CN113438863A - 一种门帘式装置的冷热通道隔离节能调控***及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种门帘式装置的冷热通道隔离节能调控***及方法，该***包括门帘式装置、变频器、温湿度变送器、数据采集网关以及控制器；该方法包括封闭冷通道、设置测温点及变频器、对温度进行反馈调节，最终改善机房环境温度状态。本发明通过将门帘式装置布置在机房的冷通道两端，实现冷热通道隔离，避免冷热空气混合，优化了机房气流组织，减少空调风柜能耗，有效提高供冷量利用率。本发明还提供了一种精细化的节能反馈调控机房温度的措施，在各机架上布置温湿度变送器，实时采集温湿度数据，通过反馈调节电动水量阀开度和空调风柜运行工况来改变供风量，能够根据机房实时散热情况来控制空调风柜运行状态。
Description
技术领域
本发明属于数据中心机房基于冷热通道隔离的反馈节能的技术领域，具体涉及一种门帘式装置的冷热通道隔离节能调控***及方法。
背景技术
目前，国内还存在大量早期建造的数据中心，这类数据中心机房大多是上送风方式，机房内未采取冷热通道隔离措施。机房主要存在以下几个方面问题，一是数据中心机房未采取冷热通道隔离措施，使得机房内冷热空气容易混合，气流组织出现混乱，并且有“局部热点”现象；二是机房气流组织未优化导致风柜能耗增加，这是因为需要更多冷量来平衡机房内的局部热点，使机房IT设备处于正常运行状态；三是机房调控措施单一，缺少精细化的节能反馈调控技术，无法根据机房实时散热情况来控制空调风柜运行状态。因此，需要一种针对性的基于冷热通道隔离的反馈调节***和方法。
发明内容
本发明的主要目的在于克服现有技术的缺点与不足，提供一种门帘式装置的冷热通道隔离节能调控***及方法，将门帘式装置布置在冷通道两端，机房内实现冷热通道隔离，达到避免冷热混合、提高冷量利用率的效果，再在各机架上布置温湿度变送器，实时采集温湿度数据，通过反馈调节电动水量阀开度和空调风柜运行工况来改变供风量，使得机房供冷量满足当前机房的需求。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：
本发明一方面提供了一种门帘式装置的冷热通道隔离节能调控***，包括门帘式装置、变频器、温湿度变送器、数据采集网关以及控制器；
所述门帘式装置设置于机房各冷通道两侧，用于封闭冷通道；
所述变频器设置于空调风柜中，用于改变空调风柜运行频率；
所述温湿度变送器设置于通道的每个机架上，用于实时采集各通道温湿度数据；
所述数据采集网关接收温湿度变送器所采集的温湿度数据并反馈至控制器；
所述控制器用于控制空调风柜的电动水量阀与风柜执行器，从而调节供冷量及机房温度。
作为优选的技术方案，所述门帘式装置包括中间开合式的门帘式主体和横杆架组件；所述门帘式主体通过上方设置的横杆架组件固定在冷通道两侧。
作为优选的技术方案，所述门帘式装置还包括磁吸组件；所述磁吸组件设置于门帘式主体的外侧边框与机柜相连处以及中间开合边缘处。
作为优选的技术方案，所述门帘式装置还包括透明窗口；所述透明窗口设置于门帘式主体中间开合的两侧中间处。
作为优选的技术方案，所述温湿度变送器通过RS-485总线将所采集的温湿度数据传输至数据采集网关。
作为优选的技术方案，所述控制器为PLC设备，通过有线或无线方式发送指令至电动水量阀与风柜执行器。
本发明另一方面还提供了一种门帘式装置的冷热通道隔离节能调控方法，应用于所述的一种门帘式装置的冷热通道隔离节能调控***，包括以下步骤：
采用门帘式装置安装在机房各冷通道两侧将其封闭，改善机房气流组织状态；
对空调风柜加装变频器，将温湿度变送器设置于通道的每个机架上；
为冷通道、热通道设定温度预警上限值Tc,s、Th,s以及温度预警下限值Tc,x、 Th,x；
实时采集机房冷通道、热通道温度数据，分别记为Tc,0、Th,0；
数据采集网关接收温湿度变送器所采集的温度数据并反馈至控制器；
控制器根据反馈，发送指令至空调风柜的电动水量阀与风柜执行器，随动调节电动水量阀、风柜运行台数与频率，从而调节供冷量，控制机房温度。
