CN219780759U - 一种用于数据中心的精密空调运行控制系统 - Google Patents
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Abstract
本实用新型涉及一种用于数据中心的精密空调运行控制系统，包括第一冷源、第二冷源和EC风机；所述的第一冷源和第二冷源分别通过输送冷冻水的盘管A和盘管B与精密空调连接；所述的盘管A和盘管B内分别设置电动调节阀VA和电动调节阀VB；所述的电动调节阀VA和电动调节阀VB分别与EC风机的送风口连接；所述的EC风机的送风口设置两个用于采集精密空调送风温度的送风温度传感器，回风口设置用于采集精密空调回风温度的回风温度传感器；所述的系统还包括用于控制回风温度恒定的第一控制回路和用于控制送风温度恒定的第二控制回路与第三控制回路。与现有技术相比，本实用新型具有充分利用自然冷源、降低系统能耗、节约运行成本等优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及暖通空调技术领域，尤其是涉及一种用于数据中心的精密空调运行控制系统。
背景技术
数据中心的模块机房对于房间温度、湿度有特定的要求，因而具备恒温恒湿效果的精密空调得到广泛应用。随着冗余和安全等级的提高，系统冗余逐渐成为数据中心标配。现有的精密空调盘管多采用机械制冷冷源供冷，7*24h的机械制冷会造成空调系统能耗增加。
中国专利CN217160295U公开了一种双冷源数据中心供冷系统，包括自然冷源供冷系统和含机械制冷的供冷系统，利用自然冷源高温供冷系统和含机械制冷的低温供冷系统分段供冷，一定程度的提升了数据中心供冷系统中自然冷源的全年利用时长和占比，实现自然冷源的大时长利用。
但是，对于双盘管精密空调，还存在两个盘管承担热负荷不均，先接触模块机房回风的盘管一直处于高负荷运行状态，第二路盘管处于低负荷运行状态，甚至在部分工况下，第二路盘管承担的热负荷接近零。这对两个回路负荷的均匀分配乃至盘管寿命都会造成不利影响。精密空调的控制逻辑也多采用盘管内阀门全开的静态控制模式，或者基于回风温度，同步调整两路盘管内的阀门开度，保持相同的开度，不利于模块机房内温度的动态调节以及能耗降低。
实用新型内容
本实用新型的目的就是为了克服上述现有技术存在的缺陷而提供一种用于数据中心的精密空调运行控制系统。
本实用新型的目的可以通过以下技术方案来实现：
一种用于数据中心的精密空调运行控制系统，其特征在于，所述的系统包括第一冷源、第二冷源和EC风机；所述的第一冷源和第二冷源分别通过输送冷冻水的盘管A和盘管B与精密空调连接；所述的盘管A内设置用于调节管盘A内水流量的电动调节阀VA；所述的盘管B内设置用于调节管盘B内水流量的电动调节阀VB；所述的电动调节阀VA和电动调节阀VB分别与EC风机的送风口连接；所述的EC风机的送风口设置有两个用于采集精密空调送风温度的送风温度传感器，分别为对应电动调节阀VA的第一送风温度传感器和对应电动调节阀VB的第二送风温度传感器；所述的EC风机的回风口设置有用于采集精密空调回风温度的回风温度传感器；所述的系统还包括用于控制回风温度恒定的第一控制回路和用于控制送风温度恒定的第二控制回路与第三控制回路。
进一步地，所述的第一冷源为仅能实现机械制冷一种工况的机械制冷冷源；所述的第二冷源为可实现部分自然冷却和完全自然冷却两种工况的自然冷却冷源。
进一步地，所述的第一冷源包括依次连接的水冷冷水机组、蓄冷罐和冷冻泵。
进一步地，所述的第一冷源为供水温度维持12度的冷源。
进一步地，所述的第二冷源包括依次连接的板式换热器和冷冻泵。
进一步地，所述的第二冷源是供水温度范围为12～22度的冷源。
进一步地，所述的第一控制回路为通过回风温度传感器采集的温度数据调节EC风机转速，用于控制回风温度恒定的控制回路。
进一步地，所述的第二控制回路为通过第一送风温度传感器采集的温度数据调节对应盘管A的电动调节阀VA的开度，用于控制送风温度恒定的控制回路。
进一步地，所述的第三控制回路为第二通过送风温度传感器采集的温度数据调节对应盘管B的电动调节阀VB的开度，用于控制送风温度恒定的控制回路。
进一步地，所述的第一控制回路、第二控制回路和第三控制回路为设有优先级的控制回路；所述的第三控制回路的优先级优于第二控制回路。
与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：
一、本实用新型使首先接触回风的盘管始终为自然冷却冷源，从而达到尽可能利用自然冷量来冷却回风的目的；回风先通过自然冷却所对应盘管，对机械制冷对应盘管有缓冲、降低热负荷长期冲击的作用；且在不同环境工况下，对精密空调内两组盘管阀门的控制优先级进行设定，实现过渡季及冬季充分利用自然冷源，机械制冷补充缺量的节能控制策略。
