CN115342490A - 余热回收空调控制方法、以及余热回收空调 - Google Patents

余热回收空调控制方法、以及余热回收空调 Download PDF

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Abstract

本发明提供了一种余热回收空调控制方法、空调系统，方法包括：获取所述余热回收空调的环境温度；基于所述余热回收空调的环境温度，确定所述余热回收空调的运行模式；根据所述余热回收空调的运行模式，确定所述余热回收空调中不同阀门的状态；响应于所述余热回收空调中不同阀门的状态，调整所述余热回收空调中水泵组件的状态、压缩机的状态以及送风机的状；由此，可以根据余热回收空调的环境温度灵活调整余热回收空调的运行模式，通过调整余热回收空调中不同阀门的状态余热回收空调中水泵组件的状态、压缩机的状态以及送风机的状态提升余热回收效率，减少热干扰，提升服务器机房的能源使用效率。

Description

余热回收空调控制方法、以及余热回收空调
技术领域
本发明涉及空调处理技术，尤其涉及一种余热回收空调控制方法、以及余热回收空调。
背景技术
能源使用效率(PUE Power Usage Effectiveness)，即互联网数据中心消耗的总能源(总负载)与IT设备消耗的能源之比，是衡量数据中心的电能使用效率的指标。能源使用效率的值越接近于1，表示该数据中心的能源使用更优。
相关技术中通过热量交换实现余热回收，具体来说，空空热量交换芯体的间接蒸发冷却制冷机组的室外侧循环水系统是开式系统，不支持与热泵机组的低温侧闭式循环水系统的对接，故在冬季无法实现数据中心的余热回收功能，造成数据中心冬季热能的浪费，同时空空热量交换芯体与DX冷凝器的串联结构使得芯体和压缩机的能效比，加剧了余热的浪费，不利于提高能源使用效率
发明内容
有鉴于此，本发明实施例提供一种余热回收空调控制方法、装置超导量子芯片服务器及存储介质，本发明实施例的技术方案是这样实现的：
本发明实施例提供了一种余热回收空调控制方法，所述方法包括：
获取所述余热回收空调的环境温度；
基于所述余热回收空调的环境温度，确定所述余热回收空调的运行模式；
根据所述余热回收空调的运行模式，确定所述余热回收空调中不同阀门的状态；
响应于所述余热回收空调中不同阀门的状态，调整所述余热回收空调中水泵组件的状态、压缩机的状态以及送风机的状态。
上述方案中余热回收空调的不同运行模式的温度阈值可调节，以适配不同的使用环境，具体来说：当所述环境湿球温度为3℃(可调)＜T≤16℃(可调)时，触发所述余热回收空调的自然冷源模式；
当所述环境湿球温度为T＞16℃(可调)时，触发所述余热回收空调的自然冷源与DX补冷混合模式；
当所述环境湿球温度为T≤3℃(可调)时，触发所述余热回收空调的余热回收模式。
上述方案中，当所述余热回收空调为自然冷源模式时，通过调整所述余热回收空调中不同阀门的状态，在内循环气流侧，通过开启机组内部风机，使得机房热回风经过冷却水表冷器降温达到所需的温度后，送入服务器机房供服务器降温使用；在外循环水流侧，通过开启机组内部水泵，使得低温冷却水流经机组冷却水表冷器时，吸收来自机房热回风气流中的热量，再流经外侧换热模块时，把热量排放到大气中去；最终实现机房热量由内到外的全部自然冷却排放效果。
上述方案中，当所述余热回收空调为自然冷源与DX补冷混合模式时，确定冷凝器与表冷器的连接关系；基于所述冷凝器与表冷器的连接关系，通过调整所述余热回收空调中不同阀门的状态，在内循环气流侧，通过开启机组内部风机，使得机房热回风气流先经过冷却水表冷器做第一级降温，然后再经过DX蒸发器做第二级降温，最终达到所需的温度后，送入服务器机房供服务器降温使用；在外循环水流侧，通过开启机组内部水泵，使得低温冷却水流经机组冷却水表冷器和DX冷凝器时，吸收来自机房热回风气流中的热量，再流经外侧换热模块时，把热量排放到大气中去；最终实现机房热量由内到外的部分自然冷却和部分机械制冷的排放效果。
上述方案中，当所述余热回收空调为余热回收模式时，确定所述余热回收模式的余热回收需求比例；基于所述余热回收模式的余热回收比例确定所述余热回收空调中不同阀门的状态，在内循环气流侧，通过开启机组内部风机，使得机房热回风气流经过冷却水表冷器做降温，达到所需的温度后，送入服务器机房供服务器降温使用；在外循环水流侧，通过开启机组内部水泵，使得低温冷却水流经机组冷却水表冷器，吸收来自机房热回风气流中的热量，再流经外部余热回收系统中的热泵机组中的蒸发器释放部分或全部热量，被释放的热量，在余热回收系统的作用下，把低品味的热能提升为高品味的热能，最终用于民用供暖；不能被余热回收系统吸收的多余热量，通过冷却水循环到外侧换热模块时，排放到大气中；最终实现机房热量按需求有效回收利用和有效自然排放的效果。
