TWI499171B - 空氣流場控制方法 - Google Patents

Description

空氣流場控制方法

本發明有關於流場控制方法及裝置，特別是一種用於判定短循環流場的空氣流場控制方法。

一般用於伺服器機房的空調機通常會透過空內平均溫度的量測決定其送風量，然而隨著應用空間的不同，溫度計的量測結果也會隨之改變。尤其是水平式空調，若在冷熱通道有短循環的狀況下，無法經由平均溫度判斷，故容易造成風量不足，導致機房內局部空間散熱不良。

為了解決前述問題，一般的方式是在機房內佈設多個量測點，量測機房內是否有局部過熱區以判斷短循環是否存在。但不同的機房結構必需對應不同的量測點配置位置，故無法全然通用。

有鑑於此，本發明人遂針對上述現有技術，特潛心研究並配合學理的運用，盡力解決上述之問題點，即成為本發明人改良之目標。

本發明之目的在於提供一種用於判定短循環流場的空氣流場控制方法。

為了達成上述之目的，本發明係提供一種空氣流場控制方法，係用於一空調空間，其包含：一種空氣流場控制方法，係用於一空調空間，其包含：對空調空間提供一冷卻氣流。連續變化地改變冷卻氣流的風量。自回流的冷卻氣流擷取回風溫度。比對回風溫度的變化率及冷卻氣流的風量變化率。若回風溫度的變化率與冷卻氣流的風量變化率呈同趨勢變化，則判定冷卻氣流之循環範圍僅涵蓋空調空間之一部份。

較佳地，前述之空氣流場控制方法，更包含步驟：當回風溫度的變化率與冷卻氣流的風量變化率呈反趨勢變化，將冷卻氣流的風量調整為初始風量。

較佳地，前述之空氣流場控制方法，更包含步驟：當空調空間內具有短循環流場，則將冷卻氣流的風量調整高於初始風量。

較佳地，前述之空氣流場控制方法，其中冷卻氣流藉由一風扇驅動流動。

較佳地，前述之空氣流場控制方法，其中風扇電性連接一處理模組，藉由處理模組控制風扇以調整改變冷卻氣流的風量。

較佳地，前述之空氣流場控制方法，更包含步驟：當空調空間內具有短循環流場，則處理模組發出一警告訊號。

本發明之空氣流場控制方法及裝置，其僅需對空調空間內的空氣流場提供擾動，即可依據流場特性之變化達成短循環流場之判定。

10‧‧‧空調空間

20‧‧‧伺服器機櫃

21‧‧‧伺服器

22‧‧‧空缺

100‧‧‧空調機櫃

110‧‧‧處理模組

111‧‧‧計算單元

112‧‧‧控制單元

120‧‧‧回風感測器

130‧‧‧風扇

140‧‧‧盤管

150‧‧‧冷卻氣流

200‧‧‧冰水主機

300‧‧‧冰水管路

310‧‧‧節流閥

a~h‧‧‧步驟

第一圖係本發明之空氣流場控制方法之流程圖。

第二圖係本發明之空氣流場控制裝置之配置示意圖。

第三圖係本發明之空氣流場控制裝置之系統示意圖。

第四圖係本發明之空氣流場控制裝置之工作示意圖。

第五圖係本發明之空氣流場控制方法中空調機櫃之短循環流場示意圖。

第六圖係本發明之空氣流場控制方法中空調機櫃之完整循環流場示意圖。

參閱第一圖，本發明之第一實施例提供一種空氣流場控制方法及裝置，係用於一空調空間10的衡溫控制，空調空間10內設置有複數個伺服器機櫃20，各伺服器機櫃20設置有伺服器21，伺服器21運作而在空調空間10內散發熱能。於本實施例中，本發明的空氣流場控制方法包含步驟如後：

