片和驱动装置；定子阀片的长度方向和转子阀片的长度方向平行，定子阀片宽度方向的第一端形成铰接槽，转子阀片宽度方向的第一端形成铰接轴，铰接轴嵌设在铰接槽内并可相对铰接槽进行一定角度的转动；定子阀片宽度方向的第二端为固定端用于与集管内壁固定连接，转子阀片宽度方向的第二端为自由端用于与集管的内壁保持可滑动的密封接触；转子阀片和定子阀片至少将集管内部分成两个流道。本发明能使不同机柜内的温度Ti始终在设定的温区内波动，各机柜内的设备均能在其工作温度范围内可靠工作，杜绝宕机事故发生，保证机房长期稳定运行。

Description

阀组件、换热组件、机柜、机柜集群温控系统及方法和空调 机房
技术领域
本发明涉及一种阀组件、换热组件、机柜、机柜集群温控系统及方法和空调机房，通过对阀组件中流体流量的调节来实现机柜温度调节，属于空调领域。
背景技术
目前，我们在利用集管对换热器的冷媒进行汇集或分配时，往往通过在集管内设置分隔板使其内部形成不同的分隔腔以适应换热管流路，但问题是这样的物理结构不能进行流量调节，温控调节受限，尤其是难以适应大的机柜热集群的温控需要。比如小型机房、数据中心和通讯基站内往往设有若干机柜，包括服务器柜、交换机柜、电源模块柜和蓄电池柜等。随着互联网和电信事业的飞速发展，数据中心的能耗也越来越高，其中用于冷却机柜的空调系统的用电量就达总用电量的50％左右。
由于不同的设备发热量是不一致的，一般服务器、BBU(Building Base bandUnit，室内基带处理单元)以及电源部分的发热量较大，而交换机的发热量较小。目前，一般采用特种空调对机房内的若干机柜进行风冷散热。为保证温度调节的均衡性，对风道的科学布局提出了很高的要求，如果布局不合理，就会产生送风量不均问题，进而到达不同机柜的冷风量不均，这会导致部分受风量较低的机柜内的环境温度持续保持在高位，对柜内设备的持续稳定工作造成较大的安全隐患，很容易因设备超温而发生宕机事故，影响整个机房的正常运行，造成重大的经济损失和社会影响。
发明内容
本发明的目的是解决目前多机柜机房中对各机柜的送风量不均，容易使受冷风量较低的机柜内的环境温度超出柜内设备的工作温度范围，进而发生宕机事故的技术问题。
为实现上述发明目的：
第一方面，本发明提供一种阀组件实施例，其适于设置在集管内，包括定子阀片、转子阀片和驱动装置；
所述定子阀片的长度方向和转子阀片的长度方向平行，所述定子阀片宽度方向的第一端形成铰接槽，所述转子阀片宽度方向的第一端形成铰接轴，所述铰接轴嵌设在铰接槽内并可相对铰接槽进行一定角度的转动；
所述定子阀片宽度方向的第二端为固定端用于与所述集管内壁固定连接，所述转子阀片宽度方向的第二端为自由端用于与所述集管的内壁保持可滑动的密封接触；
所述驱动装置与所述转子阀片的铰接轴驱动连接在一起；
当所述阀组件设置在集管内时，所述定子阀片的长度方向和转子阀片的长度方向为集管的轴向方向，所述定子阀片的宽度方向和转子阀片的宽度方向为集管的径向方向，所述转子阀片和定子阀片至少将所述集管内部分成两个流道。
第二方面，本发明提供另一种阀组件实施例，其包括定子阀片、转子阀片、转轴和驱动装置；所述定子阀片的一侧边固定于流道内壁，相对的另一侧边上沿流道的轴向固定有与流道同轴的轴套，所述轴套上沿其轴向设有缺口；所述转轴设于所述轴套内，所述转子阀片的一侧边透过所述缺口沿所述转轴的轴向与其连为一体，相对的另一侧边与流道内壁之间可移动地紧密接触；所述驱动装置适于驱动所述转轴正反转动，以使所述转子阀片在所述缺口范围内来回移动；所述定子阀片与转子阀片的组合体将所述流道隔成进液流道和出液流道。
对于上述实施例可选的，所述缺口具有圆心角θ，60°≤θ≤80°。
对于上述实施例可选的，当所述转子阀片与所述缺口的其中一边接触时，所述转子阀片与所述定子阀片恰好处于同一平面上以等分流道。
本发明的第三方面，提供一种换热组件，其包括微通道换热器和上述第一方面和第二方面任一实施例所述的阀组件，所述微通道换热器包括微通道换热管和集管，所述阀组件设于所述微通道换热器的集管内将集管分成进液流道和出液流道，所述进液流道、所述微通道换热器换热管和出液流道三者相连通形成循环流道。
本发明的第四方面，提供一种机柜，其设有上述换热组件，冷风从机柜外部吸入机柜内后先吸收所述微通道换热器的冷量再冷却在所述机柜内的发热部件后排出。
进一步的，所述机柜包括前门板、机柜本体，所述机柜本体内形成一腔体，腔体内设有发热部件，其特征在于，所述换热组件铺设于所述前门板的内侧壁上，所述前门板门体为镂空结构，冷却风从所述前门板的镂空结构进入机柜本体的腔体内，先与微通道换热器换热再与放置在机柜本体内的发热部件换热。
本发明的第四方面，提供一种机柜集群温控系统，其包括风冷系统和液冷系统：