上述方案中，所述方法还包括：
根据服务器机房的外部环境，确定所述余热回收空调的风速参数；
当所述风速参数大于风速阈值时，减小所述余热回收空调的风机转速；
热量交换过程的气体温度大于气温阈值时，增大所述余热回收空调的风机转速。
上述方案中，所述方法还包括：
根据服务器机房的负荷，确定服务器机房对应的能源效率；
基于所述服务器机房对应的能源效率，调整所述余热回收空调中风机的功率，以提高所述服务器机房对应的能源效率。
本发明实施例还提供了一种余热回收空调，所述余热回收空调包括：
机房空气处理模块，其中，所述机房空气处理模块包括：
DX补冷系统，用于调整内侧热量交换过程的气体温度；
表冷器，用于对所述内侧热量交换过程的气体温度和机房回风过程的气体温度进行动态调整；
风机，用于对内侧热量交换过程中的气体流速进行调整；
DX蒸发器，用于对所述内侧热量交换过程中的气体蒸发量进行调整；
室外热量交换处理模块，其中，所述室外热量交换处理模块包括：
余热回收接管，用于接收余热回收空调的外侧热量交换过程中的热量；
DX冷凝器，用于通过冷凝处理回收服务器机房的热量。
本发明实施例通过获取所述余热回收空调的环境温度；基于所述余热回收空调的环境温度，确定所述余热回收空调的运行模式；根据所述余热回收空调的运行模式，确定所述余热回收空调中不同阀门的状态；响应于所述余热回收空调中不同阀门的状态，调整所述余热回收空调中水泵组件的状态、压缩机的状态以及送风机的状态，由此，可以根据余热回收空调的环境温度灵活调整余热回收空调的运行模式，通过调整余热回收空调中不同阀门的状态余热回收空调中水泵组件的状态、压缩机的状态以及送风机的状态提升余热回收效率，减少热干扰，提升服务器机房的能源使用效率。
附图说明
图1为本发明实施例提供的余热回收空调控制方法的使用场景示意图；
图2为本发明实施例中相关技术的空调机组结构示意图；
图3为本发明实施例中相关技术的空调机组工作过程示意图；
图4为本发明实施例中余热回收空调的结构示意图；
图5为本发明实施例中余热回收空调的一个可选的控制方法示意图；
图6为本发明实施例中连接水源热泵机组的余热回收空调组成结构示意图；
图7为本发明实施例中余热回收空调的自然冷源模式工作示意图；
图8为本发明实施例中余热回收空调的自然冷源与DX补冷混合模式工作示意图；
图9为本发明实施例中余热回收空调的余热回收模式工作示意图；
图10为本发明实施例中余热回收空调的水箱配置示意图；
图11为本发明实施例中余热回收空调的工作示意图。
具体实施方式
为了使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明作进一步地详细描述，所描述的实施例不应视为对本发明的限制，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。
在以下的描述中，涉及到“一些实施例”，其描述了所有可能实施例的子集，但是可以理解，“一些实施例”可以是所有可能实施例的相同子集或不同子集，并且可以在不冲突的情况下相互结合。
对本发明实施例进行进一步详细说明之前，对本发明实施例中涉及的名词和术语进行说明，本发明实施例中涉及的名词和术语适用于如下的解释。
1)响应于，用于表示所执行的操作所依赖的条件或者状态，当满足所依赖的条件或状态时，所执行的一个或多个操作可以是实时的，也可以具有设定的延迟；在没有特别说明的情况下，所执行的多个操作不存在执行先后顺序的限制。
2)基于，用于表示所执行的操作所依赖的条件或者状态，当满足所依赖的条件或状态时，所执行的一个或多个操作可以是实时的，也可以具有设定的延迟；在没有特别说明的情况下，所执行的多个操作不存在执行先后顺序的限制。
3)余热回收，余热回收利用是指将工业过程产生的余热再次回收重新利用。主要技术包括热交换技术、热功转换技术、余热制冷制热技术。
4)DX压缩机制冷，其中，DX指的是空调室内制冷表冷器采用空气与氟利昂蒸发器直接热量交换的冷风系统，DX压缩机制冷是以压缩机为核心部件的蒸气压缩式制冷，其热量交换器主要是靠空气与氟利昂蒸发器直接热量交换。
5)水冷和风冷，用于表征空调室外冷凝器的冷却方式是用水来冷却还是用风来冷却，如果用水来冷却，则称为水冷，用风来冷却，则称为风冷。
6)间接蒸发冷却，表征通过非直接接触式热量交换器将直接蒸发冷却得到的湿空气(二次空气)的冷量传递给待处理空气(一次空气)实现空气等湿降温的过程。
