专利名称：数据中心一体化空调控制系统的制作方法
技术领域：
本发明涉及空调系统，尤其涉及数据中心一体化空调控制系统。
背景技术：
数据中心，即信息数据设备机房，随着人们技术生活水平的不断提高，信息技术和 网络的应用日益深入人们生产、生活的方方面面，而且它们对人们的生活也进行着革命性 的改变。于此同时，数据和信息的存储和交换设备也在数量和规模上也越来越巨大。数据 和信息的存储和交换中心有大量的IT设备，其具有一定的功率，且发热率很高；该设备的 正常运行需要给予良好的温度环境。目前，机房中常见的为精密空调实施下送风，该技术在 一定程度上解决了设备发热的问题。但是，随着生产生活的需要，机柜中的设备密度越来越 高，且出现了节约空间的刀片式设备，这使得原来的精密空调调节方式已经不能满足要求， 并且精密空调耗能巨大，和现在的社会的节能导向相违背。目前也有应用水冷的形式对机 房中的机柜进行冷却，如机柜背部冷水管冷却等，但是冷水冷却在中国有着巨大的实现障 碍，因为我国机房一般都不允许水进入，因为水的引入对机房中的数据设备有很大的安全 威胁。为此本申请人申请了一个主机带有精密空调和柜顶空调两种末端，其中柜顶空调通 过中间水冷式热交换系统与主机热交换的数据中国心一体化空调。
发明内容
本发明所要解决的技术问题就是基于一个主机带有精密空调和柜顶空调两种末 端且其中柜顶空调通过中间水冷式热交换系统与主机热交换的数据中心一体化空调提供 的数据中心一体化空调控制系统，方便数据中心一体化空调控制解决机房内机柜局部过热 问题及能耗过高问题，使系统更加优化，结构更加简洁，降低投入成本。为解决上述技术问题，本发明采用如下技术方案数据中心一体化空调控制系统， 其特征在于包括监控服务器及至少一个监控单元，所述监控单元包括数据中心工作站、由 监控服务器控制工作的一体化空调单元控制总成，所述数据中心工作站采集环境数据及一 体化空调单元的工作数据，所述一体化空调单元控制总成包括空调主机控制单元、水冷式 精密空调控制单元、冷媒循环柜顶空调控制单元以及中间水冷式热交换系统控制单元，所 述水冷式精密空调及中间水冷式热交换系统与空调主机直接进行热交换，所述冷媒循环柜 顶空调与中间水冷式热交换系统热交换，所述监控服务器根据数据中心工作站反馈的数据 按照预设的控制程序对空调主机控制单元、水冷式精密空调控制单元、冷媒循环柜顶空调 控制单元以及中间水冷式热交换系统控制单元发送指令实施控制动作，从而消除机房内机 柜局部过热问题，使数据中心环境数据达到预设的要求范围。所述监控服务器根据数据中心反馈信号和冷源作用域模型，依据空调控制规则和 协调算法，确定一体化空调单元控制总成的工作模式。改进的，所述监控服务器还包括能耗优化系统9，所述能耗优化系统对各个监控单 元的数据中心工作站反馈的一体化空调单元工作数据根据预设的程序进行能耗分析，优化计算出系统单个监控单元或多个监控单元共同运行的最佳运行方案，然后对单个或多个监 控单元的空调主机控制单元、水冷式精密空调控制单元、冷媒循环柜顶空调控制单元以及 中间水冷式热交换系统控制单元发送指令实施控制动作。从而降低系统能耗。能耗优化系统采用固定增益控制与模糊逻辑控制相结合的方式，根据小焓差大风 量的原则对柜顶空调的送风量和冷媒流量进行控制，并以最小能耗为原则通过空调主机控 制单元、水冷式精密空调控制单元、冷媒循环柜顶空调控制单元以及中间水冷式热交换系 统控制单元对一体化空调进行优化节能控制。对于中间水冷式热交换系统与水冷式精密空调为独立工作的方式，所述空调主机 控制单元控制空调主机的压缩机及节流阀的工作状态，所述精密空调控制单元控制精密空 调变频水泵及冷冻风机的工作状态，所述柜顶空调控制单元控制冷媒循环柜顶空调的冷媒 驱动泵、柜顶节流阀及柜顶风机的工作状态，所述中间热交换系统控制单元控制中间热交 换变频水泵及中间热交换阀门的工作状态。对于中间水冷式热交换系统与水冷式精密空调为并联共用水冷循环系统工作的 方式，所述空调主机控制单元控制空调主机的压缩机及节流阀的工作状态，所述精密空调 控制单元控制精密空调变频水泵及冷冻风机的工作状态，所述柜顶空调控制单元控制冷媒 循环柜顶空调的冷媒驱动泵、柜顶节流阀及柜顶风机的工作状态，所述中间热交换系统控 制单元控制中间热交换水阀的工作状态。本发明采用上述结构，通过数据中心一体化空调控制系统控制数据中心一体化空 调，给需要的地方需要的冷量；使得机柜的热点问题得到有效解决，并且减少了在降低温度 时不均勻引起的冷量浪费，很大程度上节约了电力，使系统更加优化，结构更加简洁，降低 投入成本。