所述液冷系统包括室外换热器、蓄冷水池、流量泵以及包括多个上述任一项所述机柜的机柜集群，所述室外换热器、蓄冷水池、流量泵以及机柜集群串联在一起形成主流路，所述机柜集群设有多个并联的支流路，每一支流路上设有上述任一项所述的机柜；冷水从蓄冷水池中出来经过主流路的流量泵的加压被分配进所述各个支流路，与其所在支流路的机柜进行换热后最后汇流至主流路，由主流路进入室外换热器进行放热，冷却后再返回至冷蓄水池，如此循环往复；
所述风冷系统包括容纳所述机柜集群的机房，所述机房设有送风机、送风口以及出风口，所述送风机将冷风从机房外部送入机房内，再由机房进入机柜内，在所述机柜内先吸收所述微通道换热器的冷量再冷却设置在所述机柜内的发热部件。
进一步可选的，所述风冷系统包括空调系统，所述空调系统提供所述风冷系统所需的冷风。
进一步可选的，机柜集群温控系统还包括温度采集模块和控制模块；所述温度采集模块用于采集各机柜内的实时温度Ti和送风温度t1；所述控制模块内预设有机柜目标温度t,所述控制模块与所述机柜的阀组件的驱动装置及送风机电连接，用于根据各机柜内的实时温度Ti计算多台机柜内的温度均值A及极差B，进而通过t、t1和A来控制送风机的转速，以调节所述送风机的出风量，直至|A-t|<预设的第一温度裕度；通过Ti、A和B来控制驱动装置的转动方向和角位移，以调节所述阀组件的进液流道的流量，直至B≤预设的第二温度裕度，且|Ti-A|<预设的第三温度裕度。
进一步可选的，其第一温度裕度>所述第二温度裕度>所述第三温度裕度。
本发明的第五方面，提供一种用于机柜集群温控系统的控制方法，其包括如下步骤：
(1)设定机柜集群的目标温度为t；
(2)采集送风温度t1和n台机柜中各机柜内的实时温度Ti，i＝1，2,3，...n；
(3)计算n台机柜内实时温度Ti的均值A及极差B；
(4)判断是否达到第一层级温度控制条件：|A-t|≥预设的第一温度裕度，如是，则继续到步骤(5)，如否，则跳至步骤(6)；
(5)判断是否达到第二层级温度控制条件：A≥t+第一温度裕度，如是，则调高送风机的转速来增加出风量，以调低送风温度t1；如否，则调低送风机的转速来降低出风量，以调高送风温度t1；
(6)判断是否达到第三层级温度控制条件：B>第二温度裕度，如是，则继续到步骤(7)，如否，则返回步骤(1)；
(7)赋值i＝1；
(8)判断是否达到第四层级温度控制条件：|Ti-A|≥预设的第三温度裕度，如是，则继续到步骤(9)，如否，则跳至步骤(10)；
(9)判断是否达到第五层级温度控制条件：Ti≥A+第三温度裕度，如是，则使机柜的阀组件的驱动装置顺时针转动以增大进液流道的流量来调低温度；如否，则使机柜的阀组件的驱动装置逆时针转动以减小进液流道的流量来调高温度；
(10)赋值i＝i+1；
(11)判断是否i>n，如是，则返回步骤(2)，如否，则返回步骤(8)。
进一步可选的，所述第一温度裕度>所述第二温度裕度>所述第三温度裕度。
本发明的第六方面，还提供一种空调机房，其设有上述任一项所述的机柜或上述任一项所述的机柜集群温控系统或采用上述任一项所述的机柜集群温控方法。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
1.巧妙地在每台机柜的微通道换热器的集管内设置定制的可调流量的阀组件，在阀组件和微通道换热器中形成液冷循环流道，可对流经该液冷循环流道的冷风进行进一步冷却，有效提高了单台机柜的受冷量，且该受冷量可根据机柜内的实时温度进行双向调节，为整个机房中多台机柜的温度协同控制提供了坚实的基础。
2.对机房内多台机柜的温度协同控制采用循环遍历方法，首先，设定机柜的目标温度t，检测出送风温度t1和每台机柜内的实时温度Ti，其次，求得n台机柜内实时温度Ti的均值A和极差B，再次，先以均值A与机柜的目标温度t之间的差值的绝对值|A-t|的大小为第一层级温度控制条件，如|A-t|≥预设的第一温度裕度，则表明各机柜的实际温度与目标温度t之间还存在较大的差距，需启动双向温度控制以使各机柜内的温度向目标温度t逼近。为了确定温度的调节方向，即是调高温度还是调低温度，需进一步判断第二层级温度控制条件A≥t+第一温度裕度或A≤t-第一温度裕度是否达到，如达到A≥t+第一温度裕度，表明机柜内的温度超出目标温度t太多，需调低该机柜内的温度；如达到A≤t-第一温度裕度，表明机柜内的温度低于目标温度t太多，需调高该机柜内的温度，此阶段的调温是通过控制送风机的转速，进而调整出风量的大小来实现的；再以极差B的大小为第三层级温度控制条件，如B>预设的第二温度裕度，则表明各机柜内的实时温度Ti中，最高温度与最低温度之间的差值过大，有部分机柜内的温度过高，需启动温度控制以将温度过高的部分机柜内的温度降低；这时，开始遍历每台机柜内的实时温度Ti，然后以均值A与每台机柜内的实时温度Ti之间的差值的绝对值|Ti-A|的大小为第四层级温度控制条件，如|Ti-A|≥预设的第三温度裕度，第一温度裕度>第二温度裕度>第三温度裕度，则表明各机柜之间的温度不均衡，需启动双向温度控制以使各机柜内的温度均逼近均值A，提高各机柜之间的温度均衡性。