7)空空热量交换芯体，即空气热交换器，其核心器件是热交换元器件，室内循环的空气和室外的新鲜空气可通过热交换元器件交换温度，在冬季运行时，因室外进风温度比室内回风温度低，室内回风通过热量交换芯体从室外进风获得冷量，使得温度降低，获得自然冷却的效果。
8)数据中心能源效率(PUE Power Usage Effectiveness)，是评价的指标，是数据中心消耗的所有能源与IT负载消耗的能源的比值。PUE＝数据中心总能耗/IT设备能耗，其中数据中心总能耗包括IT设备能耗和制冷、配电等系统的能耗，其值大于1，越接近1表明非IT设备耗能越少，即能效水平越好。
9)制冷负载系数(CLF Cooling Load Factor)，表征数据中心中制冷设备耗电与IT设备耗电的比值，其值越小，说明能源效率水平越好。
10)开式系统，即制冷系统中的水是否与外界接触，当接触时，为开式系统，开式系统的特点是系统中的水与外界空气有接触，或系统中的水向外界释放或流失，系统需要不断的补水。
11)低品位热能：是指难以利用的热能，每降低一度可以释放出较多的热量，但是这些能量很难利用，故称为低品位热能，相反高品位热能是指很容易利用的热能，比如煤燃烧加热循环水通过暖气供热。
下面对本发明实施例所提供的余热回收空调控制方法进行说明，其中，图1为本发明实施例提供的余热回收空调控制方法的使用场景示意图，参见图1，其中，数据中心是指一种拥有完善的设备、专业化的管理、完善的应用的服务平台，也可称为互联网数据中心(IDC Internet Data Center)。完善的设备包括高速互联网接入带宽、高性能局域网络、安全可靠的机房环境等，例如IT设备、制冷系统、照明设施和备用电源等。这些设备产生了巨大的能源耗费，衡量数据中心的电能使用效率的指标为能源使用效率PUE，通过安装本申请所提供的余热回收空调获取所述余热回收空调的环境温度；基于所述余热回收空调的环境温度，确定所述余热回收空调的运行模式；根据所述余热回收空调的运行模式，确定所述余热回收空调中不同阀门的状态；响应于所述余热回收空调中不同阀门的状态，调整所述余热回收空调中水泵组件的状态、压缩机的状态以及送风机的状态，可以实现服务器机房余热的回收，提高能源使用效率。
在介绍本申请所提出的余热回收空调控制方法之前，首先对相关技术的服务器机房温度控制方式进行介绍，具体来说，参考图2，图2为本发明实施例中相关技术的空调机组结构示意图，其中，空调机组结构的热量处理通过室外空气与室内循环空气的间接热量交换芯体(即空空热量交换芯体)实现，图3为本发明实施例中相关技术的空调机组工作过程示意图，其中，当室外湿球温度(当前环境仅通过蒸发水分所能达到的最低温度)低于室内热回风温度时，机组选择性地对室外进风温度做强制循环水喷淋(等焓降温)，将芯体室外侧的进风温度降低至接近室外空气的湿球温度，两种不同温度的气流流经芯体内部两个不同方向的气流通道时，通过芯体高热量交换率的板片做热量传递，因室外侧气流温度低于室内侧气流温度，从而芯体具备对室内循环空气降温的作用，此时空空热量交换芯体的室外侧强制循环水喷淋系统为开式系统，当开启喷淋时，水通过蒸发吸热带走芯体的热量交换热量。当室外温度进风温度低于0度时，为防止芯体室外侧的喷淋水结冰影响空空热量交换芯体的正常使用，喷淋水系统关闭，芯体靠两侧干燥的气流温度做热量交换，实现冬季的自然冷却功能。
参考图4，图4为本发明实施例中余热回收空调的结构示意图，其中，余热回收空调包括以下结构：
机房空气处理模块401，具体包括：DX补冷系统4011、表冷器4012、内侧送风机4013、DX蒸发器4014、旁通风阀4015、出风口风阀4016(根据不同环境安装在在风口墙壁的不同位置，不做具体限定，图中未示出)、过滤网4017、电动旁通阀4018。
室外热量交换处理模块402，具体包括：余热回收接管4021、DX冷凝器4022。
图4所示的余热回收空调在工作过程中，机房空气处理侧的机房回风依次经过表冷器4012、旁通风阀4015、内侧送风机4013、DX蒸发器4014、过滤网4017(优选G4级别)、出风口风阀4016，其中，出风口风阀4016根据实际机房布局安装在出风口墙壁上，图4中未示出。其中，EC送风机可以设置6台或若干台(具体设置数量可以根据机房使用环境进行调整)，当设置6台时，其中1台为备用送风机，5台为正常工作送风机，服务器机房的回风风速为3.3M/S，送风风速为1.9M/S。
室外换热侧中室外热量交换处理模块402的外侧进风依次经过进风过滤网、换热芯体、喷淋装置、挡水装置、EC外风机。冷却水从水箱开始依次经过水泵组件、表冷器、电动三通阀、DX冷凝器再回到换热模块的喷淋装置。其中，表冷器和DX冷凝器可实现并联或串联运行。这一过程中，EC排风机设有4台，其中1台为备用排风机(热备)，3台为正常工作排风机，外侧进风风速1.5M/S。
