CN116867221A - 一种机房冷却系统的控制方法 - Google Patents

Abstract

本申请实施例中提供了一种机房冷却系统的控制方法，相较于现有技术，具有以下技术效果：根据封闭冷通道和地板下送风通道之间的第一压差值与第一压差阈值进行比较，根据比较结果调节封闭冷通道对应的各送风口的开度，及时调整送风风量，以实现局部风量的精确、快速调节，同时保证封闭冷通道快速响应。由此设置，通过检测封闭冷通道和地板下送风通道之间的压差值，根据比较结果及时调整各封闭冷通道内送风量变化；实现封闭冷通道精确送风系统的智能化控制。

Description

一种机房冷却系统的控制方法

技术领域

本申请涉及暖通空调领域的技术领域，具体地，涉及一种机房冷却系统的控制方法。

背景技术

随着信息产业的发展，越来越多的数据中心在全国各地兴建起来。由于数据中心机房在运行过程中，各类型设备因为耗电会产生大量的热量，并且产生的热量并不均匀，因此为了保证电子设备在适当的温度下正常运行，这些热量需要高效、稳定地被输送出去。

目前，在数据机房的运行实践中，可选的散热方案有两种，一种是风冷模式，一种是液冷模式。而风冷模式的建设和运营成本相对较低，被广泛地应用到数据中心机房中。传统的送风方式无法针对局部热点进行有针对性的控温和散热，因此亟待提出一种能够对大面积、多机柜场所进行温度均衡控制的精密空调均衡冷却系统。

发明内容

本申请实施例中提供了一种机房冷却系统的控制方法，以解决无法对大面积、多机柜场所进行精密温度均衡控制的问题。

为了达到上述目的，本申请提供如下技术方案：

一种机房冷却系统的控制方法，所述机房冷却系统包括机房和空调间，所述机房的至少一侧设置有空调间；所述机房内设置有多列机柜，两列机柜为一组，每组的两列机柜之间围成密封的封闭冷通道，相邻的两组机柜之间为开放热通道，所述机柜的一侧设有与所述封闭冷通道连通的进风口，所述机柜的另一侧设有与所述开放热通道连通的出风口；所述空调间内安装有多个供应冷风的空调；所述机房和所述空调间的下方设有连通的地板下送风通道，所述空调的冷风出口连通所述地板下送风通道，所述封闭冷通道通过多个送风口与所述地板下送风通道相连通，所述机房与所述空调间之间设有使所述开放热通道与所述空调间连通的回风口；

