CN114364217A - 一种数据中心及机房空调的控制方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种机房空调的控制方法，其先获取N个目标单元的实时温度值，并从中筛选出最高温度值，其中目标单元指的是机柜，即通过检测N个机柜中的最高温度值以调节目标温度值，确保机房空调中无局部过热的情况发生，以提高机房空调的安全性；同时，通过第一对应关系、目标温度值和由实时温度值计算得到的参考温度值获取制冷需求值，其中，该参考温度值为N个实时温度值的温度均值，并以制冷需求值为参数进行PID调控，实现对压缩机的频率和内风机的转速进行调整的效果，即以浮动的制冷需求为参数对压缩机和内风机进行PID调控，在保证机房安全的前提下，满足空调机组时刻运行在最高能效区间内的需求，强化了机房空调在变载荷时的节能效果。

Description

一种数据中心及机房空调的控制方法

技术领域

本发明涉及制冷设备的控制技术领域，尤其涉及一种数据中心及机房空调的控制方法。

背景技术

近些年来，随着数据中心飞速发展，IT设备单柜负荷越来越高，而传统控制方式只是人为在控制器上设定温度，且IT设备的发热量是持续变化的，即传统控制方式不能动态调整目标控制值，这就导致了设置目标控制值时以IT设备满负荷的情况作为第一考虑要素，故机房空调控制温度的目标控制值偏低以保障IT设备处于工作温度之下；但是IT设备处于非满负荷工作时，又由于不能动态调整目标控制值，会导致机房空调长期处于低效的运行状态。

因此，现有技术中采用PID控制方法，其以IT设备的实际温度作为反馈值调节机房空调的目标控制值，从而实现对单一恒定目标值进行追踪调整的效果。但是，在机房负载发生变化且需要保证IT设备安全运行的前提下，这种控制方法不能满足令空调机组时刻运行在最高能效区间内的需求；即现有的机房空调控制方法不能时刻兼顾机房空调的安全性和节能性。

发明内容

本发明的目的在于提供一种数据中心及机房空调的控制方法，来解决目前的机房空调不能兼顾安全性和节能性的问题。

为达此目的，本发明采用以下技术方案：

1、一种机房空调的控制方法，其特征在于，包括：

S100、预先建立制冷需求值、目标温度值及参考温度值三者之间的第一对应关系，其中，所述第一对应关系为：

CFC＝(T_avg-T_s-T_β)/T_c

CFC为所述制冷需求值，T_avg为所述参考温度值，T_s为所述目标温度值，T_β为预设的制冷温度死区值，T_c为预设的制冷偏差值；

S200、实时获取N个目标单元的实时温度值，并从N个所述实时温度值中筛选出最高温度值；

S300、获取预设的目标温度值，并根据所述实时温度值计算参考温度值，还根据所述最高温度值调整所述目标温度值，得到调整后的目标温度值；其中，所述参考温度值等于由N个所述实时温度值计算得到的平均温度值；

S400、根据所述调整后的目标温度值和所述参考温度值及所述第一对应关系得到制冷需求值；

S500、以所述制冷需求值为参数分别对压缩机及风机进行PID调控，得到压缩机制冷频率值和内风机转速值；

S600、根据所述压缩机制冷频率值调节压缩机的频率，根据所述内风机转速值调节所述内风机的转速。

可选地，所述步骤S200：实时获取N个目标单元的实时温度值，并从N个所述实时温度值中筛选出最高温度值之前，还包括：预先建立压缩机制冷频率值与制冷需求值之间的第一映射关系，预先建立内风机转速值与制冷需求值之间的第二映射关系；