余热回收空调可以包含1个-4个独立的DX补冷系统，每一个DX补冷系统都包含压缩机、冷凝器、EXV、蒸发器等主要制冷部件。其中，每一个压缩机都可以实现变频工作，其中，机房送回风温度以及冬季余热回收模式表冷器进出水温度如表1所示。
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表1
图4所示的余热回收空调在工作过程中，可以设置不同的工作模式，当所述环境湿球温度为3℃＜T≤16℃时，触发所述余热回收空调的自然冷源模式；当所述环境湿球温度为T＞16℃时，触发所述余热回收空调的自然冷源与DX补冷混合模式；当所述环境湿球温度为T≤3℃时，触发所述余热回收空调的余热回收模式，其中，余热回收空调的不同运行模式的温度阈值可调节，以适配不同的使用环境，上述温度阈值均可调节，下面针对不同的工作模式分别进行说明。
结合图4所示的余热回收空调的结构，参考图5，图5为本发明实施例中余热回收空调的一个可选的控制方法示意图，图5所示的余热回收空调可以通过余热回收空调的控制器实现，通过余热回收空调中的控制器调整余热回收空调中不同组件的状态，控制余热回收空调运行模式的改变，余热回收空调的控制方法主要包括以下步骤：
步骤501：余热回收空调中的控制器获取所述余热回收空调的环境温度。
在本发明的一些实施例中，余热回收空调的环境温度可以通过传感器以预设采样周期采集得到，其中，预设采样周期可以为系统自定义，例如采样周期可定为一分钟、十分钟或一个小时等。进一步地，嵌入式控制器4016还可以通过传感器采集服务器机房所处环境的目标影响数据，所采集的目标影响数据包括但不限于环境数据、数据中心中所有设备的总能耗数据及数据中心中IT设备的能耗数据。数据中心中所有设备的总能耗数据也可称为总负载，该总负载包括了IT设备、制冷系统、照明设施和备用电源等设备消耗电能的功率总和。IT设备的能耗数据也可称为IT负载，该IT负载包括服务器等IT设备消耗电能的功率总和。
步骤502：余热回收空调中的控制器基于所述余热回收空调的环境温度，确定所述余热回收空调的运行模式。
其中，当所述环境湿球温度为3℃＜T≤16℃时，触发所述余热回收空调的自然冷源模式；当所述环境湿球温度为T＞16℃时，触发所述余热回收空调的自然冷源与DX补冷混合模式；当所述环境湿球温度为T≤3℃时，触发所述余热回收空调的余热回收模式。
步骤503：余热回收空调中的控制器根据所述余热回收空调的运行模式，确定所述余热回收空调中不同阀门的状态。
结合图4，在本发明的一些实施例中，机房空气处理模块401，其中，所述机房空气处理模块401包括：
DX补冷系统4011，用于调整内侧热量交换过程的气体温度；表冷器4012，用于对所述内侧热量交换过程的气体温度和机房回风过程的气体温度进行动态调整；内侧送风机4013，用于对内侧热量交换过程中的气体流速进行调整；DX蒸发器4014，用于对所述内侧热量交换过程中的气体蒸发量进行调整。
室外热量交换处理模块402，其中，所述室外热量交换处理模块402包括：
余热回收接管4021，用于接收余热回收空调的外侧热量交换过程中的热量；DX冷凝器4022，用于通过冷凝处理回收服务器机房的热量。如图4所示，余热回收接管侧可以预留水源热泵蒸发器侧的供回水接管口，机房空气处理模块401工作时，机房回风依次经过表冷器4012，实现空气流过金属管道外壁进行热交换来达到加热或者冷却空气、旁通风阀4015、嵌入式控制器4016(EC Embedded Controller)、内侧送风机4013、蒸发器4014、过滤网4017(优选滤器效率级别为G4)、出风口风阀4023(未示出)。
在本发明的一些实施例中，所述控制器4016分别与所述DX补冷子系统和所述内侧送风机相连接，用于根据风速检测数据控制所述外侧热量交换过程中的气体流速。控制器4016从传感器采集的所有数据中选择特征数据，可选择的特征数据包括但不限于：冷水机组电流百分比、冷水机组蒸发器小温差、冷水机组冷凝器小温差、冷水机组冷冻水出水温度、冷却塔风机变频反馈、冷却塔冷却水出水温度、冷却泵变频反馈、冷冻泵变频反馈、室外平均焓值、室内平均焓值、室外温度、湿球温度、室外湿度、板换冷却侧阀门开状态等不同的信息，出风口风阀4023，用于根据所述服务器机房的布局调整所述内侧热量交换过程中的气体进风方向，其中出风口风阀4023可以根据实际机房布局安装在出风口墙壁上。嵌入式控制器的风机可以设为6台，其中1台作为备用风机以减低本申请余热回收空调系统的宕机率，其中机房回风风速优选为3.3M/S，送风风速优选为1.9M/S。
