CN201986334U - 一种自适应动态精确送风控制装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种自适应动态精确送风控制装置，为计算机机柜、机架精确送风的控制装置，其包括智能送风控制器；传感单元，传感单元包括分别与智能送风控制器通讯连接的电流传感器、送风温湿度传感器、排风温湿度传感器、和风量传感器；风阀执行器，风阀执行器与智能送风控制器通讯连接；以及，风阀，风阀执行器与风阀配合连接，以控制所述风阀的开启度。采用所述控制装置，可将冷风直接送至机柜机架内部，避免热交换不充分，提升了空调制冷效率；可根据设备发热情况实时调整送风供冷量，既满足冷却需求，又避免不必要的能耗浪费，节能效果显著；结构简单紧凑，可灵活组合建网，与空调、换热系统联动构成整个机房动态冷却系统；安装操作方便。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种计算机、通讯、工业控制设备机柜、机架冷却散热空调风管送风装置，尤其涉及一种自适应动态精确送风控制装置，特别适用于电信、金融、企业、政府等行业的数据、通信数据中心运营。
背景技术
目前数据中心一般是通过风管、地板或直吹等将空调冷风送至机柜或机架前方，气流先与室内空气混合，再进入机柜或机架冷却设备。
由于设备布置及空调送风的问题，不能将空调冷热通道隔离导致热交换不充分，以及不能根据机柜或机架内设备配置发热情况随时调整，有可能造成以下情况：一方面发热量小的机柜或机架风量过大，造成能耗浪费；而发热量大的机柜或机架送风不足，机柜或机架温度过高，导致机柜或机架内设备因工作环境温度过高而宕机；另一方面热交换不充分导致整个机房空调制系统冷效率低，能耗过高。
实用新型内容
本实用新型的目的在于提供一种可以直接将空调冷风输送至机柜或机架，且可根据机柜或机架内设备的发热情况实时调整机柜或机架送风供冷量的自适应动态精确送风控制装置，在解决机柜或机架散热同时，节省空调系统能耗。
为实现上述目的，所述自适应动态精确送风控制装置，为计算机机柜、机架精确送风的控制装置，其特点是，包括，智能送风控制器，所述智能送风控制器设置于机柜、机架的内部或外部；传感单元，所述传感单元包括用于检测机柜、机架内部负载电流的电流传感器、分别设置于机柜、机架的送风通道和排风通道的送风温湿度传感器和排风温湿度传感器、以及用于检测送风风量的风量传感器；所述电流传感器、送风温湿度传感器、排风温湿度传感器和风量传感器分别与所述智能送风控制器通讯连接；风阀执行器，所述风阀执行器与智能送风控制器通讯连接；以及，风阀，所述风阀执行器与风阀连接，以控制所述风阀的开启度。
优选的是，设置于机柜、机架内部的智能送风控制器的高度为标准1U或2U高度。
优选的是，所述自适应动态精确送风控制装置，还包括分别与所述智能送风控制器通讯连接的存储单元、故障诊断及容错控制单元、以及智能控制显示单元。
优选的是，所述智能控制显示单元具有用于显示传感单元数据的显示操作模块。
优选的是，所述智能控制显示单元还具有报警模块，所述报警模块具有用于报警的指示灯、蜂鸣器。
优选的是，所述自适应动态精确送风控制装置还包括送风控制箱、送风直管、法兰、送风弯管、送风软管、转接头和送风门；其中，所述送风控制箱内具有一隔板，所述隔板将送风控制箱分为控制箱一部和控制箱二部；所述送风直管贯穿控制箱一部，所述控制箱二部内设置风阀执行器；所述送风直管贯穿所述控制箱一部的一端通过法兰与送风弯管的一端密封连接，所述送风弯管的另一端与送风软管的一端密封连接，所述送风软管的另一端与上下贯通的转接头的上端密封连接，所述转接头的侧面通过连接件和螺钉固定于机柜、机架顶部的边缘处；所述送风门与所述机柜、机架配合连接，所述送风门的顶部具有一通风口；所述送风门处于关闭状态时所述转接头的下端与所述通风口相对；以及，所述风量传感器和风阀均设置于所述送风直管内。
优选的是，所述送风门处于关闭状态时转接头的底部与通风口的顶部的距离范围为1至12mm。
优选的是，所述送风门具有用于使送风门与卸下原通风门的机柜、机架匹配连接的门框，所述门框紧固于机柜、机架的立柱上，所述送风门与门框铰接。
优选的是，所述送风门形状为槽状，扣于机柜、机架的原通风门上的送风门通过外挂机构固定在所述原通风门上。
