CN115843170A - 机房空调节能控制*** - Google Patents

Abstract

本发明公开了机房空调节能控制***，属于智能控制技术领域，该空调节能控制***通过设置冷通道，并在冷通道内设置分散的出风口，还根据冷通道内的高温点所在位置以及过载服务器的所在位置来调整各出风口的出风量，从而对进入冷通道的冷空气进行进一步的分配，保证进入冷通道的冷空气实现充分的换热，提升能源的利用效率，在降低能源消耗的同时，不影响冷通道内对应服务器的整体健康运转；另外本发明通过对一个冷通道内整体降温冷空气需求量进行判断，并输入合理量的冷空气，相较于传统技术中以一个或几个温度传感器为基准进行空调输出调节的方式，能够显著降低区域内局部温度过高对制冷结果的影响，起到节能环保的效果。

Description

机房空调节能控制***

技术领域

本发明属于智能控制技术领域，具体的，涉及一种机房空调节能控制***。

背景技术

随着互联网的高速发展，网站***对带宽、管理维护日益增长的高要求对很多企业构成了严峻的挑战。于是，企业开始将与网站托管服务相关的事物交给专门提供网络服务的企业去做，而将精力集中在增强核心竞争力的业务中去，由此产生了用于存放服务器，为用户以及员工提供IT服务的机房，机房是数据存储的中心，也是数据流通的中心。

机房对于环境的温度、湿度等参数要求较高，需要常年保持适宜的温度，从而提升服务器元器件的使用寿命，降低服务器工作过程中的故障率，因此机房空调的能耗也占据了机房总能耗相当大的比例，所以对机房空调进行合理的控制以降低能耗能够显著降低能源成本，符合绿色环保的要求；现有技术中的机房空调是通过对应的温度传感器的采集温度值来调整输出功率，这种方式一方面由于温度传感器的设置密度有限，无法准确的体现一个区域内的实际温度，导致空调制冷控制不准确，造成能耗较高的问题，为了解决上述问题，本发明提供了以下技术方案。

发明内容

本发明的目的在于提供一种机房空调节能控制***，解决现有技术中机房空调温度控制不准确，容易导致能源浪费的情况发生。

本发明的目的可以通过以下技术方案实现：

机房空调节能控制***，包括：

制冷空调模块，用于对空气进行制冷并将制冷的冷空气导入气流隔离模块的主静压箱中；

气流隔离模块，包括一个主静压箱与若干个子静压箱，主静压箱将冷空气分流至各子静压箱，各子静压箱用于将冷空气分散导入封闭冷通道中，每个封闭冷通道中对应设置有若干个出风口，出风口的出风方向为由下至上或由上至下；

温度检测模块，包括分布布设在各冷通道内的若干温度传感器；

转速监控模块，对各服务器散热风扇的转速参数进行实时监控；

风口开度调整模块，用于进行冷通道内出风口的开度调整；

功率监测模块，用于监测服务器的工作功率；

控制器，用于向风口开度调整模块输出调整信息，对冷通道内的出风口开度进行调整；

所述控制器的工作方法包括如下步骤：

S1、获取一个冷通道内对应的服务器工作功率之和Pz与冷通道对应子静压箱的输出风量Fz之间的对应关系；

S2、通过功率监测模块实时监测获取对应冷通道内的服务器工作功率之和Pz，并对对应子静压箱的输出风量进行调整；

S3、将冷通道按照对应的m个出风口的分布划分为m个子区域，每个子区域内的温度传感器数量不少于两个；

获取各子区域的平均温度tp；

当子区域的平均温度tp≥ty+tw时，提升子区域对应出风口的当前开度；

当子区域的平均温度tp≤ty-tw时，减小子区域对应出风口的当前开度；

当子区域的平均温度满足ty-tw＜tp＜ty+tw时，保持子区域对应出风口的当前开度，并进入下一步进行进一步的判断；

其中ty为预设的适宜服务器工作的环境温度值，tw为预设的误差值；

S4、根据公式H＝β1*tmax+β2*K+β3*W*K计算得到一个子区域的高温混乱系数H；

在各子区域内对应的平均温度均满足ty-tw＜tp＜ty+tw时，通过出风口开度调整模块提升冷通道中高温混乱系数较大子区域对应的出风口开度，降低冷通道中高温混乱系数较小的子区域对应的出风口开度；

