CN111836524A - 基于it负载变化的数据中心列间精密空调变风量调控方法 - Google Patents

基于it负载变化的数据中心列间精密空调变风量调控方法 Download PDF

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CN111836524A CN202010728164.1A CN202010728164A CN111836524A CN 111836524 A CN111836524 A CN 111836524A CN 202010728164 A CN202010728164 A CN 202010728164A CN 111836524 A CN111836524 A CN 111836524A
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Abstract

本发明提供一种基于IT负载变化的数据中心列间精密空调变风量调控方法，针对数据中心机房运行过程中机架IT设备负载发生变化的情况，利用各冷通道机架IT设备的实时总功耗控制其对应的列间精密空调风机频率，进而控制其送风量，实现设备发热量与冷量供应相匹配，能够大幅减少列间精密空调的风机运行能耗，从而达到对数据中心进行节能减排的效果。

Description

基于IT负载变化的数据中心列间精密空调变风量调控方法
技术领域
本发明涉及数据中心空调***的节能技术领域，具体涉及一种基于IT负载变化的数据中心列间精密空调变风量调控方法。
背景技术
近年来，随着新一代信息技术的快速发展，数据中心作为重要基础设施，是大数据、人工智能、AR/VR、工业物联网、智慧城市、智慧能源、智慧金融、5G/4G等各种应用的载体，其规模出现了爆发式增长，由于数据中心IT设备发热量大且能耗密度高，需要精密空调提供大量循环冷风进行冷却，导致精密空调能耗占数据中心空调***能耗的30％以上，因此对数据中心精密空调的节能显得尤为重要。目前，部分数据中心采用列间精密空调对机架IT设备进行冷却，使用回风温度来控制冷冻水阀的开度，未考虑列间精密空调的风量调节，无法实现列间精密空调的风机节能。
由于数据中心每台IT设备根据其承载的业务特性，在不同时间段的运行功耗及发热量存在较大波动，导致机房各个冷通道内的冷量超过实际需求，造成了大量能源浪费。因此，设计一种基于IT负载变化的数据中心列间精密空调变风量调控方法，基于各冷通道内机架IT设备的实时功耗及发热量，实时计算列间精密空调的冷量，通过变频器对列间精密空调进行变风量精准调节，能够大幅降低列间精密空调的风机能耗。
发明内容
为了解决上述至少一个技术问题，本发明提出了一种基于IT负载变化的数据中心列间精密空调变风量调控方法，可根据同一冷通道内机架IT设备实时功耗调控其对应的列间精密空调冷量，使设备的发热量与冷量的供应相匹配，从而减少列间精密空调***能源消耗，所述调控方法包括：
步骤1：数据中心有n个封闭冷通道，在所有冷、热通道中安装压力传感器，分别通过冷通道压力传感器和热通道压力传感器采集第i个冷通道压力Pi和热通道压力P0，计算第i个冷通道压力Pi和热通道压力P0的压力差△Pi，i为1至n；
步骤2：判断压力差△Pi是否满足△PL<△Pi<△PH；若满足则进入步骤3，若不满足，则进入压差调节流程，直至压力差△P满足△PL<△Pi<△PH，其中△PL为设定压差下限值，△PH为设定压差上限值；
步骤3：通过列头柜采集第i个冷通道内所有机架IT设备的实时运行功耗；
步骤4：计算第i冷通道内所有机架IT设备的功耗总和Wi，忽略IT设备风扇功耗，IT设备总发热量Qi等于IT设备总功耗Wi；
步骤5：通过送风温度传感器采集第i冷通道内第j个列间精密空调送风温度Tij，该冷通道内有m个列间精密空调，j取值为1至m，设定回风温度上限值TH，计算得到设定回风温度上限值TH与各个列间精密空调送风温度Tij的温差△Tij；
步骤6：假设第i个冷通道内m个列间精密空调送风量相等，全部为Mi，通过
Figure BDA0002599937070000031
C为空气比热容从而确定各列间精密空调送风量Mi；
步骤7：根据送风量Mi与风机频率Fi的关系，通过变频器同步调节各冷通道列间精密空调的风机频率Fi，风机频率Fi与风量Mi的关系按正比计算，或进一步通过现场测量各个频率下的风量值进行拟合得到；