所述第一映射关系为：

其中，P_j为压缩机制冷频率值，K₁为制冷压机比例系数，K₂为制冷压机积分系数，CFC为制冷需求值，P_h为系统压机回油频率，j为采样的次数；

所述第二映射关系为：

其中，Z_j为内风机转速值，K₃为内风机比例系数，K₄为内风机积分系数，CFC为制冷需求值，Z_min为内风机最小转速，j为采样的次数；

所述步骤S500：以所述制冷需求值为参数分别对压缩机及风机进行PID调控，分别得到压缩机制冷频率值和内风机转速值，具体包括：

S501、根据所述制冷需求值和所述第一映射关系得到压缩机制冷频率值；

S502、根据所述制冷需求值和所述第二映射关系得到内风机转速值。

可选地，所述步骤S300：获取目标温度值，并根据所述实时温度值计算参考温度值，还根据所述最高温度值调整所述目标温度值，得到调整后的目标温度值，具体包括：

S310、判断所述最高温度值、预设的极限温度值及预设的温度回差值与极限温度值之和三者的大小关系；

S320、当所述最高温度值大于所述温度回差值与极限温度值之和时，则减小所述目标温度值；

S330、当所述最高温度值大于等于所述极限温度值且小于等于所述温度回差值与极限温度值之和时，则维持所述目标温度值不变；

S340、当所述最高温度值小于所述极限温度值时，则增大所述目标温度值。

可选地，所述步骤S300：获取预设的目标温度值，并根据所述实时温度值计算参考温度值，还根据所述最高温度值调整所述目标温度值，得到调整后的目标温度值，之前还包括：

S120、预先设置温度采集周期、时间温度系数和温度调整值，其中，所述时间温度系数小于1；

所述步骤S310：判断所述最高温度值、预设的极限温度值及预设的温度回差值与极限温度值之和三者的大小关系，具体包括：

S311、获取目标温度值和第一系统调节时间值，所述第一系统调节时间值自所述目标温度值被设定或被改变后开始计时；

S312、当所述第一系统调节时间值大于等于所述温度采集周期与所述时间温度系数的乘积时，判断所述最高温度值是否大于预设的极限温度值与预设的温度回差值之和；

若是，则执行所述步骤S320：减小所述目标温度值；

若否，则返回执行所述步骤S200：实时获取N个目标单元的实时温度值和最高温度值；

S314、当所述第一系统调节时间值大于等于所述温度采集周期时，判断所述最高温度值是否大于等于所述极限温度值且小于等于所述极限温度值与所述温度回差值之和；

若是，则执行所述步骤S330：维持所述目标温度值不变；

若否，则返回执行所述步骤S200：实时获取N个目标单元的实时温度值和最高温度值；

S316、当所述第一系统调节时间值大于等于所述温度采集周期时，判断所述最高温度值是否小于所述极限温度值；

若是，则执行所述步骤S340：增大所述目标温度值；

若否，则返回执行所述步骤S200：实时获取N个目标单元的实时温度值和最高温度值。

可选地，所述步骤S320：减小所述目标温度值，具体包括：S313、将所述目标温度值减去所述温度调整值，得到调整后的目标温度值，并执行所述步骤S400：根据所述调整后的目标温度值和所述参考温度值及所述对应关系得到制冷需求值；

所述步骤S330：维持所述目标温度值不变，具体包括：S315、将所述目标温度值作为调整后的目标温度值，并执行所述步骤S400：根据所述调整后的目标温度值和所述参考温度值及所述对应关系得到制冷需求值；

所述步骤S340：增大所述目标温度值，具体包括：S317、将所述目标温度值与所述温度调整值求和，得到调整后的目标温度值，并执行所述步骤S400：根据所述调整后的目标温度值和所述参考温度值及所述对应关系得到制冷需求值。

可选地，还包括：

S130、预先建立除湿需求值与最小湿度值及目标湿度值之间的第二对应关系，预先建立压缩机除湿频率值及压缩机运行数量值与除湿需求之间的第三映射关系；

S700、实时获取N个目标单元的最大湿度值和最小湿度值；

S800、获取目标湿度值，并根据所述最大湿度值调整所述目标湿度值，得到调整后的目标湿度值；

S900、根据所述最小湿度值与所述调整后的目标湿度值及所述第二对应关系得到除湿需求值；

S1000、根据除湿需求值及第三映射关系，分别得到压缩机除湿频率值和压缩机运行数量值；

S1100、根据所述压缩机除湿频率值调节压缩机的频率，根据所述压缩机运行数量值调节所述压缩机的开启数量。

可选地，所述除湿需求值与最小湿度值及目标湿度值之间的第二对应关系为：

H＝(H_min-H_S-H_β)/H_c

其中，H为除湿需求值，H_min为最小湿度值，H_S为目标湿度值，H_β为预设的除湿湿度死区值，H_c为预设的除湿偏差值。

可选地，所述步骤S200中，还包括：从N个所述实时温度值中筛选出最低温度值，计算所述目标单元的露点温度值；

所述步骤S200之后，还包括：

S201、当所述最高温度值大于等于预设的热点温度值，或，当所述最高温度值大于等于预设的热点温度值且所述最低温度值小于等于露点温度值时，则令所述参考温度值等于最高温度值，令所述目标温度值等于所述热点温度值减去预设的温度差值，并跳转执行所述步骤S400；

S202、当所述最低温度值小于等于露点温度值时，则令所述参考温度值等于最低温度值，令所述目标温度值等于所述露点温度与预设的温度差值之和，并跳转执行所述步骤S400；

S203、当所述最高温度值小于预设的热点温度值且所述最低温度值大于露点温度值时，则令所述参考温度值等于N个所述实时温度值的平均温度值，并跳转执行所述步骤S300。

一种数据中心，包括N个目标单元及用于对所述N个目标单元冷却的制冷模组；所述制冷模组电连接有控制系统；所述控制系统包括存储器、温度传感器、处理器和控制单元，所述处理器分别与所述存储器、所述温度传感器及所述控制单元电连接；所述存储器存储有制冷需求值、目标温度值及参考温度值三者之间的第一对应关系；

所述温度传感器用于实时获取N个目标单元的实时温度值和最高温度值；

所述处理器，用于获取目标温度值，并根据所述实时温度值计算参考温度值，还根据所述最高温度值调整所述目标温度值，得到调整后的目标温度值；

所述处理器，还用于根据所述调整后的目标温度值和所述参考温度值及所述第一对应关系得到制冷需求值；

所述处理器，还用于以所述制冷需求值为参数分别对压缩机及风机进行PID调控，分别得到压缩机制冷频率值和内风机转速值；

所述控制单元，用于根据所述压缩机制冷频率值调节压缩机的频率，根据所述内风机转速值调节所述内风机的转速。

可选地，所述制冷模组的数量为两个，各所述制冷模组均包括两个制冷循环单元；其中一个所述制冷模组为在线制冷模组，另一个所述制冷模组为备用制冷模组；

所述控制系统分别与所述在线制冷模组及所述备用制冷模组中的制冷循环单元电连接。

与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

本发明提供的机房空调的控制方法，其先获取N个目标单元的实时温度值，并从中筛选出最高温度值，其中目标单元指的是机柜，即通过检测N个机柜中的最高温度值以调节目标温度值，确保在满足制冷需求的情况下，提高空调的节能性，确保无局部过热的情况发生，以提高机房空调的安全性；同时，通过第一对应关系、目标温度值和由实时温度值计算得到的参考温度值获取制冷需求值，其中，该参考温度值为N个实时温度值的温度均值，并以制冷需求值为参数进行PID调控，实现对压缩机的频率和内风机的转速进行调整的效果，即以浮动的制冷需求为参数对压缩机和内风机进行PID调控，在保证机房安全的前提下，满足空调机组时刻运行在最高能效区间内的需求，强化了机房空调在变载荷时的节能效果。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图。