在本发明的一些实施例中，余热回收空调的系统可以配置2个独立的DX补冷系统，每一个独立的DX补冷系统均包含：压缩机、冷凝器、EXV、蒸发器等主要制冷部件，为了提高能源使用效率，每一个独立的DX补冷系统的压缩机都可实现变频，以灵活调整每一个独立的DX补冷系统中压缩机的功率。
为了更进一步的说明步骤503中根据所述余热回收空调的运行模式，确定所述余热回收空调中不同阀门的状态的过程，参考图6，图6为本发明实施例中连接水源热泵机组的余热回收空调组成结构示意图，包括：阀门V1(V1手阀608)、V2、V3、V4(电动三通阀610)、V5、V6、喷淋组件601、换热芯体602、电动阀603、水箱604、温度传感器605、水泵组件607、表冷器609、出水口611、冷凝器612、变频压缩机613、蒸发器614、过滤器615、水泵616、水源热泵机组617，具体包括蒸发器6171和冷凝器6172。其中，通过连接水源热泵机组既保证了数据中心制冷机组全年充分利用外界自然冷源，最大化降低空调系统能耗，也能在冬季把数据中心的废热回收并用于居民采暖，以实现最大限度利用服务器机房的余热，其中，不同运行模式的组件控制参考表2。
Figure BDA0003063199800000111
表2
在不同的运行模式中，通过控制阀门V1(V1手阀608)、V2、V3、V4(电动三通阀610)、V5、V6，可以灵活的控制余热回收空调中的制冷过程与水流走向；当根据不同的余热回收空调的运行模式调整余热回收空调中不同阀门的状态后，可以继续执行步骤504。
步骤504：余热回收空调中的控制器响应于所述余热回收空调中不同阀门的状态，调整所述余热回收空调中水泵组件的状态、压缩机的状态以及送风机的状态。
继续通过不同的实施例对余热回收空调的运行模式分别进行说明，其中，本申请所提供的余热回收空调包括三种运行模式：当所述环境湿球温度为3℃＜T≤16℃时，余热回收空调为自然冷源模式、当所述环境湿球温度为T＞16℃时，余热回收空调为自然冷源与DX补冷混合模式；当所述环境湿球温度为T≤3℃时，余热回收空调为余热回收模式。
在本发明的一些实施例中，当所述余热回收空调为自然冷源模式时，通过调整所述余热回收空调中不同阀门的状态，实现室外热量交换处理模块的循环冷却水泵将冷却水抽出，并通过表冷器加热冷却水的冷凝，实现余热的排出。其中，参考图7，图7为本发明实施例中余热回收空调的自然冷源模式工作示意图，具体来说，在内循环气流侧，通过开启机组内部风机，使得机房热回风经过冷却水表冷器降温达到所需的温度后，送入服务器机房供服务器降温使用；在外循环水流侧，通过开启机组内部水泵，使得低温冷却水流经机组冷却水表冷器时，吸收来自机房热回风气流中的热量，再流经外侧换热模块时，把热量排放到大气中去；最终实现机房热量由内到外的全部自然冷却排放效果，其中，外侧热量交换流程：循环冷却水泵将冷却水从热量交换模块集水箱抽出，经表冷器加热升温后回到热量交换模块的喷淋装置。喷淋装置将高温冷却水均布喷洒在热量交换芯体上，利用水蒸发潜热带走热量，冷却后汇集至集水箱。外侧含湿量低的风从热量交换模块四面进风口吸入，经热量交换芯体热量交换变成高含湿量的风后被外侧排风机排到大气中。
机房空气处理流程：机房的高温回风经过封闭热通道后进入机组回风口，经过表冷器降温后变成低温风，经过送风过滤器后由内侧送风机送回机房。
在本发明的一些实施例中，当所述余热回收空调为自然冷源与DX补冷混合模式时，确定冷凝器与表冷器的连接关系；基于所述冷凝器与表冷器的连接关系，通过调整所述余热回收空调中不同阀门的状态，达到室外热量交换处理模块的循环冷却水泵将冷却水抽出，通过表冷器加热冷却水的冷凝，实现余热的排出，并通过DX补冷系统，调整热量交换过程的气体温度。其中，参考图8，图8为本发明实施例中余热回收空调的自然冷源与DX补冷混合模式工作示意图，其中，在外循环水流侧，通过开启机组内部水泵，使得低温冷却水流经机组冷却水表冷器和DX冷凝器时，吸收来自机房热回风气流中的热量，再流经外侧换热模块时，把热量排放到大气中去；最终实现机房热量由内到外的部分自然冷却和部分机械制冷的排放效果，具体来说，外侧热量交换流程：循环冷却水泵将冷却水从热量交换模块集水箱抽出，经表冷器加热升温后回到热量交换模块的喷淋装置。喷淋装置将高温冷却水均布喷洒在热量交换芯体上，利用水蒸发潜热带走热量，冷却后汇集至集水箱。外侧含湿量低的风从热量交换模块四面进风口吸入，经热量交换芯体热量交换变成高含湿量的风后被外侧排风机排到大气中。