步骤8：采集第i个冷通道第j个列间精密空调的回风温度Tij’，i为1至n，j为1至m，判断其是否满足Tij’<TH，若满足，则结束调节控制；若Tij’>TH时，提高该列间精密空调水阀开度，增加冷冻水流量，当水阀开度开到最大，若回风温度Tij’>TH，提高冷源***冷冻水泵频率，增加整个空调***冷冻水流量，进而增加该列间精密空调冷冻水流量，当水泵频率达到设定值上限时，若回风温度Tij’>TH，降低冷源***冷冻水出水温度，当出水温度到达设定值下限且制冷主机负荷率达到上限时，若回风温度Tij’>TH，增加制冷主机运行台数；当监测完所有回风温度T’，且都满足T’<TH时，进入步骤9；
步骤9：采集第x个冷通道第y个列间精密空调的回风温度Txy’，x为1至n，y为1至m，判断其是否满足Txy’>TL，若满足，则返回步骤8；若Txy’<TL，减小第x个冷通道第y个列间精密空调的水阀开度，减少冷冻水流量；每次调节水阀开度后判断Txy’是否满足Txy’>TL，若满足，则返回步骤8，若回风温度Txy’<TL，继续减小水阀开度；当水阀开度最小时，判断Txy’是否满足Txy’>TL，若满足，则返回步骤8，若回风温度Txy’<TL，提高冷源***制冷主机冷冻水出水温度；每次调节冷冻水出水温度后判断Txy’是否满足Txy’>TL，若满足，则返回步骤8，若回风温度Txy’<TL，继续提高冷源***制冷主机冷冻水出水温度；当冷冻出水温度达到上限值t1且制冷主机负荷率达到下限时，若回风温度Txy’<TL，减小制冷主机运行台数；若回风温度Txy’>TL，则返回步骤8。
本发明第二方面还提出一种基于IT负载变化的数据中心列间精密空调变风量调控***，用于实现上述的基于IT负载变化的数据中心列间精密空调变风量调控方法，包括：同一冷通道内的不同列间精密空调，用于直接向该冷通道内机架IT设备提供冷量，同一冷通道内，不同列头柜分别向对应的机架IT设备供电，并通过功耗采集装置采集各列机架IT设备总功耗数据；还包括：本地服务器、控制模块(PLC)、调节模块、网络传感器模块和PLC传感器模块；所述本地服务器通过5G、NB-IoT或者以太网方式与网络传感器模块连接，同时通过5G或者以太网方式与控制模块(PLC)连接；所述控制模块(PLC)电性连接于所述PLC传感器模块和调节模块；；
所述本地服务器包含数据库、数据采集程序、数据处理程序和数据接口程序等。数据采集程序采集所述网络传感器模块的数据；数据处理程序用于处理所述网络传感器模块采集到的各类数据，并分类存储在数据库中；数据接口程序把分类处理后的关键控制参数发送到所述控制模块(PLC)；
所述网络传感器模块，包括送风温度传感器、机架IT设备功耗采集装置，分别用于采集数据中心机房列间精密空调的各关键参数；网络传感器模块采用5G、NB-IoT和以太网连接方式中的一种或多种与本地服务器连接；
所述PLC传感器模块，包括回风温度传感器、压力传感器，分别用于采集数据中心机房列间精密空调冷、热通道的各关键参数；电性连接于控制模块(PLC)；
所述控制模块(PLC)，用于处理计算所述PLC传感器模块、本地服务器和调节模块中采集到的各关键参数的数据，根据被控变量的实时值与目标值之间的差距产生控制指令，并将所述控制指令发送到所述调节模块；
所述调节模块，根据所述控制模块(PLC)提供的控制指令，精确调节相关设备，并返回各关键参数的数据到控制模块(PLC)。所述调节模块包括列间精密空调风机变频器、列间精密空调水阀、冷冻水泵变频器、制冷主机出水温度设定、制冷主机台数设定，所述列间精密空调风机变频器用于控制风机频率；所述列间精密空调水阀用于调节水阀开度；所述冷冻水泵变频器用于控制冷冻水泵频率；所述制冷主机出水温度设定用于调节冷冻水出水温度；所述制冷主机台数设定用于控制启停制冷主机。所述列间精密空调风机变频器和列间精密空调水由数据机房PLC控制；所述冷冻水泵变频器、制冷主机出水温度设定和制冷主机台数设定由冷源主机PLC控制。
作为优选的技术方案，所述调节模块包括变频器和冷冻水水阀，所述变频器包括风机变频器和水泵变频器，分别用于控制风机频率和水泵频率，以调节送风量和冷冻水流量，所述冷冻水水阀用于控制冷冻水流量。
作为优选的技术方案，列间精密空调布置于冷通道内，直接向机架IT设备提供冷量。
作为优选的技术方案，本发明的数据中心机房列间精密空调变风量精确调控***还包括本地服务器；
所述本地服务器，用于收集并存储控制模块(PLC)与网络传感器模块上传的各参数数据、计算处理结果及控制指令，并将数据进行可视化展示。