所述方法还包括：

获取所述封闭冷通道和所述地板下送风通道之间的第一压差值；

判断所述第一压差值是否小于第一压差阈值，若是，则增大所述封闭冷通道对应的各所述送风口的开度。

可选地，所述判断所述第一压差值是否小于第一压差阈值之后，所述方法还包括：

当所述第一压差值大于或等于第二压差阈值时，减小所述封闭冷通道对应的各所述送风口的开度；其中，所述第二压差阈值大于所述第一压差阈值。

可选地，所述方法还包括：

获取每个所述封闭冷通道内的各所述送风口处的所述第一温度值；

判断所述第一温度值是否大于或等于第一温度阈值，若是，则增大所述第一温度值对应的所述送风口的开度。

可选地，所述增大所述第一温度值对应的所述送风口的开度之后，方法还包括：

计算每个所述封闭冷通道内所有所述第一温度值的第一温度平均值；

判断所述第一温度值和所述第一温度平均值的比值是否大于或等于偏离阈值，若是，则减小所述第一温度值对应的所述送风口的开度。

可选地，所述方法还包括：

获取所述地板下送风通道的若干预设压力检测点的第一压力值；

判断超出第一预设压力范围的第一压力值对应的所述预设压力检测点的个数是否大于或等于第一数量阈值，若是，则调节所有所述空调的出风量。

可选地，所述方法还包括：

获取所述空调冷风出口延伸方向所在行的预设压力检测点的第二压力值；

判断所在行的所述第二压力值的最大值和最小值的差值是否大于或等于第二压差阈值，若是，则调大所在行对应的空调的出风量或启停所在行对应的空调。

可选地，所述方法还包括：

判断所述地板下送风通道的所述第二温度值是否大于或等于第三温度阈值，若是，则调节所有空调的送风温度。

可选地，所述机房冷却系统还包括快速电动风量调节阀，所述快速电动风量调节阀位于所述送风口上，用于调节所述送风口的开度。

可选地，所述机房冷却系统还包括：

若干个第一温度传感器，各所述第一温度传感器位于所述封闭冷通道内针对所述送风口的位置处；

若干个压力传感器和第二温度传感器，分别位于所述地板下送风通道内且阵列排布。

可选地，所述送风口上下两侧的封闭冷通道和地板下送风通道之间设置有压差传感器，压差传感器与控制器相连接。

本申请实施例提供的一种机房冷却系统的控制方法，方法还包括：机房冷却系统包括机房和空调间，机房的至少一侧设置有空调间；机房内设置有多列机柜，两列机柜为一组，每组的两列机柜之间围成密封的封闭冷通道，相邻的两组机柜之间为开放热通道，机柜的一侧设有与封闭冷通道连通的进风口，机柜的另一侧设有与开放热通道连通的出风口；空调间内安装有多个供应冷风的空调；机房和空调间的下方设有连通的地板下送风通道，空调的冷风出口连通地板下送风通道，封闭冷通道通过多个送风口与地板下送风通道相连通，机房与空调间之间设有使开放热通道与空调间连通的回风口；获取封闭冷通道和地板下送风通道之间的第一压差值；判断第一压差值是否小于第一压差阈值，若是，则增大封闭冷通道对应的各送风口的开度。

采用本申请实施例中提供的一种机房冷却系统的控制方法，相较于现有技术，具有以下技术效果：

根据封闭冷通道和地板下送风通道之间的第一压差值与第一压差阈值进行比较，根据比较结果调节封闭冷通道对应的各送风口的开度，及时调整送风风量，以实现局部风量的精确、快速调节，同时保证封闭冷通道快速响应。由此设置，通过检测封闭冷通道和地板下送风通道之间的压差值，根据比较结果及时调整各封闭冷通道内送风量变化；实现封闭冷通道精确送风系统的智能化控制。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本申请的进一步理解，构成本申请的一部分，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。在附图中：

图1为本申请实施例提供的一种机房冷却系统的控制方法的方法流程图；

图2为本申请的一种机房冷却系统的结构示意图；

图3为图1的A-A方向剖面结构示意图；

图4为图1的B-B方向剖面结构示意图。

附图中标记如下：

图中：1为机房，2为空调间，3为机柜，4为空调，5为地板下送风通道，6为封闭冷通道，7为开放热通道，8为送风口，9为进风口，10为出风口，11为回风口，12为导流风扇，13为快速电动风量调节阀，14为第一温度传感器，15为压差传感器，16为控制器，17为压力传感器，18为第二温度传感器，19为恒湿机，20为手动风量调节阀，21为保温层。

具体实施方式

本发明实施例公开了一种机房冷却系统的控制方法，以解决无法对大面积、多机柜场所进行精密温度均衡控制的问题。

为了使本申请实施例中的技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图对本申请的示例性实施例进行进一步详细的说明，显然，所描述的实施例仅是本申请的一部分实施例，而不是所有实施例的穷举。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请参阅图1-4，图1为本申请实施例提供的一种机房冷却系统的控制方法的方法流程图；图2为本申请的一种机房冷却系统的结构示意图；图3为图1的A-A方向剖面结构示意图；图4为图1的B-B方向剖面结构示意图。

在一种具体的实施方式中，本申请提供一种机房冷却系统的控制方法，包括机房冷却系统，如图1-3所示，包括机房1、空调间2和控制系统，机房1的至少一侧设置有空调间2，本申请对空调间2的数量不作限制，可根据机房1的大小、布局及实际冷却需求进行调整，机房1可以仅在一侧设置空调间2，也可以在多个侧面设置空调间2，如图1-2所示，机房1的相对两侧均设置了一个空调间2，以使冷风从两侧流向地板下送风通道5，增大地板下送风通道5的冷气量，且使一列机柜的两端都具有较好的散热效果；

