數(shù)據(jù)中心空調(diào)末端節(jié)能控制裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及數(shù)據(jù)中心空調(diào)系統(tǒng)的節(jié)能控制，具體涉及一種通常稱之為“機(jī)房空調(diào)”的數(shù)據(jù)中心空調(diào)末端的節(jié)能控制裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]數(shù)據(jù)中心空調(diào)末端為機(jī)房IT設(shè)備提供的熱環(huán)境。在典型的數(shù)據(jù)中心能耗結(jié)構(gòu)中空調(diào)系統(tǒng)消耗占40 %左右，其中數(shù)據(jù)中心空調(diào)末端占10 %左右。在水冷空調(diào)系統(tǒng)中，數(shù)據(jù)中心空調(diào)末端的運(yùn)行工況不僅關(guān)乎身能效還影響著冷源端冷凍站的能耗。
[0003]所述數(shù)據(jù)中心空調(diào)末端是以冷凍水為制冷媒介，通過(guò)冷盤管與空氣進(jìn)行熱交換，應(yīng)用在數(shù)據(jù)中心機(jī)房的一種空調(diào)，其工作原理是:由冷源端輸送來(lái)的冷凍水進(jìn)入盤管對(duì)熱空氣(回風(fēng))進(jìn)行冷卻，風(fēng)機(jī)把冷卻后的冷空氣(送風(fēng))輸送到機(jī)房IT設(shè)備端，冷空氣對(duì)運(yùn)行發(fā)熱的負(fù)荷設(shè)備(IT設(shè)備)進(jìn)行冷卻，冷卻后變成高溫的熱空氣回流到數(shù)據(jù)中心空調(diào)末端，如此循環(huán)，不斷維持IT設(shè)備正常運(yùn)行所需熱環(huán)境。
[0004]現(xiàn)有的數(shù)據(jù)中心空調(diào)末端控制方法主要有:回風(fēng)溫度控制法和送風(fēng)溫度控制法。回風(fēng)溫度控制法是通過(guò)調(diào)節(jié)冷凍水流量控制回風(fēng)溫度達(dá)到回風(fēng)溫度設(shè)定值，控制裝置結(jié)構(gòu)如圖2所示。送風(fēng)溫度控制法是通過(guò)調(diào)節(jié)冷凍水流量控制送風(fēng)溫度達(dá)到送風(fēng)溫度設(shè)定值，控制裝置結(jié)構(gòu)如圖3所示。
[0005]回風(fēng)溫度控制法的控制原理:回風(fēng)溫度傳感器208監(jiān)測(cè)回風(fēng)溫度，回風(fēng)溫度信號(hào)214傳至回風(fēng)溫度控制器211，回風(fēng)溫度控制器211比較回風(fēng)溫度值與回風(fēng)溫度設(shè)定值比較，通過(guò)PI/PID運(yùn)算出冷凍水閥控制量值，由冷凍水閥控制量信號(hào)215驅(qū)動(dòng)冷凍水閥執(zhí)行器203調(diào)節(jié)冷凍水量，循環(huán)執(zhí)行維持回風(fēng)溫度恒定到回風(fēng)溫度設(shè)定值;靜壓感器210監(jiān)測(cè)送風(fēng)靜壓，送風(fēng)靜壓信號(hào)217傳至靜壓控制器213，靜壓控制器213比較靜壓值與靜壓設(shè)定值比較，通過(guò)PI/PID運(yùn)算出風(fēng)量控制量值，由風(fēng)量控制量信號(hào)218驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)調(diào)速執(zhí)行裝置219調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量，循環(huán)執(zhí)行維持靜壓恒定到靜壓設(shè)定值。
[0006]送風(fēng)溫度控制法的控制原理:送風(fēng)溫度傳感器309監(jiān)測(cè)送風(fēng)溫度，送風(fēng)溫度信號(hào)320傳至送風(fēng)溫度控制器312，送風(fēng)溫度控制器312比較送風(fēng)溫度值與送風(fēng)溫度設(shè)定值比較，通過(guò)PI/PID運(yùn)算出冷凍水閥控制量值，由冷凍水閥控制量信號(hào)321驅(qū)動(dòng)冷凍水閥執(zhí)行器303調(diào)節(jié)冷凍水量，循環(huán)執(zhí)行維持送風(fēng)溫度恒定到送風(fēng)溫度設(shè)定值;靜壓感器310監(jiān)測(cè)送風(fēng)靜壓，送風(fēng)靜壓信號(hào)317傳至靜壓控制器313，靜壓控制器313比較靜壓值與靜壓設(shè)定值比較，通過(guò)PI/PID運(yùn)算出風(fēng)量控制量值，由風(fēng)量控制量信號(hào)318驅(qū)動(dòng)風(fēng)機(jī)調(diào)速執(zhí)行裝置319調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)風(fēng)量，循環(huán)執(zhí)行維持靜壓恒定到靜壓設(shè)定值。