作为优选的技术方案，所述控制器根据反馈，发送指令至空调风柜的电动水量阀与风柜执行器，随动调节电动水量阀、风柜运行台数与频率，从而调节供冷量，控制机房温度具体为：
若实时温度大于或等于设定的温度预警上限值，即Tc,0≥Tc,s或Th,0≥Th,s，则执行供冷量增大控制流程；
若实时温度小于设定的温度预警下限值，即Tc,0＜Tc,x或Th,0＜Th,x，则执行供冷量减小控制流程。
作为优选的技术方案，所述供冷量增大控制流程具体为：
按步长增加电动水阀开度；
判断电动水阀开度是否达到预警温度上限值：若否，重新采集实时温度并判断与温度预警上限值的大小关系；若是，按步长增加风柜运行频率；
判断风柜运行频率是否达到预警温度上限值：若否，重新采集实时温度并判断与温度预警上限值的大小关系；若是增加风柜运行台数；
结束。
作为优选的技术方案，所述供冷量减小控制流程具体为：
按步长减小风柜运行频率；
判断风柜运行频率是否达到预警温度下限值：若是，按步长增加风柜运行频率；若否，重新采集实时温度并判断与温度预警下限值的大小关系；
判断电动水阀开度是否达到预警温度下限值：若是，减少风柜运行台数；若否，重新采集实时温度并判断与温度预警下限值的大小关系；
结束。
本发明与现有技术相比，具有如下优点和有益效果：
(1)本发明提供的冷热通道隔离节能调控方法，为缺少冷热通道隔离措施的老旧机房提供了具体的冷热通道隔离办法，通过将门帘式装置布置在机房的冷通道两端，实现冷热通道隔离，避免冷热空气混合，气流组织出现混乱并且有“局部热点”现象，优化了老旧机房气流组织状态。
(2)本发明提供了一种精细化的温度节能反馈调控机房温度的措施，在各机架上布置温湿度变送器，实时采集温湿度数据，通过反馈调节电动水量阀开度和空调风柜运行工况来改变供风量，使得机房供冷量满足当前机房的需求，能够根据机房实时散热情况来控制空调风柜运行状态，减少空调风柜能耗，有效提高供冷量利用率。
附图说明
图1是本发明实施例的数据中心机房冷热通道隔离节能调控方法的流程；
图2是本发明实施例的门帘式冷通道封闭装置效果图；
图3是本发明实施例的温湿度变送器电气接线示意图；
图4是本发明实施例的机房反馈调节控制图示；
图5是本发明实施例的供冷量增大的空调风柜运行调节控制逻辑图。
图6是本发明实施例的供冷量减小的空调风柜运行调节控制逻辑图。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本申请保护的范围。
实施例
本实施例提供了一种门帘式装置的冷热通道隔离节能调控***，包括门帘式装置、变频器、温湿度变送器、数据采集网关以及控制器；
所述门帘式装置悬挂于机房各冷通道两侧，将冷通道两端进行封闭，使机房冷热通道隔离，改善机房气流组织状态；
进一步的，所述门帘式装置包括中间开合式的门帘式主体、磁吸组件、透明窗口和横杆架组件；所述门帘式主体通过上方设置的横杆架组件固定在冷通道两侧；所述磁吸组件设置于门帘式主体的外侧边框与机柜相连处以及中间开合边缘处，以实现开合以及密封性，方便进出；所述透明窗口设置于门帘式主体中间开合的两侧中间处，可供操作人员观察IT设备运行情况。
所述变频器设置于空调风柜中，用于改变空调风柜运行频率模式，使风柜处于节能工况运行。
所述温湿度变送器设置于通道的每个机架上，用于实时采集各通道温湿度数据；
进一步的，所述温湿度变送器通过RS-485总线将所采集的温湿度数据传输至数据采集网关。
所述数据采集网关接收温湿度变送器所采集的温湿度数据并反馈至控制器。
所述控制器用于控制空调风柜的电动水量阀与风柜执行器，随动调节电动水量阀、风柜运行台数与频率，从而调节供冷量，控制机房温度以满足机房环境要求；
进一步的，所述控制器为PLC设备，一方面接收上位机信号传输，一方面将控制信号传输给相应执行机构；通过有线或无线方式发送指令至电动水量阀与风柜执行器。
在本申请的另一个实施例中，提供了一种门帘式装置的冷热通道隔离节能调控方法，并以广州某数据中心机房为例说明本方法的实现过程。该机房共有十列机架，计11条通道，其送风方式为典型的上送风方式；风柜房中有5台同性能的空调风柜，与机房相隔一墙，数据中心机房属于“上送侧回”式供回风模式。
图1为数据中心机房冷热通道隔离节能调控方法的流程图示，经过一系列优化调节技术实施，旨在改善机房环境状态，使机房处于节能运行状态。该方法包括以下步骤：