机房1内设置有多列机柜3，两列机柜3为一组，每组的两列机柜3之间围成密封的封闭冷通道6，相邻的两组机柜3之间为开放热通道7，机柜3的一侧设有与封闭冷通道6连通的进风口9，机柜3的另一侧设有与开放热通道7连通的出风口10，封闭冷通道6内的冷风通过进风口9进入机柜3对其机体进行热交换后，热风从出风口10进入开放热通道7，从而实现对机柜3内部的持续冷却；封闭冷通道6可采用密封板及密封件将两列机柜3之间的空间进行围挡密封，使其内部冷气仅通过进风口9进入机柜3，从而实现冷气的有效使用率，也可采用其他可实现该功能的任意结构；

空调间2内安装有多个供应冷风的空调4，空调4优选能够充分满足机房环境条件要求的机房专用精密空调机；

机房1和空调间2的下方设有连通的地板下送风通道5，空调4的冷风出口连通地板下送风通道5，在工作中空调4根据系统命令向地板下送风通道5持续供应冷风，封闭冷通道6通过多个送风口8与地板下送风通道5相连通，随着地板下送风通道5内的冷气不断增加，封闭冷通道6与地板下送风通道5形成压差，地板下送风通道5的冷气自然从送风口8不断流入封闭冷通道6，机房1与空调间2之间设有使开放热通道7与空调间2连通的回风口11，机房1内完成热交换的热气则可通过回风口11回流至空调间2。

具体的，上述控制方法包括：

S11：获取封闭冷通道和地板下送风通道之间的第一压差值；

S12：判断第一压差值是否小于第一压差阈值；

S13：若是，则增大封闭冷通道对应的各送风口的开度。

其中，第一压差值的获取可以通过设置压差传感器15实现，送风口8上下两侧的封闭冷通道6和地板下送风通道5之间设置有压差传感器15，压差传感器15与控制器16相连接，以保证系统送风稳定。

当第一压差值小于第一压差阈值时，增大相应的封闭冷通道对应的各送风口的开度，以能够对具体的某一封闭冷通道的压差进行精确调节，实现局部风量的精确、快速调节，从而保证各送风口的温度和压力平衡。

在一种实施例中，判断第一压差值是否小于第一压差阈值之后，方法还包括：

S14：当第一压差值大于或等于第二压差阈值时，减小封闭冷通道对应的各送风口的开度；其中，第二压差阈值大于第一压差阈值。在一种实施例中，第二压差阈值可设置为25Pa，第一压差阈值可设置为20Pa。

可理解，上述控制方法的实现，可通过设置控制系统实现，控制系统包括控制器16，控制器16为DDC控制器或PLC控制器，且具有基于以太网的网络接口，能够实现远程通信和控制，控制器16通过通讯接口外连中央控制设备，空调4通过通讯接口与控制器16相连接，空调4具备群控功能，可以在控制器16的控制下启停，或者调整送风温度、送风风量等。对于控制系统的具体形式不做限定，只要能够达到相同的技术效果即可。

采用本申请实施例中提供的一种机房冷却系统的控制方法，相较于现有技术，具有以下技术效果：

根据封闭冷通道和地板下送风通道之间的第一压差值与第一压差阈值进行比较，根据比较结果调节封闭冷通道对应的各送风口的开度，及时调整送风风量，以实现局部风量的精确、快速调节，同时保证封闭冷通道快速响应。由此设置，通过检测封闭冷通道和地板下送风通道之间的压差值，根据比较结果及时调整各封闭冷通道内送风量变化；实现封闭冷通道精确送风系统的智能化控制。

其中，上述方法还包括：

S14：获取每个封闭冷通道内的各送风口处的第一温度值；

S15：判断第一温度值是否大于或等于第一温度阈值；

S16：若是，则增大第一温度值对应的送风口的开度。

可理解，每个封闭冷通道内设有若干个送风口，在各送风口处分别设置温度传感器，当送风口处的第一温度值大于或等于第一温度阈值时，增大第一温度值对应的送风口的开度，以对每个封闭冷通道内的局部送风口处温度进行精确调节，以实现局部风量的精确和快速调节，实现封闭冷通道的快速响应。其中，送风口处设置有快速电动风量调节阀，以调节送风口的开度。

