用於減少水分改變操作的空調設備的控制的製作方法

2023-06-11 19:09:36 1

專利名稱：用於減少水分改變操作的空調設備的控制的製作方法
用於^1^分改 作的空調設備的控制
背景技術：
數據中心可以定義為放置裝在許多機櫃內的計算機系統的場所，例如房
間。標準機櫃，例如電子櫃，定義為電子工業齢會(EIA)包裝件，高78英 寸(2米)，寬24英寸(0.61米)，長30英寸(0.76米)。這些機櫃MSa成裝納 許多計算機系統，大約四十(40)個，將來的機櫃配置將設計成容納200或更 多的系統。計算機系統一般包括許多印刷電路板(PCB)、大容量存儲裝置、 電源、處理器、微控制器和半導體，，它們會在運行期間散發大量的熱量。 例如，具有多個微處理器的典型計算機系統會耗散大約250W的功率。因此， 裝有四十(40)個這種類型的計算機系統會耗散大約10kW的功率。
將機櫃內組件散發的熱量傳遞給數據中心內冷空氣所需的功率通常大約等 於運行該組件所需功率的10%。但是，排除數據中心內多個機櫃散發的熱量所 需的功率通常大約等於運行機櫃內組件所需功率的50%。
:機櫃和數據中心 之間的不同熱負荷所需功率的不一致是由，例如，冷卻數據中心內空氣需要的 額外熱力學功弓胞的。 一方面，機櫃一般i頓,吹動冷空氣流過散熱元件進 行冷卻；然而， 中心經常執糹彌功率循環，7賴卩熱迴風。斷氐溫度所需的 額外功，除了傳輸 中心和冷凝器內的^*卩、)^ 做的功，經常合計達50%的 功率需求。同樣，除了機櫃冷卻面臨的問題外，繊中心的7賴吔存在問題。
傳統數據中心一般通^行一個或多個空調設備進行冷卻。例如，空調設 備的壓縮機一般至少消耗約30%的所需運行能量，用以充分冷卻數據中心。其 他組件，例如冷凝器和空氣增流器(自)， 一般消耗所需總運行能量的另外20 %。例如，裝有100個最大功率耗散為10kW的機櫃的高密度數據中心通常需 要1MW的冷卻能力。排熱能力為1MW的空調設備除了驅動空氣增流裝置， 例如麵和鼓風機需要的功率外，通常至少需要300kW的壓縮機輸入功率。 傳統的數據中心空調設備不會根據數據中心的分布需要改變它們的冷卻液輸 出。作為替代，即使數據中心內的熱負荷降低時，這些空調設備通常也在最大 壓縮機功率或其附iffit行。
傳統空調設備一般基於冷凍水設備的冷凍水混合閥開度和直接膨脹設備的 壓縮mit度之間的直接相關性以及測得的送風溫度和溫度設定值之間的溫差， 進行工作，從而能夠進行7賴卩控制。此外，傳統空調設備中的溼度控制由相對 溼度設定值和測得的相對溼度之間的溼度差驅動。傳統空調設備中的溫度和溼 度控制一般是相互獨立進行的，從而導致了能量的浪費。尤其，溫度設定值的 提高會促使空調設備進行增溼操作，而溫度設定值的降低則會促使空調設備進 行減溼操作。因此，空調設備在增溼和減溼操作中會消耗大量能量，例如每克
冷凝水大約2.21<\￥功率。
因此，希望將空調設備由於增溼和減溼操作消耗的能量降至最低。

發明內容
本發明公開了一種運行空調設備以減少水分改變操作的方法。在該方法
中，訪問空氣溼度圖(psychrometric chart)數據，並根據空氣溼度圖數據中包含 的信息為空調設備送風M^和送風相對溼度之間的關係設定約束。此外，根據 該約束控制空調設備，從而減少空調設備的水分改變操作。


通過以下參考附圖進行的說明，本發明的特徵對於本領域的技術人員來說
將變得顯而易見，其中
圖1標了可以實現本發明不同實施例的薩中心的簡4fcit視亂
圖2A和2B分別是根據本發明實施例的空調設備控律係統的框亂
圖3根據本發明實施例，說明了基於空氣線圖(psychrometrics)控制空調設
備的操作模式的流程圖4A根據本發明實施例的第一個實例，說明了基於空氣線圖控制空調設
備的操作模式的流程圖4B根據本發明實施例的第二個實例，說明了基於空氣線圖控制空調設
備的操作模式的流程圖4C根據本發明實施例的第三個實例，說明了基於空氣線圖控制空調設
備的操作模式的流程圖5A-5C分別說明了本發明各實例的空氣 M圖；以及
圖6說明了典型的計算機系統，其可以用於實現文中描述的本發明的不同
具體實施例方式
為了簡明和說明的目的，本發明主要參考它的一個實施例進行說明。在以 下說明中，為了使讀者對本發明有全面的理解，闡述了許多具體細節。然而， 對於本領域的普通技術人員來說顯而易見的是，本發明的實施可以不受這些具 體細節的限制。在其他實例中，沒有對公知的方法和結構作詳細描述，以致不 會不必要地使本發明難以理解。
如文中公開的，可以控制空調(AC)設備，將由於相對多餘的增溼和減溼
操作而浪費的能量幾乎完全降到最低。 一方面，空調設備的ss控制和溫度控 制是基於空氣線圖進行結合的。尤其，因為相對溼度是^Jt的函數，所以空調 設備送風溫度的變化會改變相對溼度測量值，而不會增加或減少送風中的水 分。在絕對溼度沒有實際變化的情況下，相對溼度的這種變化會驅動增溼器或 減溼器，這可以利用浪費的能量。此外，這裡公開的空調設備控制方法也可以 縮短空調設備達到新設定值和對新負荷進行反應所需的時間。
首先參見圖1，顯示了數據中心100的簡化透視圖，本發明的各種實例都 可以在其內部實施。術語"數據中心"通常意在表示可以放置一個或多個肯, 產生熱量的組件的房間或其他空間。此外，"數據中心"也可以定義為其中的 一個或多個環境條件將受控制的房間或^t物。在這方面，術語"數據中心" 並不意在限制本發明於傳誠處理數據的任何特殊形式的房間，也不應當解釋
為術語" 中心"的i頓限制本發明在不同於它在上文中的定義的任何方面。
儘管整個公開內容特別引用了數據中心100，但是文中描述的各種原理和
實例也可以應用於其他類型的構造、建築物等中設計和使用的空調設備。例如， 文中描述的各種原理和實例可以應用於被配置在皿物的冷藏室、冷藏車等內
使用的空調設備。因此，文中引用的數據中心100表示適合應用和操作文中描
述的空調器的環境的一個實例。