作为优选的技术方案，所述控制模块(PLC)内置有空调风变量调控模型，所述空调风变量调控模型根据被控变量的实时值与目标值之间的差距产生控制指令，并将所述控制指令发送到所述调节模块。
作为优选的技术方案，所述***还包括以太网/5G/NB-IoT平台和云计算中心，所述以太网/5G/NB-IoT平台向下连接所述网络传感器模块，向上连接本地服务器，本地服务器收集所述网络传感器模块和所述控制模块(PLC)产生的历史运行参数数据，然后通过5G/4G网络传输给所述云计算中心，所述云计算中心基于历史运行参数数据进行云计算处理，并优化空调风变量调控模型，然后将优化后的空调风变量调控模型通过5G/4G网络推送给所述控制模块(PLC)。
所述智能终端为手机、PC机、PAD等通讯设备。
本发明提出的基于IT负载变化的数据中心列间精密空调变风量调控方法，针对数据中心机房运行过程中机架IT设备负载发生变化的情况，利用各冷通道机架IT设备的实时总功耗控制其对应的列间精密空调风机频率，进而控制其送风量，实现设备发热量与冷量供应相匹配，能够大幅减少列间精密空调的风机运行能耗，从而达到对数据中心进行节能减排的效果。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述部分中给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
图1示出了本发明一种基于IT负载变化的数据中心列间精密空调变风量调控方法的流程图；
图2示出了本发明数据中心的冷源***供冷量调节方法的流程图；
图3示出了本发明数据中心机房设备布置的俯视示意图；
图4示出了本发明数据中心各机房内机架IT设备功耗采集装置、PLC、服务器连接多模块连接的示意图；
图5示出了本发明数据机房PLC接线示意图；
图6示出了本发明冷源PLC接线示意图；
图7示出了本发明一种基于IT负载变化的数据中心列间精密空调变风量调控***的框图。
图8出示了本发明列间精密空调***示意图。
附图标记：
1、列头柜及机架IT设备功耗采集装置，2、机架及IT设备，3、送风温度传感器，4、列间精密空调，5、回风温度传感器，6、热通道，7、热通道压力传感器，8、冷通道压力传感器，9、冷通道，10、列间精密空调冷冻水电动阀，11、列间精密空调换热器，12、列间精密空调风机。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明的保护范围并不受下面公开的具体实施例的限制。
如图1至图3所示，本发明第一方面提出一种数据中心机房列间精密空调变风量精确调控方法，并将列间精密空调4布置于多机架2之间，不使用静压箱，直接向机架IT设备2提供冷量，同时进行风量调节，所述风量调节方法包括：
步骤1：数据中心有n个封闭冷通道，在所有冷、热通道中安装压力传感器，分别通过冷通道压力传感器和热通道压力传感器采集第i个冷通道压力Pi和热通道压力P0，计算第i个冷通道压力Pi和热通道压力P0的压力差△Pi，i为1至n；
步骤2：判断压力差△Pi是否满足△PL<△Pi<△PH；若满足则进入步骤3，若不满足，则进入压差调节流程，直至压力差△P满足△PL<△Pi<△PH，其中△PL为设定压差下限值，△PH为设定压差上限值；
步骤3：通过列头柜采集第i个冷通道内所有机架IT设备的实时运行功耗；
步骤4：计算第i冷通道内所有机架IT设备的功耗总和Wi，忽略IT设备风扇功耗，IT设备总发热量Qi等于IT设备总功耗Wi；
步骤5：通过送风温度传感器采集第i冷通道内第j个列间精密空调送风温度Tij，该冷通道内有m个列间精密空调，j取值为1至m，设定回风温度上限值TH，计算得到设定回风温度上限值TH与各个列间精密空调送风温度Tij的温差△Tij；
步骤6：假设第i个冷通道内m个列间精密空调送风量相等，全部为Mi，通过
Figure BDA0002599937070000091
C为空气比热容从而确定各列间精密空调送风量Mi；
步骤7：根据送风量Mi与风机频率Fi的关系，通过变频器同步调节各冷通道列间精密空调的风机频率Fi，风机频率Fi与风量Mi的关系按正比计算，或进一步通过现场测量各个频率下的风量值进行拟合得到；
步骤8：采集第i个冷通道第j个列间精密空调的回风温度Tij’，i为1至n，j为1至m，判断其是否满足Tij’<TH，若满足，则结束调节控制；若Tij’>TH时，提高该列间精密空调水阀开度，增加冷冻水流量，当水阀开度开到最大，若回风温度Tij’>TH，提高冷源***冷冻水泵频率，增加整个空调***冷冻水流量，进而增加该列间精密空调冷冻水流量，当水泵频率达到设定值上限时，若回风温度Tij’>TH，降低冷源***冷冻水出水温度，当出水温度到达设定值下限且制冷主机负荷率达到上限时，若回风温度Tij’>TH，增加制冷主机运行台数；当监测完所有回风温度T’，且都满足T’<TH时，进入步骤9。