在内循环气流侧，通过开启机组内部风机，使得机房热回风气流先经过冷却水表冷器做第一级降温，然后再经过DX蒸发器做第二级降温，最终达到所需的温度后，送入服务器机房供服务器降温使用，具体来说，机房空气处理流程包括：机房的高温回风经过封闭热通道后进入机组回风口，经过表冷器降温后变成低温风，经过送风过滤器后由内侧送风机送回机房。同时，DX补冷系统运行，制冷剂经过压缩冷凝、节流蒸发后回到压缩机。机房回风经过表冷器初步冷却后，由DX补冷系统蒸发器进一步冷却至目标送风温度，再经过送风过滤器由内侧送风机送回机房，实现通过DX补冷系统，调整热量交换过程的气体温度，已获得更好的温度调整效果。
在本发明的一些实施例中，当所述余热回收空调为余热回收模式时，确定所述余热回收模式的余热回收需求比例；基于所述余热回收模式的余热回收需求比例确定所述余热回收空调中不同阀门的状态，通过对与所述余热回收空调相连接的水源热泵机组中冷冻水的加热，实现余热的排出。其中，参考图9，图9为本发明实施例中余热回收空调的余热回收模式工作示意图，其中，余热回收空调中仅有表冷器和内侧送风机工作。外接水源热泵蒸发器的冷冻水经表冷器加热升温后回到水源热泵蒸发器，完成放冷过程，满足水源热泵系统的运行。服务器机房的高温回风经表冷器降温至目标送风温度，过滤后由内侧送风机送回服务器机房，这一过程中，循环水泵、DX系统(含压缩机、冷凝器、制冷零部件等)可以安装在余热回收空调的外侧，维护方便不影响余热回收空调和服务器机房的正常使用。
其中，余热回收空调中仅有表冷器和内侧送风机工作。外接水源热泵蒸发器的冷冻水经表冷器加热升温后回到水源热泵蒸发器，完成放冷过程，满足水源热泵系统的运行。服务器机房的高温回风经表冷器降温至目标送风温度，过滤后由内侧送风机送回服务器机房，这一过程中，可根据服务器机房负荷需求开启电动旁通阀，降低内侧送风机的功耗，提高机房运行PUE。
当所述余热回收空调为余热回收模式时，首先确定所述余热回收模式的余热回收需求比例；之后基于所述余热回收模式的余热回收需求比例确定所述余热回收空调中不同阀门的状态，在内循环气流侧，通过开启机组内部风机，使得机房热回风气流经过冷却水表冷器做降温，达到所需的温度后，送入服务器机房供服务器降温使用；在外循环水流侧，通过开启机组内部水泵，使得低温冷却水流经机组冷却水表冷器，吸收来自机房热回风气流中的热量，再流经外部余热回收系统中的热泵机组中的蒸发器释放部分或全部热量，被释放的热量，在余热回收系统的作用下，把低品味的热能提升为高品味的热能，最终用于民用供暖；不能被余热回收系统吸收的多余热量，通过冷却水循环到外侧换热模块时，排放到大气中；最终实现机房热量按需求有效回收利用和有效自然排放的效果。
当处于余热回收模式时，余热回收空调系统的外侧换热模块冷却水系统不运行，当环境温度低于0℃时，冷却水系统须进行排水防冻处理。机组表冷器与水源热泵系统蒸发器组成的冷冻水系统可以配置冬季防冻措施，例如：管道电伴热方式(电伴热带接通电源后，电能使导电材料升温，其电阻随即增加，当芯带温度升至某值之后，电阻大到几乎阻断电流的程度，其温度不再升高，同时电伴热带向温度较低的被加热体系传热)、水温检测报警方式等，避免机房低负工况下运行时，冷冻水系统结冻而导致余热回收空调系统损坏。
在本发明的一些实施例中，当余热回收空调为余热回收模式时，还可以动态调整余热回收空调的风速参数，其中，可以根据服务器机房的外部环境，确定所述余热回收空调的风速参数；当所述风速参数大于风速阈值时，减小所述余热回收空调的风机转速；热量交换过程的气体温度大于气温阈值时，增大所述余热回收空调的风机转速。对于余热回收空调的风机可以包括：内侧风机(排风)和外侧风机(进风)，当风速参数大于风速阈值时，外侧风机风速较低，可达1.5M/S，以减低外侧风机功耗，热量交换过程的气体温度大于气温阈值时，说明服务器机房内的温度较高，增大余热回收空调的内侧风机转速加快排风，也可以同时增大外侧风机转速加快进风，为降低内侧风机的功耗，内侧风机可以采用风机墙设计形式，送风风速较低，达1.9M/S，即可满足。
在本发明的一些实施例中，还可以根据服务器机房的负荷，确定服务器机房对应的能源效率；基于所述服务器机房对应的能源效率，调整所述余热回收空调中风机的功率，以提高所述服务器机房对应的能源效率。由于服务器机房的负荷随着服务器数量的调整以及服务器机房的业务量不断进行变化，基于服务器机房对应的能源效率，调整余热回收空调中风机的功率，既可以满足服务器机房的高负荷业务，又能够在服务器机房的负荷减少时，减少余热回收空调的功耗，减少耗电量，提升对应的能源效率。