其中K为对应子区域内处于过载状态的服务器的数量；

tc满足tc＝tmax-tp，tmax为对应子区域内温度传感器检测到的最大温度值，tp为对应子区域内的平均温度；

W为对应子区域内处于过载状态的服务器的分散系数。

作为本发明的进一步方案，步骤S1中获取一个冷通道内对应的服务器工作功率之和Pz与冷通道对应子静压箱的输出风量Fz之间的对应关系的方法包括如下步骤：

假设对应冷通道内的温度传感器的数量为n；

将各温度传感器在同一时刻的采集温度依次标记为T1、T2、…、Tn；

当满足Q≤Q1时，获取此时该冷通道对应的子静压箱的输出风量Fz以及该冷通道内对应的服务器工作功率之和Pz，将其标记为(Pz，Fz)，其中

Tp＝(T1+T2+、…、+Tn)/n，1≤i≤n，Q1为预设值；

获取若干组该冷通道对应的子静压箱的输出风量Fz以及该冷通道内对应的服务器工作功率之和Pz的对应组合，以Pz为横坐标，Fz为纵坐标建立平面直角坐标系后，通过曲线拟合获取Pz与Fz之间的对应关系。

作为本发明的进一步方案，所述子静压箱的实际输出风量为Fy+F1；

其中Fy为根据该冷通道内对应的服务器工作功率之和Pz与冷通道对应子静压箱的输出风量Fz之间的对应关系预测的输出风量，F1为预设的误差值。

作为本发明的进一步方案，所述分散系数W的计算方法为：

以服务器在对应子区域中所处的行数为横坐标a，以服务器在对应子区域中所处的列数为纵坐标b，将一个服务器在对应子区域内的位置标记为(a，b)；

计算一个子区域内所有服务器横坐标a的方差a1以及一个子区域内所有服务器纵坐标b的方差b1；

W＝a1+b1。

作为本发明的进一步方案，判断所述服务器是否处于过载状态的方法为：

通过转速监控单元对一个冷通道内各服务器的散热风扇转速R进行监控，对于一个服务器，当其散热风扇转速R1≤R≤R2时，则认为对应服务器处于正常状态，当R＞R2时，则认为对应服务器处于过载状态，当R＜R1时，则认为对应服务器处于低负荷状态；

其中R1＜R2，R1与R2均为预设值。

作为本发明的进一步方案，所述风口开度调整模块对出风口开度进行调整的方法为：

SS1、当控制器对风口开度调整模块发出调整信息时，对应出风口开度对应提升或降低α％，在经过ty1时间后；

SS2、按照步骤S3至步骤S4的方法判断是否要进行出风口开度调整，若需要，则跳入步骤SS1，若不需要，则结束调整。

本发明的有益效果：

(1)本发明通过设置冷通道，并在冷通道内设置分散的出风口，还根据冷通道内的高温点所在位置以及过载服务器的所在位置来调整各出风口的出风量，从而对进入冷通道的冷空气进行进一步的分配，保证进入冷通道的冷空气实现充分的换热，提升能源的利用效率，在降低能源消耗的同时，不影响冷通道内对应服务器的整体健康运转；

(2)本发明通过对服务器的散热风扇的转速进行监控，判断对应散热器是否处于高功率散热的状态，并根据该子区域中的温度分布、这一类服务器在一个子区域中的数量以及分布情况对对应冷通道中的各出风口的开度进行调整，从而实现在制冷消耗稳定的情况下，缩减散热需求较低区域的冷空气供应量，优先对散热需求较高的区域进行散热，从而实现对冷空气的充分利用，相较于传统技术中提升供冷冗余的方式，能够显著降低能源浪费；