對於本領域的普通技術人員來說顯而易見的是，圖1中描述的數據中心100
是概括性說明，在不超出本發明範圍的基礎上可以增加其他組件，或者刪除或
修改現有組件。例如， 中心100可以包括任意數量的機櫃和各種其他組件。 另外，還應當了解的是，發掛散熱部件可以設置在數據中心100內，而不是裝
在機櫃內。
數據中心100描述為具有多個平行排列的機櫃102-108，例如電子櫃。這
些機櫃102-108中的每一排顯示為具有四個放置在凸起的地板110上的機櫃 (a^d)。多條電線和通信線(未圖示)布置在凸起的地板110下面的空間112 內。空間112也可以作為輸送來自一個或多個空調(AC)設備114的冷空氣 到機櫃102-108的壓力通風系統(plenum)。冷空氣從空間112通過位於部分或 全部機櫃102-108之間的通風磚(vent tile) 118送至機櫃102-108。通則專118 顯示為位於機櫃102和104以及106和108之間。
空調設備114通常用於冷卻如箭頭126所示接收到的熱空氣，，供冷空 氣到空間112。空調設備114包括，例如，蒸汽壓縮式空調設備、7賴卩器式空 調設備等。適合的空調設備114的實例可以在共同待審並且被共同轉讓的序號 為10/853,529的美國專利申請中獲得，該申請的於2004年5月26日提交，名 稱為"Energy Efficient CRAC Unit Operation (節能CRAC設備的運4亍)"，其內 容以弓間的方式整體並A^文中。此外，空調設備114包括在冷空氣駄空間 112之前對接收到的空氣流進行增溼和減溼處理的裝置。空調設備114 一般根 據為7賴控氣流而給例如空調設備114設定的^jt設定值，增加或M^送入空 間112內的空氣流的溼度。在這點上，溫度設定值的增大一般促使空調設備114 進行增溼，而ME設定值的減小則一般促使空調設備114進行減溼。從而，空 調設備114一般以不節能的方式工作。根據文中描述的不同實例，空調設備114 以幾乎完全限制運行增溼和減溼裝置的方式運行，從而減少空調設備114向數 據中心100 itA冷空氣流的過程中消耗的能量。這些實例將在下文中更詳細地 描述。
空間112中的冷空氣可以包括由一個或多個空調設備114提供的冷空氣。 因此，冷空氣憐性，例如糹驢、溼度、壓力、流速等，幾乎完全受一個或多個 空調設備114運行的影響。例如，空調設備114送入的冷空氣可能與另一臺空 調設備114送入的冷空氣混合。在這點上，例如，如果由於冷空氣的混合而使 這些空調設備114送入的冷空氣的、M或體積流量有差異，則空間112中不同 區域的冷空氣特性和送入機櫃102-108的冷空氣特性可能不同。在某些情況下， 空調設備114對那些更接近它的機櫃102-108的影響程度更大。此外，空調設 備114對那些遠離它的機櫃102-108的影響程度更小。
通卿專118包括在被共同轉讓的美國專利No.6,574,104中公開和描述的固 定的通風磚、可手動調節的通M5專和/或可動態控制的通風磚，該專利的內容以
弓間的方式整體並A^文中。如'104專利中所述，通,專118稱為是"可動態 控制的"，因為它們通常用於控制從中穿過的冷空氣流的速度、體積流量和方
向中的至少一項。此外，動態可控制的通卿專118的特殊實例可以在共同待審 的序號為10/351,427的美國申請中獲得，該申請的於2003年1月27日提交， 並被轉讓給本發明的受讓人，並以引用的方式整體併入本文中。
機櫃102-108通常配置成放置多個能夠發熱y散熱(未圖示)的組件116， 例如處理器、微控制器、高速視頻卡、存儲器、半導體裝置和類似物。組件U6 可以是多個子系統(未圖示)的元件，例如計算機、伺服器、刀片伺服器等。
子系統和組^m行各種電子功能，例如計算、轉換、路徑選擇、顯示M似功
能。在這些電子功能的執行中，組件通常會散發大量的熱量，為此子系統也是 這樣。因為己知機櫃102-108通常包括四十(40)或更多的子系統，所以它們 會傳遞大量熱量給流過的冷空氣，以維持子系統和組件大體在預定的運行、皿 範圍內。
機櫃102和104以及機櫃106和108之間的區域包括冷iiii 120。這些通 道之所以認為是"冷通道"，是因為它們構造成接收來自通則專118的冷空氣 流，如箭頭122所指。此外，機櫃102-108通常接收來自冷鵬120的冷空氣。 機櫃104和106之間以及機櫃102和108後側的通道被認為是熱通道124。這 些通道之所以認為是"熱通道"，是因為它們設置成接收已被機櫃102-108內 組件116加熱的空氣，如箭頭126所指。M例如用機櫃102-108基本上分開 冷通道120和熱通道124，可以基本上防止熱空氣在冷空氣供入機櫃102-108 之前與其發生回流。此外，也可以基本上防止冷空氣在熱空氣返回空調設備114 之前與其發生回流。但是，數據中心100內還有一些發生冷空氣和熱空氣回流 的區域。例如，冷空氣在一個或多個機櫃102-108側面周圍或其頂上方與熱空 氣混合。
機櫃102-108面向冷逾置120的一側認為是機櫃正面，而機櫃102-108背 向冷鵬120的一側認為是機櫃102-108背面。為了簡明且不限制的目的，這 1名將依附於整個公開內容，用以描述機櫃102-108的不同側面。
根據另一個實例，機櫃102-108背面相鄰地方夂置(未圖示)。在該實施例 中，通風磚118鋪在*通道120和124。此外，機櫃102-108在其頂板上有 出口 ，以使熱空氣育^)多流出機櫃102-108。圖1中還示出了計算裝置128，其配置成用於控制數據中心100的各種操
作。計算裝置128可以配置成用於，例如，控制空調設備114的運行。在這點 上，計算裝置128控制空調設備，釆用將在下文描述的方式改變空調設備114 送風的溫度、溼度和體積流量。儘管計算裝置128如圖1所示是與裝在機櫃 102-108內的組件116分開設置的組件，但是計算裝置128也可在不脫離文中 所述 中心100範圍的基礎上包括一個或多個組件116。