[0007]上述兩種現(xiàn)有控制方法的主要不足之處在于:①只能控制一個(gè)溫度，要么只有回風(fēng)溫度控制，要么只有送風(fēng)溫度控制，無(wú)法控制另一溫度的變化對(duì)所控環(huán)境的影響，易出現(xiàn)局部熱點(diǎn)；②靜壓控制回路調(diào)節(jié)風(fēng)量與溫度控制回路調(diào)節(jié)水量，兩控制回路相互獨(dú)立，“各自為政”，不能協(xié)調(diào)水側(cè)和空氣側(cè)能效優(yōu)化;③溫度控制回路的溫度設(shè)定值(回風(fēng)溫度設(shè)定值或送風(fēng)溫度設(shè)定值)、靜壓控制回路的靜壓設(shè)定值在程序內(nèi)部為常數(shù)，不能跟隨負(fù)荷變化而動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)，使得部分負(fù)荷運(yùn)行時(shí)冷量過(guò)剩、溫差下滑，嚴(yán)重降低系統(tǒng)能效。
【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0008]本實(shí)用新型提供一種數(shù)據(jù)中心空調(diào)末端的節(jié)能控制裝置，其目的是提高熱環(huán)境控制效果，節(jié)省數(shù)據(jù)中心空調(diào)末端風(fēng)機(jī)能耗、降低冷源端能耗。
[0009]數(shù)據(jù)中心空調(diào)末端的節(jié)能控制裝置，應(yīng)用在由冷水盤管、風(fēng)機(jī)、調(diào)節(jié)閥、調(diào)速執(zhí)行裝置、冷凍水進(jìn)水管路、冷凍水出水管路、送風(fēng)通道及回風(fēng)通道等構(gòu)成的數(shù)據(jù)中心空調(diào)末端結(jié)構(gòu)上，本實(shí)用新型節(jié)能控制裝置包括:
[0010]送風(fēng)溫度傳感器，安裝于風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口處，用于獲取送風(fēng)溫度值；
[0011]送風(fēng)靜壓傳感器，安裝于風(fēng)機(jī)的出風(fēng)口與負(fù)荷設(shè)備的進(jìn)風(fēng)口之間，用于獲取靜壓值；
[0012]回風(fēng)溫度傳感器，安裝于負(fù)荷設(shè)備的出風(fēng)口處，用于獲取回風(fēng)溫度值。
[0013]優(yōu)化控制模塊，用于對(duì)回風(fēng)溫度值與回風(fēng)溫度設(shè)定值的差進(jìn)行積分，實(shí)時(shí)獲得制冷需求量比，并根據(jù)送風(fēng)溫度設(shè)定值約束邊界、靜壓設(shè)定值約束邊界和制冷需求量比計(jì)算新的送風(fēng)溫度設(shè)定值和靜壓設(shè)定值；
[0014]送風(fēng)溫度控制模塊，根據(jù)來(lái)自優(yōu)化控制模塊輸出的送風(fēng)溫度設(shè)定值和反饋的送風(fēng)溫度值計(jì)算并輸出控制量來(lái)調(diào)節(jié)冷凍水流量，以控制送風(fēng)溫度達(dá)到并維持送風(fēng)溫度設(shè)定值；
[0015]靜壓控制模塊，根據(jù)來(lái)自優(yōu)化控制模塊輸出的靜壓設(shè)定值和反饋的靜壓值計(jì)算并輸出控制量來(lái)驅(qū)動(dòng)調(diào)速執(zhí)行裝置調(diào)節(jié)風(fēng)機(jī)的轉(zhuǎn)速，以控制靜壓達(dá)到并維持靜壓設(shè)定值。