本说明书附图所绘示的结构、比例、大小等，均仅用以配合说明书所揭示的内容，以供熟悉此技术的人士了解与阅读，并非用以限定本发明可实施的限定条件，故不具技术上的实质意义，任何结构的修饰、比例关系的改变或大小的调整，在不影响本发明所能产生的功效及所能达成的目的下，均应仍落在本发明所揭示的技术内容得能涵盖的范围内。

图1为本发明实施例一提供的机房空调的控制方法的第一流程示意图；

图2为本发明实施例一提供的机房空调的控制方法的第二流程示意图；

图3为本发明实施例二提供的机房空调的控制原理图。

具体实施方式

为使得本发明的发明目的、特征、优点能够更加的明显和易懂，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，下面所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而非全部的实施例。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它实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。需要说明的是，当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中设置的组件。

下面结合附图并通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。

请参考图1至图3，图1为本发明实施例一提供的机房空调的控制方法的第一流程示意图，图2为本发明实施例一提供的机房空调的控制方法的第二流程示意图，图3为本发明实施例二提供的机房空调的控制原理图。

实施例一

本实施例提供了一种机房空调的控制方法，其应用于对数据中心等设备进行降温的机房空调上，该控制方法在保证安全性的前提下能帮助机房空调时刻保持在高能效运行区间。

如图1所示，本实施例的机房空调的控制方法，包括：

S100、预先建立制冷需求值、目标温度值及参考温度值三者之间的第一对应关系。

S200、实时获取N个目标单元的实时温度值，并从中筛选出最高温度值。其中，本实施例中目标单元指的是机柜等产生热量的设备；另外，每个机柜配置有温湿度传感器，本实施例中通过获取N个机柜的实时温度值，能求得平均温度值、最高温度值及最低温度值。

S300、获取预设的目标温度值，并根据实时温度值计算参考温度值，还根据最高温度值调整目标温度值，得到调整后的目标温度值；其中，参考温度值等于由N个实时温度值计算得到的平均温度值。

S400、根据调整后的目标温度值和参考温度值及第一对应关系得到制冷需求值。

S500、以制冷需求值为参数分别对压缩机及风机进行PID调控，得到压缩机制冷频率值和内风机转速值。

S600、根据压缩机制冷频率值调节压缩机的频率，根据内风机转速值调节内风机的转速。

具体地，其先获取N个目标单元的实时温度值，并从中筛选出最高温度值，其中目标单元指的是机柜，即通过检测N个机柜中的最高温度值以调节目标温度值，确保机房空调中无局部过热的情况发生，以提高机房空调的安全性；同时，通过第一对应关系、目标温度值和由实时温度值计算得到的参考温度值获取制冷需求值，其中，该参考温度值为N个实时温度值的温度均值，并以制冷需求值为参数进行PID调控，实现对压缩机的频率和内风机的转速进行调整的效果，即以浮动的制冷需求为参数对压缩机和内风机进行PID调控，在保证机房安全的前提下，满足空调机组时刻运行在最高能效区间内的需求，强化了机房空调在变载荷时的节能效果。

在本实施例中，制冷需求值、目标温度值及参考温度值三者之间的第一对应关系为：

CFC＝(T_avg-T_s-T_β)/T_c

其中，CFC为制冷需求值，T_avg为参考温度值，T_s为目标温度值，T_β为预设的制冷温度死区值，T_c为预设的制冷偏差值。制冷温度死区值的区间为0℃～10℃，本实施例中选用0.5℃；本实施例中，制冷需求值能够体现出机房负载的变化，即通过计算制冷需求能帮助机房空调得到负载变化后与之匹配的控制需求。

具体地，步骤S200：实时获取N个目标单元的实时温度值，并从N个实时温度值中筛选出最高温度值之前，还包括步骤S110：预先建立压缩机制冷频率值与制冷需求值之间的第一映射关系，预先建立内风机转速值与制冷需求值之间的第二映射关系。

步骤S500：以制冷需求值为参数分别对压缩机及风机进行PID调控，得到压缩机制冷频率值和内风机转速值，具体包括：

S501、根据制冷需求值和第一映射关系得到压缩机制冷频率值。

S502、根据制冷需求值和第二映射关系得到内风机转速值。

在本实施例中，压缩机制冷频率值与制冷需求值之间的第一映射关系为：

其中，P_j为压缩机制冷频率值，K₁为制冷压机比例系数，K₂为制冷压机积分系数，CFC为制冷需求值，P_h为系统压机回油频率，j为采样的次数。

内风机转速值与制冷需求值之间的第二映射关系为：

其中，Z_j为内风机转速值，K₃为内风机比例系数，K₄为内风机积分系数，CFC为制冷需求值，Z_min为内风机最小转速，j为采样的次数。其中，上述参数中的K1～K4根据空调的实际使用场景调节。

因此，通过上述内容能够将制冷需求值实时反馈至压缩机制冷频率值和内风机转速值中，便于机房空调根据负载变化对其制冷能力作出调节，实现由制冷需求值对机房空调的控制，其反应速度更快，其能效比提升10％左右，相较于一般的控制方法更加节能，即使100KW的大功率空调也能通过本方法实现节能。