為簡明和說明的目的， 中心100如圖1所示包括四排機櫃102-108和 兩個空調設備114。因此，數據中心100應當在任何方面都不限於圖1所示機 櫃102-108和空調設備114的數量。此外，儘管機櫃102-108描述為全部相似， 但是機櫃102-108也可以包括不同的配置。例如，機櫃102-108由不同的公司 製造，或者機櫃102-108設計^^文置不同類型的組件116 ，例如水平安裝的服 務器、刀片伺服器等。
現在參見圖2A，示出了空調設備114控制系統202的框圖。應了解的是， 下面的框圖說明只是操作這種控制系統202的各種不同方式中的一種。此外， 應了解的是，控制系統202可以包括附加組件，並且可以在不超出控制系統202 範圍的基礎上冊法和/或改動一些描述的組件。
如圖2A所示，空調設備114包括控制器204。控制器204通常配置成控制 空調設備114的運行。在這點上，控制器204例如包括S2S成控制空調設備114 運行的計算裝置，並且與空調設備114整體製造。作為選擇，控制器204包括 圖1所示的計算裝置128，同時也可以包括與空調設備114分開設置的計算裝 置。這種配置的實例在下文中結合圖2B進行描述。控制器204也可以包括不 同的計算裝置、微處理器、微控制器、專用集成電路(ASIC)和對!^置。通 常，控制器204配置成接收不同位置的傳感器傳來的數據，處理該數據，， 制空調設備114的各種組件，這些將在下文作更詳細的描述。
控制系統202還包括多個傳感器206a、 206b、 208a、 208b，它們配置^ 測，例如，數據中心100不同位置的環境^f牛。如圖所示，傳感器206a和206b 包括^^傳感器，傳感器208a和206b包括相X^顯度(RH)傳感器。溫度傳 感器206a和206b包括能夠檢測^j度的任何合適的傳感器，因此可以包括，例 如，熱敏電阻、熱電偶和類似物。相對 破傳感器208a和208b包括市場上可 以買到的相對溼度傳感器，例如配置成檢測相對溼度的集成電路。此外， 一個 或兩個溫度傳感器206a和206b可以與一個或兩個相X^顯度傳感器208a和208b 整體形成。在這點上，可以應用單片集成電路同時檢測溫度和相對溼度。
儘管傳感器206a、 206b、 208a、 208b如圖2A所示與空調設備114分開設 置，但是傳感器206a、 206b、 208a、 208b也可以在空調設備114的製造或隨 後的安裝期間裝配。在任何一點上，溫度傳感器206a，例如，可以設置成檢測 空調設備114的進贈顯度。此外，相對溼度傳K!208a設置^測空調設備114 的進風相^Si^。 、M傳感器206b和相對溼度傳感器208b，例如，設置成分 別1^測空調設備114的送風溫度和相對溼度。
傳感器206a、 206b、 208a、 208b收集的數據傳送或換句話說發送給控制器 204。該 艦接口210傳送至控制器204，接口210包括育嫩弓l導娜從傳 感器206a、 206b、 208a、 208b流至控制器204的任何適合的裝置和/或軟體。 因此接口 210可以包括，例如，有線連接或無線連接，例如正EE801.11b、 801.llg、無線串聯、藍牙等，或它們的組合。傳送的娜由控制器204的娜 模塊212接收。
模±央212包括軟體和/或硬體，它們隨成接.棘自傳繊206a、 206b、 208a、 208b的數據，並在例如配置成存儲數據的存儲器214中存儲該信息。盡 管數據模塊212描述為包括在控制器204內，但它也可以包括存儲在存儲器214 內且控制器204可以訪問和執行的算法。存儲器214通常也可以配置g儲提 供控制器204功能性的軟體。在這點上，存儲器214實現為易失和非易失存儲 器的組合，例如動態隨機存儲器、電可擦可編程序只讀存儲器、閃速存儲器和 類似物。
控制器204還包括^^控制模塊216，其配置成控制空調設備114內影響 空調設備114送風糹鵬的各種組件。再有，儘管鵬控制模塊216描述為包括 在控制器214內，但它也可以包括存儲在存儲器214內且控制器204可以訪問 和執行的算法。通常，糹鵬控制模i央216用於確定測得^H和糹鵬設定值之間 的 MM，以及控制空調設備114的一個或多個組件，從而響應溫差調整送i^顯 度。此外，、鵬控制模塊216還用於例如根據用戶自定義輸入值、禾聘設計、 數據中心100內環境條件的各種變化等，調整糹顯度設定值。
控制器204進一步包括相對溼度控制模塊218，其配置成控制空調設備114 內影響空調設備114送風相)(^顯度的各種組件，這將在下文更詳細地描述。再
有，儘管相贈顯度控制模塊218描述為包括在控制器204內，但它也可以包括 存儲在存儲器214內且控制器204可以訪問和執行的算法。通常，相贈顯度模 塊218用於確定測得相対 顯度和相對溼度設定值之間的溼度差，以及控制空調 設備114的一個或多個組件，以響應相對溼度差調整送風的增溼和減溼。此外， 相贈顯度控制模塊218還用於例如根據用戶自定義輸入值、禾聘設計、數據中 心100內環境條件的各種變化等，調整相X^顯度設定值。在這點上，相對^it 控制模±央218可以採用如下文描述的方式，根據溫度設定值的變化調整相Xt溼 度設定值。
空調設備114送風的鵬和/或^f只流量由控制器204的^f只控制模塊220 控制。體積控制模塊220也可以包括存儲在存儲器214內且控制器204可以訪 問和執行的算法。# 控制模塊220控制一變頻機，以調整鼓Mt幾222的運行， 鼓Ht幾222 MSa成產生從空調設備114到空間112內的空氣流。
控制器204M^m7K冷式空調設備內的,或Ha閥雜制空調設備114 的送Miag。此外，控制器204艦改變蒸發-壓縮式空調設備內壓縮機的運行 來控制該、鵬。為了簡明起見，鵬閥、Hffi閥和壓縮機在圖2A中統一標記 為閥/壓縮機224。 OT閥、Hffl閥和壓縮機224用於以本領域普通技術人員公 知的方式改變空氣流、溫度。