[0016]本實(shí)用新型的有益效果在于:①實(shí)時(shí)獲取冷量需求;②精準(zhǔn)地控制回風(fēng)溫度;③精準(zhǔn)地控制送風(fēng)溫度在安全(綠色)區(qū)間；④通過(guò)動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)送風(fēng)靜壓設(shè)定值，降低空調(diào)風(fēng)機(jī)能耗;⑤通過(guò)根據(jù)制冷量需求比動(dòng)態(tài)調(diào)節(jié)送風(fēng)溫度和靜壓設(shè)定值，精準(zhǔn)控制較高的回風(fēng)溫度值，可避免水側(cè)溫差下滑，還能夠提高冷凍水回水溫度，從而延長(zhǎng)自然冷卻時(shí)長(zhǎng)，充分利用自然冷源而節(jié)能;⑥部分負(fù)荷率下，制冷量需求比小，送風(fēng)溫度設(shè)定較高，可以提高水側(cè)冷凍水供水溫度，從而通過(guò)提升冷機(jī)效率而節(jié)能。
[0017]將本實(shí)用新型與現(xiàn)有技術(shù)相比，還具有以下區(qū)別:
[0018]1、本實(shí)用新型對(duì)回風(fēng)溫度、靜壓和送風(fēng)溫度都有控制；
[0019]2、本實(shí)用新型能通過(guò)優(yōu)化模塊對(duì)送風(fēng)溫度模塊的送風(fēng)溫度設(shè)定值和靜壓控制模塊的靜壓設(shè)定值進(jìn)行再設(shè)定；
[0020]3、本實(shí)用新型送風(fēng)溫度設(shè)定值不是一個(gè)固定不變的值，而是設(shè)定約束邊界內(nèi)的區(qū)間，送風(fēng)溫度控制模塊當(dāng)前執(zhí)行周期內(nèi)的送風(fēng)溫度設(shè)定值取值為上一周期由優(yōu)化控制模塊傳送的送風(fēng)溫度設(shè)定值；
[0021]4、本實(shí)用新型靜壓設(shè)定值不是一個(gè)固定不變的值，而是設(shè)定約束邊界內(nèi)的區(qū)間，靜壓控制模塊當(dāng)前執(zhí)行周期內(nèi)的靜壓設(shè)定值取值為上一周期由優(yōu)化控制模塊傳送的靜壓設(shè)定值；
[0022]5、本實(shí)用新型回風(fēng)溫度的控制不是直接依靠調(diào)節(jié)冷凍水閥開度而改變冷凍水流量來(lái)實(shí)現(xiàn)，而是通過(guò)改變送風(fēng)溫度設(shè)定值和靜壓設(shè)定值，間接地改變冷凍水流量和風(fēng)量而實(shí)現(xiàn)。
[0023]綜上所述，本實(shí)用新型的有益效果不僅在于能夠提高回風(fēng)溫度控制精度、避免局部熱點(diǎn)以及控制送風(fēng)溫度在綠色安全區(qū)間，還在于能夠節(jié)省數(shù)據(jù)中心空調(diào)末端風(fēng)機(jī)的能耗，還能夠提升整個(gè)水冷空調(diào)系統(tǒng)的能效。
【附圖說(shuō)明】
[0024]圖1為本實(shí)用新型控制裝置的原理示意圖。
[0025]圖2為現(xiàn)有控制裝置的原理示意圖一。
[0026 ]圖3為現(xiàn)有控制裝置的原理示意圖二。
[0027]圖1中:冷水盤管101、風(fēng)機(jī)102、調(diào)節(jié)閥103，冷凍水進(jìn)水104、冷凍水出水105、送風(fēng)106、回風(fēng)107、回風(fēng)溫度傳感器108、送風(fēng)溫度傳感器109、送風(fēng)靜壓傳感器110、優(yōu)化控制模塊111、送風(fēng)溫度控制模塊112、靜壓控制模塊113、回風(fēng)溫度值114、送風(fēng)溫度設(shè)定值115、靜壓設(shè)定值116、靜壓值117、風(fēng)機(jī)變頻控制量118、調(diào)速執(zhí)行裝置119、送風(fēng)溫度值120、冷凍水閥控制量121。
[0028]圖2中:冷水盤管201、風(fēng)機(jī)202、調(diào)節(jié)閥203，冷凍水進(jìn)水204、冷凍水出水205、送風(fēng)206、回風(fēng)207、回風(fēng)溫度傳感器208、送風(fēng)靜壓傳感器210、回風(fēng)溫度控制模塊211、靜壓控制模塊213、回風(fēng)溫度值214、送風(fēng)溫度設(shè)定值215、靜壓值217、風(fēng)機(jī)變頻控制量218、調(diào)速執(zhí)行裝置219、冷凍水閥控制量221。
[0029]圖3中:冷水盤管301、風(fēng)機(jī)302、調(diào)節(jié)閥303，冷凍水進(jìn)水304、冷凍水出水305、送風(fēng)306、回風(fēng)307、送風(fēng)溫度傳感器309、送風(fēng)靜壓傳感器310、送風(fēng)溫度控制模塊312、靜壓控制模塊313、送風(fēng)溫度設(shè)定值315、靜壓設(shè)定值316、靜壓值.317、風(fēng)機(jī)變頻控制量318、調(diào)速執(zhí)行裝置319、送風(fēng)溫度值320、冷凍水閥控制量321。
【具體實(shí)施