进一步地，步骤S300：获取目标温度值，并根据实时温度值计算参考温度值，还根据最高温度值调整目标温度值，具体包括：

S310、判断最高温度值、预设的极限温度值及预设的温度回差值与极限温度值之和三者的大小关系。

S320、当最高温度值大于温度回差值与极限温度值之和时，则减小目标温度值。

S330、当最高温度值大于等于极限温度值且小于等于温度回差值与极限温度值之和时，则维持目标温度值不变。

S340、当最高温度值小于极限温度值时，则增大目标温度值。

进一步地步骤S300：获取预设的目标温度值，并根据实时温度值计算参考温度值，还根据最高温度值调整目标温度值，之前还包括：

S120、预先设置温度采集周期、时间温度系数和温度调整值，其中，时间温度系数小于1。同时，需要理解的是，温度采集周期是可以根据情况进行调节的，并且可以仅通过调节温度采集周期便能实现对机房空调的控制精度上的调节，简化了机房空调的参数输入，简化了机房空调的控制；而时间温度系数是为了提高对危险情况(最高温度值高于极限温度值与温度回差值之和的情况)的检测频率设置的，能够提高安全性。

如图2所示，步骤S310：判断最高温度值、预设的极限温度值及预设的温度回差值与极限温度值之和三者的大小关系，具体包括：

S311、获取目标温度值和第一系统调节时间值，第一系统调节时间值自目标温度值被设定或被改变后开始计时。其中，需要理解的是，当机房空调刚启动时，目标温度值可以按照预设的初值进行设定；随着机房空调的运行，目标温度值会被改变；两者均是开始对第一系统调节时间值进行计时的节点；另外地，该预设的初值可以是空调启动前由工作人员预先设定的，也可以是存储于空调中的一个内置值。

S312、当第一系统调节时间值大于等于温度采集周期与时间温度系数的乘积时，判断最高温度值是否大于预设的极限温度值与预设的温度回差值之和。

若是，执行步骤S320：减小目标温度值；

其中，步骤S320：减小目标温度值，具体包括：步骤S313、将目标温度值减去温度调整值，得到调整后的目标温度值，并执行步骤S400：根据调整后的目标温度值和参考温度值及第一对应关系得到制冷需求值。

若否，则返回执行步骤S200：实时获取N个目标单元的实时温度值和最高温度值。

S314、当第一系统调节时间值大于等于温度采集周期时，判断最高温度值是否大于等于极限温度值且小于等于极限温度值与温度回差值之和；

若是，则执行步骤S330：维持目标温度值不变；

其中步骤S330：维持目标温度值不变，具体包括：步骤S315、将目标温度值作为调整后的目标温度值，并执行步骤S400：根据调整后的目标温度值和参考温度值及第一对应关系得到制冷需求值。

若否，则返回执行步骤S200：实时获取N个目标单元的实时温度值和最高温度值；

S316、当第一系统调节时间值大于等于温度采集周期时，判断最高温度值是否小于极限温度值；

若是，则执行步骤S340：增大目标温度值；

其中步骤S340：增大目标温度值，具体包括：步骤S317、将目标温度值与温度调整值求和，得到调整后的目标温度值，并执行步骤S400：根据调整后的目标温度值和参考温度值及第一对应关系得到制冷需求值。

若否，则返回执行步骤S200：实时获取N个目标单元的实时温度值和最高温度值。

具体地，每当目标温度值改变后，第一系统调节时间值清零并开始重新计时，当第一系统调节时间值大于等于温度采集周期与时间温度系数的乘积时，即开始判断最高温度值是否大于预设的极限温度值与预设的温度回差值之和，以避免机房中产生局部过热；另外，设置温度采集周期是为了令目标温度值改变后给予系统温度发生改变的时候，设置小于1的时间温度系数以加快对局部过热的检测频率，从而提高安全性。

其中，需要说明的是，步骤S312、S314、S316相当于并行步骤，在任意情况下，仅有其中的一个步骤会被判断为“是”，并以该步骤中的目标温度值进行步骤S400中的制冷需求计算。另外需要说明的是，步骤S312、S314、S316中判断最高温度值与极限温度值或极限温度值与温度回差值之和的大小关系时，还可以增设条件判断持续时间，条件判断持续时间即步骤S312、S314、S316中任意一个步骤持续被判断为“是”的时间；例如，在步骤S312后，增加步骤：

S3121：判断最高温度值持续大于预设的极限温度值与预设的温度回差值之和的时间是否大于预设的时间阈值；

S3122、若是，则执行步骤S313：将目标温度值减去温度调整值，得到调整后的目标温度值，并执行步骤S400：根据调整后的目标温度值和参考温度值及第一对应关系得到制冷需求值；

若否，则返回执行步骤S200：实时获取N个目标单元的实时温度值和最高温度值。

例如，在步骤S314后增加步骤：

S3141：判断最高温度值小于极限温度值的时间是否大于预设的时间阈值；

S3142：若是，则执行步骤S315：将目标温度值与温度调整值求和，得到调整后的目标温度值，并执行步骤S400：根据调整后的目标温度值和平均温度值及第一对应关系得到制冷需求值。