(3)本发明通过对一个冷通道内整体降温冷空气需求量进行判断，并输入合理量的冷空气，相较于传统技术中以一个或几个温度传感器为基准进行空调输出调节的方式，能够显著降低区域内局部温度过高对制冷结果的影响，起到节能环保的效果。

具体实施方式

下面将对本发明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发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明保护的范围。

机房空调节能控制***，包括：

制冷空调模块，用于对空气进行制冷并将制冷的冷空气导入气流隔离模块的主静压箱中；

气流隔离模块，包括一个主静压箱与多个子静压箱，主静压箱将冷空气分流至各子静压箱，各子静压箱用于将冷空气分散导入封闭冷通道中，每个封闭冷通道中对应设置有若干个出风口，出风口的出风方向为由下至上或由上至下；

温度检测模块，包括分布布设在各冷通道内的若干温度传感器，并将采集的温度参数传输至控制器；

在同一冷通道内，相邻两个温度传感器之间的距离为预设值r，在本发明的一个实施例中，r取值为2.5m；

转速监控模块，对各服务器散热风扇的转速参数进行实时监控，并将其传输至控制器；

风口开度调整模块，用于对冷通道内出风口的开度进行调整；

功率监测模块，用于监测服务器的工作功率；

控制器，用于对转速监控模块、温度检测模块以及功率监测模块上传的数据进行处理，并根据处理结果控制风口开度调整模块对冷通道内的出风口开度进行调整；

所述控制器的工作方法包括如下步骤：

S1、获取一个冷通道内对应的服务器工作功率之和Pz与冷通道对应子静压箱的输出风量Fz之间的对应关系；

所述服务器包括机架服务器、刀片服务器或塔式服务器；

具体包括如下步骤：

假设对应冷通道内的温度传感器的数量为n；

将各温度传感器在同一时刻的采集温度依次标记为T1、T2、…、Tn；

当满足Q≤Q1时，获取此时该冷通道对应的子静压箱的输出风量Fz以及该冷通道内对应的服务器工作功率之和Pz，将其标记为(Pz，Fz)，其中

按照该方法获取若干组该冷通道对应的子静压箱的输出风量Fz以及该冷通道内对应的服务器工作功率之和Pz的对应组合，然后以Pz为横坐标，Fz为纵坐标建立平面直角坐标系后，通过曲线拟合获取Pz与Fz之间的对应关系。

S2、通过功率监测模块实时监测获取对应冷通道内的服务器工作功率之和Pz，并根据该冷通道内对应的服务器工作功率之和Pz与冷通道对应子静压箱的输出风量Fz之间的对应关系对对应子静压箱的输出风量进行调整；

具体的，子静压箱的实际输出风量为Fy+F1，风量Fz可以通过流量来表示；

其中Fy为根据该冷通道内对应的服务器工作功率之和Pz与冷通道对应子静压箱的输出风量Fz之间的对应关系预测的输出风量，F1为预设的误差值；

在本发明的一个实施例中，所述F1为5％Fy；

本发明通过对一个冷通道内整体降温冷空气需求量进行判断，并输入合理量的冷空气，相较于传统技术中以一个或几个温度传感器为基准进行空调输出调节的方式，能够显著降低区域内局部温度过高对制冷结果的影响，起到节能环保的效果；

S3、将冷通道按照对应的m个出风口的分布划分为m个子区域，每个子区域内的温度传感器数量不少于两个；

每个子区域内包含的均为整个服务器，即子区域的边界不会对服务器相交；

获取各子区域的平均温度tp；

当子区域的平均温度tp≥ty+tw时，提升子区域对应出风口的当前开度；

当子区域的平均温度tp≤ty-tw时，减小子区域对应出风口的当前开度；

当子区域的平均温度满足ty-tw＜tp＜ty+tw时，保持子区域对应出风口的当前开度，并进入下一步进行进一步的判断；

其中ty为预设的适宜服务器工作的环境温度值，tw为预设的误差值，一般ty取值为21摄氏度-23摄氏度，tw取值为1-3摄氏度；

S4、根据公式H＝β1*tmax+β2*K+β3*W*K计算得到一个子区域的高温混乱系数H；

在各子区域内对应的平均温度均满足ty-tw＜tp＜ty+tw时，通过出风口开度调整模块提升冷通道中高温混乱系数较大子区域对应的出风口开度，降低冷通道中高温混乱系数较小的子区域对应的出风口开度；