步骤9：采集第x个冷通道第y个列间精密空调的回风温度Txy’，x为1至n，y为1至m，判断其是否满足Txy’>TL，若满足，则返回步骤8；若Txy’<TL,减小第x个冷通道第y个列间精密空调的水阀开度，减少冷冻水流量；每次调节水阀开度后判断Txy’是否满足Txy’>TL，若满足，则返回步骤8，若回风温度Txy’<TL，继续减小水阀开度；当水阀开度最小时，判断Txy’是否满足Txy’>TL，若满足，则返回步骤8，若回风温度Txy’<TL，提高冷源***制冷主机冷冻水出水温度；每次调节冷冻水出水温度后判断Txy’是否满足Txy’>TL，若满足，则返回步骤8，若回风温度Txy’<TL，继续提高冷源***制冷主机冷冻水出水温度；当冷冻出水温度达到上限值t1且制冷主机负荷率达到下限时，若回风温度Txy’<TL，且主机负荷率达到下限制，减小制冷主机运行台数；若回风温度Txy’>TL，则返回步骤8。
为了进一步说明上述步骤1至步骤9的调节方法，下面结合具体实施例1进行详细说明。
实施例1提供一种基于IT负载变化的数据中心列间精密空调变风量调控方法，包括下述步骤：
步骤S1：数据中心有10个封闭冷通道，在所有冷、热通道中安装压力传感器，采集第2个冷通道压力1.0Kpa和热通道压力1.8Kpa，传输到控制模块(PLC)，计算压力差0.8Kpa。
步骤S2：在控制模块(PLC)中，判断其是否在设定的区间内0Kpa<△P2<0.5Kpa。压差-0.8Kpa不在区间内，则进入压差调节。通过控制模块(PLC)传输控制参数到调节模块中的列间精密空调风机变频器，增大列间精密空调风机频率，压差为0.1Kpa满足0<△P2<0.5Kpa。
步骤S3：数据中心有20列机架，每列机架列头安装有列头柜，所有列头柜中安装有机架IT设备功耗采集装置，采集第2个冷通道内所有机架IT设备的实时运行功耗。
步骤S4：第2个冷通道内所有机架IT设备的实时运行功耗数据，传输到本地服务器中，计算第2个冷通道内所有IT设备功耗总和50KW，忽略风扇功耗，IT设备总发热量约等于IT设备总功耗。
步骤S5：第2个冷通道内的共有6个列间精密空调，采集各列间精密空调送风温度分别为18℃、19℃、17℃、18.5℃、17.8℃、19℃，设定回风温度上限值41℃，计算得到送风温度与设定回风温度的温差23℃、22℃、24℃、22.5℃、23.2℃、22℃。
步骤S6：通过发热量
Figure BDA0002599937070000121
C为空气比热容，约为1.005KJ/(kg*k)，确定第2个冷通道列间精密空调总送风量1310kg，第2个冷通道6个列间精密空调的送风量相等为218kg。
步骤S7：根据送风量与风机频率的关系，计算出第2个冷通道6个列间精密空调的风机频率40Hz，通过本地服务器数据接口传输关键控制参数至控制模块(PLC)中，控制模块(PLC)下达关键参数指令至调节模块中的列间精密空调变频器，同步调节第2个冷通道6个列间精密空调的风机频率为40Hz。
步骤S8：通过回风温度传感器5采集回风温度T21’＝39℃传输至控制模块(PLC)中，并在控制模块(PLC)中判断其是否满足40℃<T21’<41℃，不满足区间限定进入列间精密空调冷冻水***供冷量调节。当39℃<40℃时，控制模块(PLC)传输关键参数指令到调节模块中，通过调节列间精密空调水阀减小第2个冷通道第1个列间精密空调的水阀开度，再次通过回风温度传感器采集回风温度T21’＝40.2℃，且40.2℃在区间40℃<T21’<41℃内，结束调节。
如图3所示，列间精密空调4直接布置在机架2之间，通过机架IT设备1实际运行功耗，调节风机频率，冷风由出风口吹至冷通道2内，热风由机架IT设备1外侧排出，再进入列间精密空调4形成回风，进而实现散热的目的。
如图4所示，本发明在采集机架IT设备功耗的实施过程中是通过各列机架的列头柜实现的，所述机架IT设备功耗数据传输至本地服务器中；所述控制模块(PLC)包括各数据机房PLC和冷源PLC，并与本地服务器连接；所述数据机房PLC和所述冷源PLC采集关键参数信息传输至本地服务器，所述数据中心PLC和冷源PLC通过本地服务器进行关键参数数据的交互。