为了确定温度的调节方向，即是调高温度还是调低温度，需进一步判断第五层级温度控制条件Ti≥A+第三温度裕度或Ti≤A-第三温度裕度是否达到，如达到Ti≥A+第三温度裕度，表明某台机柜内的温度超出均值A太多，需调低该机柜内的温度；如达到Ti≤A-第三温度裕度，表明某台机柜内的温度低于均值A太多，需调高该机柜内的温度。如未达到第三层级温度控制条件，即B≤第二温度裕度，表明各机柜内的实时温度Ti中，最高温度与最低温度之间的差值在允许范围内，则无需再判断后续的第四层级温度控制条件是否达到，即这种情况下不需要进行温度控制，只需继续监测B的大小。如某一时刻，B突然突破第二温度裕度，则继续判断第四层级温度控制条件是否达到，即是否|Ti-A|≥第二温度裕度，若否，则也无需进行温度控制，只需继续监测第四层级温度控制条件是否达到，如某一时刻达到第四层级温度控制条件，则继续根据第五层级温度控制条件的达成情况来执行不同的温度调节方向，直至每台机柜内的温度均达标。之后再循环执行上述步骤，即能使不同机柜内的温度Ti始终在设定的温区内波动，从而有效避免局部区域温度过高，使各机柜内的设备均能在其工作温度范围内可靠工作，杜绝宕机事故发生，保证机房长期稳定运行。
附图说明
通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：
图1-1为本发明阀组件实施例的分解示意图；
图1-2为本发明阀组件实施例的组合示意图；
图2-1为本发明阀组件实施例设置在集管中实施例的局部结构示意图；
图2-2为设置有本发明阀组件实施例的换热组件实施例的局部结构示意图；
图2-3为设置有本发明阀组件实施例的换热组件整体结构半剖分解示意图(为方便示意结构，没有加剖面线)；
图3为本发明机柜一个实施例的结构示意图；
图4为本发明机柜集群温控方法一个实施例的流程图；
图5为本发明空调机房一个实施例的原理示意图。
附图中，室外换热器10、蓄冷水池11、流量泵12、阀组件130、定子阀片131、轴套1311、转子阀片132、转轴1323、进液流道134、出液流道135、机柜本体20、前门板110、微通道换热器120、插箱200、后门板300、外框400。
具体实施方式
下面结合具体实施例对本发明进行详细说明。以下实施例将有助于本领域的技术人员进一步理解本发明，但不以任何形式限制本发明。应当指出的是，对本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进。这些都属于本发明的保护范围。
需要说明的是，本文中提及的诸如左、右、内、外、上、下等方位词均是指图示的方向或本领域技术人员的常规理解方向，并不代表在实际物体上的方向，也不构成任何限制，仅是为了方便说明。
【实施例1有关阀组件】
如图1-1、1-2、2-1～2-3，本实施例提供的一种阀组件，适于设置在集管内，主要发明构思及相应的构成如下：
包括定子阀片131、转子阀片1323和驱动装置；
所述定子阀片131的长度方向和转子阀片132的长度方向平行，所述定子阀片131宽度方向的第一端形成铰接槽(以下具体实施例中称之为轴套1311)，所述转子阀片132宽度方向的第一端形成铰接轴(以下具体实施例中称之为转轴1323)，所述转轴1323嵌设在轴套1311内并可相对轴套1311进行一定角度的转动；所述定子阀片131宽度方向的第二端为固定端用于与所述集管内壁固定连接，所述转子阀片132宽度方向的第二端为自由端用于与所述集管的内壁保持可滑动的密封接触；所述驱动装置与所述转子阀片132的转轴1323驱动连接在一起；
当所述阀组件设置在集管内时，所述定子阀片131的长度方向和转子阀片132的长度方向为集管的轴向方向，所述定子阀片131的宽度方向和转子阀片132的宽度方向为集管的径向方向，所述转子阀片132和定子阀片131至少将所述集管内部分成两个流道。
上述的阀组件可容易的被应用到换热组件的集管中，其巧妙的突破了现有技术中集管只能在内部被分隔成固定的几个区而不能根据实际需要进行流量分配的弊端。比如，当集管被管轴向分隔有进液流道134和出液流道135时，不能根据换热器的换热需要而调整进出液流通面积以及进行相应的流量分配。如此，本发明的这一巧妙设计，使换热器的换热效率以及可调节性大大提升。
