CN211424634U

CN211424634U - 一种通信机房空调节能装置

Info

Publication number: CN211424634U
Application number: CN201922456702.1U
Authority: CN
Inventors: 林良辉; 唐骏; 黄东林
Original assignee: Fujian Nanhong Communication Technology Co ltd
Current assignee: Fujian Nanhong Communication Technology Co ltd
Priority date: 2019-12-31
Filing date: 2019-12-31
Publication date: 2020-09-04
Anticipated expiration: 2029-12-31

Abstract

本实用新型涉及通讯设备技术领域，提供一种通信机房空调节能装置，包括多个温度传感器、多个湿度传感器、多个电量采集器、CPU、经验数据库、多个继电器，各个所述电量采集器分别设于通信机房内各类设备上实时采集通信机房内各类设备的耗能并发送至CPU，各个温度传感器分别均布设于通信机房室内、室外多处区域实时采集通信机房室内、室外各处区域温度并发送至CPU，各个湿度传感器分别均布设于通信机房室内、室外多处区域实时采集通信机房室内、室外各处区域湿度并发送至CPU，CPU与经验数据库通讯连接，所述CPU输出端分别经继电器与通信机房内各个空调控制端相连接控制各个空调启闭。本实用新型解决通信机房空调节能效果不理想的问题。

Description

一种通信机房空调节能装置

技术领域

本实用新型涉及通讯设备技术领域，特别涉及一种通信机房空调节能方法与装置。

背景技术

通信机房节能方法的研究与应用已经开展多年，出现的技术和方法很多，目前较为普遍应用的机房空调节能控制，主要是通过控制空调运行制冷；检测室内环境温度与设定温度的温度偏差；根据温度偏差所处范围，对压缩机运行频率进行调节；在温度偏差到达预设范围时，对压缩机运行频率、室外换热器以及室外风机进行调节如中国专利文献：CN201611110264.8公开的空调节能控制方法。

又或者是采用节能控制器对设备进行智能调控，通过采集机房内外环境温度进行比较，在合理的情况下通过控制新风电磁阀的开度和风机风量大小将室外较低温度的冷风引入机房，同时控制空调适时运作，实现节能的目标。如中国专利文献：CN201720171101.4机房空调节能控制***。

又如中国专利文献：公开的一种机房空调电子智能节能控制装置，申请号CN201120549523.3，其优先采用室外空气降温，并能自动判断采用室外空气降温还是采用空调降温来实现节能。

再如中国专利文献：CN201910144994.7公开了一种机房空调节能改造***及改造方法，通过对传统风冷型机房空调***进行改造实现节能目的，即在传统的风冷冷凝器进室内机的液体管路上增加节能泵模块，节能泵模块和室外机均设有旁通管路，室外机进口管路设有电磁阀。在室外温度较低的季节机组可以充分利用自然冷源，降低机组能耗，达到节能目的。

还有中国专利文献：CN201410761885.7公开了一种机房空调节能控制***，其采用主控制器模块分别与风机控制模块、空调控制模块和室温报警器连接，所述触摸屏与主控制器双向通信。通过采用主控制器模块进行数据采集、逻辑判断，触摸屏作为监控器，通过数据通讯实现触摸屏对主控制器的远程监控。在该***中，当室外温湿度满足机房的工作条件时，停止空调器的工作，通过通风***利用室内外温差降低机房温度，实现机房节能。

但是以上各种通信机房空调的节能都是基于被动控制与被动适应调整的思路。如检测的机房内温度达到或者超过设定值时启动空调制冷，低于每个设定温度值时关闭空调制冷等等。由于机房、机房空间、机房设备、设备运行均存在较大热容量，被动式控制存在温度调控的高低门限过冲问题，进而使得节能效果不够理想。