下面结合附图对本发明作进一步说明图1为本发明一体化空调的结构示意图一；图2为本发明一体化空调的结构示意图二 ；图3为本发明数据中心一体化空调控制系统的系统原理图。
具体实施例方式如图1所示，为本发明数据中心一体化空调实施例一，包括室外制冷系统、若干个 维护机房内整体温湿度环境的精密空调换热器2及若干个设在数据机柜6上方用于消除数 据机柜局部热点的柜顶空调蒸发器3 ；所述精密空调换热器2的冷冻水冷凝端一 21与室外 制冷系统的换热蒸发器11热交换，图中22为精密空调变频水泵，上述精密空调换热器2、冷 冻水冷凝端一 21、精密空调变频水泵及相关水管管路构成水冷式精密空调，室外制冷系统 的换热蒸发器11为冷源。还包括冷媒循环系统，柜顶空调蒸发器3与冷媒循环系统构成冷 媒循环柜顶空调，所述冷媒循环系统包括冷凝端二 41，连通冷凝端二 41的出液管路42及回 液管路43，冷凝端二 41的出液口端依次连接有气液分离器44及冷媒驱动泵45，冷媒驱动 泵45为变频泵，所述若干个柜顶空调蒸发器3并联于冷媒循环系统的出液管路42及回液 管路43中形成循环，每个柜顶空调蒸发器3的入口端都设有一个柜顶节流阀31，所述冷媒循环系统的冷凝端二 41与一中间换热器的蒸发端51进行热交换，所述中间换热器的冷冻 水冷凝端三52与室外制冷系统的换热蒸发器11热交换，图中M为中间换热器变频水泵， 46为膨胀水箱，12为节流阀，13为冷凝器，14为压缩机。如图2，为水冷式精密空调与中间水冷式热交换系统共用同一个冷冻水冷凝端一 21的并联结构，把冷冻水冷凝端一与冷冻水冷凝端三合二为一设计，冷冻水冷凝端一的出 水口端设有共用的精密空调变频水泵22，所述中间水冷式热交换系统的回水管上设有中间 热交换水阀53。图中显示的柜顶空调蒸发器与数据机柜为一对一布置，实际中并不局限于 此单一结构，也可以为一对二或二对一等各种组合。针对图1和图2形式的，本发明数据中心一体化空调控制系统，包括监控服务器6 及至少一个监控单元，所述监控单元包括数据中心工作站7、由监控服务器通过数据中心工 作站控制工作的一体化空调单元控制总成8，所述数据中心工作站采集环境数据及一体化 空调单元的工作数据，环境数据由设在机房内的传感器85搜集，包括机房内的温度、压力、 湿度、气流流速等数据，一体化空调单元的工作数据包括压缩机及水泵的转速和功率、节流 阀的开度、风机的转速和功率、冷冻水及冷媒的温度和流速等各种数据，所述一体化空调单 元控制总成8包括空调主机控制单元81、水冷式精密空调控制单元82、冷媒循环柜顶空调 控制单元83以及中间水冷式热交换系统控制单元84，这里的空调主机即是指室外制冷系 统，所述水冷式精密空调及中间水冷式热交换系统与空调主机直接进行热交换，所述冷媒 循环柜顶空调与中间水冷式热交换系统热交换，所述监控服务器6根据数据中心工作站反 馈的数据按照预设的控制程序对空调主机控制单元81、水冷式精密空调控制单元82、冷媒 循环柜顶空调控制单元83以及中间水冷式热交换系统控制单元84发送指令实施控制动 作，使数据中心环境数据达到预设的要求范围。从而消除机房内机柜局部过热问题。所述 监控服务器根据数据中心反馈信号和理论的冷源作用域模型，依据空调控制规则和协调算 法，确定一体化空调单元控制总成的工作模式。对于中间水冷式热交换系统与水冷式精密空调为独立工作的方式，所述空调主机 控制单元81控制空调主机的压缩机14及节流阀12的工作状态，所述精密空调控制单元82 控制精密空调变频水泵22及冷冻风机的工作状态，所述柜顶空调控制单元控制冷媒循环 柜顶空调的冷媒驱动泵45、柜顶节流阀31及柜顶风机的工作状态，所述中间热交换系统控 制单元控制中间热交换变频水泵M及中间热交换水阀53的工作状态。对于中间水冷式热交换系统与水冷式精密空调为并联共用水冷循环系统工作的 方式，所述空调主机控制单元81控制空调主机的压缩机14及节流阀12的工作状态，所述 精密空调控制单元82控制精密空调变频水泵22及冷冻风机的工作状态，所述柜顶空调控 制单元控制冷媒循环柜顶空调的冷媒驱动泵45、柜顶节流阀31及柜顶风机的工作状态，所 述中间热交换系统控制单元控制中间热交换水阀53的工作状态。本发明监控服务器还包括能耗优化系统，所述能耗优化系统对各个监控单元的数 据中心工作站反馈的一体化空调单元工作数据根据预设的程序进行能耗分析，优化计算出 系统单个监控单元或多个监控单元共同运行的最佳运行方案，然后对单个或多个监控单元 的空调主机控制单元、水冷式精密空调控制单元、冷媒循环柜顶空调控制单元以及中间水 冷式热交换系统控制单元发送指令实施控制动作。能耗优化系统采用固定增益控制与模糊逻辑控制相结合的方式，根据小焓差大风量的原则对柜顶空调的送风量和冷媒流量进行控制，并以最小能耗为原则通过空调主机控 制单元81、水冷式精密空调控制单元82、冷媒循环柜顶空调控制单元83以及中间水冷式热 交换系统控制单元对一体化空调进行优化节能控制。