步驟a：參閱第一圖至第三圖，首先提供一空氣流場控制裝置，其包含一空調機櫃100及一冰水主機200，其中空調機櫃100位於空調空間10內，冰水主機200則位於空調空間10外，空調機櫃100包含有一處理模組110、一回風感測器120、一風扇130以及一盤管140。處理模組110包含有一計算單元111及一控制單元112，計算單元111電性連接回風感測器120，控制單元112較佳地電性連接風扇130，藉以控制風扇130之轉速。回風感測器120用以自風扇130吸入的空氣擷取一回風溫度並回傳至計算單元111。盤管 140與冰水主機200之間藉由一冰水管路300相連通，藉此，冰水主機200能夠通過冰水管路300對盤管140供應冰水。冰水管路300上較佳地設置有一節流閥310，藉由節流閥310以調整冰水的流量，節流閥310較佳地電性連接控制單元112，藉此控制單元112能夠控制節流閥310以調整冰水的流量。

參閱第三圖及第四圖，冰水主機200通過冰水管路300對空調機櫃100的盤管140供應冰水。空調機櫃100的風扇130驅動空調空間10內的空氣流動，藉此以一初始風量令一冷卻氣流150流經盤管140。冷卻氣流150與盤管140進行熱交換而被冷卻降溫，而後再吹入空調空間10內循環以吸收伺服器機櫃20所散發的熱能，藉以冷卻空調空間10。冷卻氣流150在空調空間10循環吸熱後流回空調機櫃100再次被盤管140冷卻以進行下一次的循環。並且，控制單元112可微調冷卻氣流150的風量以及冰水流量，直到回風感測器120擷取的回風溫度達到穩定的一控制溫度，藉此以維持空調空間10在衡溫狀態。

於本實施例中，由於伺服器機櫃20上有部份的伺服器21被取出，使得伺服器機櫃20形成空缺22，故冷卻氣流150通過該些空缺22回風而在空調空間10內形成短循環。因此冷卻氣流150的循環範圍有可能並未達到整個空調空間10，距離空調機櫃100較遠的伺服器機櫃20未受到冷卻氣流150冷卻。故藉由後述步驟c至步驟f判定空調空間10內是否存在短循環流場。

步驟b：待冷卻氣流150在空調空間10內穩定循環使空調空間10內達到控制溫度，再藉由控制單元112控制風扇130改變風扇130的轉速藉以改變冷卻氣流150的風量而對內的流場提供一個呈坡形 曲線的擾動變化。於本實施例中，控制單元112緩慢且連續地增加風扇130的轉速以增加冷卻氣流150的風量。

步驟c：以回風感測器120自空調機櫃100吸入的冷卻氣流150回風擷取一回風溫度並且將回風溫度傳輸至計算單元111。

步驟d：以計算單元111比對回風溫度的變化率及冷卻氣流150的風量變化率。

步驟e：參閱第三圖及第五圖，若空調空間10內存在有短循環流場，當冷卻氣流150的風量增加其所流經的範圍也增大，故冷卻氣流150更進一步流經距離空調機櫃100較遠的伺服器機櫃20而帶走更多的熱能，故冷卻氣流150的回風溫度上升。當計算單元111比對得到回風溫度的變化率與冷卻氣流150的風量變化率呈同趨勢變化(即冷卻氣流150的風量增加，回風溫度上升)，則計算單元111判定空調空間10內具有一短循環流場。並且計算單元111依據其判定結果選擇執行後述的步驟f或者是步驟g。

步驟f：計算單元111將判定結果傳送至控制單元112，若空調空間10內具有短循環流場，則控制單元112控制風扇130將冷卻氣流150的風量調整高於初始風量以使冷卻氣流150的循環範圍涵蓋整個空調空間10。

步驟g：參閱第三圖及第六圖，計算單元111將判定結果傳送至控制單元112，若回風溫度的變化率與冷卻氣流150的風量變化率呈反趨勢變化(即冷卻氣流150的風量增加，回風溫度下降)，即表示冷卻氣流150的循環範圍涵蓋整個空調空間10，所以冷卻氣流150的風量增加未造成其循環範圍增大，在相同的循環範圍內增 加冷卻氣流150的流量會使得回風溫度下降，故控制單元112控制風扇130將冷卻氣流150的風量調整為初始風量。

參閱第一圖，本發明之第二實施例提供一種空氣流場控制方法及裝置，係用於一空調空間10的衡溫控制，空調空間10內設置有複數個伺服器機櫃20，各伺服器機櫃20設置有伺服器21，伺服器21運作而在空調空間10內散發熱能。於本實施例中，本發明的空氣流場控制方法包含步驟如後：