实用新型内容

因此，针对上述的问题，本实用新型提出一种通信机房空调节能装置，使得通信机房空调节能效果显著、温度调控性能好、可根据预测机房内部各个区域的温度动态变化趋势基于热能平衡的原则实施空调的主动式控制，有效达到高效节能的目的，同时还精确保障了机房内部环境需求温度。

为解决此技术问题，本实用新型采取以下方案：

一种通信机房空调节能装置，包括多个温度传感器、多个湿度传感器、多个电量采集器、CPU、经验数据库、多个继电器，各个所述电量采集器分别设于通信机房内各类设备上实时采集通信机房内各类设备各个时刻的耗电量并发送至CPU，各个温度传感器分别均布设于通信机房室内、室外多处区域实时采集通信机房室内、室外各处区域温度并发送至CPU，各个湿度传感器分别均布设于通信机房室内、室外多处区域实时采集通信机房室内、室外各处区域湿度并发送至CPU，多个温度传感器还分别与通信机房内各个空调的入风口和出风口处采集各个空调的入风口温度和出风口温度并发送至CPU，CPU与经验数据库通讯连接，所述CPU输出端分别经继电器与通信机房内各个空调控制端相连接控制各个空调启闭。

进一步的，还包括通信模块和服务器，所述CPU经通信模块与服务器通信连接。

更进一步的，所述服务器为云服务器。

通过采用前述技术方案，本实用新型的有益效果是：通过采用多个电量采集器分别设于通信机房内各类设备上实时采集通信机房内各类设备的耗能，并用温度传感器分别均布设于通信机房室内、室外多处区域实时采集通信机房室内、室外各处区域温度，同时各个湿度传感器分别均布设于通信机房室内、室外多处区域实时采集通信机房室内、室外各处区域湿度，以及采用多个温度传感器还分别与通信机房内各个空调的入风口和出风口处采集各个空调的入风口温度和出风口温度，将采集得出的各项数据存储并根据经验数据库采集参数计算出的各项数据结合预测出通信机房内部各个区域的温度动态变化趋势，基于通信机房内部热能平衡的原则，实施空调的提前主动式控制，该主动式控制是通过对通信机房内外各种冷热源的量化检测与计算正确预测通信机房操控空调运行的监控点温度的发展趋势并根据空调的最佳效率运行状态主动提前做出对空调运行操控的控制命令，根据热能平衡原则提前对通信机房内将要达到监控点开启空调进行制冷或者制冷量已达到退出监控点需求提前关闭空调制冷以保障通信机房内部环境要求，同时让空调工作在最高效率状态，通过准确预测通信机房内部监控点温度实现主动控制，同时通过预先检测的历史经验的经验数据库以及对热量与温度预测算法实现准确的预测，避免现有空调节能方式存在由于通信机房、通信机房空间、通信机房内设备、设备运行等均存在较大热容量使得被动式节能控制存在温度调控的高低门限过冲问题进而使得冷热量不能很好的平衡影响节能效果的问题，通过可根据预测机房内部各个区域的温度动态变化趋势基于热能平衡的原则实施空调的主动式控制精确保障了机房内部环境需求温度，达到空调连续制冷时间大于效率曲线得到的最短高效运行时间，使得通信机房空调节能效果显著、温度调控性能好，有效达到高效节能的目的，可广泛推广应用。