如图5所示，本发明所述数据机房PLC连接列间精密空调，采集温度、水阀开度和风机频率数据信息，并且通过压力传感器采集冷、热通道压力数据信息；所述数据机房PLC控制列间精密空调的水阀驱动器和风机变频器。
如图6所示，本发明所述冷源PLC连接制冷主机1-6，采集冷冻水出水温度、制冷主机开启台数和制冷主机的负载率；所述冷源PLC控制制冷主机设定温度、制冷主机开启台数和冷冻水泵的变频器；所述制冷主机设定温度用于调节冷冻水的出水温度，所述冷冻水泵的变频器用于调节冷冻水的流量。
本发明可根据同一冷通道内机架IT设备实时功耗调控其对应的列间精密空调冷量，使设备的发热量与冷量的供应相匹配，从而减少列间精密空调***能源消耗。
图7示出了本发明基于IT负载变化的数据中心列间精密空调变风量调控***的框图。
如图7所示，本发明第二方面还提出一种基于IT负载变化的数据中心列间精密空调变风量调控***，用于实现上述的基于IT负载变化的数据中心列间精密空调变风量调控方法，包括：同一冷通道内的不同列间精密空调，略过静压箱直接向机架IT设备提供冷量；还包括：本地服务器、控制模块(PLC)、调节模块、网络传感器模块和PLC传感器模块；所述本地服务器通过5G、NB-IoT或者以太网方式与网络传感器模块连接，同时通过5G或者以太网与控制模块(PLC)连接；所述控制模块(PLC)电性连接于所述PLC传感器模块和调节模块；
所述本地服务器包含数据库、数据采集程序、数据处理程序和数据接口程序等。数据采集程序采集所述网络传感器模块的数据；数据处理程序用于处理所述网络传感器模块采集到的各类数据，并分类存储在数据库中；数据接口程序把分类处理后的关键控制参数发送到所述控制模块(PLC)；
所述网络传感器模块，包括送风温度传感器、机架IT设备功耗采集装置，分别用于采集数据中心机房列间精密空调的各关键参数；网络传感器模块采用5G、NB-IoT和以太网连接方式中的一种或多种与本地服务器连接；
所述PLC传感器模块，包括回风温度传感器、压力传感器，分别用于采集数据中心机房列间精密空调冷、热通道的各关键参数；电性连接于控制模块(PLC)；
所述控制模块(PLC)，用于处理计算所述PLC传感器模块、本地服务器和调节模块中采集到的各关键参数的数据，根据被控变量的实时值与目标值之间的差距产生控制指令，并将所述控制指令发送到所述调节模块；
所述调节模块，根据所述控制模块(PLC)提供的控制指令，精确调节相关设备，并返回各关键参数的数据到控制模块(PLC)。所述调节模块包括列间精密空调风机变频器、列间精密空调水阀、冷冻水泵变频器、制冷主机出水温度设定、制冷主机台数设定，所述列间精密空调风机变频器用于控制风机频率；所述列间精密空调水阀用于调节水阀开度；所述冷冻水泵变频器用于控制冷冻水泵频率；所述制冷主机出水温度设定用于调节冷冻水出水温度；所述制冷主机台数设定用于启停制冷主机。所述列间精密空调风机变频器和列间精密空调水由数据机房PLC控制；所述冷冻水泵变频器、制冷主机出水温度设定和制冷主机台数设定由冷源主机PLC控制。
进一步的，所述列间精密空调布置于冷通道内，直接向机架IT设备提供冷冷量。
进一步的，本发明的数据中心机房列间精密空调变风量精确调控***还包括本地服务器；
所述本地服务器，用于收集并存储控制模块(PLC)上传的各参数数据、计算处理结果及控制指令，并将数据进行可视化展示。
进一步的，所述控制模块(PLC)内置有空调风变量调控模型，所述空调风变量调控模型根据被控变量的实时值与目标值之间的差距产生控制指令，并将所述控制指令发送到所述调节模块。
进一步的，所述***还包括NB-IoT平台和云计算中心，所述NB-IoT平台向下连接所述网络传感器模块，向上连接本地服务器，本地服务器收集所述网络传感器模块和所述控制模块(PLC)产生的历史运行参数数据，然后通过5G/4G网络传输给所述云计算中心，所述云计算中心基于历史运行参数数据进行云计算处理，并优化空调风变量调控模型，然后将优化后的空调风变量调控模型通过5G/4G网络推送给所述控制模块(PLC)。
所述***还包括无线路由，所述列间精密空调内置有WIFI模块，所述列间精密空调通过WIFI模块与无线路由实现物联网接入；所述***还包括智能终端，所述智能终端通过5G/4G网络与所述无线路由进行通信连接，所述列间精密空调的WIFI模块与所述无线路由进行WIFI连接，所述智能终端能够远程控制所述列间精密空调。
本发明第三方面还提出一种计算机可读存储介质，所述计算机可读存储介质中包括一种数据中心机房列间精密空调变风量精确调控方法程序，所述数据中心机房列间精密空调变风量精确调控方法程序被处理器执行时，实现如上述的一种基于IT负载变化的数据中心列间精密空调变风量调控方法的步骤。
