CN114265442A - 确定室外湿球温度的方法、风机控制方法、电子设备 - Google Patents
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Abstract
本发明属于机房群控技术领域,具体提供一种用于机房群控系统的确定室外湿球温度的方法、风机控制方法、电子设备。为此目的,本发明的确定室外湿球温度的方法基于室外干球温度和相对湿度得到空气焓值和露点温度,设定上限温度和下限温度并根据上限温度和下限温度得到猜测湿球温度,将猜测湿球温度带入热力学公式得到猜测空气焓值,判断空气焓值和猜测空气焓值的大小关系,并根据结果更新上限温度/下限温度。通过折半循环,以最终的猜测湿球温度作为湿球温度。通过上述确定室外湿球温度的方法能够在较低成本的情况下得到较为精确的湿球温度,更好的应用于制冷站群控,更有利于实现冷却塔风机的精准控制。
Description
技术领域
本发明属于机房群控技术领域,具体提供一种用于机房群控系统的确定室外湿球温度的方法、风机控制方法、电子设备。
背景技术
目前机房群控系统中,往往都会设计一个气象站,气象站中会安装一个室外温湿度传感器,用来测量室外的干球温度及相对湿度。但对于制冷站群控而言,如果仅通过传感器测量的干球温度来进行冷却塔风机的控制会导致控制效果不准确,同时也会造成测量的相对湿度这一资源的浪费。
室外干球温度及相对湿度不能直接拿来用于制冷站群控上逻辑的控制及策略的制定,但可以通过室外干球温度和相对湿度来得到湿球温度,由湿球温度实现对冷却塔风机的控制。常用的计算方法为通过将干球温度和相对湿度带入参照空气焓值表来获取湿球温度,但这样获取的湿球温度精确度较低,同样不利于对冷却塔风机实现精准控制。
相应的,本领域需要一种新的确定室外湿球温度的方法以及对冷却塔风机的控制方法来解决上述问题。
发明内容
本发明旨在解决上述技术问题,即,解决现有冷却塔风机需要通过室外干球温度和相对湿度计算的湿球温度来控制,而使用空气焓值表计算的湿球温度精确度又较低的问题。
在第一方面,本发明提供了一种确定室外湿球温度方法,应用于机房群控系统,包括以下步骤:
步骤S1.获取干球温度Td和相对湿度Hr,基于所述干球温度Td和所述相对湿度Hr得到空气焓值i和露点温度T1;
步骤S2.基于上限温度和下限温度得到猜测湿球温度Tw,且计数器开始计数,其中所述上限温度初始值为干球温度Td,所述下限温度初始值为露点温度T1;
步骤S3.判断所述猜测湿球温度Tw与所述下限温度之间的差值是否小于第一预设差值,若是,则进入步骤S7,否则进入步骤S4;
步骤S4.基于所述猜测湿球温度Tw得到猜测空气焓值iw;
步骤S5.判断所述空气焓值i是否大于所述猜测空气焓值iw,并根据比较结果更新所述上限温度或所述下限温度;
步骤S6.判断所述计数器计数数值是否大于预设数值,若是,则执行步骤S7,若否,则基于步骤S5更新后的所述下限温度或所述上限温度继续执行步骤S2-S6,直到所述计数器计数数值大于所述预设数值。
步骤S7.以所述猜测湿球温度Tw作为湿球温度。
在上述确定室外湿球温度方法的优选技术方案中,“获取干球温度Td和相对湿度Hr,基于所述干球温度Td和相对湿度Hr得到空气焓值i”的步骤包括:
通过室外温湿度传感器得到干球温度Td和相对湿度Hr;
根据所述干球温度Td、所述相对湿度Hr和以下热力学计算公式得到所述空气焓值i:
i=1.01Td+(2500+1.84Td)d;
在上述热力学公式中,Pv为水的饱和蒸气压,d为含湿量,i为空气焓值。
在上述确定室外湿球温度方法的优选技术方案中,“获取干球温度Td和相对湿度Hr,基于所述干球温度Td和相对湿度Hr得到露点温度T1”的步骤包括:
通过室外温湿度传感器得到干球温度Td和相对湿度Hr;
根据所述干球温度Td、所述相对湿度Hr和以下热力学计算公式得到所述露点温度T1:
在上述热力学公式中,X为中间过渡值,T1为露点温度。
在上述确定室外湿球温度方法的优选技术方案中,“基于上限温度和下限温度得到猜测湿球温度Tw”的步骤包括:
基于所述上限温度和所述下限温度之和的均值得到所述猜测湿球温度Tw。
在上述确定室外湿球温度方法的优选技术方案中,“基于所述猜测湿球温度Tw得到猜测空气焓值iw”包括:
iw=1.01Tw+(2500+1.84Tw)dw;
在上述热力学公式中,Pvw为猜测水的饱和蒸气压,dw为猜测含湿量,iw为猜测空气焓值。
在上述确定室外湿球温度方法的优选技术方案中,“判断空气焓值i是否大于猜测空气焓值iw,并根据比较结果更新所述上限温度或所述下限温度”的步骤包括:
如果所述空气焓值i大于所述猜测空气焓值iw,则将所述猜测湿球温度Tw赋值给所述下限温度;
如果所述空气焓值i小于等于所述猜测空气焓值iw,则将所述猜测湿球温度Tw赋值给所述上限温度。
本发明还提供了一种确定室外湿球温度的装置,包括:
获取模块,被配置为获取干球温度Td和相对湿度Hr,基于所述干球温度Td和所述相对湿度Hr得到空气焓值i和露点温度T1;
湿球温度确定模块,被配置为执行以下步骤:
步骤S21.基于上限温度和下限温度得到猜测湿球温度Tw,且计数器开始计数,其中所述上限温度初始值为干球温度Td,所述下限温度初始值为露点温度T1;
步骤S22.判断所述猜测湿球温度Tw与所述下限温度之间的差值是否小于第一预设差值,若是,则进入步骤S26,否则进入步骤S23;
步骤S23.基于所述猜测湿球温度Tw得到猜测空气焓值iw;
步骤S24.判断所述空气焓值i是否大于所述猜测空气焓值iw,并根据比较结果更新所述上限温度或所述下限温度;
步骤S25.判断所述计数器计数数值是否大于预设数值,若是,则执行步骤S26,若否,则基于步骤S24更新后的所述下限温度或所述上限温度继续执行步骤S21-S25,直到所述计数器计数数值大于所述预设数值。
步骤S26.以所述猜测湿球温度Tw作为湿球温度。
本发明还提供了一种风机控制方法,所述风机控制方法包括上述技术方案中任一项所述的方法确定室外湿球温度;
基于所述湿球温度进行风机控制,包括以下步骤:
步骤S31.根据湿球温度来确定风机的设定温度;
步骤S32.判断出水温度与所述设定温度之间的差值是否小于第二预设差值,并根据判断结果来控制风机的启停或转速的调节。
本发明还提供了一种电子设备,所述设备包括存储器和处理器,所述存储器中存储有机器可执行指令,当所述机器可执行指令被所述处理器执行时,使得所述设备能实现上述技术方案中任一项所述的确定室外湿球温度的方法或上述风机控制方法。
本发明还提供了一种可读存储介质,其中存储有多条程序代码,所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行上述技术方案中任一项所述的确定室外湿球温度方法或上述风机控制方法。
本领域人员能够理解的是,在本发明的技术方案中通过提供一种根据室外干球温度和相对湿度来计算湿球温度的新方法,能够在较低成本的情况下得到较为精确的湿球温度,更好的应用于制冷站群控,更有利于实现冷却塔风机的精准控制。
附图说明
图1是根据本发明的确定室外湿球温度的主要步骤流程示意图;
图2是根据本发明的确定室外湿球温度的装置的主要结构框图示意图;
图3是根据本发明的基于湿球温度控制风机的主要步骤流程示意图;
图4是根据本发明的确定室外湿球温度的电子设备的主要结构框图示意图。
具体实施方式
下面参照附图来描述本发明的一些实施方式。本领域技术人员应当理解的是,这些实施方式仅仅用于解释本发明的技术原理,并非旨在限制本发明的保护范围。
