一種基於水冷空調內機自動控制方法
2023-12-06 14:06:01 3
專利名稱：一種基於水冷空調內機自動控制方法
技術領域：
本發明涉及計算機控制領域，具體涉及一種基於水冷空調內機自動控制方法。
背景技術：
當今整個社會信息化程度的不斷提高，對於數據中心的需求越來越大；同時伴隨著刀片伺服器、虛擬化、雲計算以及智能控制技術的普及應用，在有限的空間內IT設備的密度和業務都不斷增大，隨之而來的是用電負荷的逐漸加大，熱流密度的不斷提高。作為數 據中心(機房)空調的集中冷源，冷凍水系統與各自獨立的直接膨脹式空調系統相比，製冷效率更高，設備更集中更少，運行更穩定，故障率和維護成本更低，眾多大型數據中心普遍使用冷凍水空調系統。目前以水冷機組為集中冷源為機房空調提供製冷量，其已經取得非常好的節能效果。但是根據業界研究數據，機房製冷系統約佔到機房總能耗的40%左右。因此，加強基於水冷機組的創新研究與應用，可以進一步解決新一代數據中心高熱密度問題、提升機房可靠性和降低機房總能耗。現有技術中的水冷空調製冷控制系統，在製冷的控制時，多應用當前比較成熟的流量/熱量控制法，通過計量中央空調冷凍水進/出口溫差與標準溫差的比較來判斷末端空氣調節系統能量需求量的(即餘量判斷法)，同時其追求供需平衡時調節製冷主機產生能量的多少時，考慮系統運行的最佳能效比。流量/熱量控制法，是通過計量水冷空調室內機冷凍水進/出口溫差與標準溫差的比較來判斷末端空氣調節系統能量需求量的。末端空氣為設備熱負荷傳導的第一介質，通過蒸發器換熱，將熱量傳導至空調系統的冷媒——冷凍水，冷凍水為第二傳導介質，所以根據熱傳導第二介質的溫度差檢測來調節第一介質在時效性上面存在滯後性，導致這種方法無法達到最佳的節能降耗效果。
發明內容
針對現有技術的不足，本發明提供一種基於水冷空調內機自動控制方法，最短時間內以最佳節能的方式達到溫度差值縮小目的，維持設備運行環境穩定。本發明提供的一種基於水冷空調內機自動控制方法，其改進之處在於，所述方法包括如下步驟( I)控制系統初始化；(2)自動裝載系統設定初始值，包括溫度初始值、室內機風機轉速初始值和電磁閥開度初始值；(3)實時採集出風口溫度並檢測室內機風機轉速和電磁閥開度；(4)判斷所述出風口溫度是否等於溫度初始值，是則進入步驟(5)，否則根據差值調節室內機風機轉速與室內機冷凍水口電磁閥開度，並確定調節的範圍，直至所述出風口溫度等於溫度初始值；(5)根據步驟(4)調節，繪製成曲線圖並通過顯示器顯示。
其中，步驟(3)出風口溫度通過設置在室內機空調出風口位置的感溫包實時採集，並通過風機和電磁閥提供的檢測信號計算室內機風機轉速和電磁閥開度。其中，步驟(4)室內機風機轉速共有16個等級。其中，當室內機出風口溫度與溫度初始值之間的差值大於設定值I時，風機轉速與溫差成正比；當室內機出風口溫度與溫度初始值的差值小於所述設定值I時，風機轉速與溫差絕對值成反比。其中，當風機轉速與溫差成正比，所述控制系統輸出風機轉速信號增大風機轉速；當風機轉速與溫差絕對值成反比，所述控制系統輸出風機轉速信號減小風機轉速。其中，步驟(4)所述室內機冷凍水入口電磁閥開度的調節是判斷溫度初始值與出風口溫度的差的絕對值是否大於設定值II，是則進行模糊調節，否則進行PID調節；顯示器實時顯示室內機冷凍水入口電磁閥開度值。其中，所述設定值I為0°C。其中，所述設定值II為2°C。與現有技術比，本發明的有益效果為本發明降低了設備環境熱負荷變化的水冷空調響應速度，達到進一步節能的效果，減小溫度變化範圍，使IT設備運行環境更穩定。本發明降低了水冷空調機組在相同熱負荷變化下調節設備環境的能耗，減小空調設備能耗在機房總能耗中所佔的比例，減小機房PUE值，提高節能效果。本發明以水冷空調室內機送風口的溫度與系統設定溫度之間的差值作為水冷空調系統實時所需能耗，並作為水冷空調系統能量供應的調節依據，水冷空調機組按照最佳的能效比運行，最短時間內以最佳節能的方式達到溫度差值縮小目的，維持設備運行環境穩定。