附图说明

图1是本实用新型实施例的原理框图；

图2是本实用新型实施例中通讯机房设备布局示意图；

图3是本实用新型实施例中三个通信机房第一阶段采用现有被动式节能运行的空调耗电量示意图；

图4是本实用新型实施例中鲤城海信通信机房采用本实用新型主动式节能运行的空调耗电量以及日节能比例示意图；

图5是本实用新型实施例中北峰拒洪通信机房采用本实用新型主动式节能运行的空调耗电量以及日节能比例示意图；

图6是本实用新型实施例中刺桐邮政通信机房采用本实用新型主动式节能运行的空调耗电量以及日节能比例示意图；

图7是本实用新型实施例中鲤城海信通信机房采用本实用新型主动式节能运行的空调耗电量以及日节能比例示意图。

具体实施方式

现结合附图和具体实施方式对本实用新型进一步说明。

参考图1和图2，优选的本实用新型的通信机房空调节能装置，包括多个温度传感器1、多个湿度传感器2、多个电量采集器3、CPU4、经验数据库5、多个继电器6、通信模块7和服务器8，各个所述电量采集器3分别设于通信机房内各类设备上实时采集通信机房内各类设备的耗能并发送至CPU4，各个温度传感器1分别均布设于通信机房室内、室外多处区域实时采集通信机房室内、室外各处区域温度并发送至CPU4，各个湿度传感器2分别均布设于通信机房室内、室外多处区域实时采集通信机房室内、室外各处区域湿度并发送至CPU，多个温度传感器1还分别与通信机房内各个空调9的入风口和出风口处采集各个空调的入风口温度和出风口温度并发送至CPU4，CPU4与经验数据库5通讯连接，所述CPU4输出端分别经继电器6与通信机房内各个空调9控制端相连接控制各个空调9启闭，所述CPU4经通信模块7与服务器8通信连接，所述服务器8为云服务器，CPU4通过温度传感器1、湿度传感器2、电量采集器3对通信机房内外各种冷热源的量化检测以及经验数据库5存储的通信机房本身所在位置和建筑结构得出的热传导系数计算出正确预测通信机房操控空调9运行的监控点温度的发展趋势，并根据空调9的最佳效率运行状态结合预测通信机房操控空调9运行的监控点温度的发展趋势主动提前做出对空调9运行操控的控制命令，CPU4根据热能平衡原则通过继电器6提前对通信机房内将要达到监控点温度开启空调9进行制冷或者制冷量已达到退出监控点温度需求提前关闭空调9制冷以保障通信机房内部环境要求，空调9制冷根据预测温度动态变化需求结合通信机房内部热能平衡的原则由CPU4主动提前操控。

优选的本实用新型的通信机房空调节能装置的节能调节方法，包括以下步骤：

S1、在通信机房内各类设备上分别安装电量采集器实时检测通信机房内各类设备各个时刻的耗电量并计算出通信机房内各类设备在各个时刻的总发热量，得出热源Q1，热源Q1的计算公式为：

其中β是通信设备的热量转化系数，P内是进机房内部设备的总电能；P外是通向机房外部以48V直流供电的拉远单元的电能；Va、Vb、Vc是三相电的三个瞬间相电压值，Ia、Ib、Ic是三相电的三个瞬间相电流值；T是分析比较的积分区间，V直是机房48V直流供电的瞬间电压值；I直是机房48V直流供电的瞬间电流值；

S2、在通信机房外分别设置多个温度传感器和多个湿度传感器实时动态检测通信机房室外的温度和湿度，并结合通信机房所在位置和建筑结构得出的热传导系数计算出通信机房外部环境对通信机房室内影响的各个时刻的热量动态值，得出热源Q2，热源Q2的计算公式：

Q2＝S1*[K*(t1-t2)+K*q]+S2*K*(t1-t3)kcal/h，

其中K是围护结构的热导系数kcal/m²h℃，1kcal＝4.184kj，S1是直接与外界空气接触围护结构面积，S2是与障碍物有遮挡接触的围护结构面积单位，k是太阳辐射热的透入系数，透入系数k值取决于机房的楼层位置以及围护结构的种类；q是透过围护结构进入的太阳辐射热强度，q单位为kcal/m²h，太阳辐射热强度q以通信机房所处现场当地气象资料来计算，t1是机房内温度，t2是与外界空气直接接触的室外温度，t3是与障碍物有遮挡接触的室外温度；常用材料导热系数如下表：

材料	材料导热系数(kcal/m<sup>2</sup>h℃)
		普通混凝土	1.4～1.5
轻型混凝土	0.5～0.7
		砂浆	1.3
砖	1.1
		镀锌钢板	38
铝板	180