权利要求
1.数据中心一体化空调控制系统，其特征在于包括监控服务器(6)及至少一个监控 单元，所述监控单元包括数据中心工作站(7)、由监控服务器控制工作的一体化空调单元控 制总成(8)，所述数据中心工作站采集环境数据及一体化空调单元的工作数据，所述一体化 空调单元控制总成包括空调主机控制单元(81)、水冷式精密空调控制单元(82)、冷媒循环 柜顶空调控制单元(8 以及中间水冷式热交换系统控制单元(84)，所述水冷式精密空调 及中间水冷式热交换系统与空调主机直接进行热交换，所述冷媒循环柜顶空调与中间水冷 式热交换系统热交换，所述监控服务器根据数据中心工作站反馈的数据按照预设的控制程 序对空调主机控制单元、水冷式精密空调控制单元、冷媒循环柜顶空调控制单元以及中间 水冷式热交换系统控制单元发送指令实施控制动作，使数据中心环境数据达到预设的要求 范围。
2.根据权利要求1所述的数据中心一体化空调控制系统，其特征在于所述监控服务 器根据数据中心反馈信号和冷源作用域模型，依据空调控制规则和协调算法，确定一体化 空调单元控制总成的工作模式。
3.根据权利要求1所述的数据中心一体化空调控制系统，其特征在于所述监控服务 器还包括能耗优化系统，所述能耗优化系统对各个监控单元的数据中心工作站反馈的一体 化空调单元工作数据根据预设的程序进行能耗分析，优化计算出系统单个监控单元或多个 监控单元共同运行的最佳运行方案，然后对单个或多个监控单元的空调主机控制单元、水 冷式精密空调控制单元、冷媒循环柜顶空调控制单元以及中间水冷式热交换系统控制单元 发送指令实施控制动作。
4.根据权利要求3所述的数据中心一体化空调控制系统，其特征在于所述能耗优化 系统采用固定增益控制与模糊逻辑控制相结合的方式，根据小焓差大风量的原则对柜顶空 调的送风量和冷媒流量进行控制，并以最小能耗为原则通过空调主机控制单元、水冷式精 密空调控制单元、冷媒循环柜顶空调控制单元以及中间水冷式热交换系统控制单元对一体 化空调进行优化节能控制。
5.根据权利要求1至4中任意一项所述的数据中心一体化空调控制系统，其特征在于 所述空调主机控制单元(81)控制空调主机的压缩机(14)及节流阀(1 的工作状态，所述 精密空调控制单元(82)控制精密空调变频水泵02)及冷冻风机的工作状态，所述柜顶空 调控制单元(8 控制冷媒循环柜顶空调的冷媒驱动泵(45)、柜顶节流阀(31)及柜顶风机 的工作状态，所述中间热交换系统控制单元(84)控制中间热交换变频水泵(54)及中间热 交换阀门(53)的工作状态。
6.根据权利要求1至4中任意一项所述的数据中心一体化空调控制系统，其特征在于 所述空调主机控制单元(81)控制空调主机的压缩机(14)及节流阀(1 的工作状态，所述 精密空调控制单元(82)控制精密空调变频水泵02)及冷冻风机的工作状态，所述柜顶空 调控制单元(8 控制冷媒循环柜顶空调的冷媒驱动泵(45)、柜顶节流阀(31)及柜顶风机 的工作状态，所述中间热交换系统控制单元(84)控制中间热交换水阀(53)的工作状态。
全文摘要
本发明公开了一种数据中心一体化空调控制系统，包括监控服务器及监控单元，监控单元包括数据中心工作站、一体化空调单元控制总成，数据中心工作站采集环境数据及一体化空调单元的工作数据，所述一体化空调单元控制总成包括空调主机控制单元、水冷式精密空调控制单元、冷媒循环柜顶空调控制单元以及中间水冷式热交换系统控制单元，所述监控服务器根据数据中心工作站反馈的数据按照预设的控制程序对一体化空调单元控制总成发送指令实施控制动作。本发明通过数据中心一体化空调控制系统控制给需要的地方需要的冷量；使得机柜的热点问题得到有效解决，减少冷量浪费，节约电力，使系统更加优化，结构更加简洁，降低投入成本。
文档编号F24F11/00GK102128482SQ201110077490
公开日2011年7月20日 申请日期2011年3月30日 优先权日2011年3月30日
发明者吴大伟, 周武啸, 姜平, 彭晓利, 梁国峰, 竺鹏东, 许力, 黄锴, 黑颖顿 申请人:浙江大学, 浙江浙大网新能源技术有限公司