若否，则返回执行步骤S200：实时获取N个目标单元的实时温度值和最高温度值。

例如，在步骤S316后增加步骤：

S3161：判断最高温度值大于等于极限温度值且小于等于极限温度值与温度回差值之和的持续时间是否大于预设的时间阈值；

S3162、若是，则执行步骤S317：将目标温度值作为调整后的目标温度值，并执行步骤S400：根据调整后的目标温度值和平均温度值及第一对应关系得到制冷需求值。

若否，则返回执行步骤S200：实时获取N个目标单元的实时温度值和最高温度值。

接下来，结合一个具体的例子说明步骤S300的过程：首先设定温度采集周期，温度采集周期可选1S～999S，本实施例中温度采集周期选用180S，时间温度系数为1/3，极限温度值可选用5℃～35℃，本实施例中选用28℃，温度回差值可选用0℃～10℃，本实施例中选用2℃，温度调整值可选用0℃～10℃，本实施例中选用0.5℃；因此，在温度目标值被设定或被改变时，即重新开始进入一个温度采集周期，当经过60S后，开始检测最高温度值，如果最高温度值连续2S被检测到大于极限温度值和温度回差值之和(30℃)时，则令目标温度值减去温度调整值(0.5℃)，并执行后续的步骤S400；如果在180S之前并未检测到最高温度值连续2S被检测到大于极限温度值和温度回差值之和(30℃)，则步骤S312、S314、S316中至少存在一个步骤，满足连续2S为“是”的条件，从而对目标温度值进行重设，并执行后续的步骤S400。

接下来，结合一个具体的例子说明本控制方法中的温控过程：首先设定温度采集周期，温度采集周期可选1S～999S，本实施例中温度采集周期选用180S，时间温度系数为1/3，极限温度值可选用5℃～35℃，本实施例中选用28℃，温度回差值可选用0℃～10℃，本实施例中选用2℃，温度调整值可选用0℃～10℃，本实施例中选用0.5℃。

在某一个时刻，温度目标值被改变后，第一系统调节时间值清零并重新开始计算；在第一系统调节时间值未超过60S前，不对最高温度值进行判断；在第一系统调节时间值超过60S后，判断最高温度值是否大于极限温度与温度回差值之和(30℃)，如果大于，则判断存在热点风险，则直接降低温度目标值，机房空调的压缩机和风机也会作出调整，此时系统时间值清零进入下一个周期；如果小于，则不存在热点风险，直到第一系统调节时间值达到180S后，判断最高温度值、极限温度值及预设的温度回差值与极限温度值之和三者之间的关系，并根据调整后的目标温度值来进行制冷需求计算，进而对机房空调的压缩机和风机进行调整。

进一步地，机房空调的控制方法还包括：

S130、预先建立除湿需求值与最小湿度值及目标湿度值之间的第二对应关系，预先建立压缩机除湿频率值及压缩机运行数量值与除湿需求之间的第三映射关系。

S700、实时获取N个目标单元的最大湿度值和最小湿度值。

S800、获取目标湿度值，并根据最大湿度值调整目标湿度值，得到调整后的目标湿度值。

S900、根据最小湿度值与调整后的目标湿度值及第二对应关系得到除湿需求值。

S1000、根据除湿需求值及第三映射关系，分别得到压缩机除湿频率值和压缩机运行数量值。

S1100、根据压缩机除湿频率值调节压缩机的频率，根据压缩机运行数量值调节压缩机的开启数量。

在本实施例中，除湿需求值与最小湿度值及目标湿度值之间的第二对应关系为：

H＝(H_min-H_S-H_β)/H_c

其中，H为除湿需求值，H_min为最小湿度值，H_S为目标湿度值，H_β为预设的除湿湿度死区值，H_c为预设的除湿偏差值。

进一步地，在步骤S1000：根据除湿需求的大小及第三映射关系，分别得到压缩机除湿频率值和压缩机运行数量值之后，还包括：

S1010、当压缩机除湿频率值与压缩机制冷频率值不相等时，将压缩机除湿频率值替换压缩机制冷频率值，得到替换后的压缩机除湿频率值。即当机房空调运行时，以制冷需求为优先控制压缩机的频率。

进一步地，在步骤S700、实时获取N个目标单元的最大湿度值和最小湿度值之前还包括：

步骤S140、预先设置湿度采集周期、时间湿度系数和湿度调整值，其中，时间湿度系数小于1。其中，湿度采集周期可以设置为温度采集周期的X倍(X大于1)，时间湿度系数可以设置为时间温度系数的1/X。

步骤S800：获取目标湿度值，并根据最大湿度值调整目标湿度值，得到调整后的目标湿度值，具体包括：

S811、获取目标湿度值和第二系统调节时间值，第二系统调节时间值自目标温度值被设定或被改变后开始计时。其中，需要理解的是，当机房空调刚启动时，目标湿度值可以按照预设的初值进行设定；随着机房空调的运行，目标湿度值会被改变；两者均是开始对第二系统调节时间值进行计时的节点；另外地，该预设的初值可以是空调启动前由工作人员预先设定的，也可以是存储于空调中的一个内置值。

S812、当第二系统调节时间值大于等于湿度采集周期与时间湿度系数的乘积时，判断最高湿度值是否大于预设的极限湿度值与预设的湿度回差值之和；

S813、若是，则将目标湿度值减去湿度调整值，得到调整后的目标湿度值，并执行步骤S900、根据最小湿度值与调整后的目标湿度值及第二对应关系得到除湿需求值。

S814、当第二系统调节时间值大于等于湿度采集周期时，判断最高湿度值是否大于等于极限湿度值且小于等于极限湿度值与湿度回差值之和。

S815、若是，则将目标湿度值作为调整后的目标湿度值，得到调整后的目标湿度值，并执行步骤S900、根据最小湿度值与调整后的目标湿度值及第二对应关系得到除湿需求值。