步驟a：參閱第一圖至第三圖，首先提供一空氣流場控制裝置，其包含一空調機櫃100及一冰水主機200，其中空調機櫃100位於空調空間10內，冰水主機200則位於空調空間10外，空調機櫃100包含有一處理模組110、一回風感測器120、一風扇130以及一盤管140。處理模組110包含有一計算單元111及一控制單元112，計算單元111電性連接回風感測器120，控制單元112較佳地電性連接風扇130，藉以控制風扇130之轉速。回風感測器120用以自風扇130吸入的空氣擷取一回風溫度並回傳至計算單元111。盤管140與冰水主機200之間藉由一冰水管路300相連通，藉此，冰水主機200能夠通過冰水管路300對盤管140供應冰水。冰水管路300上較佳地設置有一節流閥310，藉由節流閥310以調整冰水的流量，節流閥310較佳地電性連接控制單元112，藉此控制單元112能夠控制節流閥310以調整冰水的流量。

參第三圖及閱第四圖，冰水主機200通過冰水管路300對空調機櫃100的盤管140供應冰水。空調機櫃100的風扇130驅動空調空間10內的空氣流動，藉此以一初始風量令一冷卻氣流150流經盤管140。冷卻氣流150與盤管140進行熱交換而被冷卻降溫，而後再吹入 空調空間10內循環以吸收伺服器機櫃20所散發的熱能，藉以冷卻空調空間10。冷卻氣流150在空調空間10循環吸熱後流回空調機櫃100再次被盤管140冷卻以進行下一次的循環。並且，控制單元112可微調冷卻氣流150的風量以及冰水流量，直到回風感測器120擷取的回風溫度達到穩定的一控制溫度，藉此以維持空調空間10在衡溫狀態。

於本實施例中，由於伺服器機櫃20上有部份的伺服器21被取出，使得伺服器機櫃20形成空缺22，故冷卻氣流150通過該些空缺22回風而在空調空間10內形成短循環。因此冷卻氣流150的循環範圍有可能並未達到整個空調空間10，距離空調機櫃100較遠的伺服器機櫃20未受到冷卻氣流150冷卻。故藉由後述步驟c至步驟f判定空調空間10內是否存在短循環流場。

步驟b：待冷卻氣流150在空調空間10內穩定循環使空調空間10內達到控制溫度，再藉由控制單元112控制風扇130改變風扇130的轉速藉以改變冷卻氣流150的風量而對空調空間10內的流場提供一個呈坡形曲線的擾動變化。於本實施例中，控制單元112緩慢且連續地增加風扇130的轉速以增加冷卻氣流150的風量。

步驟c：以回風感測器120自空調機櫃100吸入的冷卻氣流150回風擷取一回風溫度並且將回風溫度傳輸至計算單元111。

步驟d：以計算單元111比對回風溫度的變化率及冷卻氣流150的風量變化率。

步驟e：參閱第三圖及第五圖，若空調空間10內存在有短循環流場，當冷卻氣流150的風量增加其所流經的範圍也增大，故冷卻 氣流150更進一步流經距離空調機櫃100較遠的伺服器機櫃20而帶走更多的熱能，故冷卻氣流150的回風溫度上升。當計算單元111比對得到回風溫度的變化率與冷卻氣流150的風量變化率呈同趨勢變化(即冷卻氣流150的風量增加，回風溫度上升)，則計算單元111判定空調空間10內具有一短循環流場。並且計算單元111依據其判定結果選擇執行後述的步驟g或者是步驟h。

步驟g：參閱第三圖及第六圖，計算單元111將判定結果傳送至控制單元112，若回風溫度的變化率與冷卻氣流150的風量變化率呈反趨勢變化(即冷卻氣流150的風量增加，回風溫度下降)，即表示冷卻氣流150的循環範圍涵蓋整個空調空間10，所以冷卻氣流150的風量增加未造成其循環範圍增大，在相同的循環範圍內增加冷卻氣流150的流量會使得回風溫度下降，故控制單元112控制風扇130將冷卻氣流150的風量調整為初始風量。