S3、在通信机房内分别设置多个温度传感器和多个湿度传感器实时检测机房内部各方位和核心设备区的温度及湿度，计算并分析温湿度相对时间的变化结合机房体积以及同时刻步骤S1的热源Q1和S2的热源Q2计算出各个时段机房热容量及温度变化梯度，得出机房热容量C*M，机房热容量C*M的计算公式C*M＝Q/ΔT；其中：Q是对机房施加的热量，M是机房综合等效质量，ΔT是机房在施加Q1和Q2热量之后两个时刻t1、t2的绝对温度值变化差，绝对温度值是根据机房室内多个温度传感器检测值加权平均计算出的机房室内等效温度值；即

C*M＝[(Q1(t2)+Q2(t2))-(Q1(t1)+Q2(t1))]/(T(t2)-T(t1))，

其中：Q1(t1)、Q1(t2)分别表示在时刻t1和t2热源Q1的值；Q2(t1)、Q2(t2)分别表示在时刻t1和t2热源Q2的值；

S4、对通信机房内的各个空调实时检测空调的运行参数工况、入风口温度、出风口温度结合本通信机房内空调的能效参数EER和制冷运行时长计算出空调实际制冷量P；

S5、将步骤S1-S4采集得出的各项数据存储并根据采集参数计算出的各项数据预测出通信机房内部各个区域的温度动态变化趋势，基于通信机房内部热能平衡的原则，实施空调的提前主动式控制，通过对通信机房内外各种冷热源的量化检测与计算正确预测通信机房操控空调运行的监控点温度的发展趋势，并根据空调的最佳效率运行状态主动提前做出对空调运行操控的控制命令，根据热能平衡原则提前对通信机房内将要达到监控点开启空调进行制冷或者制冷量已达到退出监控点需求提前关闭空调制冷以保障通信机房内部环境要求，空调制冷根据预测温度动态变化需求结合通信机房内部热能平衡的原则主动提前操控，该通信机房的监控点温度是指在确保通信机房温度在要求的控制范围内，当预测到要超出通信机房的监控点温度设定空调提前开启制冷，达到空调连续制冷时间大于效率曲线得到的最短高效运行时间，并在预测制冷量满足通信机房内部热能平衡达到退出通信机房的监控点温度时关闭空调制冷，而空调的实际制冷量P是根据连续采集几次通信机房室内外温度进行计算：

P＝C*M*(T(t1)-T(t2))+[(Q1(t2)-Q1(t1))+(Q2(t2)-Q2(t1))]；

其中T(t)：表示在时刻t机房内部的绝对温度值，绝对温度值是根据机房室内多个温度传感器检测值加权平均计算出的机房室内等效温度值；Q1(t1)、Q1(t2)分别表示在时刻t1和t2热源Q1的值；Q2(t1)、Q2(t2)分别表示在时刻t1和t2热源Q2的值。

以下是通过对实际通信机房安装本实用新型装置后进行三各阶段的不同测试验证本实用新型装置在实际应用中实现的效果，该实际安装站点进行实际测试分别是北峰拒洪机房、鲤城海信机房、刺桐邮政机房三个通信机房。

参考图3，第一阶段进行现有的被动式节能空调能耗的基础比例测试，时间是6月21日至7月6日，得到不节能时各个机房的能耗比例关系。

参考图4、图5，第二阶段(7.9-7.24)刺桐邮政机房不节能运行做参照，北峰拒洪和鲤城海信机房开启节能措施。第一阶段得到的能耗比例关系，北峰拒洪日能耗为刺桐邮政的89.66％，鲤城海信日能耗为刺桐邮政的58.87％，三个机房中一个按不节能运行作为不节能能耗参照，以此来消除天气变化的影响。