其中K为对应子区域内处于过载状态的服务器的数量；

tc满足tc＝tmax-tp，tmax为对应子区域内温度传感器检测到的最大温度值，tp为对应子区域内的平均温度；

W为对应子区域内处于过载状态的服务器的分散系数，所述分散系数W的计算方法为：

以服务器在对应子区域中所处的行数为横坐标a，以服务器在对应子区域中所处的列数为纵坐标b，将一个服务器在对应子区域内的位置标记为(a，b)；

计算一个子区域内所有服务器横坐标a的方差a1以及一个子区域内所有服务器纵坐标b的方差b1；

W＝a1+b1。

判断所述服务器是否处于过载状态的方法为：

通过转速监控单元对一个冷通道内各服务器的散热风扇转速R进行监控，对于一个服务器，当其散热风扇转速R1≤R≤R2时，则认为对应服务器处于正常状态，当R＞R2时，则认为对应服务器处于过载状态，当R＜R1时，则认为对应服务器处于低负荷状态；

其中R1＜R2，R1与R2均为预设值，R1与R2的具体取值均根据服务器散热***的具体设计来确定；

在本发明的一个实施例中，所述风口开度调整模块对出风口开度进行调整的方法为：

SS1、当控制器对风口开度调整模块发出调整信息时，对应出风口开度对应提升或降低α％，在经过ty1时间后；

SS2、按照步骤S3至步骤S4的方法判断是否要进行出风口开度调整，若需要，则跳入步骤SS1，若不需要，则结束调整。

该步骤通过对服务器的散热风扇的转速进行监控，判断对应散热器是否处于高功率散热的状态，并根据该子区域中的温度分布、这一类服务器在一个子区域中的数量以及分布情况对对应冷通道中的各出风口的开度进行调整，从而实现在制冷消耗稳定的情况下，缩减散热需求较低区域的冷空气供应量，优先对散热需求较高的区域进行散热，从而实现对冷空气的充分利用，相较于传统技术中提升供冷冗余的方式，能够显著降低能源浪费。

本发明通过设置冷通道，并在冷通道内设置分散的出风口，并根据冷通道内的高温点所在位置以及过载服务器的所在位置来调整各出风口的出风量，从而对进入冷通道的冷空气进行进一步的分配，保证进入冷通道的冷空气实现充分的换热，提升能源的利用效率，在降低能源消耗的同时，不影响冷通道内对应服务器的整体健康运转。

在说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“示例”、“具体示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

以上内容仅仅是对本发明所作的举例和说明，所属本技术领域的技术人员对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离发明或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本发明的保护范围。

Claims (6)

1.机房空调节能控制***，其特征在于，包括：

制冷空调模块，用于对空气进行制冷并将制冷的冷空气导入气流隔离模块的主静压箱中；

气流隔离模块，包括一个主静压箱与若干个子静压箱，主静压箱将冷空气分流至各子静压箱，各子静压箱用于将冷空气分散导入封闭冷通道中，每个封闭冷通道中对应设置有若干个出风口，出风口的出风方向为由下至上或由上至下；