本发明提出一种基于IT负载变化的数据中心列间精密空调变风量调控方法，针对数据中心机房运行过程中机架负载发生变化的情况，利用各冷通道机架IT设备的实时总功耗控制其对应的列间精密空调风机频率，进而控制其送风量，实现设备发热量与冷量供应相匹配，能够大幅减少列间精密空调的风机运行能耗，从而达到对数据中心进行节能减排的效果。
在本申请所提供的几个实施例中，应该理解到，所揭露的设备和方法，可以通过其它的方式实现。以上所描述的设备实施例仅仅是示意性的，例如，所述单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，如：多个单元或组件可以结合，或可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另外，所显示或讨论的各组成部分相互之间的耦合、或直接耦合、或通信连接可以是通过一些接口，设备或单元的间接耦合或通信连接，可以是电性的、机械的或其它形式的。
上述作为分离部件说明的单元可以是、或也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是、或也可以不是物理单元；既可以位于一个地方，也可以分布到多个网络单元上；可以根据实际的需要选择其中的部分或全部单元来实现本实施例方案的目的。
另外，在本发明各实施例中的各功能单元可以全部集成在一个处理单元中，也可以是各单元分别单独作为一个单元，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中；上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用硬件加软件功能单元的形式实现。
本领域普通技术人员可以理解：实现上述方法实施例的全部或部分步骤可以通过程序指令相关的硬件来完成，前述的程序可以存储于计算机可读取存储介质中，该程序在执行时，执行包括上述方法实施例的步骤；而前述的存储介质包括：移动存储设备、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
或者，本发明上述集成的单元如果以软件功能模块的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，也可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本发明实施例的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品存储在一个存储介质中，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机、IT设备、或者网络设备等)执行本发明各个实施例所述方法的全部或部分。而前述的存储介质包括：移动存储设备、ROM、RAM、磁碟或者光盘等各种可以存储程序代码的介质。
以上所述，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种基于IT负载变化的数据中心列间精密空调变风量调控方法，其特征在于，
步骤1：数据中心有n个封闭冷通道，在所有冷、热通道中安装压力传感器，分别通过冷通道压力传感器和热通道压力传感器采集第i个冷通道压力Pi和热通道压力P0，计算第i个冷通道压力Pi和热通道压力P0的压力差△Pi，i为1至n；
步骤2：判断压力差△Pi是否满足△PL<△Pi<△PH；若满足则进入步骤3，若不满足，则进入压差调节流程，直至压力差△P满足△PL<△Pi<△PH，其中△PL为设定压差下限值，△PH为设定压差上限值；
步骤3：通过列头柜采集第i个冷通道内所有机架IT设备的实时运行功耗；
步骤4：计算第i冷通道内所有机架IT设备的功耗总和Wi，忽略IT设备风扇功耗，IT设备总发热量Qi等于IT设备总功耗Wi；
步骤5：通过送风温度传感器采集第i冷通道内第j个列间精密空调送风温度Tij，该冷通道内有m个列间精密空调，j取值为1至m，设定回风温度上限值TH，计算得到设定回风温度上限值TH与各个列间精密空调送风温度Tij的温差△Tij；
步骤6：假设第i个冷通道内m个列间精密空调送风量相等，全部为Mi，通过
Figure FDA0002599937060000021
C为空气比热容从而确定各列间精密空调送风量Mi；