优选的是，所述送风门具有用于观察机柜、机架内部设备工作状态的钢化玻璃检视窗。
本实用新型的有益效果在于，采用所述自适应动态精确送风控制装置，可将冷风直接送至机柜或机架内部，避免热交换不充分，提升了空调制冷效率；此外，所述送风控制装置根据机柜或机架内设备发热情况实时调整机柜或机架送风供冷量，既满足机柜或机架冷却需求，同时避免不必要的能耗浪费，节能效果显著；所述控制装置结构简单紧凑，可灵活多套组合建网与空调系统、房间级换热装置联动，安装方便，操作可靠方便。
附图说明
图1示出了本实用新型的结构示意图。
图2示出了本实用新型的原理方框图。
图3示出了带有门框的送风门的安装示意图。
图4示出了本实用新型安装于上送风环境的示意图。
图5示出了本实用新型安装于下送风环境的示意图。
具体实施方式
所述自适应动态精确送风控制装置可作用于计算机机柜或机架上，所述送风控制装置可根据机柜或机架内设备的发热情况实时调整机柜或机架送风供冷量，下面以所述送风控制装置作用于机柜为例对本实用新型的具体实施方式做进一步阐述。
如图1至图3所示，所述自适应动态精确送风控制装置包括智能送风控制器14、传感单元20、风阀执行器3和风阀4，还包括送风控制箱2、送风直管1、法兰5、送风弯管6、送风软管7、转接头8和送风门9。具体地：
所述传感单元20包括送风温湿度传感器11、排风温湿度传感器12、电流传感器13和风量传感器31。所述送风温湿度传感器11安装在机柜19送风侧，检测机柜19的送风温度和湿度；所述排风温湿度传感器12安装在机柜19排风侧，检测机柜19的排风温度和湿度；所述电流传感器13安装在机柜19内或集中安装于设于机柜内部的电源列头柜内，检测机柜19负载电流；所述风量传感器31设置于送风直管1内，实时监测送风直管1内的送风量。所述送风温湿度传感器11、排风温湿度传感器12、电流传感器13和风量传感器31均与所述智能送风控制器14连接，以将检测到的数据传送至智能送风控制器14中以进行数据处理。
所述送风控制箱2设置隔板，其中隔板一侧箱体空间为控制箱一部，控制箱一部内设置所述风阀执行器3，隔板另一侧箱体空间为控制箱二部，控制箱二部用于安装所述送风直管1。所述送风直管1的截面可以为任意形状：圆形、或椭圆形、或矩形。所述送风控制箱2上部分留有进线孔或连接接插口，布线方便快捷。
所述智能送风控制器14内置控制程序，安装在机柜19的内部或外部，安装于机柜19内部的智能送风控制器14采用标准1U或2U高度机架式安装；所述智能送风控制器14具有与上级或集中控制单元连接的通讯接口，和可外接外部信号的模拟/数字输入/输出接口；所述智能送风控制器14与所述风阀执行器3通讯连接，所述风阀执行器3一方面可根据智能送风控制器14传输的外部控制信号，调节风阀4的开启度，以精确控制机柜19的送风量，另一方面可向所述智能送风控制器14反馈风阀4的实时开启度。
所述送风直管1一端连接机房送风管，送风直管1的另一端贯穿控制箱一部的一端通过法兰5与送风弯管6的一端密封连接；所述送风弯管6的另一端与送风软管7的一端密封连接，所述送风软管7的另一端与上下贯通的转接头8的上端密封连接，所述转接头8的侧面通过连接件和螺钉固定于机柜19顶部的边缘处。
所述送风门9截面可以为任意形状：圆形、或椭圆形、或矩形，或其它不规则形状。所述送风门9可通过两种方式与机柜19配合，第一种方式为在卸下原有机柜19的原通风门的情况下安装所述送风门9的方法，具体地，这种情况下，所述送风门9具有与之匹配的门框32，所述门框32通过自攻螺钉紧固在机柜19的立柱上，所述送风门9通过可拆卸铰链与所述门框32铰接，这样送风门9处于关闭状态时就可以很好地与机柜19紧密契合，从而解决了各个机柜厂生产的空门轴的位置或一个厂家生产的不同批次的机柜的门轴位置的偏差，造成安装在机柜19上的送风门9关不上的现象。第二种方式为在不卸下机柜19的原通风门的情况下安装所述送风门9的方法，具体地，所述送风门9形状为槽状，所述送风门9扣于机柜的原通风门上，并通过外挂机构固定在所述原通风门上，所述外挂机构为固定螺栓。