温度检测模块，包括分布布设在各冷通道内的若干温度传感器；

转速监控模块，对各服务器散热风扇的转速参数进行实时监控；

风口开度调整模块，用于进行冷通道内出风口的开度调整；

功率监测模块，用于监测服务器的工作功率；

控制器，用于向风口开度调整模块输出调整信息，对冷通道内的出风口开度进行调整；

所述控制器的工作方法包括如下步骤：

S1、获取一个冷通道内对应的服务器工作功率之和Pz与冷通道对应子静压箱的输出风量Fz之间的对应关系；

S2、通过功率监测模块实时监测获取对应冷通道内的服务器工作功率之和Pz，并对对应子静压箱的输出风量进行调整；

S3、将冷通道按照对应的m个出风口的分布划分为m个子区域，每个子区域内的温度传感器数量不少于两个；

获取各子区域的平均温度tp；

当子区域的平均温度tp≥ty+tw时，提升子区域对应出风口的当前开度；

当子区域的平均温度tp≤ty-tw时，减小子区域对应出风口的当前开度；

当子区域的平均温度满足ty-tw＜tp＜ty+tw时，保持子区域对应出风口的当前开度，并进入下一步进行进一步的判断；

其中ty为预设的适宜服务器工作的环境温度值，tw为预设的误差值；

S4、根据公式H＝β1*tmax+β2*K+β3*W*K计算得到一个子区域的高温混乱系数H；

在各子区域内对应的平均温度均满足ty-tw＜tp＜ty+tw时，通过出风口开度调整模块提升冷通道中高温混乱系数较大子区域对应的出风口开度，降低冷通道中高温混乱系数较小的子区域对应的出风口开度；

其中K为对应子区域内处于过载状态的服务器的数量；

tc满足tc＝tmax-tp，tmax为对应子区域内温度传感器检测到的最大温度值，tp为对应子区域内的平均温度；

W为对应子区域内处于过载状态的服务器的分散系数。

2.根据权利要求1所述的机房空调节能控制***，其特征在于，步骤S1中获取一个冷通道内对应的服务器工作功率之和Pz与冷通道对应子静压箱的输出风量Fz之间的对应关系的方法包括如下步骤：

假设对应冷通道内的温度传感器的数量为n；

将各温度传感器在同一时刻的采集温度依次标记为T1、T2、…、Tn；

当满足Q≤Q1时，获取此时该冷通道对应的子静压箱的输出风量Fz以及该冷通道内对应的服务器工作功率之和Pz，将其标记为(Pz，Fz)，其中

Tp＝(T1+T2+、…、+Tn)/n，1≤i≤n，Q1为预设值；

获取若干组该冷通道对应的子静压箱的输出风量Fz以及该冷通道内对应的服务器工作功率之和Pz的对应组合，以Pz为横坐标，Fz为纵坐标建立平面直角坐标系后，通过曲线拟合获取Pz与Fz之间的对应关系。

3.根据权利要求1所述的机房空调节能控制***，其特征在于，所述子静压箱的实际输出风量为Fy+F1；

其中Fy为根据该冷通道内对应的服务器工作功率之和Pz与冷通道对应子静压箱的输出风量Fz之间的对应关系预测的输出风量，F1为预设的误差值。

4.根据权利要求1所述的机房空调节能控制***，其特征在于，所述分散系数W的计算方法为：

以服务器在对应子区域中所处的行数为横坐标a，以服务器在对应子区域中所处的列数为纵坐标b，将一个服务器在对应子区域内的位置标记为(a，b)；

计算一个子区域内所有服务器横坐标a的方差a1以及一个子区域内所有服务器纵坐标b的方差b1；

W＝a1+b1。

5.根据权利要求4所述的机房空调节能控制***，其特征在于，判断所述服务器是否处于过载状态的方法为：

通过转速监控单元对一个冷通道内各服务器的散热风扇转速R进行监控，对于一个服务器，当其散热风扇转速R1≤R≤R2时，则认为对应服务器处于正常状态，当R＞R2时，则认为对应服务器处于过载状态，当R＜R1时，则认为对应服务器处于低负荷状态；

其中R1＜R2，R1与R2均为预设值。

6.根据权利要求5所述的机房空调节能控制***，其特征在于，所述风口开度调整模块对出风口开度进行调整的方法为：

SS1、当控制器对风口开度调整模块发出调整信息时，对应出风口开度对应提升或降低α％，在经过ty1时间后；

SS2、按照步骤S3至步骤S4的方法判断是否要进行出风口开度调整，若需要，则跳入步骤SS1，若不需要，则结束调整。