其中，在增大第一温度值对应的送风口的开度之后，为了防止温度调节量过大，偏离阈值，上述方法还包括：

S17：计算每个封闭冷通道内所有第一温度值的第一温度平均值；

S18：判断第一温度值和第一温度平均值的比值是否大于或等于偏离阈值；

S19：若是，则减小第一温度值对应的送风口的开度。

由此设置，防止封闭冷通道内中的某一送风口的送风温度调节量过大，保证封闭冷通道内的温度调节均衡。第一温度阈值可设置为25℃；同时针对机柜发热量较高的重点区域设置第二温度阈值，第二温度阈值可设置为27℃，当监测到某一重点关注区域任意第一温度传感器的第一温度值超过第二温度阈值时，调整区域所有的快速电动风量调节阀的开度。

在该实施例中，上述方法还包括：

S110：获取地板下送风通道的若干预设压力检测点的第一压力值；

S120：判断超出第一预设压力范围的第一压力值对应的预设压力检测点的个数是否大于或等于第一数量阈值；

S130：若是，则调节所有空调的出风量。

在地板下送风通道内可设置若干个预设压力检测点，在压力检测点分别设置压力传感器，获取若干个预设压力检测点的第一压力值，同时预设第一预设压力范围，当超出第一预设压力范围的第一压力值的个数大于或等于预设的第一数量阈值时，认为该地板下送风通道内存有超过第一数量阈值的第一压力值不在合理范围内，由此以调节所有空调的出风量，使地板下送风通道压力均衡，以保证送风均衡。

在该实施例中，方法还包括：

获取空调冷风出口延伸方向所在行的预设压力检测点的第二压力值；

判断所在行的第二压力值的最大值和最小值的差值是否大于或等于第二压差阈值，若是，则调大所在行对应的空调的出风量或启停所在行对应的空调。

具体为在空调冷风出口延伸方向的所在行设置若干个预设压力检测点，具体为在各预设压力检测点设置压力传感器，在所在行的各预设压力检测点检测的第二压力值中，当最大值和最小值的差值大于或等于第二压差阈值时，认为当前所在行的出风压力不均衡，可通过增大或减小所在行对应的空调出风量进行所在行的出风压力的均衡，优选为增大所在行对应的空调出风量，以更利于压力均衡；或者通过启停所在行对应的空调进行压力均衡，可根据需要进行设置，由此以对局部行的送风压力进行精确调控，均衡送风。

在另一实施例中，上述方法还包括：

判断地板下送风通道的第二温度值是否大于或等于第三温度阈值，若是，则调节所有空调的送风温度。由此设置，对地板下送风通道的温度进行统一控制。

其中，具体的，机房冷却系统的控制方法，包括如下步骤：

(1)布设系统。按照机房冷却系统设置各部件，根据数值模拟结果布设快速电动风量调节阀、第一温度传感器、压力传感器、第二温度传感器和压差传感器。

(2)静态风压、温度及湿度平衡调试。关闭快速电动风量调节阀，满负荷开启空调，调节手动风量调节阀的开度，进行系统的静态风压平衡调试，实现送风口初始状态的设定。

(3)动态风压、温度及湿度平衡控制。运行系统，利用控制器监控并采集一定时间间隔下地板下送风通道和封闭冷通道内的第一温度传感器、压力传感器、第二温度传感器和压差传感器的测量值，并根据获得的测量值对快速电动风量调节阀和/或空调的状态进行调节。调节优先级：控制系统发生冲突时，调整空调出风量＞调整接入空调数量＞调整快速电动风量调节阀。

基于上述机房冷却系统的控制方法，机房冷却系统还包括下述结构，其机房冷却系统中各检测点的检测，可通过机房冷却系统中的具体传感器等实现，二者可相互参照：

进一步，送风口8上设置有快速电动风量调节阀13，快速电动风量调节阀13与控制器16相连接。快速电动风量调节阀13可以设置在每条封闭冷通道3的两端和中间区域的送风口8上，也可以在每个送风口8上均设置快速电动风量调节阀13，可以均匀布置，也可以根据需要在机柜发热量较高的区域增加布设的密度，具体布设可根据现场需求随机调整。控制器16能够通过调节快速电动风量调节阀的开度，配合空调的启停机数量、出风温度和出风量的综合调控，实现局部风量的精确、快速调节，而保证各送风口的温度和压力平衡。