进一步的，所述送风门9内侧带有导风板调节或窄缝式出风；所述送风门9具有钢化玻璃检视窗33，以观察机柜内部设备的工作状态；所述送风门9的顶部具有一通风口；所述送风门9处于关闭状态时所述转接头8的下端与所述通风口相对，优选地，所述转接头8底部与通风口顶部的距离为1至12mm，由此，冷风通过送风弯管6、转接头8和通风口输送至机柜19内部，从而可避免机柜进风受外界气流影响；另外，打开所述送风门9时，转接头9与送风门位置彼此错开，所述转接头8不影响送风门9的开合，由此，从转接头8输出的冷风与室内空气稍混合后进入机柜内设备处进行换热。综上，无论送风门9处于打开或关闭状态，均能保证冷气传输至机柜内的设备处。
进一步的，所述自适应动态精确送风控制装置还包括智能控制显示单元10、存储单元21、和故障诊断及容错控制单元22，与所述智能送风控制器14通讯连接的智能控制显示单元10安装在送风门9上，所述智能控制显示单元10具有显示操作模块、报警模块。所述存储单元21和故障诊断及容错控制单元22通过上述可外接外部信号的模拟/数字输入/输出接口与所述智能送风控制器14通讯连接，所述存储单元21优选地为一可热插拔的存储卡，用于记录所述送风控制装置在运行期间的各种数据参数等信息；所述故障诊断及容错控制单元22具有系统故障自诊断和容错功能，具体地，当与所述智能送风控制器14通讯连接的传感单元中的各传感器出现异常时，所述智能送风控制器14可驱动风阀执行器3，从而以控制所述风阀4开至最大；同时，向上级或集中控制单元报告故障，并通过智能控制显示单元10中的显示操作模块显示故障代码。
进一步的，所述自适应动态精确送风控制装置还具有强制手动功能，也就是在一些特殊的情况下，所述送风控制装置可根据机房管理人员的意愿，强制控制风阀的开启与闭合。所述强制手动功能可通过两种方式实现，第一种方式，机房管理人员可通过开启设置在所述智能送风控制器14上的特定开关控制单台机柜的送风状况，具体地，机房管理人员开启所述特定开关，智能送风控制器14控制风阀执行器3，进而控制风阀4处于完全开启或完全关闭状态。第二种方式，机房管理人员可通过操控与所述智能送风控制器14通讯连接的上级或集中控制单元控制单台或多台机柜的送风状况，所述上级或集中控制单元通过设置在智能送风控制器14上的通讯接口与智能送风控制器14通讯连接，具体地，机房管理人员操控上级或集中控制单元，强行将上级或集中控制单元发出的指令传输至单台或多台机柜设置的各智能送风控制器14，进而各智能送风控制器14控制相应风阀3的完全开启或完全关闭。
所述显示操作模块的工作方法为，所述智能控制显示单元10接收智能送风控制器14传送的机柜19送风温湿度传感器11、排风温湿度传感器12、电流传感器13和风量传感器31的数据参数及其他计算处理后的参数，并在所述显示操作模块上进行直观地显示，具体地可显示诸如机柜负载电流值、送风温度、送风湿度、排风温度、排风湿度、风量、送风焓值、排风焓值、阀门开启角度等信息。
所述报警模块具有用于报警的指示灯和蜂鸣器，其工作方法为，所述智能送风控制器14将排风温度或送风焓值和排风焓值的差值与正常值进行比较，并做出判断，当机柜19排风温度过高或送风与排风焓值的差值过大时，所述智能送风控制器14将报警信号发送至所述智能控制显示单元10及上级或集中控制单元，所述智能控制显示单元10中的报警模块发出报警信号，具体地指示灯点亮报警，蜂鸣器蜂鸣报警或所述显示操作模块屏闪。
图4和图5分别示出了本实用新型安装于上送风环境和下送风环境的示意图，如图所示，空调15冷风通过静压箱16或地板静压箱18、送风管17、送风直管1、送风弯管6、送风软管7送至安装在机柜19前的送风门9，由所述送风门9直接将冷风输送至机柜19内部，由此，冷风不与机柜19外部空气混合，直接对机柜19冷却降温。
所述自适应动态精确送风控制装置的工作方法包括以下步骤：
步骤1：传感单元20中的送风温湿传感器11、排风温湿度传感器12、电流传感器13和风量传感器31将检测到的数据传输至智能送风控制器14，所述智能送风控制器14将接收到或处理过的数据传输至智能控制显示单元10并在所述的显示操作模块上显示；
步骤2：所述智能送风控制器14根据所接收到的送风温湿度、排风温湿度和电流值数据计算出机柜19的发热量，并根据所述风量传感器31监测送风直管1的送风量及送风温湿传感器11、排风温湿度传感器12检测的机柜内部送风温湿度和排风温湿度，对机柜19所需的送风量与机柜19实时发热量校核，然后驱动所述风阀执行器3，风阀执行器3控制风阀4开启度的大小，同时所述风阀执行器3向智能送风控制器14实时反馈风阀4的开启度；