步驟h：參閱第三圖及第五圖，計算單元111將判定結果傳送至控制單元112，若空調空間10內具有短循環流場，則處理模組110發出一警告訊號，以告知維護員手動調節增加冷卻氣流150的風量，直到冷卻氣流150再次穩定循環且回風溫度維持在控制溫度。本發明不限定警告訊號的形式，例如處理模組110可以包含一喇叭以發出聲音訊號形式的警告訊號，或者是處理模組110也可以包含一燈號以發出燈光訊號形式的警告訊號。

本發明之空氣流場控制方法，其對空調空間10內的空氣流場提供擾動，並且依據空氣流場的風速及溫度變化判定空調空間10內是否存在短循環流場，因此可以在不更動現有硬體設備的前提下，以系統控制之方式達成短循環流場之判定。

以上所述僅為本發明之較佳實施例，非用以限定本發明之專利範圍，其他運用本發明之專利精神之等效變化，均應俱屬本發明之專利範圍。

a~h‧‧‧步驟

Claims (13)

1. 一種空氣流場控制方法，係用於一空調空間，該空氣流場控制方法包含：a.以一初始風量對該空調空間提供一冷卻氣流；b.連續變化地改變該冷卻氣流的風量；c.自回流的該冷卻氣流擷取一回風溫度；d.比對該回風溫度的變化率及該冷卻氣流的風量變化率；及e.若該回風溫度的變化率與該冷卻氣流的風量變化率呈同趨勢變化，則判定該空調空間內具有一短循環流場且該冷卻氣流之循環範圍僅涵蓋空調空間之一部份。
2. 如請求項1所述之空氣流場控制方法，更包含步驟f：接續步驟e，當該回風溫度的變化率與該冷卻氣流的風量變化率呈反趨勢變化，將該冷卻氣流的風量調整為該初始風量。
3. 如請求項1所述之空氣流場控制方法，更包含步驟g：接續步驟e，當該空調空間內具有該短循環流場，則將該冷卻氣流的風量調整高於該初始風量。
4. 如請求項1所述之空氣流場控制方法，其中於步驟b中該冷卻氣流藉由一風扇驅動流動。
5. 如請求項4所述之空氣流場控制方法，其中該風扇電性連接一處理模組，於步驟c中藉由該處理模組控制該風扇以調整改變該冷卻氣流的風量。
6. 如請求項5所述之空氣流場控制方法，更包含步驟h：接續步驟e ，當該空調空間內具有該短循環流場，則該處理模組發出一警告訊號。
7. 如請求項6所述之空氣流場控制方法，其中該警告訊號為聲音訊號或燈光訊號。
8. 一種空氣流場控制方法，係用於一空調空間，該空氣流場控制方法包含：a.以一初始風量對該空調空間提供一冷卻氣流；b.緩慢且連續變化地改變該冷卻氣流的風量，該冷卻氣流的風量變化曲線呈坡形；c.自回流的該冷卻氣流擷取一回風溫度；d.比對該回風溫度的變化率及該冷卻氣流的風量變化率；及e.若該回風溫度的變化率與該冷卻氣流的風量變化率呈同趨勢變化，則判定該空調空間內具有一短循環流場且該冷卻氣流之循環範圍僅涵蓋空調空間之一部份。
9. 如請求項8所述之空氣流場控制方法，更包含步驟f：接續步驟e，當該回風溫度的變化率與該冷卻氣流的風量變化率呈反趨勢變化，將該冷卻氣流的風量調整為該初始風量。
10. 如請求項8所述之空氣流場控制方法，更包含步驟g：接續步驟e，當該空調空間內具有該短循環流場，則將該冷卻氣流的風量調整高於該初始風量。
11. 如請求項8所述之空氣流場控制方法，其中於步驟b中該冷卻氣流藉由一風扇驅動流動。
12. 如請求項11所述之空氣流場控制方法，其中該風扇電性連接一處理模組，於步驟c中藉由該處理模組控制該風扇以調整改變該冷卻氣流的風量。
13. 如請求項12所述之空氣流場控制方法，更包含步驟h：接續步驟e，當該空調空間內具有該短循環流場，則該處理模組發出一警告訊號。