进一步，封闭冷通道6内正对送风口8的位置之上均匀设置有多个第一温度传感器14，第一温度传感器14与控制器16相连接。

进一步，地板下送风通道5内阵列排布有多个压力传感器17和第二温度传感器18，压力传感器17、第二温度传感器18与控制器16相连接，如图1中所示，图中包含有压力传感器17和第二温度传感器18的其中一种分布实施方式。本实施例中，压力传感器17和第二温度传感器18是设置于地板下送风通道5内的。

进一步，空调间2内设置有恒湿机19，恒湿机19出风口连通地板下送风通道5，恒湿机19与控制器16相连接，第一温度传感器14和第二温度传感器18内部均安装有湿敏元件构成温湿度传感器，控制器16接收到第一温度传感器14和第二温度传感器18反馈的系统内部湿度信息，根据系统需求控制恒湿机18向地板下送风通道5输送一定湿度的空气，随冷气流动对机房1内进行湿度调节，以保证湿度恒定。

进一步，地板下送风通道5与送风口8的连接处还设置有手动风量调节阀20，手动风量调节阀20增加了系统的静态风压平衡调试功能，实现送风口初始状态的设定。

进一步，地板下送风通道5底面铺设有保温层21，减少冷量损失。

进一步，控制器16连接有导流风扇12，导流风扇12的安装位置为送风口8，或为进风口9，或为出风口10，或为回风口11。本申请在整个冷却系统中可通过导流风扇12进行更加精确的气流引导，导流风扇12的安装位置优选在进风口9或出风口10上，使气流的引导精确到每个机柜3，控制器16针对单个机柜3的温度反馈信息控制导流风扇12，使其引导冷气流通量进行高效冷却。

优选的，多个送风口8沿封闭冷通道6延伸方向均匀设置，实现均匀向封闭冷通道6内送冷风。

机柜中还设置有第四温度传感器，第四温度传感器与控制器相连接，根据第四温度传感器获取的机柜温度，调节对应封闭冷通道中快速电动风量调节阀的开度、空调的出风量、出风温度及空调开启数量。

实施本申请时，可以结合现场的安装条件设计封闭冷通道监测点位及控制点位通道，通过检测封闭冷通道内温湿度变化，控制快速电动调节风阀，调整各封闭冷通道内送风量变化，精确控制各封闭冷通道温湿度，实现封闭冷通道内温湿度需求数据的实时采集，根据冷通道温湿度需求对送风量实时高效调节，实现封闭冷通道精确送风系统的智能化控制。

本申请适用于大面积、多机柜场所进行温度均衡控制，工作原理及过程具体如下：

空调4根据控制器16命令向地板下送风通道5供应冷风，封闭冷通道6与地板下送风通道5形成压差，冷风由送风口8不断流入封闭冷通道6，再由进风口9进入机柜3对其进行冷却，热风自出风口10流入开放热通道7，最后通过回风口11回流至空调间2内，在这个气流循环的过程中，控制器16能够根据所采集的温度、压力调节空调4启停机的数量、每台空调4的送风风量和送风温度，使整个系统能够实现大面积、多机柜场所进行温度均衡控制。

本申请实施例中提供的一种机房冷却系统的控制方法，具有以下优点：

1、控制器与快速电动风量调节阀以及空调相连接，能够通过快速电动风量调节阀的开度，以及精密空调的启停机数量、出风温度和出风量的综合调控，实现局部风量的精确、快速调节，而保证各送风口的温度和压力平衡；

2、地板下送风通道多位置设置有压力传感器，能够准确监测各区域封闭冷通道的送风口压力变化，及时调整精密空调送风风量；

3、送风口的末端直路，即在地板下送风通道与送风口的连接处，还设置有手动风量调节阀，手动风量调节阀增加了系统的静态风压平衡调试功能，实现送风口初始状态的设定；

4、通过多种调控策略的组合，能够根据封闭冷通道和地板下送风通道的温湿度、压力变化及时修正电动风量调节阀的开度，实时快速调整送风量，保证封闭冷通道温湿度负荷变化快速响应。