步骤7：根据送风量Mi与风机频率Fi的关系，通过变频器同步调节各冷通道列间精密空调的风机频率Fi，风机频率Fi与风量Mi的关系按正比计算，或进一步通过现场测量各个频率下的风量值进行拟合得到；
步骤8：采集第i个冷通道第j个列间精密空调的回风温度Tij’，i为1至n，j为1至m，判断其是否满足Tij’<TH，若满足，则结束调节控制；若Tij’>TH时，提高该列间精密空调水阀开度，增加冷冻水流量，当水阀开度开到最大，若回风温度Tij’>TH，提高冷源***冷冻水泵频率，增加整个空调***冷冻水流量，进而增加该列间精密空调冷冻水流量，当水泵频率达到设定值上限时，若回风温度Tij’>TH，降低冷源***冷冻水出水温度，当出水温度到达设定值下限且制冷主机负荷率达到上限时，若回风温度Tij’>TH，增加制冷主机运行台数；当监测完所有回风温度T’，且都满足T’<TH时，进入步骤9；
步骤9：采集第x个冷通道第y个列间精密空调的回风温度Txy’，x为1至n，y为1至m，判断其是否满足Txy’>TL，若满足，则返回步骤8；若Txy’<TL，减小第x个冷通道第y个列间精密空调的水阀开度，减少冷冻水流量；每次调节水阀开度后判断Txy’是否满足Txy’>TL，若满足，则返回步骤8，若回风温度Txy’<TL，继续减小水阀开度；当水阀开度最小时，判断Txy’是否满足Txy’>TL，若满足，则返回步骤8，若回风温度Txy’<TL，提高冷源***制冷主机冷冻水出水温度；每次调节冷冻水出水温度后判断Txy’是否满足Txy’>TL，若满足，则返回步骤8，若回风温度Txy’<TL，继续提高冷源***制冷主机冷冻水出水温度；当冷冻出水温度达到上限值t1且制冷主机负荷率达到下限时，若回风温度Txy’<TL，减小制冷主机运行台数；若回风温度Txy’>TL，则返回步骤8。
2.根据权利要求1所述的一种基于IT负载变化的数据中心列间精密空调变风量调控方法，其特征在于，下述步骤2的压差调节流程，为保证IT设备安全运行，其优先等级高于步骤1，具体包括：
步骤2-1：如果压差△Pi<设定压差下限值△PL，通过变频器同步增大第i个冷通道列间精密空调风机频率Fi；如果压差△Pi>设定压差上限值△PH，通过变频器同步减小第i个冷通道列间精密空调风机频率Fi；
步骤2-2：判断压差△Pi是否在区间△PL<△Pi<△PH内，若在区间内则结束压差调节流程，若不在区间△PL<△Pi<△PH内则返回步骤2-1继续进行压差调节，直至压差△Pi满足△PL<△Pi<△PH。
3.根据权利要求1所述的一种基于IT负载变化的数据中心列间精密空调变风量调控方法，其特征在于，上述步骤8具体包括：
步骤8-1：判断列间精密空调回风温度Tij’是否大于设定回风温度上限值TH，若大于进入步骤8-2；若否，则结束调节控制；
步骤8-2：对第i个冷通道第j个列间精密空调冷冻水***开大水阀开度Aij，判断回风温度Tij’是否大于设定回风温度上限值TH，若小于设定回风温度上限值TH则结束调节流程，若大于则进入步骤8-3；
步骤8-3：判断水阀开度Aij是否最大，若未开到最大则返回步骤8-2，若开到最大则进入步骤8-4；
步骤8-4：通过变频器提高冷源***冷冻水水泵频率f，增加整个空调***冷冻水流量，进而增加该列间精密空调冷冻水流量，判断回风温度Tij’是否大于设定回风温度上限值TH，若小于则结束调节流程，若大于则进入步骤8-5；
步骤8-5：判断水泵频率f是否达到上限值fh，若未达到上限值fh时则返回步骤8-4，若到达上限值fh则进入步骤8-6；
步骤8-6：降低冷源***制冷主机出水温度t，判断回风温度Tij’是否大于设定回风温度上限值TH，若小于设定回风温度上限值TH则结束调节流程，若大于设定回风温度上限值TH则进入步骤8-7；
步骤8-7：判断冷源***制冷主机出水温度t是否调至下限值t0，若调至下限值t0则进入步骤8-8，若大于下限值t0则返回步骤8-6；
步骤8-8：当出水温度到达设定值下限且制冷主机负荷率达到上限时，若回风温度Tij’>TH，增加制冷主机运行台数；当监测完所有回风温度T’，且都满足T’<TH时，进入步骤9。
4.根据权利要求1所述的一种基于IT负载变化的数据中心列间精密空调变风量调控方法，其特征在于，上述步骤9具体包括：
步骤9-1：判断列间精密空调回风温度Txy’是否小于设定回风温度下限值TL若小于则进入步骤9-2，若否，则返回步骤8；
步骤9-2：对第x个冷通道第y个列间精密空调冷冻水***减小水阀开度Axy，判断回风温度Txy’是否小于设定回风温度下限值TL，若大于设定回风温度下限值TL则返回步骤8，若小于则进入步骤9-3；