本领域技术人员可理解的，在本发明的构思下，还可以将转子阀片132可以设计为同轴转动的多个，比如两个转子阀片132，如此集管可以形成2个以上的流道，这些流道可以根据换热器换热需要，设计为既有进流道也有出流道，还可以设置为全部是进流道或全部是出流道。此外，工作流体可以是液体也可以是气体。
此外，本领域技术人员可理解的，在本发明的构思下，铰接槽和铰接轴在轴向上可以是不连续的，只要能保证转子阀片132和定子阀片131可枢转的设置在一起。具体的，为配合方便，铰接槽可以形成一个具有缺口的类似轴套1311的结构，铰接轴形成一个类似转轴1323结构，转子阀片132的一侧边透过缺口沿转轴的轴向与转轴1323连为一体内，转轴1323与轴套1311同轴心线的设置在轴套1311内并可转动，由缺口在周向形成的缺口范围限定转子阀片132的转动范围。
下面我们结合附图给出一种阀组件示例。但本领域技术人员可理解的，不应将本实施例的阀组件全部结构视为是后续控制方法全部的必要技术特征。
如图1-1、1-2、2-1～2-3所示，本发明阀组件的一个实施例，包括定子阀片131、转子阀片132、转轴1323和驱动装置(设置在集管外，图未示出)；所述定子阀片131的一侧边1313固定于流道内壁(即集管的内壁)，相对的另一侧边上沿流道的轴向固定有与流道同轴的轴套1311，所述轴套1311上沿其轴向设有缺口1314；所述转轴1323设于所述轴套1311内，所述转子阀片132的一侧透过所述缺口沿所述转轴1323的轴向与其连为一体，相对的另一侧边1321与流道内壁之间可移动地紧密接触；所述驱动装置适于驱动所述转轴1323正反转动，以使所述转子阀片132在所述缺口范围内来回移动；所述定子阀片131与转子阀片132的组合体将所述流道隔成进液流道134和出液流道135。
该实施例中，当转子阀片132在所述缺口范围内来回移动时，会使进液流道134的截面积发生变化，从而改变进液流道134内的液体流量。具体地，当转子阀片132顺时针旋转时，进液流道134的截面积增大，则其内的液体流量增加，当转子阀片132逆时针旋转时，进液流道134的截面积减小，则其内的液体流量减少。该实施例中，流道内壁可以是集管的内壁，定子阀片131焊接或者嵌入在流道内壁上。驱动装置可以是电机，电机的输出轴与转轴1323之间轴联固定，以使电机带动转轴1323转动，进而驱动转子阀片132旋转，通过控制电机的正反转来改变转子阀片132的转动方向。定子阀片131、转子阀片132和转轴1323的长度一致，当流道内壁为集管内壁时，该长度即为集管的长度，以将集管分割成进液流道134和出液流道135两部分。本实施例中，可通过对转子阀片132转动方向和转动角位移大小的控制来实现对液体流量大小的调节，方便其用于基于冷却液流量调节的温度控制装置中。
如图1-1、1-2,2-1～2-3所示，在本发明阀组件的一个实施例中，所述缺口具有圆心角θ，60°≤θ≤80°，圆心角θ即为转子阀片132所能活动的角位移大小。参见图1，设进液流道134的初始夹角为90°，即转子阀片132位于图1中圆心角θ的右边界处，此时转子阀片132与定子阀片131之间的夹角为90°。当θ＝60°时，进液流道134的最大夹角可在初始夹角90°的基础上再增加60°，达到150°，此时转子阀片132位于图1中圆心角θ的左边界处，即图1所示位置。进液流道134的夹角的具体取值可根据实际需要在90°-150°之间动态调节。由于60°≤θ≤80°，则进液流道134的夹角的调节范围为90°-170°。当然，θ的取值不限于60°-80°之间，也可根据实际需要进行调整。本实施例中θ的取值范围是适应于多机柜机房或集群机柜的使用场景的较佳范围，在该适中的范围内可实现快速调节和温度精确控制。
在本发明阀组件的一个实施例中，当所述转子阀片132与所述缺口的其中一边接触时，所述转子阀片132与所述定子阀片131恰好处于同一平面上以等分流道。如图1所示，当转子阀片132位于圆心角θ的左边界处时正好与定子阀片131处于同一平面上，这时将整个流道等分成进液流道134和出液流道135，即两个流道的截面积相等，同时，进液流道134的截面积在可调范围内达到最大。这样可使两个流道内的液体流量保持相等，可实现最大的制冷量，提高温度调节速度。
进一步优选的，为适应集管与换热主体的换热管形成循环流道，定子阀片上还形成有隔板1312，以对应换热主体的不同换热区域，与定子阀片隔板1312的设置相对应地，转子阀片132在其阀板1321与隔板1312对应的区域形成有避让缺口1322，以使转子阀片132转动时不与定子阀片131产生干涉。
【实施例2有关换热组件】