二、本实用新型充分利用自然冷源，相较于单盘管、机械制冷供冷的精密空调配置，自然冷源的充分利用，对项目PUE的降低以及节能降耗都有重要意义。
三、本实用新型通过对两路盘管与外部冷源对接的设定，使自然冷源所对应盘管始终为预冷盘管，对机械制冷冷源所对应的盘管寿命延长具有重要意义。
四、本实用新型能够降低系统能耗，节约运行成本，经过测算，该控制系统的综合使用可降低整个空调系统的耗能，100台显冷量为130kW的精密空调，采用本实用新型的控制系统，可一年节省空调系统的运行费用约240万元。
附图说明
图1为本实用新型的结构示意图。
图中标号所示为：
1、第一冷源，2、第二冷源，3、EC风机，4、盘管A，5、盘管B，6、电动调节阀VA，7、电动调节阀VB，8、第一送风温度传感器，9、第二送风温度传感器，10、回风温度传感器。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本实用新型进行详细说明。本实施例以本实用新型技术方案为前提进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本实用新型的保护范围不限于下述的实施例。
实施例
对于系统冗余要求的数据中心，若设置两套冷源，一套为机械制冷冷源，另一套是自然冷却冷源，则可以实现在过渡季和冬季启用自然冷源以承担部分负荷，达到节能降耗目的。精密空调相应也采用双盘管形式，自然冷却一路的冷源连接预冷盘管，即先接触回风的盘。基于此设定，与回风先后接触的两路盘管所接冷源，依次为自然冷却和机械制冷冷源。这就保证了，首先接触回风的盘管始终为自然冷却冷源，从而达到尽可能利用自然冷量来冷却回风的目的。同时，回风先通过自然冷却所对应盘管，对机械制冷对应盘管有缓冲、降低热负荷长期冲击的作用。其次，在不同环境工况下，对精密空调内两组盘管阀门的控制优先级进行设定，实现过渡季及冬季充分利用自然冷源，机械制冷补充缺量的节能控制策略。
如图1所示，一种用于数据中心的精密空调运行控制系统，所述的系统包括第一冷源1、第二冷源2和EC风机3；所述的第一冷源1和第二冷源2分别通过输送冷冻水的盘管A 4和盘管B 5与精密空调连接；所述的盘管A 4内设置电动调节阀VA 6，用于调节管盘A内水流量；所述的盘管B 5内设置电动调节阀VB 7，用于调节管盘B内水流量；所述的电动调节阀VA6和电动调节阀VB 7分别与EC风机3的送风口连接；所述的EC风机3的送风口设置有两个送风温度传感器，用于采集精密空调送风温度，分别为对应电动调节阀VA26的第一送风温度传感器8和对应电动调节阀VB 7的第二送风温度传感器9；所述的EC风机3的回风口设置有回风温度传感器10，用于采集精密空调回风温度；所述的第一冷源1为机械制冷冷源，包括依次连接的水冷冷水机组、蓄冷罐和冷冻泵，仅能实现机械制冷一种工况，对于精密空调内的盘管A24而言，供水温度维持12度；所述的第二冷源2为自然冷却冷源，包括依次连接的板式换热器和冷冻泵，可实现部分自然冷却和完全自然冷却两种工况，对于精密空调内的盘管B 5而言，供水温度范围为12～22度。
所述的系统还包括用于控制回风温度恒定的第一控制回路和用于控制送风温度恒定的第二控制回路与第三控制回路；所述的第一控制回路通过回风温度传感器10采集的温度数据调节EC风机3转速，用于控制回风温度恒定；所述的第二控制回路通过第一送风温度传感器8采集的温度数据调节对应盘管A 4的电动调节阀VA 6的开度，用于控制送风温度恒定；所述的第三控制回路通过第二送风温度传感器9采集的温度数据调节对应盘管B 5的电动调节阀VB 7的开度，用于控制送风温度恒定；所述的系统采用独立逻辑控制；所述的第一控制回路、第二控制回路和第三控制回路设有优先级，所述的第三控制回路的优先级优于第二控制回路，即为盘管B 5优先逻辑，同一个机房模块内的精密空调在设备调试时，盘管B 5的初始设定和电动调节阀VB 7均为开启状态，根据工况以及送风温度情况，再判断是否开启盘管A4以及电动调节阀VA 6的开度情况。
具体原理如下：依据盘管B 5优先逻辑，各工况下，都先启用盘管B 5。若盘管B 5的电动调节阀VB 7达到100％开度仍不满足设定的送风温度，则启用盘管A4的电动调节阀VA6，此时盘管B 5的电动调节阀开度仍维持100％。