在本发明的一些实施例中，参考图10，图10为本发明实施例中余热回收空调的水箱配置示意图，当所述余热回收空调为余热回收模式时，确定所述余热回收模式的余热回收需求比例；基于所述余热回收模式的余热回收需求比例确定所述余热回收空调中不同阀门的状态，通过对与所述余热回收空调相连接的水源热泵机组中冷冻水的加热，这一过程中需要进行排水与补水，其中，余热回收空调可以配置双水箱A和B，接水盘通过两路连通管的电动阀控制接水盘里的水分别流向两个水箱，当机组检测到冷却水电导率超高需要换水时，先关闭水箱A进出水电动阀，只用水箱B进行循环，水箱A做排污放空和补新水操作，当水箱A完成换水操作后，打开水箱A加入系统循环，然后再关闭水箱B进出水电动阀，再对水箱B做排污放空和补新水操作，待水箱B完成换水操作后，水箱B再加入系统循环，由此，交替一次性排空污水再加新水，防止污水和新水的混合，节约余热回收空调工作过程中的用水量。
在本发明的一些实施例中，当服务器机房的空间无法支持配置双水箱时，可以对多个余热回收空调的主备机实施轮循排污和换水操作，具体来说，当某台机组检测到需要排污时，控制单元先开启备机，然后对需要排污的机组进行停机，机组停机后，一次性把水盘污水全部放空，然后再重新加满新水等待下次轮循再投入使用，由此，可实现备用机组的水盘轮循排空逻辑，减少余热回收空调工作过程中的用水量。
为了便于理解本发明所提供的余热回收空调控制方法，下面结合测试数据进行阐述。以北京为使用地举例，表3中示出了中湿球温度参数根据北京地区近年气候数据进行分析计算，带余热回收空调的全年平均SCOP为12.52，其中，在10月15日至3月15日的采暖季，余热回收空调运行余热回收模式，只运行内侧送风机。
Figure BDA0003063199800000161
表3
以服务器机房的配置5KW/机柜共52个机柜总功率260KW为测试环境，通过配置本申请所提供的余热回收空调以及运行本申请提供的余热回收空调控制方法为例，参考表4，全年空调CLF值为0.099，表5示出了余热回收空调在不同运行模式下的PUE分析参数，机组全年自然冷源运行时间占比达到71.22％，机组空调因子耗电系数为0.099，数据中心整体PUE值可达1.159的高能效水平。
项目PUE＝1(IT)+0.099(空调因子)+0.06(其他综合耗电)＝1.159
Figure BDA0003063199800000181
表4
Figure BDA0003063199800000191
表5
图11为本发明实施例中余热回收空调的工作示意图，参考图11，作为本发明另一种可以实现的实施方式，当所述余热回收空调为余热回收模式时，可以将余热回收的进出水管都接在冷却水表冷器的出水侧，同时在外侧热量交换模块的进水管上设置三通阀V8和旁通管路；当冬季采用余热回收模式时，经过冷却水表冷器的水被服务器机房的空气加热后，然后再经过水源热泵机组的蒸发器，热量被蒸发器带走后，水温下降再回到机组进水口，此时，进出水口之间的旁通阀V5处于关闭状态；如果热泵能100％将表冷器吸收的废热带走，热泵出水温度达到理想的机组表冷器进水温度，则不需要开启机组外侧热量交换模块的风机，通过开启外侧热量交换模块的旁通电动三通阀V8，使得冷却水走旁通支路绕过热量交换模块；否则，当热泵出水温度高于机组表冷器所需设定温度时，则关闭外侧热量交换模块的旁通电动三通阀V8，使得冷却水通过热量交换模块进行二次散热，达到表冷器设定的温度后，再进入表冷器。
其中，通过连接水源热泵机组既保证了数据中心制冷机组全年充分利用外界自然冷源，最大化降低空调系统能耗的同时，也能在冬季把数据中心的废热回收并用于居民采暖，以实现最大限度利用服务器机房的余热，其中，不同运行模式的组件控制参考表6。
表6
Figure BDA0003063199800000192
Figure BDA0003063199800000201
有益技术效果：
本发明实施例通过获取所述余热回收空调的环境温度；基于所述余热回收空调的环境温度，确定所述余热回收空调的运行模式；根据所述余热回收空调的运行模式，确定所述余热回收空调中不同阀门的状态；响应于所述余热回收空调中不同阀门的状态，调整所述余热回收空调中水泵组件的状态、压缩机的状态以及送风机的状态，由此，带来的有益技术效果包括以下三方面：
1)相比于相关技术中空空热量交换芯体的间接蒸发冷却制冷机组的室外侧循环水系统是开式系统，不支持与热泵机组的低温侧闭式循环水系统的对接，无法在冬季实现余热回收的缺陷，本申请能够提充分使用服务器机房的余热，实现冬季的余热回收使用。
2)相比于相关技术中空空热量交换芯体机组室外侧的空空热量交换芯体与DX冷凝器为串联结构，造成当空空热量交换芯体和冷凝器采用现有的室外气流串联方式时，芯体和压缩机的能效比相互抵消，影响能源使用效率，本申请能够提升余热回收效率，减少热干扰，提升服务器机房的能源使用效率
以上所述，仅为本发明的实施例而已，并非用于限定本发明的保护范围，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种余热回收空调控制方法，其特征在于，所述方法包括：