如图2-1～2-3所示，本发明换热组件的一个换热组件实施例，包括微通道换热器120和如上述本发明阀组件任一实施例的阀组件130，微通道换热器(120)包括微通道换热管和集管，阀组件130设于微通道换热器120的集管内，阀组件130的进液流道134、微通道换热器120换热管和阀组件130的出液流道135三者相连通形成循环流道。本实施例中，将阀组件130和微通道换热器120组合成换热组件，可实现微通道换热器120内的液体流量调节，增强其温度调节范围和换热效果。
【实施例3有关机柜】
如图3所示，本发明机柜的一个实施例，其设有上述本发明上述任一实施例的换热组件。
具体的，该机柜包括前门板110和机柜本体20，换热组件铺设于所述前门板110的内侧壁上，铺设的长度和宽度与前门板110的尺寸相当，以全面覆盖柜内的设备空间。机柜本体20包括外框400、后门板300和设于外框400上的插箱200，前门板110和后门板300门体均为镂空结构。冷风从前门板110进入机柜内，然后再与微通道换热器120换热而被进一步冷却，冷却后的冷风与放置在插箱200上的服务器、BBU或交换机等发热部件进行换热，最后从后门板300的镂空孔中流出。
本实施例中，换热组件的数量可以是一个，也可以是两个进行双层布设，也可以是其他数量。换热组件内的冷却液可对刚进入前门板110的冷风进行进一步冷却，增加最终吹向柜内设备的冷量，提高降温速度。
在本发明机柜的一个实施例中，所述前门板110的门体为镂空结构。门体镂空的前门板110方便冷风均匀地进入柜内，这样冷风可与前门板110内壁满铺的换热组件均匀接触，使冷风被均匀降温。
进一步的，为提升机柜内冷风与微通道换热器的换热效果，机柜内还可以设置有冷却风机加强对流换热。
【实施例4有关机柜集群温控系统】
本发明还提供一种设有多个上述机柜实施例的机柜集群温控系统，实施例，该机柜集群温控系统包括风冷系统和液冷系统；其中，
液冷系统包括室外换热器10、蓄冷水池11、流量泵12以及机柜集群，室外换热器10、蓄冷水池11、流量泵12以及机柜集群串联在一起形成主流路，所述机柜集群设有多个并联的支流路，每一支流路上设有一机柜，每一机柜的微通道换热器120的管程串联在支流路上；冷水从蓄冷水池中出来经过主流路的流量泵的加压被分配进所述各个支流路，与其所在支流路的机柜的微通道换热器进行换热后最后汇流至主流路，由主流路进入室外换热器进行放热，冷却后再返回至冷蓄水池，如此循环往复；
风冷系统包括容纳所述机柜集群的机房，所述机房设有送风机、送风口以及出风口，所述送风机将冷风从机房外部送入机房内，再由机房进入机柜内，在所述机柜内先吸收所述微通道换热器的冷量再冷却设置在所述机柜内的发热部件。
进一步的，还包括温度采集模块和控制模块；所述温度采集模块用于采集各机柜内的实时温度Ti和送风温度t1；所述控制模块内预设有机柜目标温度t,所述控制模块与所述机柜的阀组件(130)的驱动装置及送风机电连接，用于根据各机柜内的实时温度Ti计算多台机柜内的温度均值A及极差B，进而通过t、t1和A来控制送风机的转速，以调节所述送风机的出风量，直至|A-t|<预设的第一温度裕度；通过Ti、A和B来控制驱动装置的转动方向和角位移，以调节所述机柜的阀组件(130)的进液流道(134)的流量，直至B≤预设的第二温度裕度，且|Ti-A|<预设的第三温度裕度。本实施例中，可实现多机柜温度的协同控制，最终使各机柜之间的温差控制在预设范围内，达到各机柜温度均衡的效果。
需要说明的是，机柜目标温度t可以是各个机柜设置一个共同的目标温度，也可以根据机柜的各自需要，分别设置目标温度，本实施例为控制方面，各个机柜采用相同的目标温度。
在本发明机柜集群温控系统的一个实施例中，所述第一温度裕度>所述第二温度裕度>所述第三温度裕度。如，所述第一温度裕度＝6℃，所述第二温度裕度＝5℃，所述第三温度裕度＝3℃。第一温度裕度主要体现各机柜温度均值A与机柜目标温度t之间的差距，不宜设置过大，也不宜过小，6℃的温差能较好地拉近二者之间的距离。第二温度裕度主要体现各机柜内实时温度Ti中最大值与最小值之间的差距，不宜设置过大，也不宜过小，5℃的温差能较好地达成各机柜温度均衡。第三温度裕度主要体现各机柜内实时温度Ti的均值A与Ti之间的差距，该值是在第二温度裕度基础上的进一步细分，所以要小于第二温度裕度，3℃的温差能较好地满足温度均衡控制和快速调节的要求。
【实施例5有关机柜集群温控系统的控制控方法】