圖1為本發明提供的控制方法流程圖。圖2為本發明提供的控制系統調節電磁閥開度(調節冷媒流量)流程圖。圖3為本發明提供的水冷空調室內機製冷循環示意圖。圖4為本發明提供的空調製冷循環俯視5為本發明提供的控制系統通過調節冷凍水流量控制製冷量示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明的具體實施方式
作進一步的詳細說明。本實施例主要介紹一種基於水冷空調內機自動控制系統，以水冷空調室內機送風口的溫度與系統設定溫度之間的差值作為水冷空調系統實時所需能耗，並作為水冷空調系統能量供應的調節依據，水冷空調機組按照最佳的能效比運行，最短時間內以最佳節能的方式達到溫度差值縮小目的，維持設備運行環境穩定。具體的，本實施例提供的一種基於水冷空調內機自動控制方法，其流程圖如圖I所示，具體包括如下步驟(I)控制系統初始化；所述控制系統主要包括監控主設備、感溫包、風機、電磁閥、顯示屏。感溫包、風機、電磁閥和顯示屏分別與監控主設備上對應的接口相連接。(2)自動裝載系統設定水冷空調初始值，包括溫度初始值、室內機風機轉速初始值和電磁閥開度初始值；(3)實時採集水冷空調出風口溫度並檢測室內機風機轉速和電磁閥開度；(4)判斷所述出風口溫度是否等於溫度初始值，是則進入步驟(5)，否則根據差值調節室內機風機轉速與室內機冷凍水口電磁閥開度，並確定調節的範圍，直至所述出風口溫度等於溫度初始值；(5)根據步驟(4)調節，繪製成曲線圖並通過顯示器顯示。其水冷空調室內機製冷循環示意圖如圖3和圖4所示。該排級機櫃為密閉型機櫃，·水冷空調室內機前門為送風口，後門為迴風口，送風口的風扇將已經製冷的空氣吹出，空氣遇到前門阻力，向左右水平方向流動，伺服器等IT設備將該空氣吸入，帶走散發出來的熱量，在後門處匯合，回到空調室內機後門迴風口，再通過空調室內機的換熱器將熱量帶走，將空氣製冷，送風口的風扇再將製冷後的空氣吹出，這樣就形成一次製冷循環。步驟(4)室內機風機轉速共有16個等級，O級至15級，控制系統啟動時，風機工作在初始化默認的等級(比如8級)。當控制系統檢測室內機出風口溫度與系統設定溫度之間的差值大於0°C時，風機轉速等級提高，增加出風口風速；當室內機出風口溫度與溫度初始值的差值小於0°C時，風機轉速等級降低，減小出風口風速；風速等級具體變化會根據系統控制程序根據室內機出風口溫度與系統設定溫度之間的差值計算得出，同時顯示器實時顯示風機轉速(即風量)。所述室內機冷凍水口電磁閥開度的調節步驟如圖2所示，控制系統通過調節冷凍水流量控制製冷量示意圖如圖5所示。調節時判斷溫度初始值與出風口溫度的差的絕對值是否大於2°C，大於2°C屬於模糊調節範圍，小於2°C屬於PID調節範圍。模糊調節通過對比具體的溫差，通過實驗所得到的經驗值，對電磁閥開度進行調節；PID調節則對比近兩次溫差的變化，通過P調節(比例調節)、I調節(積分調節)、D調節(微分調節)，外加步驟2中對電磁閥開度的檢測進行開度反饋調節，這一系列的步驟使室內機出風口溫度快速、穩定的逼近系統設定溫度，使出現熱負荷變化的設備環境重新趨於穩定。在液晶顯示屏上刷新溫度曲線並逐項顯示室內機當前風機轉速(即風量)和電磁閥開度值，方便了操作人員的了解監控系統運行狀態。 本實施例的水冷空調為機房空調的一種，其冷媒為冷凍水。最後應當說明的是以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非對其限制，儘管參照上述實施例對本發明進行了詳細的說明，所屬領域的普通技術人員應當理解依然可以對本發明的具體實施方式