控制器204也可以M控制增溼器/減溼器226來控制空調設備114送風的 含水量。通常，控制器204配置成根據空氣線圖控制送風的溼度和溫度。尤其， 因為相對溼度是糹驢的函數，所以空調設備114送風糹驢的變化會改變相贈顯 度的測量值，同時不會增加或^>送風中的溼氣。在絕對溼度沒有實際變化的 情況下，相贈顯度的這種變化會4鵬制器204運行增溼器/減溼器，這可能導致 廢能的利用。在這點上，控制器204可以控制空調設備114，將空調設備114 從送風中抽出或向其中加入7j0M頓的能量基本上降至劇氐。控制器204根據 空氣線圖控制空調設備114所採用的不同方式將結合圖4A4C作較詳細的描 述。
不過首先參見圖2B，其中示出了根據本發明另一實例的空調設備控制系統 252的框圖250。應當了解的是，框圖250的以下說明只是操作這種控制系統252 的各種不同方式中的一種。此外，應了解的是，控制系統252可以包括附加組 件，並且可以在不超出控制系統252範圍的基礎上刪去和/或改動一些描述的組 件。
空調設備控制系統252包括圖2A中描述的大部分組件。因此，已詳細描 述的相同組件將不再結合圖2B作詳細描述。作為替代，上面結合圖2A進行 的描述用於提供相同組件的充分說明。此外，不同之處的描述將在下文結合圖 2B作出。
首先，從圖2B中可以看出，控制器204包括上面結合圖2A公開的控制器 204包含的所有模塊。在這點上，控制器204及其內的模塊通常以與結合圖2A 公開的控制器204相似的方式運行。不過，圖2B所示控制器204與多個空調 設備114a和114b分開設置，並配置自它們進行控制，因此包括圖1所示的 計算裝置128。在這點上，控制器204作為空調設備114a和114b的控制器進 行操作，並因此傳誠換句話說發送指令給空調設備114a和114b。控制器204 發出的指令Mil配置成育,使控制器204與空調設備114a和114b之間進ffil 信的接口 254發送。接口 254包括能夠引導數據從傳/g^206a、 206b、 208a、 208b流至控制器204的任何適合的裝置和/或軟體。因此接口 210可以包括， 例如，有線連接頓線連接，例如正EE801.11b、 801.11g、無線串聯、藍牙等， 或它們的組合。
因此，控制系統252配置成控制多個空調設備114a和114b的運行。在一 個實例中，控制器204控制空調設備114a和114b，以控制增溼器A減溼器226 的運行，從而充分斷氏空調設備114a和114b內的總能耗，並因此減少空調設 備114a和114b的運行成本。
圖3說明了基於空氣線圖控制空調設備114的操作模式300的流程圖。應 了解的是，操作模式300的以下說明只是實現本發明實施例的各種不同方式中 的一種。對於本領域普通技術人員來說同樣顯而易見的是，操作模式300是概 括性說明，可以在不脫離操作模式300範圍的基礎上增加其他步驟，或者刪除、 修改或調整現有步驟。
對操作模式300的描述是參考圖2A和2B中分別示出的框圖200和250作 出的，並因此參考了其中弓照的元件。不過，應當了解的是，操作模式300不 限於框圖200和250中涉及的元件。作為替代，應了解的是，操作模式300可 以由空調設備控制系統實施，該控制系統的配置與框圖200和250中涉及的不 同。此外，儘管特別引用了單空調設備114，但是操作模式300也可以在例如 多空調設備數據中心100內的多個空調設備114上執行。
在步驟302，操作模式300響應多種剌激源而被啟動。例如，操作模式400 響應預定時滯，響應接收到的發送信號，手動啟動等，而啟動。在步驟304， 訪問空氣溼度圖數據。空氣溼度圖數據與空氣溼度圖，例如圖5A所示空氣溼 度圖表500中的信息對應。
在步驟306，根據空氣溼度圖數據的信息對空調設備114送K^J^和送風 相對、M之間的關係設定約束。此外，在步驟308，根據約束操作空調設備114。 約束的各種實例和基於這些約束的空調設備114操作將在下面結合圖4A4C作 詳細闡述。
在步驟310，例如如果空調設備114斷電，在預定時段後、在預定次數的 反覆操作後、根據間斷的操作流程等，中止操作模式300。作為選擇，操作模 式300繼續運行相對不確定的一段時間或者直到操作模式300被手動中止。
圖4A根據第一個實例，說明了基於空氣線圖控制空調設備114的操作模 式400的流程圖。應當了解的是，操作模式400的以下說明只是實現本發明實
施例的各種不同方式中的一種。對於本領域普通技術人員來說同樣顯而易見的 是，操作模式400是概括性說明，可以在不脫離操作模式400範圍的基礎上增
加其他步驟，或者刪除、修改或調整現有步驟。
對操作模式400的描述是參考圖2A和2B中分別示出的框圖200和250作 出的，並因此參考了其中弓間的元件。不過，應當了解的是，操作模式400不 限於框圖200和250中涉及的元件。作為替代，應了解的是，操作模式400可 以由空調設，制系統實施，該控制系統的配置與框圖200和250中涉及的不 同。此外，儘管特別引用了單空調設備114，但是操作模式400也可以在例如 多空調設備數據中心100內的多個空調設備114上執行。
通常，操作模式400應用於降低由於空調設備114改變其運行增溼器廣減溼 器226的相X^顯度(RH)設定值而消耗的能量。此外，操作模式400通常用 於通過改變相對溼度設定值來維持比溼度(spec迅c humidity)等級的恆定。相 贈顯度設定值定義為增溼器/減溼器226啟動時的閾值。例如，如果相贈顯度超 過最大相對溼度設定值，則啟動增溼默減溼器226，除去空氣中的部分水分。 作為選擇，如果相贈顯度低於最小相對溼度設定值，貝U啟動增溼器鹼溼器226， 向空氣中補充水分。在操作模式400中，可以改變相贈顯度設定值，以基本上
維持空氣的比溼度(或溼度比)，比溼度定義為一定體積的溼空氣中水與幹空 氣的質量比。