步骤9-3：判断水阀开度Axy是否达到下阈值，未达到则返回步骤9-2，达到下阈值则进入步骤9-4；
步骤9-4：提高冷源***制冷主机出水温度t，判断Txy’是否小于设定回风温度下限值TL，若条件成立则进入步骤9-5，若条件不成立则返回步骤8；
步骤9-5：判断制冷主机出水温度t是否到达上限值t1，若小于则返回步骤9-4，若到达上限值t1则进入步骤9-6；
步骤9-6：判断制冷主机负荷率是否达到下限且主机运行台数大于下限值，若条件成立，减少制冷主机运行台数；若回风温度Txy’>TL，则返回步骤8。
5.一种基于IT负载变化的数据中心列间精密空调变风量调控***，用于实现上述权利要求1至4任意一项所述的基于IT负载变化的数据中心列间精密空调变风量调控方法，其特征在于，包括：同一冷通道内的不同列间精密空调，用于直接向该冷通道内机架IT设备提供冷量，同一冷通道内，不同列头柜分别向对应的机架IT设备供电，并通过功耗采集装置采集各列机架IT设备总功耗数据；还包括：本地服务器、控制模块(PLC)、调节模块、网络传感器模块和PLC传感器模块；本地服务器通过5G、NB-IoT或者以太网方式与网络传感器模块连接，同时通过5G或者以太网方式与控制模块连接；所述控制模块(PLC)电性连接于所述PLC传感器模块和调节模块；
所述本地服务器包含数据库、数据采集程序、数据处理程序和数据接口程序；数据采集程序采集所述网络传感器模块的数据；数据处理程序用于处理所述网络传感器模块采集到的各类数据，并分类存储在数据库中；数据接口程序把分类处理后的关键控制参数发送到所述控制模块(PLC)；
所述网络传感器模块，包括送风温度传感器、机架IT设备功耗采集装置，分别用于采集数据中心机房列间精密空调的各关键参数；网络传感器模块采用5G、NB-IoT和以太网连接方式中的一种或多种与本地服务器连接；
所述PLC传感器模块，包括回风温度传感器、压力传感器，分别用于采集数据中心机房列间精密空调冷、热通道的各关键参数；电性连接于控制模块(PLC)；
所述控制模块(PLC)，用于处理计算所述PLC传感器模块、本地服务器和调节模块中采集到的各关键参数的数据，根据被控变量的实时值与目标值之间的差距产生控制指令，并将所述控制指令发送到所述调节模块；
所述调节模块，根据所述控制模块(PLC)提供的控制指令，精确调节相关设备，并返回各关键参数的数据到控制模块(PLC)。所述调节模块包括列间精密空调风机变频器、列间精密空调水阀、冷冻水泵变频器、制冷主机出水温度设定、制冷主机台数设定，所述列间精密空调风机变频器用于控制风机频率；所述列间精密空调水阀用于调节水阀开度；所述冷冻水泵变频器用于控制冷冻水泵频率；所述制冷主机出水温度设定用于调节冷冻水出水温度；所述制冷主机台数设定用于启停制冷主机。所述列间精密空调风机变频器和列间精密空调水由数据机房PLC控制；所述冷冻水泵变频器、制冷主机出水温度设定和制冷主机台数设定由冷源主机PLC控制。
6.根据权利要求5所述的一种基于IT负载变化的数据中心列间精密空调变风量调控***，其特征在于，所述列间精密空调布置于冷通道内，直接向机架IT设备提供冷量。
7.根据权利要求5所述的一种基于IT负载变化的数据中心列间精密空调变风量调控***，其特征在于，还包括本地服务器；
所述本地服务器，用于收集并存储控制模块(PLC)与网络传感器模块上传的各参数数据、计算处理结果及控制指令，并将数据进行可视化展示。
8.根据权利要求5所述的一种基于IT负载变化的数据中心列间精密空调变风量调控***，所述控制模块(PLC)内置有空调风变量调控模型，所述空调风变量调控模型根据被控变量的实时值与目标值之间的差距产生控制指令，并将所述控制指令发送到所述调节模块。
9.根据权利要求8所述的一种基于IT负载变化的数据中心列间精密空调变风量调控***，所述***还包括以太网/5G/NB-IoT平台和云计算中心，所述以太网/5G/NB-IoT平台向下连接所述网络传感器模块，向上连接本地服务器，本地服务器收集所述网络传感器模块和所述控制模块(PLC)产生的历史运行参数数据，然后通过5G/4G网络传输给所述云计算中心，所述云计算中心基于历史运行参数数据进行云计算处理，并优化空调风变量调控模型，然后将优化后的空调风变量调控模型通过5G/4G网络推送给所述控制模块(PLC)。
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