進行修改或者等同替換，而未脫離本發明精神和範圍的任何修改或者等同替換，其均應涵蓋在本發明的權利要求範圍當中。
權利要求
1.一種基於水冷空調內機自動控制方法，其特徵在於，所述方法包括如下步驟 (I)控制系統初始化； (2 )自動裝載系統設定初始值，包括溫度初始值、室內機風機轉速初始值和電磁閥開度初始值； (3)實時採集出風口溫度並檢測室內機風機轉速和電磁閥開度； (4)判斷所述出風口溫度是否等於溫度初始值，是則進入步驟(5)，否則根據差值調節室內機風機轉速與室內機冷凍水口電磁閥開度，並確定調節的範圍，直至所述出風口溫度等於溫度初始值； (5)根據步驟(4)調節，繪製成曲線圖並通過顯示器顯示。
2.如權利要求I所述的自動控制方法，其特徵在於，步驟(3)出風口溫度通過設置在室內機空調出風口位置的感溫包實時採集，並通過風機和電磁閥提供的檢測信號計算室內機風機轉速和電磁閥開度。
3.如權利要求I所述的自動控制方法，其特徵在於，步驟(4)室內機風機轉速共有16個等級。
4.如權利要求I所述的自動控制方法，其特徵在於，當室內機出風口溫度與溫度初始值之間的差值大於設定值I時，風機轉速與溫差成正比；當室內機出風口溫度與溫度初始值的差值小於所述設定值I時，風機轉速與溫差絕對值成反比。
5.如權利要求4所述的自動控制方法，其特徵在於，當風機轉速與溫差成正比，所述控制系統輸出風機轉速信號增大風機轉速； 當風機轉速與溫差絕對值成反比，所述控制系統輸出風機轉速信號減小風機轉速。
6.如權利要求I所述的自動控制方法，其特徵在於，步驟(4)所述室內機冷凍水入口電磁閥開度的調節是判斷溫度初始值與出風口溫度的差的絕對值是否大於設定值II，是則進行模糊調節，否則進行PID調節；顯示器實時顯示室內機冷凍水入口電磁閥開度值。
7.如權利要求3所述的自動控制方法，其特徵在於，所述設定值I為(TC。
8.如權利要求5所述的自動控制方法，其特徵在於，所述設定值II為2°C。
全文摘要
本發明公開了一種基於水冷空調內機自動控制方法，包括步驟有(1)控制系統初始化；(2)自動裝載系統設定初始值，包括溫度初始值、室內機風機轉速初始值和電磁閥開度初始值；(3)實時採集出風口溫度並檢測室內機風機轉速和電磁閥開度；(4)判斷所述出風口溫度是否等於溫度初始值，是則進入步驟(5)，否則根據差值調節室內機風機轉速與室內機冷凍水口電磁閥開度，並確定調節的範圍，直至所述出風口溫度等於溫度初始值；(5)根據步驟(4)調節，繪製成曲線圖並通過顯示器顯示。本發明降低了水冷空調機組在相同熱負荷變化下調節設備環境的能耗，減小空調設備能耗在機房總能耗中所佔的比例，減小機房PUE值，提高節能效果。
文檔編號F24F11/00GK102878639SQ201210338999
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月13日 優先權日2012年9月13日
發明者孫振, 沈衛東, 邵宗有, 劉金星, 李寶雨, 李可 申請人:曙光信息產業(北京)有限公司