在步驟402，操作模式400響應多種剌激源而啟動。例如，操作模式400 響應預定時滯，響應接收到的發送信號，手動啟動等，而啟動。在步驟304， 定義理想比溼度等級。理想比溼度等級根據各種因素進行定義。例如，根據數 據中心100內組件116的安銀行斜牛定義理想比溼度等級。作為另一個實例， 定義理想比溼度等級，以在數據中心100為用者提供舒適的環境。在任何方面， 將理想比S^等級編入相贈顯度控制模i央218。
此外，在步驟406，定義運行的預定相對溼度範圍。預定相對溼度範圍定 義為根據各種因素預定的相對溼度等級範圍。例如，預定範圍這樣設定，以致 相對溼度等級維持在數據中心100內組件116的安^g行值內。因此預定範圍 包括作為上限的最大相對溼度設定值(RH^皿)和作為下限的最小相對溼度 設定值(RH^,)。
1』來說，最大相Xt溼度設定值設定為80% ，最小相對 溼度設定值設定為40%，以減小空氣中7K分過多或不足引起的負面影響。在任 何方面，將預定相對溼度範圍編入相X^M控制模塊218。
在步驟408用^Jt傳感器206b檢測空調設備114的送風糹鵬(TSA)，在步 驟410用相對溼度傳感器208a檢測空調設備114進風的相對溼度。此外，測 得的溫度和相對溼度數據被傳送至控制器204，尤其是傳送至數據模塊212。 在步驟412，相對溼度控制模塊218根據測得的溫度確定相對溼度設定值 (RHsET)。尤其，在步驟412，相對溼度控制模±央218訪問存儲在例如存儲器 214中的空氣糹破圖。空氣i破圖包括與圖5A中空氣f鵬圖表500所示相似 的數據點。空氣溼度圖表500包括幹球、皿軸502、溼度比軸504和溼球， 線506。空氣溼度圖表500標幹球溫度、驗和溼球鵬之間的關係。因此， 例如，如果幹球鵬和^驗比已知，就可以根據空氣溼度圖表500確定溼球溫 度。
控制器204可以根據測得的空調設備114送風^^確定相對 M^設定值。 例如，在圖5A所示的實例中，在步驟408檢測到空調設備114的送風 鵬接 近78。F。這樣，在步驟412，控制器204就可以確定相對溼度設定值為40%， 如字母"A"所示。在步驟414，控制器204確定相贈鵬設定值是否在步驟 406定義的預定相對溼度範圍之外。
如果控制器204確定相對溼度設定值在預定範圍內，控制器204就將相對
溼度設定值設定為在步驟412確定的值，如步驟416所示。作為選擇，控律螺 204可以制定邏輯規則，該邏輯規則設計成控制空調設備114不會改變其送風 中的7K分。此外，重複步驟408416，從而通過改變送風溫度來改變相對溼度 設定值，並基本上避免不必要J&it行增溼驟減溼器226。因此，例如，再次參 見圖5A，如果送贈顯度降至64°F ，控制器204將確定相對溼度設定值應當設 定為60%，如字母"B"所示，只要相對溼度設定值在預定範圍內。
如果在步驟414，控制器204確定相對溼度設定值在預定範圍之外，控制 器204則在步驟418確定相對溼度設定值是否超出最大相對溼度設定值。如果 控制器204在步驟418確定相贈鵬設定鵬出最大相對溼度設定值，控制器 204貝ij在步驟420啟動減溼器226，從而減少空調設備114送風中的含水量。 另一方面，如果控制器204確定相對溼度設定值低於最小相對溼度設定值，控 制器則在步驟422啟動增溼器226，從而增加空調設備114送風中的含水量。
步驟420或422之後，重複步驟408422，從而減少空調設備114的運行 能耗，同時維持繊中心100內的相贈鵬在預定極限值內。財卜，例如，如 果空調設備114斷電，在預定時段後、在預定次數的反 作後、根據間斷的 操作流程等，操作模式400可能無限地繼續工作，或者可能被中止。
圖4B根據第二個實例，說明了基於空氣線圖控制空調設備114的操作模 式430的流程圖。應當了解的是，操作模式430的以下說明只是實現本發明實 施例的各種不同方式中的一種。對於本領域普通技術人員來說同樣顯而易見的 是，操作模式430是概括性說明，它可以在不脫離操作模式430範圍的基礎上
增加其他步驟，或者刪除、修改或調整現有步驟。
對操作模式430的描述是參考圖2A和2B分別示出的框圖200和250作出 的，並因此參考了其中弓間的元件。不過，應當了解的是，操作模式430不限 於框圖200和250中涉及的元件。作為替代，應了解的是，操作模式430可以 由空調設備控制系統實施，並且該控制系統的配置與框圖200和250中涉及的 不同。此外，儘管特別弓間了單空調設備114，但是操作模式430也可以在例 如多空調設備數據中心100內的多個空調設備114上執行。
操作模式430通常應用於在不同溫度提供穩定的舒適度和運行條件。操作 模式43Q為所有空調設備114的送MM度規定最小和最大允許相對溼度值。這 相對溼度值帶基於舒適的且能夠提供適宜運行條件的已知相對溼度值。舉例來 說，對於給定的空調設備114送M^J^，增溼默減溼器226在測得的相對溼度 超出該相對溼度值帶時啟動。ffiil執行操作模式430，可以創造舒適的環境， 同時還能夠使組件116以相對安全的方式運行。
在步驟432，操作模式430響應多種剌、激源而啟動。例如，操作模式430 響應預定時滯，響應接收到的發送信號，手動啟動等，而啟動。在步驟434， 為不同的空調設備114送M^^定義由最小和最大允許相對MJ^值形成的相對 溼度值帶。在一個實例中，為空調設備114送風的所有可能溫度定義相對Mi^ 值帶。例如，通過觀賦確定在^不同送風M^下獲得理想舒適度時的相對溼 度等級，來確定相對溼度值帶。在任何方面，將定義的相對溼度值帶編入相對 鵬控制模塊218，並存儲在存儲器214中。
在步驟434，控制器204訪問儲存在例如存儲器214中的空氣 鵬圖，以 定義相對溼度值帶。空氣溼度圖含有與圖5B所示空氣溼度圖表530中相似的 數據點。空氣溼度圖表530包括幹球皿軸502、溼度比軸504和溼球溫度線 506。因此，參見空氣、鵬圖表530所示的實例，控制器204可以定義78。F的 送M^Jt對應的相対 顯度值帶，為圖中顯示的標記為"舒適區"的陰影區域。