尽管已描述了本申请的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优选实施例以及落入本申请范围的所有变更和修改。

显然，本领域的技术人员可以对本申请进行各种改动和变型而不脱离本申请的精神和范围。这样，倘若本申请的这些修改和变型属于本申请权利要求及其等同技术的范围之内，则本申请也意图包含这些改动和变型在内。

Claims (10)

1.一种机房冷却系统的控制方法，其特征在于，所述机房冷却系统包括机房和空调间，所述机房的至少一侧设置有空调间；所述机房内设置有多列机柜，两列机柜为一组，每组的两列机柜之间围成密封的封闭冷通道，相邻的两组机柜之间为开放热通道，所述机柜的一侧设有与所述封闭冷通道连通的进风口，所述机柜的另一侧设有与所述开放热通道连通的出风口；所述空调间内安装有多个供应冷风的空调；所述机房和所述空调间的下方设有连通的地板下送风通道，所述空调的冷风出口连通所述地板下送风通道，所述封闭冷通道通过多个送风口与所述地板下送风通道相连通，所述机房与所述空调间之间设有使所述开放热通道与所述空调间连通的回风口；

所述方法还包括：

获取所述封闭冷通道和所述地板下送风通道之间的第一压差值；

判断所述第一压差值是否小于第一压差阈值，若是，则增大所述封闭冷通道对应的各所述送风口的开度。

2.根据权利要求1所述的机房冷却系统的控制方法，其特征在于，所述判断所述第一压差值是否小于第一压差阈值之后，所述方法还包括：

当所述第一压差值大于或等于第二压差阈值时，减小所述封闭冷通道对应的各所述送风口的开度；其中，所述第二压差阈值大于所述第一压差阈值。

3.根据权利要求1所述的机房冷却系统的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取每个所述封闭冷通道内的各所述送风口处的所述第一温度值；

判断所述第一温度值是否大于或等于第一温度阈值，若是，则增大所述第一温度值对应的所述送风口的开度。

4.根据权利要求3所述的机房冷却系统的控制方法，其特征在于，所述增大所述第一温度值对应的所述送风口的开度之后，方法还包括：

计算每个所述封闭冷通道内所有所述第一温度值的第一温度平均值；

判断所述第一温度值和所述第一温度平均值的比值是否大于或等于偏离阈值，若是，则减小所述第一温度值对应的所述送风口的开度。

5.根据权利要求1所述的机房冷却系统的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述地板下送风通道的若干预设压力检测点的第一压力值；

判断超出第一预设压力范围的第一压力值对应的所述预设压力检测点的个数是否大于或等于第一数量阈值，若是，则调节所有所述空调的出风量。

6.根据权利要求5所述的机房冷却系统的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

获取所述空调冷风出口延伸方向所在行的预设压力检测点的第二压力值；

判断所在行的所述第二压力值的最大值和最小值的差值是否大于或等于第二压差阈值，若是，则调大所在行对应的空调的出风量或启停所在行对应的空调。

7.根据权利要求1所述的机房冷却系统的控制方法，其特征在于，所述方法还包括：

判断所述地板下送风通道的所述第二温度值是否大于或等于第三温度阈值，若是，则调节所有所述空调的送风温度。

8.根据权利要求1-7任一项所述的机房冷却系统的控制方法，其特征在于，所述机房冷却系统还包括快速电动风量调节阀，所述快速电动风量调节阀位于所述送风口上，用于调节所述送风口的开度。

9.根据权利要求1-7任一项所述的机房冷却系统的控制方法，其特征在于，所述机房冷却系统还包括：

若干个第一温度传感器，各所述第一温度传感器位于所述封闭冷通道内针对所述送风口的位置处；

若干个压力传感器和第二温度传感器，分别位于所述地板下送风通道内且阵列排布。

10.根据权利要求1-7任一项所述的机房冷却系统的控制方法，其特征在于，所述送风口上下两侧的封闭冷通道和地板下送风通道之间设置有压差传感器，压差传感器与控制器相连接。