S816、当第二系统调节时间值大于等于湿度采集周期时，判断最高湿度值是否小于极限湿度值；

S817、若是，则将目标湿度值与湿度调整值求和，得到调整后的目标湿度值，并执行步骤S900、根据最小湿度值与调整后的目标湿度值及第二对应关系得到除湿需求值。

接下来，结合一个具体的例子说明本控制方法中的湿控过程：首先设定湿度采集周期，湿度采集周期可选1S～999S，本实施例中湿度采集周期选用360S，时间湿度系数为1/6，极限湿度值可选用0％～100％，本实施例中选用75％，湿度回差值可选用0％～100％，本实施例中选用15％，湿度调整值可选用0％～100％，本实施例中选用5％。

在某一个时刻，湿度目标值被改变后，第二系统调节时间值清零并重新开始计算；在第二系统调节时间值未超过60S前，不对最高湿度值进行判断；在第二系统调节时间值超过60S后，判断最高湿度值是否大于极限湿度与湿度回差值之和(90％)，如果大于，则判断存在风险，则直接降低湿度目标值，机房空调的压缩机也会作出调整，此时第二系统时间值清零进入下一个周期；如果小于，则不存在风险，直到第二系统调节时间值达到60S后，判断最高湿度值、极限湿度值及预设的湿度回差值与极限湿度值之和三者之间的关系，并根据调整后的目标湿度值来进行制冷需求计算，进而对机房空调的压缩机进行调整。其中，需要理解的是，湿度采集周期长于温度采集周期，利用湿度较温度变化慢的特点，保证节能效果的同时减少对湿度的控制频率，进一步提高机房空调的节能效果；而检测温湿度是否大于极限值与回差值之和均是在60S后进行，是为了避免机房空调出现局部风险，保证了机房空调的安全性。

进一步地，步骤S200中，还包括：从N个实时温度值中筛选出最低温度值，计算目标单元的露点温度值；需要指出的是，露点温度值主要通过温度湿度传感器得到的实时温度值及相对湿度值以查表法的方式计算得到；

步骤S200之后，还包括：

S201、当最高温度值大于等于预设的热点温度值，或，当最高温度值大于等于预设的热点温度值且最低温度值小于等于露点温度值时，则令参考温度值等于最高温度值，令目标温度值等于热点温度值减去预设的温度差值，并跳转执行步骤S400；

S202、当最低温度值小于等于露点温度值时，则令参考温度值等于最低温度值，令目标温度值等于露点温度与预设的温度差值之和，并跳转执行步骤S400；其中，上述的温度差值为3°。

S203、当最高温度值小于预设的热点温度值且最低温度值大于露点温度值时，则令参考温度值等于N个实时温度值的平均温度值，并跳转执行步骤S300。

具体地，在执行步骤S400之前，需要得到目标温度值及参考温度值；当最高温度值小于预设的热点温度值且最低温度值大于露点温度值时，机房空调进入常规的控制模式，其目标温度值以预设的值为基础，通过最高温度值进行调节，其参考温度值为平均温度值，既能保证节能性又能保证安全性；

当最高温度值大于等于预设的热点温度值，或，当最高温度值大于等于预设的热点温度值且最低温度值小于等于露点温度值时，机房空调进入防过热的模式，其目标温度值等于热点温度值减去预设的温度差值，参考温度值等于最高温度值，能够确保不出现局部热点；

当最高温度值小于预设的热点温度值且最低温度值小于露点温度值时，机房空调进入防露点模式，其参考温度值等于最低温度值，目标温度值等于露点温度与预设的温度差值之和，能够确保机柜中不会出现凝露水分，保证机柜的安全性。即本控制方法通过防热点模式和防露点模式的设置，进一步提高了机房空调的安全性。

综上，本实施例提供的机房空调的控制方法可以在安全(即无热点)的情况下保障机组处于高效运行模式中，令环境中的温度及湿度在任意时刻均匹配机柜在当前负载下的需求，并且针对极端情况作了优化，保证了机房空调的安全性。

实施例二

如图3所示，本实施例中提供了一种数据中心，包括N个目标单元及制冷模组；制冷模组电连接有控制系统；控制系统包括存储器、温度传感器、处理器和控制单元，处理器分别与存储器、温度传感器及控制单元电连接；存储器存储有制冷需求值、目标温度值及参考温度值三者之间的第一对应关系。

温度传感器用于实时获取N个目标单元的实时温度值和最高温度值。

处理器，用于获取目标温度值，并根据实时温度值计算参考温度值，还根据最高温度值调整目标温度值，得到调整后的目标温度值。

处理器，还用于根据调整后的目标温度值和参考温度值及第一对应关系得到制冷需求值。

处理器，还用于以制冷需求值为参数分别对压缩机及风机进行PID调控，分别得到压缩机制冷频率值和内风机转速值。

控制单元，用于根据压缩机制冷频率值调节压缩机的频率，根据内风机转速值调节内风机的转速。

具体地，其先获取N个目标单元的实时温度值和最高温度值，其中目标单元指的是机柜，即通过检测N个机柜中的最高温度值以调节目标温度值，确保机房空调中无局部过热的情况发生，以提高机房空调的安全性；同时，通过目标温度值和平均温度值获取制冷需求值，并以制冷需求值为参数进行PID调控，实现对压缩机的频率和内风机的转速进行调整的效果，即以浮动的制冷需求为参数对压缩机和内风机进行PID调控，在保证机房安全的前提下，满足空调机组时刻运行在最高能效区间内的需求，强化了机房空调在变载荷时的节能效果。