在步驟436，由》鵬傳感器206b檢測空調設備114的送風》驢(TSA)。此 外，測得的、鵬翻被傳送至控制器204，尤其是傳送至數據模塊212。在步 驟438，控制器204選擇與在步驟436測得的送M^g對應的在步驟434定義 的特定相謝破值帶。
在步驟440,由相対》顯度傳感器208b檢測空調設備114的送風相Xt溼度。 此外，觀時尋的相對溼度繊被傳送至控制器204，尤其是傳送至娜模塊212。 在步驟442，控制器204確定測得的相贈Sj^是否在步驟438選擇的相對溼度 值帶內。因此，參見圖5B中所示的實例，如果測得的溫度是78。F並且相對溼 度值帶定義為陰影區域，控制器204就可以在步驟442確定測得的相対^顯度是 否在陰影區域內。
如果控制器204確定相對溼度在所選的相對溼度值帶內，重複步驟436-442，以使相對溼度基本上能夠維持在，例如，送風溫度對應的舒適度內。但 是，如果控制器204確定相對溼度在所選的相對溼度值帶之外，貝U在步驟444， 控制器204確定相對溼度是否超出定義相X^顯度值帶上限的最大允許相對溼度
如果在步驟444，控制器204確定觀幌的相鄉顯度超出最大允許相對^M 值，則在步驟446控制器204啟動減溼器226，從而降低空調設備114送風中 的含水量。另一方面，如果控制器204確定觀"得的相對溼度低於最小允許相對 溼度值，則在步驟448控制器204啟動增溼器226，從而增加空調設備114送 風中的含水量。
步驟446或448之後，重複步驟436448，從而在降低空調設備114運行 能耗的同時，維持數據中心100內的相對溼度等級在舒適極限內。此外，例如， 如果空調設備114斷電，在預定時段後、在預定次數的反 作後、根據間斷 的操作流程等，操作模式400可能無限地繼續工作，或者可能被中止。
圖4C根據第三個實例，說明了基於空氣線圖控制空調設備114 作模 式460的流程圖。應當了解的是，操作模式460的以下說明只是實現本發明實 施例的各種不同方式中的一種。對於本領域普通技術人員來說同樣顯而易見的 是，操作模式460是概括性說明，它可以在不脫離操作模式460範圍的基礎上 增加其他步驟，或者刪除、修改或調整現有步驟。
對操作模式460的描述是參考圖2A和2B分別示出的框圖200和250作出 的，並因此參考了其中引用的元件。不過，應當了解的是，操作模式460不限 於框圖200和250中涉及的元件。作為替代，應了解的是，操作模式460可以 由空調設備控制系統實施，並且該控制系統的配置與框圖200和250中涉及的 不同。此外，儘管特別引用了單空調設備114，但是操作模式460也可以在例 如多空調設備數據中心100內的多個空調設備114上執行。
操作模式460通常應用於操作空調設備114，確保空調設備114基本上在 低於預定閾值的y賴卩負荷下運行。在操作模式460中，當進Miat隨著熱負荷 的變動而發生變化時，控制器204將計算達到理想的送MM度設定值和相對溼 度設定{舒萬需的能耗。此外，控制器204將重HH十算相贈顯度設定值，以將所 需能耗值降至低於能耗閾值。在這點上，操作模式460應用於充分降低空調設 備114的能耗。
在步驟462，操作模式460響應多種刺、激源而啟動。例如，操作模式460 響應預定時^t，響應接收到的發送信號，手動啟動等，而啟動。在步驟464， 控制器204確定和設定預定送M^顯度設定值(TS/VSFT)。送風溫度設定值根據數據中心100內所需7賴卩程度來確定。此外，在步驟466，控制器204確定和設 定預定相對溼度設定值(RH^t)。相對溼度設定值ilil^M^顯度設定值和理想 比溼度等級之間的相關性進行確定。例如，初始相對溼度設定值是根據數據中 心內的已知要遵從的標準運行條件確定的。舉例來說，設定初始相對溼度設定 值在72。F時為約50%相贈顯度，該j直與每千克幹空氣8克水分的比溼度對應。 在步驟468，例如用》鵬傳繊2063檢測空調設備114的進爬鵬。測得 的進MM度也傳送給控制器204。在步驟470，控制器204根據測得的進M^顯 度確定空調設備114達到送j^顯度設定值和相對溼度設定值所需的肖^ (EC) 量。在步驟472，控制器204初始或設定計時器或計數器為i二l。在步驟474， 控制器204確定所需能耗是否超出預定閾值。例如，閾值可以設定成使數據中 心100育,充分降溫的同時確保運行空調設備114使用的功率降至劇氐。因此 預定閾值可以根據例如負荷、送風溫度、相對溼度等因素進行確定。在一個實
例中，預定閾值被認為是不導致增溼或減溼操作的情況下改變送was所需的
最低能量值。
如果在步驟474確定所需育嫩等於或低於預定閾值，則再次在步驟468測 定進MM度。此外，重複步驟470474 ftf可合理適當的次數或一段時間。例如， 只要空調設備114在工作，就重複步驟468474預定的一段時間或預定的反覆 次數，或直到被手動中止等。
另一方面，如果在步驟474所需育號超出預定閾值，則在步驟476控律IJ器 204設定計時器或計數器為i-i+l。此外，在步驟478，控制器204確定用"i" 表示的反覆次數或時間是否超出預定最大反覆次數或時間(iMAX)。預定最大反 複次數或時間根據多個因素進行確定。例如，預定最大值是用戶自定義的。作 為選擇，預定最大值根據標準，例如與送風溫度設定值相關的舒適區域內的相 Xt溼度等級進行確定。
如果"i"低於或等於預定最大值，就可以確定出相對溼度設定值附近的舒 適區域，如步驟480所示。在一個實例中，通過測試確定不同送風iyj^下超lj 理想舒適度時的相對 顯度等級，來確定舒適區域。可以為空調設備114的所有 可旨腿風^S定義舒適區域。被定義的舒適區域被編入相對溼度控制模塊218， 也可以存儲在存儲器214中。在另一個實例中，舒適區域定義為包含相對溼度 設定值附近的預定區域。此外，為多個相對溼度等級定義舒適區域，以致只要