如图4所示，本发明机柜集群温控方法的一个实施例，包括如下步骤：(1)设定机柜集群的目标温度为t；(2)采集送风温度t1和n台机柜中各机柜内的实时温度Ti，i＝1，2,3，...n；(3)计算n台机柜内实时温度Ti的均值A及极差B；(4)判断是否达到第一层级温度控制条件：|A-t|≥预设的第一温度裕度，如是，则继续到步骤(5)，如否，则跳至步骤(6)；(5)判断是否达到第二层级温度控制条件：A≥t+第一温度裕度，如是，则调高送风机的转速来增加出风量，以调低送风温度t1；如否，则调低送风机的转速来降低出风量，以调高送风温度t1；(6)判断是否达到第三层级温度控制条件：B>第二温度裕度，如是，则继续到步骤(7)，如否，则返回步骤(1)；(7)赋值i＝1；(8)判断是否达到第四层级温度控制条件：|Ti-A|≥预设的第三温度裕度，如是，则继续到步骤(9)，如否，则跳至步骤(10)；(9)判断是否达到第五层级温度控制条件：Ti≥A+第三温度裕度，如是，则使机柜的阀组件(130)的驱动装置顺时针转动以增大进液流道(134)的流量来调低温度；如否，则使机柜的阀组件(130)的驱动装置逆时针转动以减小进液流道(134)的流量来调高温度；(10)赋值i＝i+1；(11)判断是否i>n，如是，则返回步骤(2)，重新检测各机柜内温度，即开始第二轮遍历，如此循环往复；如否，则返回步骤(8)，继续遍历余下的机柜。
本实施例中，对机房内多台机柜的温度协同控制采用循环遍历方法，首先，设定机柜的目标温度t，检测出送风温度t1和每台机柜内的实时温度Ti，其次，求得n台机柜内实时温度Ti的均值A和极差B，再次，先以均值A与机柜的目标温度t之间的差值的绝对值|A-t|的大小为第一层级温度控制条件，如|A-t|≥预设的第一温度裕度，则表明各机柜的实际温度与目标温度t之间还存在较大的差距，需启动双向温度控制以使各机柜内的温度向目标温度t逼近。为了确定温度的调节方向，即是调高温度还是调低温度，需进一步判断第二层级温度控制条件A≥t+第一温度裕度或A≤t-第一温度裕度是否达到，如达到A≥t+第一温度裕度，表明机柜内的温度超出目标温度t太多，需调低该机柜内的温度；如达到A≤t-第一温度裕度，表明机柜内的温度低于目标温度t太多，需调高该机柜内的温度，此阶段的调温是通过控制送风机的转速，进而调整出风量的大小来实现的；再以极差B的大小为第三层级温度控制条件，如B>预设的第二温度裕度，则表明各机柜内的实时温度Ti中，最高温度与最低温度之间的差值过大，有部分机柜内的温度过高，需启动温度控制以将温度过高的部分机柜内的温度降低；这时，开始遍历每台机柜内的实时温度Ti，然后以均值A与每台机柜内的实时温度Ti之间的差值的绝对值|Ti-A|的大小为第四层级温度控制条件，如|Ti-A|≥预设的第三温度裕度，第一温度裕度>第二温度裕度>第三温度裕度，则表明各机柜之间的温度不均衡，需启动双向温度控制以使各机柜内的温度均逼近均值A，提高各机柜之间的温度均衡性。为了确定温度的调节方向，即是调高温度还是调低温度，需进一步判断第五层级温度控制条件Ti≥A+第三温度裕度或Ti≤A-第三温度裕度是否达到，如达到Ti≥A+第三温度裕度，表明某台机柜内的温度超出均值A太多，需调低该机柜内的温度；如达到Ti≤A-第三温度裕度，表明某台机柜内的温度低于均值A太多，需调高该机柜内的温度。如未达到第三层级温度控制条件，即B≤第二温度裕度，表明各机柜内的实时温度Ti中，最高温度与最低温度之间的差值在允许范围内，则无需再判断后续的第四层级温度控制条件是否达到，即这种情况下不需要进行温度控制，只需继续监测B的大小。如某一时刻，B突然突破第二温度裕度，则继续判断第四层级温度控制条件是否达到，即是否|Ti-A|≥第二温度裕度，若否，则也无需进行温度控制，只需继续监测第四层级温度控制条件是否达到，如某一时刻达到第四层级温度控制条件，则继续根据第五层级温度控制条件的达成情况来执行不同的温度调节方向，直至每台机柜内的温度均达标。之后再循环执行上述步骤，即能使不同机柜内的温度Ti始终在设定的温区内波动，从而有效避免局部区域温度过高，使各机柜内的设备均能在其工作温度范围内可靠工作，杜绝宕机事故发生，保证机房长期稳定运行。
需要说明的是，风量、液体流量与调温幅度之间具有确定的数量关系，以便能根据需要升高或降低的温度值来确定风量、液体流量的大小。风机的转速与风量之间具有确定的数量关系，以便能根据需要调节的风量值来确定风机转速需要调整的大小；驱动装置的转动量与流量之间也具有确定的数量关系，以便能根据需要调节的流量值来确定转动的角位移大小，该角位移是在原位置上需要增加或减小的部分。
因为换热量和流路设计、风量、液体流量有很强的关联性的，实际换热量是多参数影响的结果。举例来说，对于单向流，可以采用cρqtΔT＝Q计算换热量，其中c为比热，ρ为密度，q为流量，t为时间，ΔT为温差，Q为换热量。
当压力、温度、液体种类等其他因素相同时，液体流量和进液流道134的截面积之间成正比。