S1、冷通道封闭技术，采用门帘式装置3安装在机房各冷通道1两侧，将冷通道两端进行封闭，冷通道之间为热通道2，效果如图2所示，采用该装置不仅使冷通道的密封性良好，同时方便工作人员进出通道查看IT设备情况。为验证该装置密封效果，选取该数据中心一间典型机房进行封闭后的效果分析，采集了封闭前、后的各冷通道温度数据。以典型机房封闭前后冷通道温度箱型为例，相比冷通道封闭前，道封闭后的各条冷通道的最高温度、平均温度均有降低。在封闭冷通道前，机房内冷通道最高温度为25℃，平均温度为20.3℃，封闭后通道内的最高温度是23.5℃，平均温度是19.3℃，封闭后冷通道内最不利点温度明显降低，封闭后冷通道平均温度降低1.0℃，表明封闭冷通道能提高供冷量利用率。
S2、供风口调节，在冷通道封闭之后进行供风口调节，典型机房内冷热不均现象仍然存在，粗放式的供风口开启方式不适应于机房各机架不同的发热量状态。因此，关闭热通道供风口，并根据机架发热量调节相应冷通道供风口，调节形式包括调节开度、调节风向，达到充分利用供冷量目的。
S3、机房通道温度点布置，在机房各通道机架上安装具备通讯功能的温湿度变送器，其作用是实时监测机房环境温湿度，为节能调控***提供反馈调节参数。如图3所示为温湿度变送器的电气接线示意图，Hout表示湿度信号输出端，Tout表示温度信号输出端；连接外部24V直流稳压电源，通过RS-485总线将变送器连接至数据采集网关，实时采集各通道温度数据。
S4、机房温度实时反馈调节控制，在机房通道温度点布置完成的基础上，采集机房实时温度，根据机房温度状况反馈调节空调风柜运行工况，从而改善机房环境温度状态，如图4是机房反馈调节闭环控制图示。PLC控制器根据室内实测温度与温度预警值的对比，输出执行信号给空调风柜，空调风柜改变其运行工况从而改变供风量，进而使机房温度处于设定状态。
S5、空调风柜运行调节控制逻辑，反馈调节中空调风柜的具体控制逻辑如图5、图6所示，机房温度反馈调节控制流程如下：
(1)实时采集机房冷通道、热通道温度数据，分别记为Tc,0、Th,0；
(2)判断实时温度大于等于设定温度预警值，即：Tc,0≥Tc,w或Th,0≥Th,w；其中，Tc,w、Th,w分别为典型机房冷通道、热通道的设定温度预警值；根据机房环境温度相应要求和标准，冷、热通道温度预警值的设定不相同。
本步骤中，设置温度预警上限值和温度预警下限值。若超过上限值，执行供冷量增大控制流程；若超出下限值，执行供冷量减小控制流程。
(3)若是，进入供冷量增大控制流程(一)；若否，进入供冷量减小控制流程(二)。
(一)、供冷量增大控制流程：
(4)按步长增加电动水阀开度；
(5)判断电动水阀开度是否达到上限；
(6)若否，回到(1)；
(7)若是，按步长增加风柜运行频率；
(8)判断风柜运行频率是否达到上限；
(9)若否，回到(1)；
(10)若是，增加风柜运行台数；
(11)结束。
(二)、供冷量减小控制流程：
(12)按步长减小风柜运行频率；
(13)判断风柜运行频率是否达到下限；
(14)若否，回到(1)
(15)若是，按步长减小电动水阀开度；
(16)判断电动水阀开度是否达到下限；
(17)若否，回到(1)；
(18)若是，减少风柜运行台数；
(19)结束。
采用以上步骤能缓解机房“冷热不均”现象，冷通道隔离技术的运用提高了机房冷量利用率并在一定程度上降低机房冷量需求，从而可以通过调节风柜运行方式降低机房能耗。反馈调节技术的实施能改善机房环境温度状态，确保机房 IT设备稳定、正常地运行。
应当理解，本申请的各部分可以用硬件、软件、固件或它们的组合来实现。在上述实施方式中，多个步骤或方法可以用存储在存储器中且由合适的指令执行***执行的软件或固件来实现。例如，如果用硬件来实现，和在另一实施方式中一样，可用本领域公知的下列技术中的任一项或他们的组合来实现：具有用于对数据信号实现逻辑功能的逻辑门电路的离散逻辑电路，具有合适的组合逻辑门电路的专用集成电路，可编程门阵列(PGA)，现场可编程门阵列(FPGA) 等。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。