給出相對溼度設定值就可以相對容易地確定出相關的舒適區域。
在任何方面，在步驟482，控制器204重i i十算相X^顯度設定值，以致新 相對溼度設定值在預定舒適區域內。控制器204訪問存儲在例如存儲器214內 的空氣溼度圖，以定義舒適區域和設定新的相對溼度設定值。空氣溼度圖包括 與圖5C所示空氣溼度圖表560中相似的數據點。空氣溼度圖表560包括幹球 顯度軸502、溼度比軸504和溼球溫度線506。參見空氣溼度圖表560中示出 的實例，相對溼度設定值被認為是60%相對溼度線附近的點。此外，可以看出 圖表560中的陰影部分標與該相對、鵬設定值相關的舒適區域。如此，在步 驟482，控制器204順著等溫線(在該情況下為64。F)計算舒適區域內的新相 X^顯度設定值。如圖所示，"B"中的最低點在舒適區域內；而"B"中的最高 點則在舒適區域外。因此，控制器204在步驟482改變相對糹鵬設定值為"B" 中的最低點，大約為40%。
在步驟484，控制器204計算達到送W鵬設定值和新計算出的相對 破 設定值所需的能耗(EC)。所需能耗以上面步驟470採用的方，行計算。此 外，在步驟474確定步驟484算得的所需育嫩是否超出預定閾值。如果在步驟 474所需能耗低於或等於預定閾值，則返回步驟468測^iSH^度，並重複步 驟470484。如果所需能耗仍然超出預定閾值，重複步驟476484,直到所需能 耗低於或等於預定閾值，或者在步驟478 "i"超出"i"的預定最大值。
在步驟478如果"i"鵬出預定最大值，貝贓步驟486將計時器或計數器 "j"設定為J+1。此外，在步驟488，控制器204確定用"j"表示的反覆次 數或時間是否超出預定最大反覆次數或時間(jMAX)。預定最大反覆次數或時間 根據多個因素進行確定。例如，該預定最大值是用戶自定義的。作為選擇，預 定最大值根據標準，例如與送風溫度設定值相關的舒適區域內的相對溼度等級 進行確定。
如果"j"低於或等於預定最大值，在步驟490啟動顯示所需能耗超出預定 閾值的報警器。此外，在步驟492，以不同方式重新計算送風溫度設定值，以 努力降低所需能耗值。在一個實例中，送風溫度設定為等於一值，該值通， 擇一個使空調設備114能夠低於能耗預定閾值運行的溫度值來確定。
在步驟493，控制器204如上面步驟482所述的，重新計算相X^顯度設定 值，以致新相對溼度設定值在預定舒適區域內。此外，在步驟494，計算達到
在步驟492算得的送風溫度設定值和在步驟493算得的相對溼度設定值所需的 能耗(EC)。所需能耗可以用上面步驟470中採用的方式進行計算。此外，在 步驟496確定在步驟494算得的所需能耗是否超出預定閾值。如果在步驟496 所需能耗低於或等於預定閾值，則返回步驟468檢測進風溫度，並重複步驟 470496。如果所需育巨耗仍然超出預定閾值，重複步驟486496，直到所需能耗 低於或等於預定閾值，或者在步驟488 "j"超出"j"的預定最大值。
如果在步驟488 "j"《腿出預定最大值，在步驟498增大閾值冷卻負荷。 作為實例，增大閾值冷卻負荷以超贓步驟492算得的aS設定點。此外，在 步驟468檢測進KM，並重複操作模式400。例如如果空調設備114斷電， 則在預定時段之後、在預定次數的反覆操作之後，根據間斷的操作流程等，無 限地繼續運行操作模式300，或者將它中止。
操作模式300、 400、 430和460中涉及的操作可以作為應用、程序或子程 序存放在任何理想的計^m可訪問介質中。此外，操i料莫式300、 400、 430和 460可以包含在計^t/W呈序中，該計算機禾聘可以以現用(active)或待用(inactive) 的各種形式存在。例如，電腦程式以軟體程序的形態存在，軟體程序由源代 碼、目標代碼、可執行代碼或其他格式的程序指令組成。上述程序都可以在包 括存儲^S和信號的壓縮或非壓縮形式的計算機可讀介質中具體化。
典型的計算機可讀存儲裝置包括傳統的計算機系統隨機存取存儲器、只讀 存儲器、可擦可編程只讀存儲器、電可擦除只讀存儲器，和磁或光碟或帶。典 型的計算機可讀信號不論是否被使用載波調製，都是指駐留(host)或運行計 對幾程序的計算機系統可以訪問的信號，其包括通過網際網路或其他網絡下載的 信號。上述的具體實例包括在只讀光碟上的或通過網際網路下載的程序發布 (distribution^在某種意義上，網際網路作為一個抽象的實體本身就是計算機可讀 介質。通常計算機網絡也是這樣。因此應當了解的是，任何肖,執行上述功能 的電子^S都可以實現上面列舉的功能。
圖6舉例說明了一個典型的計算機系統600，它可以用於實現文中描述的 不同實例。計算機系統600例如包括計算裝置128禾P/或控制器204。在這個方 面，計算機系統600作為一個平臺，執行上文所述的與空調設備114控制系統 202、 252的不同組件相關的一個或多個功能。
計算機系統600包括一個或多個控制器，例如處理器602。處理器602用
於執行操作模式300、 400、 430和460中的部分或全部步驟。來自處理器602 的指令和數據在通信總線604上傳輸。計算機系統600還包括主存儲器606， 例如隨機存取存儲器(RAM)，和輔助存儲器608，在運行期間例如計算裝置 128和/或控制器204的程序代碼可以在主存儲器上執行。輔助存儲器608包括， 例如， 一個或多個 更盤驅動器610禾口/或移動式存儲驅動器612，例如軟磁碟驅 動器、磁帶驅動器、光碟驅動器等，其內存儲有供應系統的程序代碼的拷貝。
移動式存儲驅動器610以公知的方式與移動式存儲單元614之間進行讀取 禾口域寫入。用戶輸入和輸出裝置包,盤616、滑鼠618和顯示器620。顯示 適配器622與通信總線604和顯示器620連接，接收來自處理器602的顯示數 據並將顯示數據轉換為顯示器620上的顯示指令。此外，處理器602可以3131 網絡適配器624連在網絡，例如網際網路、區域網等上。