参考图6、图7，第三阶段(7.25-8.6)改成北峰拒洪机房不节能运行做参照，刺桐邮政和鲤城海信机房开启节能措施。依据第一阶段得到的能耗比例关系进行换算可知：刺桐邮政日能耗应为北峰拒洪的111.53％，鲤城海信每日能耗应为北峰拒洪的65.66％，更换参照机房观测到的节能效果。

由以上三个阶段对分别对北峰拒洪机房、鲤城海信机房、刺桐邮政机房三个通信机房进行对比测试后可明显得出本实用新型采用通过可根据预测机房内部各个区域的温度动态变化趋势基于热能平衡的原则实施空调的主动式控制精确保障了机房内部环境需求温度，达到空调连续制冷时间大于效率曲线得到的最短高效运行时间，使得通信机房空调节能效果显著，实现主动式控制比现有被动式控制有效节能提高近40％-50％，有效达到高效节能的目的。

本实用新型通过采用多个电量采集器分别设于通信机房内各类设备上实时采集通信机房内各类设备的耗能，并用温度传感器分别均布设于通信机房室内、室外多处区域实时采集通信机房室内、室外各处区域温度，同时各个湿度传感器分别均布设于通信机房室内、室外多处区域实时采集通信机房室内、室外各处区域湿度，以及采用多个温度传感器还分别与通信机房内各个空调的入风口和出风口处采集各个空调的入风口温度和出风口温度，将采集得出的各项数据存储并根据经验数据库采集参数计算出的各项数据结合预测出通信机房内部各个区域的温度动态变化趋势，基于通信机房内部热能平衡的原则，实施空调的提前主动式控制，该主动式控制是通过对通信机房内外各种冷热源的量化检测与计算正确预测通信机房操控空调运行的监控点温度的发展趋势并根据空调的最佳效率运行状态主动提前做出对空调运行操控的控制命令，根据热能平衡原则提前对通信机房内将要达到监控点开启空调进行制冷或者制冷量已达到退出监控点需求提前关闭空调制冷以保障通信机房内部环境要求，同时让空调工作在最高效率状态，通过准确预测通信机房内部监控点温度实现主动控制，同时通过预先检测的历史经验的经验数据库以及对热量与温度预测算法实现准确的预测，避免现有空调节能方式存在由于通信机房、通信机房空间、通信机房内设备、设备运行等均存在较大热容量使得被动式节能控制存在温度调控的高低门限过冲问题进而使得冷热量不能很好的平衡影响节能效果的问题，通过可根据预测机房内部各个区域的温度动态变化趋势基于热能平衡的原则实施空调的主动式控制精确保障了机房内部环境需求温度，达到空调连续制冷时间大于效率曲线得到的最短高效运行时间，使得通信机房空调节能效果显著、温度调控性能好，有效达到高效节能的目的，可广泛推广应用。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本实用新型，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本实用新型的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本实用新型做出各种变化，均为本实用新型的保护范围。

Claims

1.一种通信机房空调节能装置，包括多个温度传感器、多个湿度传感器、多个电量采集器、CPU、经验数据库、多个继电器，其特征在于：各个所述电量采集器分别设于通信机房内各类设备上实时采集通信机房内各类设备的耗电量并发送至CPU，各个温度传感器分别均布设于通信机房室内、室外多处区域实时采集通信机房室内、室外各处区域温度并发送至CPU，各个湿度传感器分别均布设于通信机房室内、室外多处区域实时采集通信机房室内、室外各处区域湿度并发送至CPU，多个温度传感器还分别与通信机房内各个空调的入风口和出风口处采集各个空调的入风口温度和出风口温度并发送至CPU，CPU与经验数据库通讯连接，所述CPU输出端分别经继电器与通信机房内各个空调控制端相连接控制各个空调启闭。

2.根据权利要求1所述的通信机房空调节能装置，其特征在于：还包括通信模块和服务器，所述CPU经通信模块与服务器通信连接。

3.根据权利要求2所述的通信机房空调节能装置，其特征在于：所述服务器为云服务器。