Claims (10)
1.一种门帘式装置的冷热通道隔离节能调控***，其特征在于，包括门帘式装置、变频器、温湿度变送器、数据采集网关以及控制器；
所述门帘式装置设置于机房各冷通道两侧，用于封闭冷通道；
所述变频器设置于空调风柜中，用于改变空调风柜运行频率；
所述温湿度变送器设置于通道的每个机架上，用于实时采集各通道温湿度数据；
所述数据采集网关接收温湿度变送器所采集的温湿度数据并反馈至控制器；
所述控制器用于控制空调风柜的电动水量阀与风柜执行器，从而调节供冷量及机房温度。
2.根据权利要求1所述的一种门帘式装置的冷热通道隔离节能调控***，其特征在于，所述门帘式装置包括中间开合式的门帘式主体和横杆架组件；所述门帘式主体通过上方设置的横杆架组件固定在冷通道两侧。
3.根据权利要求1所述的一种门帘式装置的冷热通道隔离节能调控***，其特征在于，所述门帘式装置还包括磁吸组件；所述磁吸组件设置于门帘式主体的外侧边框与机柜相连处以及中间开合边缘处。
4.根据权利要求1所述的一种门帘式装置的冷热通道隔离节能调控***，其特征在于，所述门帘式装置还包括透明窗口；所述透明窗口设置于门帘式主体中间开合的两侧中间处。
5.根据权利要求1所述的一种门帘式装置的冷热通道隔离节能调控***，其特征在于，所述温湿度变送器通过RS-485总线将所采集的温湿度数据传输至数据采集网关。
6.根据权利要求1所述的一种门帘式装置的冷热通道隔离节能调控***，其特征在于，所述控制器为PLC设备，通过有线或无线方式发送指令至电动水量阀与风柜执行器。
7.一种门帘式装置的冷热通道隔离节能调控方法，其特征在于，应用于权利要求1-6中任一项所述的一种门帘式装置的冷热通道隔离节能调控***，包括以下步骤：
采用门帘式装置安装在机房各冷通道两侧将其封闭，改善机房气流组织状态；
对空调风柜加装变频器，将温湿度变送器设置于通道的每个机架上；
为冷通道、热通道设定温度预警上限值Tc,s、Th,s以及温度预警下限值Tc,x、Th,x；
实时采集机房冷通道、热通道温度数据，分别记为Tc,0、Th,0；
数据采集网关接收温湿度变送器所采集的温度数据并反馈至控制器；
控制器根据反馈，发送指令至空调风柜的电动水量阀与风柜执行器，随动调节电动水量阀、风柜运行台数与频率，从而调节供冷量，控制机房温度。
8.根据权利要求7所述的一种门帘式装置的冷热通道隔离节能调控方法，其特征在于，所述控制器根据反馈，发送指令至空调风柜的电动水量阀与风柜执行器，随动调节电动水量阀、风柜运行台数与频率，从而调节供冷量，控制机房温度具体为：
若实时温度大于或等于设定的温度预警上限值，即Tc,0≥Tc,s或Th,0≥Th,s，则执行供冷量增大控制流程；
若实时温度小于设定的温度预警下限值，即Tc,0＜Tc,x或Th,0＜Th,x，则执行供冷量减小控制流程。
9.根据权利要求8所述的一种门帘式装置的冷热通道隔离节能调控方法，其特征在于，所述供冷量增大控制流程具体为：
按步长增加电动水阀开度；
判断电动水阀开度是否达到预警温度上限值：若否，重新采集实时温度并判断与温度预警上限值的大小关系；若是，按步长增加风柜运行频率；
判断风柜运行频率是否达到预警温度上限值：若否，重新采集实时温度并判断与温度预警上限值的大小关系；若是增加风柜运行台数；
结束。
10.根据权利要求8所述的一种门帘式装置的冷热通道隔离节能调控方法，其特征在于，所述供冷量减小控制流程具体为：
按步长减小风柜运行频率；
判断风柜运行频率是否达到预警温度下限值：若是，按步长增加风柜运行频率；若否，重新采集实时温度并判断与温度预警下限值的大小关系；
判断电动水阀开度是否达到预警温度下限值：若是，减少风柜运行台数；若否，重新采集实时温度并判断与温度预警下限值的大小关系；
结束。
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- 2021-06-23 CN CN202110696605.9A patent/CN113438863A/zh active Pending
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