在本发明的描述中,“模块”、“处理器”可以包括硬件、软件或者两者的组合。一个模块可以包括硬件电路,各种合适的感应器,通信端口,存储器,也可以包括软件部分,比如程序代码,也可以是软件和硬件的组合。处理器可以是中央处理器、微处理器、数字信号处理器或者其他任何合适的处理器。处理器具有数据和/或信号处理功能。处理器可以以软件方式实现、硬件方式实现或者二者结合方式实现。非暂时性的计算机可读存储介质包括任何合适的可存储程序代码的介质,比如磁碟、硬盘、光碟、闪存、只读存储器、随机存取存储器等等。术语“A和/或B”表示所有可能的A与B的组合,比如只是A、只是B或者A和B。术语“至少一个A或B”或者“A和B中的至少一个”含义与“A和/或B”类似,可以包括只是A、只是B或者A和B。单数形式的术语“一个”、“这个”也可以包含复数形式。
目前的冷却塔风机大多是通过室外干球温度进行控制,但这会导致控制效果的不准确,而且也会造成对测得的相对湿度这一资源的浪费。通过室外干球温度和相对湿度计算得到的湿球温度来控制冷却塔风机能够改善控制效果,但如果是通过参照空气焓值表获取的湿球温度会造成精确度较低,将同样不利于对冷却塔风机实现精准控制。
本发明提供了一种用于机房群控系统的确定室外湿球温度的方法、风机控制方法、电子设备来解决上述问题。
如图1所示,本发明提供了一种应用于机房群控系统的确定室外湿球温度的方法,该方法能够通过室外干球温度和相对湿度来计算出具有较高精度的室外湿球温度,从而提高对冷却塔风机的控制精度,该方法主要包括下列步骤S1-步骤S7。
步骤S1:获取干球温度Td和相对湿度Hr,基于干球温度Td和相对湿度Hr得到空气焓值i和露点温度T1。其中,室外干球温度是指在室外暴露于空气中而又不受太阳直接照射的干球温度表上所读取的数值,它是温度计在普通空气中所测出的温度;相对湿度是指空气中水汽压与相同温度下饱和水气压的百分比或湿空气的绝对湿度与相同温度下可能达到的最大绝对湿度之比;空气焓值是指空气中含有的总热量,通常以干空气的单位质量为基准;露点温度是指在空气中水汽含量不变,保持一定气压的情况下,使空气冷却达到饱和时的温度,即水蒸气与水达到平衡状态的温度。
在本实施例中,通过安装在室外的温湿度传感器可以获取到干球温度Td和相对湿度Hr,然后将干球温度Td和相对湿度Hr代入到不同的热力学公式中,分别计算出空气焓值i和露点温度T1。其中,通过干球温度Td和相对湿度Hr来计算空气焓值i的热力学公式为:
i=1.01Td+(2500+1.84Td)d。
在上述热力学公式中,Pv为水的饱和蒸气压,d为含湿量,i为空气焓值。
通过干球温度Td和相对湿度Hr来计算露点温度T1的热力学公式为:
在上述热力学公式中,X为中间过渡值,T1为露点温度。
步骤S2:基于上限温度和下限温度得到猜测湿球温度Tw,且计数器开始计数,其中上限温度初始值为干球温度Td,下限温度初始值为露点温度T1。
湿球温度为在绝热条件下,大量的水与有限的湿空气接触,水蒸气所需的潜热完全来自于湿空气温度降低所放出的显热,当系统中空气达到饱和状态且系统达到平衡时系统的温度,也就是说,湿球温度是当前环境仅通过蒸发水分所能达到的最低温度。湿球温度是利用水分蒸发带走了一部分热量后的温度,所以湿球温度应该小于干球温度,因此在本实施例中选择干球温度作为上限温度的初始值;湿球温度是无法小于露点温度的,否则空气中的水分就会发生凝固,因此在本实施例中选择露点温度作为下限温度的初始值。
在实施例中,猜测湿球温度Tw为上限温度和下限温度之和的均值。同时为了提高湿球温度的计算精度,在实施例中设置了一个计数器的初始值为0、最高循环次数为50的for循环,每执行一次步骤S2计数器的值就会加1,直到完成所有的循环。
需要说明的是,尽管这里描述的是最高循环次数为50,但这并不是限制性的,本领域的技术人员可以根据需要选择其他的最高循环次数。对最高循环次数的调整并不会改变本发明的原理,因此调整后的技术方案也将落入本发明的保护范围之内。