1)夏季工况：系统采用机械制冷供冷模式，第二冷源2不运行，盘管B 5内冷冻水温高且冷冻水不流动(这是为了避免第二冷源2不运行，若盘管B 5内冷冻水流动，对回风温度及精密空调内换热造成不利影响)。此时优先控制盘管B 5对应的电动调节阀VB 7。当电动调节阀VB 7达到100％开度后，由于第二冷源2不运行，送风温度仍不满足设定温度，此时再开启盘管A 4对应的电动调节阀VA26调节来自第一冷源1的12℃冷冻水流量，使送风温度达到设定值，此时实际负荷全部由盘管A24承担。此时，若房间负荷产生波动，当精密空调负荷降低，按逆优先级的原则：优先调小盘管A24对应的电动调节阀VA26的开度，稳定送风温度；当精密空调负荷上升，继续开大盘管A24对应电动调节阀VA26的开度，满足数据中心的精密空调制冷需要。
2)过渡季工况：第一冷源1与第二冷源2同时运行，此时仍优先控制盘管B5对应的电动调节阀VB 7，直至电动调节阀VB 7达到100％开度，尽可能利用自然冷源的利用量。若此时精密空调送风温度仍达不到设定值，再开启盘管A 4对应的电动调节阀VA26进行补冷，确保送风温度满足要求。
3)冬季工况：当室外湿球温度下降直至冷源满足完全自然冷却工况的切换条件时，第一冷源1不运行，第二冷源2运行。此时空调按逆优先级的原则：优先调小盘管A4对应的电动调节阀VA 6的开度直至完全关闭，再调小处于全开状态的盘管B 5电动调节阀VB 7的开度，此时由盘管B 5承担全部空调负荷。
本实用新型通过以上的精密空调的盘管控制逻辑和不同季节下的控制策略，可以实现设置系统冗余双冷源供冷的数据中心模块，最大限度充分利用自然冷源，
降低空调系统能耗，节约运行成本。
以上详细描述了本实用新型的较佳具体实施例。应当理解，本领域的普通技术人员无需创造性劳动就可以根据本实用新型的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本技术领域中技术人员依本实用新型的构思在现有技术的基础上通过逻辑分析、推理或者有限的实验可以得到的技术方案，皆应在由权利要求书所确定的保护范围内。
Claims (10)
1.一种用于数据中心的精密空调运行控制系统，其特征在于，所述的系统包括第一冷源、第二冷源和EC风机；所述的第一冷源和第二冷源分别通过输送冷冻水的盘管A和盘管B与精密空调连接；所述的盘管A内设置用于调节管盘A内水流量的电动调节阀VA；所述的盘管B内设置用于调节管盘B内水流量的电动调节阀VB；所述的电动调节阀VA和电动调节阀VB分别与EC风机的送风口连接；所述的EC风机的送风口设置有两个用于采集精密空调送风温度的送风温度传感器，分别为对应电动调节阀VA的第一送风温度传感器和对应电动调节阀VB的第二送风温度传感器；所述的EC风机的回风口设置有用于采集精密空调回风温度的回风温度传感器；所述的系统还包括用于控制回风温度恒定的第一控制回路和用于控制送风温度恒定的第二控制回路与第三控制回路。
2.根据权利要求1所述的一种用于数据中心的精密空调运行控制系统，其特征在于，所述的第一冷源为仅能实现机械制冷一种工况的机械制冷冷源；所述的第二冷源为可实现部分自然冷却和完全自然冷却两种工况的自然冷却冷源。
3.根据权利要求1所述的一种用于数据中心的精密空调运行控制系统，其特征在于，所述的第一冷源包括依次连接的水冷冷水机组、蓄冷罐和冷冻泵。
4.根据权利要求1所述的一种用于数据中心的精密空调运行控制系统，其特征在于，所述的第一冷源为供水温度维持12度的冷源。
5.根据权利要求1所述的一种用于数据中心的精密空调运行控制系统，其特征在于，所述的第二冷源包括依次连接的板式换热器和冷冻泵。
6.根据权利要求1所述的一种用于数据中心的精密空调运行控制系统，其特征在于，所述的第二冷源是供水温度范围为12～22度的冷源。
7.根据权利要求1所述的一种用于数据中心的精密空调运行控制系统，其特征在于，所述的第一控制回路为通过回风温度传感器采集的温度数据调节EC风机转速，用于控制回风温度恒定的控制回路。
8.根据权利要求1所述的一种用于数据中心的精密空调运行控制系统，其特征在于，所述的第二控制回路为通过第一送风温度传感器采集的温度数据调节对应盘管A的电动调节阀VA的开度，用于控制送风温度恒定的控制回路。
9.根据权利要求1所述的一种用于数据中心的精密空调运行控制系统，其特征在于，所述的第三控制回路为通过第二送风温度传感器采集的温度数据调节对应盘管B的电动调节阀VB的开度，用于控制送风温度恒定的控制回路。
10.根据权利要求1所述的一种用于数据中心的精密空调运行控制系统，其特征在于，所述的第一控制回路、第二控制回路和第三控制回路为设有优先级的控制回路；所述的第三控制回路的优先级优于第二控制回路。
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