對於本領域的普通技術人員來說顯而易見的是，可以在計算機系統600內 增加或替換其他已知電子元件。財卜，計算機系統600可以包括數據中心的機 櫃中使用的系統插板或刀片(blade)、傳統"白盒"伺服器或計算裝置等。同 樣，圖6中的一個或多個組件也是可選的(例如，用戶輸入裝置、輔助存儲器 等)。
文中己經描述和說明的是本發明的優選實施例以及它的一些變化形式。文 中使用的術語、描述和圖只是以說明的方式提出，並不意在作為一種限制。本 領域的技術人員將認識到可以在不超出本發明範圍的基礎上對其作出很多改 動，本發明欲通過所附的權利要求一和它們的等同l進行限定，其中所有的 術語如果不另外指出則表祐們最寬的合理含義。
權利要求
1、一種運行空調設備以減少水分改變操作的方法(300)，所述方法包括訪問(304)空氣溼度圖數據；根據空氣溼度圖數據中的信息，為空調設備送風溫度和送風相對溼度之間的關係設定(306)約束；以及根據該約束運行(308)空調設備，從而減少空調設備的水分改變操作。
2、 根據^l利要求1所述的方法(300、 400)，其中設定約束的步驟包括設 定(404)比糹:M等級，並且其中該方法進一步包括-檢測(408)空調設備的送MM度；根據來自空氣溼度圖數據中包含的信息的送m度和比溼度等級之間的關 系，確定(412)相對溼度設定值；以及其中運行(308)空調設備的步驟包括基本上在比溼度等級內運行空調設 備，從而減少空調設備的水分改變操作。
3、 根據權利要求1所述的方法(300、 430)，其中設定(404)約束的步 驟包括為多，g度定義(434)相對溼度值帶，所述方法進一步包括檢測(436)空調設備的送K^顯度；選擇(438)與送風糹鵬相關的相贈破帶；檢測(440)送風相贈顯度；確定(442)測得的相對溼度是否鄉擇的相贈顯度帶內； 響應測得的相對溼度在所選相對溼度帶外，確定(444)測得的相對溼度是否超出預定最大允許相贈顯度；響應測得的相對溼度超出預定最大允許相對溼度，降低(446)送風中的含水量；以及響應測得的相對溼度低於預定的最小允許相對溼度，增加(448)送風中 的含水量，其中預定的最小允許相對溼度包括相對溼度帶的下限。
4、 根據權利要求l所述的方法GOO、 460)，進一步包括 確定(464)送KM度設定值；確定(466)相對溼度設定值； 檢測(468)空調設備的進風溫度；根據測得的進風溫度計算(470)達到送風溫度設定值和相對溼度設定值所需的能耗；確定(474)所需能耗是否超出預定閾值；響應超出預定閾值的所需能耗，確定(478)第一反覆數是否超出第一預 定最大反覆數；響應第一反覆數低於第一預定最大反覆數，從空氣溼度圖數據中確定 (480)相對溼度設定值附近的舒適區域；重新計算(482)相對溼度設定值，以致重新算得的相對溼度設定值在舒 適區域內；重新i十算(484)達到重新算得的相對溼度設定值所需的能耗；以及 確定(474)重新算得的所需會嫩是否超出預定閾值。
5、 根據權利要求4所述的方法，進一步包括響應第一反覆數超出第一預定最大反覆數，確定(488)第二反覆數是否 超出第二預定最大反覆數；響應第二反覆數低於第二預定最大反覆數，啟動(490)報警器； 重fH十算(492)送K^t設定值；重新計算(494)達到重新算得的送M^J^設定值所需的肖號； 確定(496)重新算得的所需能耗是否超出預定閾值；以及 響應第二反覆數超出第二預定反覆數，提高(498)空調設備的閾值冷卻 負荷。
6、 一種用於運行空調設備(114)的系統(202、 252)，所述系統包括-配置皿測空調設備(114)周圍溫度的溫叟傳感器(206a、 206b); 控制器(204)，其配置成控制用於改變空調設備(114)送風含水量的裝置(226);控制器(204)可以訪問的存儲器(214)，所述存儲器(214)存儲空氣溼 度圖數據；其中控制器(204)根據空氣溼度圖數據中包含的信息，為空調設備(114) 的送M^顯度和送風相對溼度之間的關係設定約束；以及其中控制器(204)根據約束運行水分改變裝置(226)，以充分減少水分 改變裝置(226)的運行。
7、 根據權利要求6所述的系統(202、 252)，其中控制器(204)包括送 風溫度控制模塊(216)和相對溼度控制模塊(218)，其中相對溼度控制模塊(218)配置成控制7jC分改變裝置(226)。
8、 根據權利要求6和7中任一項所述的系統(202、 252)，其中溫度傳感 器(206a、 206b)設置成檢測空調設備(114)的送風溫度，並且其中控制器(204)配置成根據來自空氣溼度圖數據中包含的信息的送風溫度和預定比溼 度等級之間的關係，定義比溼度等級以及確定相對溼度設定值。
9、 一種配置皿風的空調設備(114),所述空調設備包括； 用於改變送風含水量的裝置(226); 存儲空氣溼度圖數據的存儲器(214);控制器(204)，其配置成根據空氣溼度圖翻中包含的信息為送風 驢和 送風相對Mit之間的關係設定約束；並且其中控制器(204)根據約束運行水分改變裝置(226)，以充分降低運行 用於改變含水量的裝置(226)中空調設備(114)的能耗。
10、 根據權利要求9所述的空調設備(114)，其中控制器(204)配置成 改變相對溼度設定值，以基本上避免在相對溼度設定值在由最小相對溼度設定 值和最大相對溼度設定值組成的預定範圍內時，運行水分改變裝置(226)。
全文摘要
在運行空調設備(114)以減少水分改變操作的方法(300)中，訪問(304)空氣溼度圖數據。此外，根據空氣溼度圖數據中的信息，為空調設備(114)送風溫度和送風相對溼度之間的關係設定(306)約束。根據約束控制空調設備(114)，從而減少空調設備(114)的水分改變操作。
文檔編號G05D22/02GK101099065SQ200580045968
公開日2008年1月2日 申請日期2005年10月31日 優先權日2004年11月5日
發明者C·D·帕特爾, C·巴什, R·沙馬 申請人:惠普開發有限公司