步骤S3:判断猜测湿球温度Tw与下限温度之间的差值是否小于第一预设差值,若是,则进入步骤S7,否则进入步骤S4;
猜测湿球温度Tw是无法等于下限温度的,在本实施例中,判断猜测湿球温度Tw的值减下限温度的值是否小于0.0001,如果满足条件则说明猜测湿球温度Tw的值已经达到了足够小,不需要再进一步的进行循环,否则则需要继续循环。
还需要说明的是,尽管这里描述的是第一预设差值为0.0001,但这并不是限制性的,本领域技术人员可以根据需要选择其他合理的第一预设差值。对第一预设差值的调整并不会改变本发明的原理,因此调整后的技术方案也将落入本发明的保护范围之内。
步骤S4:基于猜测湿球温度Tw得到猜测空气焓值iw。
在本实施例中,将猜测湿球温度Tw代入到热力学公式中来计算猜测空气焓值iw,其具体的热力学公式为:
iw=1.01Tw+(2500+1.84Tw)dw。
在上述热力学公式中,Pvw为猜测水的饱和蒸气压,dw为猜测含湿量,iw为猜测空气焓值。
步骤S5:判断空气焓值i是否大于猜测空气焓值iw,并根据比较结果更新上限温度或下限温度。
在本实施例中,如果空气焓值i大于猜测空气焓值iw,则说明猜测的空气中具有较少的总热量,因此将猜测湿球温度Tw赋值给下限温度;如果空气焓值i小于等于猜测空气焓值iw,则说明猜测的空气中具有较多的总热量,因此将猜测湿球温度Tw赋值给上限温度。改变赋值后的上限温度/下限温度在后续循环中使用最近一次更新的赋值。
步骤S6:判断计数器计数数值是否大于预设数值,若是,则执行步骤S7,若否,则基于步骤S5更新后的下限温度或上限温度继续执行步骤S2-S6,直到计数器计数数值大于所述预设数值。
在本实施例中,每执行一次步骤S2就对计数器的值加1,在步骤S6中计数器的值如果小于等于50,则在更新了下限温度或上限温度的基础上返回到步骤S2继续进行循环;计数器的值如果大于50,则说明已经完成了所有的循环,循环结束。
步骤S7:以猜测湿球温度Tw作为湿球温度。
在本实施例中,当猜测湿球温度Tw减下限温度的值小于0.0001或者循环达到了最高循环次数50次后结束循环,将循环得到的猜测湿球温度Tw作为湿球温度。
进一步,本发明还提供了一种确定室外湿球温度的装置。
参阅附图2,本发明实施例中的确定室外湿球温度的装置1包括获取模块11和湿球温度确定模块12。在本实施例中,获取模块11可以被配置为获取干球温度Td和相对湿度Hr,基于干球温度Td和相对湿度Hr得到空气焓值i和露点温度T1。湿球温度确定模块12被配置为通过折半循环的方式确定最终的湿球温度,循环的次数可以根据实际需要来进行设定,其主要通过以下步骤来执行:
步骤S21.基于上限温度和下限温度得到猜测湿球温度Tw,且计数器开始计数,其中上限温度初始值为干球温度Td,下限温度初始值为露点温度T1;
步骤S22.判断猜测湿球温度Tw与下限温度之间的差值是否小于第一预设差值,若是,则进入步骤S26,否则进入步骤S23;
步骤S23.基于猜测湿球温度Tw得到猜测空气焓值iw;
步骤S24.判断空气焓值i是否大于猜测空气焓值iw,并根据比较结果更新上限温度或下限温度;
步骤S25.判断计数器计数数值是否大于预设数值,若是,则执行步骤S26,若否,则基于步骤S24更新后的下限温度或上限温度继续执行步骤S21-S25,直到计数器计数数值大于预设数值。
步骤S26.以猜测湿球温度Tw作为湿球温度。
上述确定室外湿球温度的装置以用于执行图1所示的确定室外湿球温度的方法实施例,两者的技术原理、所解决的技术问题及产生的技术效果相似,本技术领域技术人员可以清楚地了解到,为了描述的方便和简洁,确定室外湿球温度的装置的具体工作过程及有关说明,可以参考确定室外湿球温度的方法的实施例所描述的内容,此处不再赘述。
参阅附图3,本发明还提供了一种风机控制方法,包括上述任一项实施例的方法来确定湿球温度并基于湿球温度进行风机控制,基于湿球温度进行风机控制包括以下步骤:
步骤S31.根据湿球温度来确定风机的设定温度。
湿球温度的数值是理论上冷却塔通过蒸发降温原理来对水进行降温能达到的最低值,但是实际上因为工况及设备等原因,冷却塔的出水温度往往很难达到这个数值,因此需要在通过确定室外湿球温度的方法获取的湿球温度的基础上做一定改动,从而成为冷却塔风机的设定温度。在本实施例中,设定温度为在湿球温度的基础上再上浮2℃,即TSET=湿球温度+2℃。
需要说明的是,尽管这里描述的是设定温度是在湿球温度的基础上上浮2℃,但这并不是限制性的,本领域的技术人员可以根据需要改变上浮的温度大小。对上浮温度的调整并不会改变本发明的原理,因此调整后的技术方案也将落入本发明的保护范围之内。
步骤S32.判断出水温度与设定温度之间的差值是否小于第二预设差值,并根据判断结果来控制风机的启停或转速的调节。
当冷却塔的出水温度与设定温度之间的差值小于第二预设差值时,说明在该种室外空气工况下冷却塔已基本上达到了最大的冷却性能,再多开风机对于降温也没有帮助作用,因此可以关停已开启的冷却塔风机或降低已开启的冷却塔风机的转速,从而避免开过多的风机,造成能源不必要的浪费。
当冷却塔的出水温度与设定温度之间的差值大于等于第二预设差值时,说明在该种室外空气工况下冷却塔还能够再提高冷却性能,因此可以开启更多的冷却塔风机或提高已开启的冷却塔风机的转速,从而使冷却塔的出水温度更加接近设定温度。
本领域技术人员能够理解的是,本发明实现上述一实施例的方法中的全部或部分流程,也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成,所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中,该计算机程序在被处理器执行时,可实现上述各个方法实施例的步骤。其中,所述计算机程序包括计算机程序代码,所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读存储介质可以包括:能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器、随机存取存储器、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是,所述计算机可读存储介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减,例如在某些司法管辖区,根据立法和专利实践,计算机可读存储介质不包括电载波信号和电信信号。
参阅附图4,本发明还提供了一种电子设备2,电子设备2包括存储器21和处理器22,存储器21可以被配置成存储执行上述方法实施例的确定室外湿球温度的程序,处理器22可以被配置成用于执行存储装置中的程序,该程序包括但不限于执行上述方法实施例的确定室外湿球温度方法的程序。为了便于说明,仅示出了与本发明实施例相关的部分,具体技术细节未揭示的,请参照本发明实施例方法部分。
进一步,本发明还提供了一种计算机可读存储介质。在根据本发明的一个计算机可读存储介质实施例中,计算机可读存储介质可以被配置成存储执行上述方法实施例的确定室外湿球温度方法的程序,该程序可以由处理器加载并执行以实现上述确定室外湿球温度方法。为了便于说明,仅示出了与本发明实施例相关的部分,具体技术细节未揭示的,请参照本发明实施例方法部分。该计算机可读存储介质可以是包括各种电子设备形成的存储装置设备,可选的,本发明实施例中计算机可读存储介质是非暂时性的计算机可读存储介质。
至此,已经结合附图所示的优选实施方式描述了本发明的技术方案,但是,本领域技术人员容易理解的是,本发明的保护范围显然不局限于这些具体实施方式。在不偏离本发明的原理的前提下,本领域技术人员可以对相关技术特征作出等同的更改或替换,这些更改或替换之后的技术方案都将落入本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种确定室外湿球温度方法,应用于机房群控系统,其特征在于,包括以下步骤:
步骤S1.获取干球温度Td和相对湿度Hr,基于所述干球温度Td和所述相对湿度Hr得到空气焓值i和露点温度T1;
步骤S2.基于上限温度和下限温度得到猜测湿球温度Tw,且计数器开始计数,其中所述上限温度初始值为干球温度Td,所述下限温度初始值为露点温度T1;
步骤S3.判断所述猜测湿球温度Tw与所述下限温度之间的差值是否小于第一预设差值,若是,则进入步骤S7,否则进入步骤S4;
步骤S4.基于所述猜测湿球温度Tw得到猜测空气焓值iw;
步骤S5.判断所述空气焓值i是否大于所述猜测空气焓值iw,并根据比较结果更新所述上限温度或所述下限温度;
步骤S6.判断所述计数器计数数值是否大于预设数值,若是,则执行步骤S7,若否,则基于步骤S5更新后的所述下限温度或所述上限温度继续执行步骤S2-S6,直到所述计数器计数数值大于所述预设数值。
步骤S7.以所述猜测湿球温度Tw作为湿球温度。
4.根据权利要求1所述的确定室外湿球温度的方法,其特征在于,“基于上限温度和下限温度得到猜测湿球温度Tw”的步骤包括:
基于所述上限温度和所述下限温度之和的均值得到所述猜测湿球温度Tw。
6.根据权利要求1所述的确定室外湿球温度的方法,其特征在于,“判断空气焓值i是否大于猜测空气焓值iw,并根据比较结果更新所述上限温度或所述下限温度”的步骤包括:
如果所述空气焓值i大于所述猜测空气焓值iw,则将所述猜测湿球温度Tw赋值给所述下限温度;
如果所述空气焓值i小于等于所述猜测空气焓值iw,则将所述猜测湿球温度Tw赋值给所述上限温度。
7.一种确定室外湿球温度的装置,其特征在于,包括:
获取模块,被配置为获取干球温度Td和相对湿度Hr,基于所述干球温度Td和所述相对湿度Hr得到空气焓值i和露点温度T1;
湿球温度确定模块,被配置为执行以下步骤:
步骤S21.基于上限温度和下限温度得到猜测湿球温度Tw,且计数器开始计数,其中所述上限温度初始值为干球温度Td,所述下限温度初始值为露点温度T1;
步骤S22.判断所述猜测湿球温度Tw与所述下限温度之间的差值是否小于第一预设差值,若是,则进入步骤S26,否则进入步骤S23;
步骤S23.基于所述猜测湿球温度Tw得到猜测空气焓值iw;
步骤S24.判断所述空气焓值i是否大于所述猜测空气焓值iw,并根据比较结果更新所述上限温度或所述下限温度;
步骤S25.判断所述计数器计数数值是否大于预设数值,若是,则执行步骤S26,若否,则基于步骤S24更新后的所述下限温度或所述上限温度继续执行步骤S21-S25,直到所述计数器计数数值大于所述预设数值。
步骤S26.以所述猜测湿球温度Tw作为湿球温度。
8.一种风机控制方法,其特征在于:基于权利要求1~6任一项权利要求所述的方法确定湿球温度;
基于所述湿球温度进行风机控制,包括以下步骤:
步骤S31.根据湿球温度来确定风机的设定温度;
步骤S32.判断出水温度与所述设定温度之间的差值是否小于第二预设差值,并根据判断结果来控制风机的启停或转速的调节。
9.一种电子设备,其特征在于,所述设备包括存储器和处理器,所述存储器中存储有机器可执行指令,当所述机器可执行指令被所述处理器执行时,使得所述设备能实现如权利要求1至6中任一项所述的确定室外湿球温度的方法或权利要求8所述的风机控制方法。
10.一种可读存储介质,其中存储有多条程序代码,其特征在于,所述程序代码适于由处理器加载并运行以执行权利要求1-6中任一项所述的确定室外湿球温度方法或权利要求8所述的风机控制方法。
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