在本发明机柜集群温控方法的一个实施例中，所述第一温度裕度>所述第二温度裕度>所述第三温度裕度。如，所述第一温度裕度＝6℃，所述第二温度裕度＝5℃，所述第三温度裕度＝3℃。第一温度裕度主要体现各机柜温度均值A与机柜目标温度t之间的差距，不宜设置过大，也不宜过小，6℃的温差能较好地拉近二者之间的距离。第二温度裕度主要体现各机柜内实时温度Ti中最大值与最小值之间的差距，不宜设置过大，也不宜过小，5℃的温差能较好地达成各机柜温度均衡。第三温度裕度主要体现各机柜内实时温度Ti的均值A与Ti之间的差距，该值是在第二温度裕度基础上的进一步细分，所以要小于第二温度裕度，3℃的温差能较好地满足温度均衡控制和快速调节的要求。
【实施例6有关空调机房】
一种空调机房，其设有上述任一实施例所述的机柜或任一所述的机柜集群温控系统或采用任一实施例所述的机柜集群温控方法。
进一步优选的，结合图5所示，本发明空调机房的一个实施例，包括风冷系统，还包括液冷系统，所述液冷系统包括至少一个如上述本发明机柜任一实施例所述的机柜、室外换热器10、蓄冷水池11、可调流量泵12和如上述本发明机柜集群温控系统任一实施例所述的机柜集群温控系统，所述机柜的阀组件130的进液流道134与所述可调流量泵12连通，所述机柜的阀组件130的出液流道135与所述室外换热器10连通，所述室外换热器10通过所述蓄冷水池11与所述可调流量泵12连通，蓄冷水池11为可调流量泵12调节流量提供水源(增大流量时)和蓄水空间(减小流量时)；所述机柜集群温控系统用于用于通过如上述本发明机柜集群温控方法任一实施例所述的机柜集群温控方法使各机柜内的温度维持在预设范围内。
如图5所示，室外换热器10可设于室外，冷水从蓄冷水池11中出来后经过可调流量泵12的加压流向多条支路上进行分流，每条支路上有一台机柜，机柜包括机柜本体20及可调流量的阀组件130，通过上述的机柜集群温控方法，可以实现不同支路上的冷水流量不同，使发热量或温度不同的机柜的受冷量不同，从而实现温度动态调节。流经机柜后的温度升高的水汇流至主流路并进入室外换热器10进行置换、冷却，最后回归蓄冷水池11，形成循环液冷流路。冷风从机房的进风口进入后，按照预先布局的风道进入各机柜，与机柜前门板110上的液冷循环流道接触后得到进一步冷却，最后吹向柜内的设备，可快速降温。图5中，细箭头表示液冷系统中液体的流动方向，粗箭头表示风的流向，其中最上方的粗箭头代表进风，框外或室外的两个粗箭头表示出风，其他粗箭头表示流经每台机柜内的风量。
以上对本发明的具体实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，本领域技术人员可以在权利要求的范围内做出各种变形或修改，这并不影响本发明的实质内容。上述各优选特征在互不冲突的情况下，可以任意组合使用。

Claims (14)

1.一种阀组件，适于设置在集管内，其特征在于，包括定子阀片(131)、转子阀片(132)和驱动装置；
所述定子阀片(131)的长度方向和转子阀片(132)的长度方向平行，所述定子阀片(131)宽度方向的第一端形成铰接槽，所述转子阀片宽度方向的第一端形成铰接轴，所述铰接轴嵌设在铰接槽内并可相对铰接槽进行一定角度的转动；
所述定子阀片(131)宽度方向的第二端为固定端用于与所述集管内壁固定连接，所述转子阀片(132)宽度方向的第二端为自由端用于与所述集管的内壁保持可滑动的密封接触；
所述驱动装置与所述转子阀片的铰接轴驱动连接在一起；
当所述阀组件设置在集管内时，所述定子阀片(131)的长度方向和转子阀片(132)的长度方向为集管的轴向方向，所述定子阀片(131)的宽度方向和转子阀片(132)的宽度方向为集管的径向方向，所述转子阀片和定子阀片至少将所述集管内部分成两个流道。
2.一种阀组件，其特征在于，包括定子阀片(131)、转子阀片(132)、转轴(1323)和驱动装置；所述定子阀片(131)的一侧边固定于流道内壁，相对的另一侧边上沿流道的轴向固定有与流道同轴的轴套，所述轴套上沿其轴向设有缺口；所述转轴(1323)设于所述轴套内，所述转子阀片(132)的一侧边透过所述缺口沿所述转轴(1323)的轴向与其连为一体，相对的另一侧边与流道内壁之间可移动地紧密接触；所述驱动装置适于驱动所述转轴(1323)正反转动，以使所述转子阀片(132)在所述缺口范围内来回移动；所述定子阀片(131)与转子阀片(132)的组合体将所述流道隔成进液流道(134)和出液流道(135)。
3.根据权利要求2所述的阀组件，其特征在于，所述缺口具有圆心角θ，60°≤θ ≤80°。
4.根据权利要求2或3所述的阀组件，其特征在于，当所述转子阀片(132)与所述缺口的其中一边接触时，所述转子阀片(132)与所述定子阀片(131)恰好处于同一平面上以等分流道。