获取所述余热回收空调的环境温度；
基于所述余热回收空调的环境温度，确定所述余热回收空调的运行模式；
根据所述余热回收空调的运行模式，确定所述余热回收空调中不同阀门的状态；
响应于所述余热回收空调中不同阀门的状态，调整所述余热回收空调中水泵组件的状态、压缩机的状态以及送风机的状态。
2.根据权利要求1所述的余热回收空调控制方法，其特征在于，所述基于所述余热回收空调的环境温度，确定所述余热回收空调的运行模式，包括：
当所述环境湿球温度为3℃＜T≤16℃时，触发所述余热回收空调的自然冷源模式；
当所述环境湿球温度为T＞16℃时，触发所述余热回收空调的自然冷源与DX补冷混合模式；
当所述环境湿球温度为T≤3℃时，触发所述余热回收空调的余热回收模式，其中，所述余热回收空调的不同运行模式的温度阈值可调节，以适配不同的使用环境。
3.根据权利要求1所述的余热回收空调控制方法，其特征在于，所述根据所述余热回收空调的运行模式，确定所述余热回收空调中不同阀门的状态，包括：
当所述余热回收空调为自然冷源模式时，通过调整所述余热回收空调中不同阀门的状态，在内循环气流侧，通过开启所述余热回收空调的机组内部风机，在外循环水流侧，通过开启所述余热回收空调的机组内部水泵，将机房热量由内到外进行全自然冷却排放。
4.根据权利要求1所述的余热回收空调控制方法，其特征在于，所述根据所述余热回收空调的运行模式，确定所述余热回收空调中不同阀门的状态，包括：
当所述余热回收空调为自然冷源与DX补冷混合模式时，确定冷凝器与表冷器的连接关系；
基于所述冷凝器与表冷器的连接关系，通过调整所述余热回收空调中不同阀门的状态，在内循环气流侧，通过开启所述余热回收空调的机组内部风机，利用冷却水表冷器实现第一级降温，并通过DX蒸发器实现第二级降温；
在外循环水流侧，通过开启所述余热回收空调的机组的水泵，利用所述冷却水表冷器和所述DX冷凝器，吸收来自机房的热回风气流中的热量，将机房热量由内到外的部分进行自然冷却和部分机械制冷的排放。
5.根据权利要求1所述的余热回收空调控制方法，其特征在于，所述根据所述余热回收空调的运行模式，确定所述余热回收空调中不同阀门的状态，包括：
当所述余热回收空调为余热回收模式时，确定所述余热回收模式的余热回收需求比例；
基于所述余热回收模式的余热回收需求比例确定所述余热回收空调中不同阀门的状态，在内循环气流侧，通过开启所述余热回收空调的机组内部风机，将机房热回风气流经过冷却水表冷器进行降温；
在外循环水流侧，通过开启所述余热回收空调的机组内部水泵，利用所述余热回收空调的机组冷却水表冷器，以及所述余热回收空调的热泵机组中的蒸发器，将低品味的热能提升为高品味的热能。
6.根据权利要求1所述的余热回收空调控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据服务器机房的外部环境，确定所述余热回收空调的风速参数；
当所述风速参数大于风速阈值时，减小所述余热回收空调的风机转速；
热量交换过程的气体温度大于气温阈值时，增大所述余热回收空调的风机转速。
7.根据权利要求1所述的余热回收空调控制方法，其特征在于，所述方法还包括：
根据服务器机房的负荷，确定服务器机房对应的能源效率；
基于所述服务器机房对应的能源效率，调整所述余热回收空调中风机的功率，以提高所述服务器机房对应的能源效率。
8.一种余热回收空调，所述余热回收空调用于服务器机房，其特征在于，所述余热回收空调包括：
机房空气处理模块，其中，所述机房空气处理模块包括：
DX补冷系统，用于调整内侧热量交换过程的气体温度；
表冷器，用于对所述内侧热量交换过程的气体温度和机房回风过程的气体温度进行动态调整；
风机，用于对内侧热量交换过程中的气体流速进行调整；
DX蒸发器，用于对所述内侧热量交换过程中的气体蒸发量进行调整；
室外热量交换处理模块，其中，所述室外热量交换处理模块包括：
余热回收接管，用于接收余热回收空调的外侧热量交换过程中的热量；
DX冷凝器，用于通过冷凝处理回收服务器机房的热量。
9.根据权利要求8所述的余热回收空调，其特征在于，所述余热回收空调还包括：
控制器，所述控制器分别与所述DX补冷子系统和所述内侧送风机相连接，用于根据风速检测数据控制所述外侧热量交换过程中的气体流速。
10.根据权利要求8所述的余热回收空调，其特征在于，所述机房空气处理模块还包括：
出风口风阀，用于根据所述服务器机房的布局调整所述内侧热量交换过程中的气体进风方向。
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