步骤3：具体地，若实际送风量与计算出来的机柜19所需送风量一致，则控制所述风阀执行器3停止动作，风阀执行器3控制的风阀4保持当前的开启度；若实际送风量大于计算出来的机柜19所需送风量，则控制所述风阀执行器3动作，使由风阀执行器3控制的风阀4减小当前的开启度，从而减小冷气输送量；若实际送风量小于计算出来的机柜19所需送风量，则控制所述风阀执行器3动作，使由风阀执行器3控制的风阀4增加当前的开启度，从而加大冷气输送量；以及，
步骤4：当机柜19排风温度过高时或送风焓值和排风焓值的差值过大时，所述智能送风控制器14将报警信号发送至所述智能控制显示单元10及上级或集中控制单元，所述智能控制显示单元10中的报警模块发出报警信号。当系统出现故障时，智能送风控制器14驱动风阀执行器3将风阀4开至最大，同时系统向上一级控制器报告故障并在智能控制显示单元10的显示操作模块中显示故障代码。
由此，通过控制风阀4的开启度大小，控制对机柜19输送冷风的大小，从而精确地控制机柜19内部设备的温度；若干个所述机柜19的送风量送至上级或集中控制单元汇总处理后，综合机房环境参数对空调、换热系统进行联动控制。
综上所述仅为本实用新型较佳的实施例，并非用来限定本实用新型的实施范围。即凡依本实用新型申请专利范围的内容所作的等效变化及修饰，皆应属于本实用新型的技术范畴。
Claims (10)
1.一种自适应动态精确送风控制装置，为计算机机柜、机架精确送风的控制装置，其特征在于：包括，
智能送风控制器，所述智能送风控制器设置于机柜、机架的内部或外部；
传感单元，所述传感单元包括用于检测机柜、机架内部负载电流的电流传感器、分别设置于机柜、机架的送风通道和排风通道的送风温湿度传感器和排风温湿度传感器、以及用于检测送风风量的风量传感器；所述电流传感器、送风温湿度传感器、排风温湿度传感器和风量传感器分别与所述智能送风控制器通讯连接；
风阀执行器，所述风阀执行器与智能送风控制器通讯连接；以及，
风阀，所述风阀执行器与风阀配合连接，以控制所述风阀的开启度。
2.根据权利要求1所述自适应动态精确送风控制装置，其特征在于：设置于机柜、机架内部的智能送风控制器的高度为标准1U或2U高度。
3.根据权利要求1所述自适应动态精确送风控制装置，其特征在于：还包括分别与所述智能送风控制器通讯连接的存储单元、故障诊断及容错控制单元、以及智能控制显示单元。
4.根据权利要求3所述自适应动态精确送风控制装置，其特征在于：所述智能控制显示单元具有用于显示传感单元数据的显示操作模块。
5.根据权利要求4所述自适应动态精确送风控制装置，其特征在于：所述智能控制显示单元还具有报警模块，所述报警模块具有用于报警的指示灯、蜂鸣器。
6.根据权利要求1所述自适应动态精确送风控制装置，其特征在于：还包括送风控制箱、送风直管、法兰、送风弯管、送风软管、转接头和送风门；其中，
所述送风控制箱内具有一隔板，所述隔板将送风控制箱分为控制箱一部和控制箱二部；所述送风直管贯穿控制箱一部，所述控制箱二部内设置风阀执行器；
所述送风直管贯穿所述控制箱一部的一端与送风弯管的一端密封连接，所述送风弯管的另一端与送风软管的一端密封连接，所述送风软管的另一端与上下贯通的转接头的上端密封连接，所述转接头的侧面通过连接件和螺钉固定于机柜、机架顶部的边缘处；
所述送风门与所述机柜、机架配合连接，所述送风门的顶部具有一通风口；所述送风门处于关闭状态时转接头的下端与所述通风口相对；以及，
所述风量传感器和风阀均设置于送风直管内。
7.根据权利要求6所述自适应动态精确送风控制装置，其特征在于：所述送风门处于关闭状态时转接头的底部与通风口的顶部的距离范围为1至12mm。
8.根据权利要求6所述自适应动态精确送风控制装置，其特征在于：所述送风门具有用于使送风门与卸下原通风门的机柜、机架匹配连接的门框，所述门框紧固于机柜、机架的立柱上，所述送风门与门框铰接。
9.根据权利要求6所述自适应动态精确送风控制装置，其特征在于：所述送风门形状为槽状，扣于机柜、机架的原通风门上的送风门通过外挂机构固定在所述原通风门上。
10.根据权利要求6所述自适应动态精确送风控制装置，其特征在于：所述送风门具有用于观察机柜、机架内部设备工作状态的钢化玻璃检视窗。
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