5.一种换热组件，其特征在于，包括微通道换热器(120)和如权利要求1-4任一项所述的阀组件(130)，所述微通道换热器(120)包括微通道换热管和集管，所述阀组件(130)设于所述微通道换热器(120)的集管内将集管分成进液流道(134)和出液流道(135)，所述进液流道(134)、所述微通道换热器(120)换热管和出液流道(135)三者相连通形成循环流道。
6.一种机柜，其特征在于，其设有权利要求5所述的换热组件，冷风从机柜外部吸入机柜内后先吸收所述微通道换热器的冷量再冷却在所述机柜内的发热部件后排出。
7.根据权利要求6所述的机柜，其特征在于，所述机柜包括前门板(110)、机柜本体(20)，所述机柜本体(20)内形成一腔体，腔体内设有发热部件，所述换热组件铺设于所述前门板(110)的内侧壁上，所述前门板(110)门体为镂空结构，冷却风从所述前门板的镂空结构进入机柜本体(20)的腔体内，先与微通道换热器换热再与放置在机柜本体(20)内的发热部件换热。
8.一种机柜集群温控系统，其特征在于：所述机柜集群温控系统包括风冷系统和液冷系统：
所述液冷系统包括室外换热器、蓄冷水池、流量泵以及包括多个权利要求6或7所述机柜的机柜集群，所述室外换热器、蓄冷水池、流量泵以及机柜集群串联在一起形成主流路，所述机柜集群设有多个并联的支流路，每一支流路上设有一权利要求6或7所述的机柜；冷水从蓄冷水池中出来经过主流路的流量泵的加压被分配进所述各个支流路，与其所在支流路的机柜的微通道换热器进行换热后最后汇流至主流路，由主流路进入室外换热器进行放热，冷却后再返回至冷蓄水池，如此循环往复；
所述风冷系统包括容纳所述机柜集群的机房，所述机房设有送风机、送风口以及出风口，所述送风机将冷风从机房外部送入机房内，再由机房进入机柜内，在所述机柜内先吸收所述微通道换热器的冷量再冷却设置在所述机柜内的发热部件。
9.如权利要求8所述的机柜集群温控系统，其特征在于：所述风冷系统包括空调系统，所述空调系统提供所述风冷系统所需的冷风。
10.如权利要求8或9所述的机柜集群温控系统，其特征在于，包括温度采集模块和控制模块；所述温度采集模块用于采集各机柜内的实时温度Ti和送风温度t1；所述控制模块内预设有机柜目标温度t,所述控制模块与所述机柜的阀组件(130)的驱动装置及送风机电连接，用于根据各机柜内的实时温度Ti计算多台机柜内的温度均值A及极差B，进而通过t、t1和A来控制送风机的转速，以调节所述送风机的出风量，直至|A-t|<预设的第一温度裕度；通过Ti、A和B来控制驱动装置的转动方向和角位移，以调节所述阀组件(130)的进液流道(134)的流量，直至B≤预设的第二温度裕度，且|Ti-A|<预设的第三温度裕度。
11.根据权利要求10所述的机柜集群温控系统，其特征在于，所述第一温度裕度>所述第二温度裕度>所述第三温度裕度。
12.一种用于权利要求8或9所述的机柜集群温控系统的控制方法，其特征在于，包括如下步骤：
(1)设定机柜集群的目标温度为t；
(2)采集送风温度t1和n台机柜中各机柜内的实时温度Ti，i＝1，2,3，...n；
(3)计算n台机柜内实时温度Ti的均值A及极差B；
(4)判断是否达到第一层级温度控制条件：|A-t|≥预设的第一温度裕度，如是，则继续到步骤(5)，如否，则跳至步骤(6)；
(5)判断是否达到第二层级温度控制条件：A≥t+第一温度裕度，如是，则调高送风机的转速来增加出风量，以调低送风温度t1；如否，则调低送风机的转速来降低出风量，以调高送风温度t1；
(6)判断是否达到第三层级温度控制条件：B>第二温度裕度，如是，则继续到步骤(7)，如否，则返回步骤(1)；
(7)赋值i＝1；
(8)判断是否达到第四层级温度控制条件：|Ti-A|≥预设的第三温度裕度，如是，则继续到步骤(9)，如否，则跳至步骤(10)；
(9)判断是否达到第五层级温度控制条件：Ti≥A+第三温度裕度，如是，则使机柜的阀组件(130)的驱动装置顺时针转动以增大进液流道(134)的流量来调低温度；如否，则使机柜的阀组件(130)的驱动装置逆时针转动以减小进液流道(134)的流量来调高温度；
(10)赋值i＝i+1；
(11)判断是否i>n，如是，则返回步骤(2)，如否，则返回步骤(8)。
13.根据权利要求12所述的机柜集群温控系统的控制方法，其特征在于，所述第一温度裕度>所述第二温度裕度>所述第三温度裕度。
14.一种空调机房，其特征在于，其设有权利要求6-7任一项所述的机柜或权利要求8-11任一项所述的机柜集群温控系统或采用权利要求12-13任一项所述的机柜集群温控系统的控制方法。
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