另外，还包括湿度传感器，湿度传感器用于实时获取N个目标单元的最小湿度值和最高湿度值。

存储器还存储有除湿需求值与最小湿度值及目标湿度值之间的第二对应关系、压缩机除湿频率值及压缩机运行数量值与除湿需求之间的第三映射关系。

处理器还用于获取目标湿度值，并根据最大湿度值调整目标湿度值，得到调整后的目标湿度值。

处理器还用于根据最小湿度值与调整后的目标湿度值及第二对应关系得到除湿需求值。

处理器还用于根据除湿需求值及第三映射关系，分别得到压缩机除湿频率值和压缩机运行数量值。

控制单元还用于根据压缩机除湿频率值调节压缩机的频率，根据压缩机运行数量值调节压缩机的开启数量。

在一个具体的实施方式中，制冷模组的数量为两个，各制冷模组均包括两个制冷循环单元；其中一个制冷模组为在线制冷模组，另一个制冷模组为备用制冷模组；控制系统分别与在线制冷模组及备用制冷模组中的制冷循环单元电连接。示例性的，针对N个目标单元，可以设置一在线制冷模组及一备用制冷模组，相当于一在线制冷模组及一备用制冷模组构成了实施例一中的机房空调，其中，当机房空调的制冷不满足制冷需求时，按照时间间隔依次启动在线制冷模组中的总工作时间较少的一制冷循环单元、在线制冷模组中的总工作时间较长的一制冷循环单元、备用制冷模组中的总工作时间较少的一制冷循环单元及备用制冷模组中的总工作时间较长的一制冷循环单元。

在其他可选的实施方式中，可以选用一制冷模组作为机房空调对N个目标单元进行制冷，其中，制冷模组中的制冷循环单元的数量不作限制。

综上所述，本实施例提供的数据中心可以在安全(即无热点)的情况下保障机组处于高效运行模式中，令环境中的温度及湿度在任意时刻均匹配机柜在当前负载下的需求。

以上所述，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种机房空调的控制方法，其特征在于，包括：

S100、预先建立制冷需求值、目标温度值及参考温度值三者之间的第一对应关系，其中，所述第一对应关系为：

CFC＝(T_avg-T_s-T_β)/T_c

CFC为所述制冷需求值，T_avg为所述参考温度值，T_s为所述目标温度值，T_β为预设的制冷温度死区值，T_c为预设的制冷偏差值；

S200、实时获取N个目标单元的实时温度值，并从N个所述实时温度值中筛选出最高温度值；

S300、获取预设的目标温度值，并根据所述实时温度值计算参考温度值，还根据所述最高温度值调整所述目标温度值，得到调整后的目标温度值；其中，所述参考温度值等于由N个所述实时温度值计算得到的平均温度值；

S400、根据所述调整后的目标温度值和所述参考温度值及所述第一对应关系得到制冷需求值；

S500、以所述制冷需求值为参数分别对压缩机及风机进行PID调控，得到压缩机制冷频率值和内风机转速值；

S600、根据所述压缩机制冷频率值调节压缩机的频率，根据所述内风机转速值调节所述内风机的转速。

2.根据权利要求1所述的机房空调的控制方法，其特征在于，所述步骤S200：实时获取N个目标单元的实时温度值，并从N个所述实时温度值中筛选出最高温度值之前，还包括：预先建立压缩机制冷频率值与制冷需求值之间的第一映射关系，预先建立内风机转速值与制冷需求值之间的第二映射关系；

所述第一映射关系为：

其中，P_j为压缩机制冷频率值，K₁为制冷压机比例系数，K₂为制冷压机积分系数，CFC为制冷需求值，P_h为系统压机回油频率，j为采样的次数；

所述第二映射关系为：

其中，Z_j为内风机转速值，K₃为内风机比例系数，K₄为内风机积分系数，CFC为制冷需求值，Z_min为内风机最小转速，j为采样的次数；

所述步骤S500：以所述制冷需求值为参数分别对压缩机及风机进行PID调控，分别得到压缩机制冷频率值和内风机转速值，具体包括：

S501、根据所述制冷需求值和所述第一映射关系得到压缩机制冷频率值；

S502、根据所述制冷需求值和所述第二映射关系得到内风机转速值。

3.根据权利要求1所述的机房空调的控制方法，其特征在于，所述步骤S300：获取目标温度值，并根据所述实时温度值计算参考温度值，还根据所述最高温度值调整所述目标温度值，得到调整后的目标温度值，具体包括：

S310、判断所述最高温度值、预设的极限温度值及预设的温度回差值与极限温度值之和三者的大小关系；

S320、当所述最高温度值大于所述温度回差值与极限温度值之和时，则减小所述目标温度值；

S330、当所述最高温度值大于等于所述极限温度值且小于等于所述温度回差值与极限温度值之和时，则维持所述目标温度值不变；

S340、当所述最高温度值小于所述极限温度值时，则增大所述目标温度值。

4.根据权利要求3所述的机房空调的控制方法，其特征在于，所述步骤S300：获取预设的目标温度值，并根据所述实时温度值计算参考温度值，还根据所述最高温度值调整所述目标温度值，得到调整后的目标温度值，之前还包括：

S120、预先设置温度采集周期、时间温度系数和温度调整值，其中，所述时间温度系数小于1；

所述步骤S310：判断所述最高温度值、预设的极限温度值及预设的温度回差值与极限温度值之和三者的大小关系，具体包括：

S311、获取目标温度值和第一系统调节时间值，所述第一系统调节时间值自所述目标温度值被设定或被改变后开始计时；

S312、当所述第一系统调节时间值大于等于所述温度采集周期与所述时间温度系数的乘积时，判断所述最高温度值是否大于预设的极限温度值与预设的温度回差值之和；

若是，则执行所述步骤S320：减小所述目标温度值；

若否，则返回执行所述步骤S200：实时获取N个目标单元的实时温度值和最高温度值；

S314、当所述第一系统调节时间值大于等于所述温度采集周期时，判断所述最高温度值是否大于等于所述极限温度值且小于等于所述极限温度值与所述温度回差值之和；

若是，则执行所述步骤S330：维持所述目标温度值不变；

若否，则返回执行所述步骤S200：实时获取N个目标单元的实时温度值和最高温度值；

S316、当所述第一系统调节时间值大于等于所述温度采集周期时，判断所述最高温度值是否小于所述极限温度值；

若是，则执行所述步骤S340：增大所述目标温度值；

若否，则返回执行所述步骤S200：实时获取N个目标单元的实时温度值和最高温度值。

5.根据权利要求4所述的机房空调的控制方法，其特征在于，

所述步骤S320：减小所述目标温度值，具体包括：S313、将所述目标温度值减去所述温度调整值，得到调整后的目标温度值，并执行所述步骤S400：根据所述调整后的目标温度值和所述参考温度值及所述对应关系得到制冷需求值；

所述步骤S330：维持所述目标温度值不变，具体包括：S315、将所述目标温度值作为调整后的目标温度值，并执行所述步骤S400：根据所述调整后的目标温度值和所述参考温度值及所述对应关系得到制冷需求值；

所述步骤S340：增大所述目标温度值，具体包括：S317、将所述目标温度值与所述温度调整值求和，得到调整后的目标温度值，并执行所述步骤S400：根据所述调整后的目标温度值和所述参考温度值及所述对应关系得到制冷需求值。

6.根据权利要求1所述的机房空调的控制方法，其特征在于，还包括：

S130、预先建立除湿需求值与最小湿度值及目标湿度值之间的第二对应关系，预先建立压缩机除湿频率值及压缩机运行数量值与除湿需求之间的第三映射关系；

S700、实时获取N个目标单元的最大湿度值和最小湿度值；

S800、获取目标湿度值，并根据所述最大湿度值调整所述目标湿度值，得到调整后的目标湿度值；

S900、根据所述最小湿度值与所述调整后的目标湿度值及所述第二对应关系得到除湿需求值；

S1000、根据除湿需求值及第三映射关系，分别得到压缩机除湿频率值和压缩机运行数量值；

S1100、根据所述压缩机除湿频率值调节压缩机的频率，根据所述压缩机运行数量值调节所述压缩机的开启数量。

7.根据权利要求6所述的机房空调的控制方法，其特征在于，所述除湿需求值与最小湿度值及目标湿度值之间的第二对应关系为：

H＝(H_min-H_S-H_β)/H_c

其中，H为除湿需求值，H_min为最小湿度值，H_S为目标湿度值，H_β为预设的除湿湿度死区值，H_c为预设的除湿偏差值。

8.根据权利要求1所述的机房空调的控制方法，其特征在于，所述步骤S200中，还包括：从N个所述实时温度值中筛选出最低温度值，计算所述目标单元的露点温度值；

所述步骤S200之后，还包括：

S201、当所述最高温度值大于等于预设的热点温度值，或，当所述最高温度值大于等于预设的热点温度值且所述最低温度值小于等于露点温度值时，则令所述参考温度值等于最高温度值，令所述目标温度值等于所述热点温度值减去预设的温度差值，并跳转执行所述步骤S400；

S202、当所述最低温度值小于等于露点温度值时，则令所述参考温度值等于最低温度值，令所述目标温度值等于所述露点温度与预设的温度差值之和，并跳转执行所述步骤S400；

S203、当所述最高温度值小于预设的热点温度值且所述最低温度值大于露点温度值时，则令所述参考温度值等于N个所述实时温度值的平均温度值，并跳转执行所述步骤S300。

9.一种数据中心，其特征在于，包括N个目标单元及用于对所述N个目标单元冷却的制冷模组；所述制冷模组电连接有控制系统；所述控制系统包括存储器、温度传感器、处理器和控制单元，所述处理器分别与所述存储器、所述温度传感器及所述控制单元电连接；所述存储器存储有制冷需求值、目标温度值及参考温度值三者之间的第一对应关系；

所述温度传感器用于实时获取N个目标单元的实时温度值和最高温度值；

所述处理器，用于获取目标温度值，并根据所述实时温度值计算参考温度值，还根据所述最高温度值调整所述目标温度值，得到调整后的目标温度值；

所述处理器，还用于根据所述调整后的目标温度值和所述参考温度值及所述第一对应关系得到制冷需求值；

所述处理器，还用于以所述制冷需求值为参数分别对压缩机及风机进行PID调控，分别得到压缩机制冷频率值和内风机转速值；

所述控制单元，用于根据所述压缩机制冷频率值调节压缩机的频率，根据所述内风机转速值调节所述内风机的转速。

10.根据权利要求9所述的数据中心，其特征在于，所述制冷模组的数量为两个，各所述制冷模组均包括两个制冷循环单元；其中一个所述制冷模组为在线制冷模组，另一个所述制冷模组为备用制冷模组；

所述控制系统分别与所述在线制冷模组及所述备用制冷模组中的制冷循环单元电连接。

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