一种数据机房空调控制系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型提供了一种数据机房空调控制系统，包括节能控制模块、空调冷源模块一、空调冷源模块二、空气处理模块和服务器模块；所述空调冷源模块一、空调冷源模块二分别与节能控制模块通讯连接，并分别与空气处理模块通过管道连接，所述空气处理模块通过风道与服务器模块连接，所述空气处理模块、服务器模块还分别与节能控制模块通讯连接。本实用新型通过设置集中式空调冷源，并设置独立的冷却水系统；通过设置双表冷器结构的空气处理设备；通过设置机房空调节能控制装置，以充分利用自然环境条件、降低空调冷源能耗；解决了服务器机柜之间普遍存在热点分布不均的问题，同时解决了数据机房空D调能耗高、电能利用效率低的问题。D\1
【专利说明】一种数据机房空调控制系统
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及暖通空调、自动控制领域，具体涉及一种数据机房空调控制系统。
【背景技术】
[0002]长期以来，为保障数据机房内设备正常运行的环境条件，一般在机房内设置若干的机房空调制冷设备，向数据机房内设备提供散热冷却条件。由于数据机房环境要求较高，数据机房空调系统一般采用全空气处理方式，即使在室外气象条件较好的冬季、春秋过渡季节也需开启机房空调制冷设备提供冷源；由于数据机房未将服务器机柜内空调环境与服务器机柜外空调环境分开设置，大量低温冷空气通过机柜外风路直接循环回到机房空调机组，造成冷却效率低；由于数据机房未对服务器机柜柜内气流组织采取有效的措施，大量低温冷空气未经过待冷却设备而直接通过闲置的设备安装位置或服务器单元的侧面通道逸出，且服务器机柜之间普遍存在热点分布不均的现象，冷却效果进一步恶化。而为了保障数据中心的正常运行，数据机房一般采取进一步加大机房空调机组配置、提高空调制冷量的方法，来维持数据机房空调效果，从而形成了数据机房空调能耗高、电能利用效率低的局面。
【发明内容】
[0003]为解决上述技术问题，本实用新型提供了一种数据机房空调控制系统，该数据机房空调控制系统通过节能控制模块、空调冷源模块一、空调冷源模块二、空气处理模块和服务器模块解决了服务器机柜之间普遍存在热点分布不均的问题，同时解决了数据机房空调能耗高、电能利用效率低的问题。
[0004]本实用新型通过以下技术方案得以实现。
[0005]本实用新型提供的一种数据机房空调控制系统，包括节能控制模块、空调冷源模块一、空调冷源模块二、空气处理模块和服务器模块；所述空调冷源模块一、空调冷源模块二分别与节能控制模块通讯连接，并分别与空气处理模块通过管道连接，所述空气处理模块通过风道与服务器模块连接，所述空气处理模块、服务器模块还分别与节能控制模块通讯连接。
[0006]所述节能控制模块包括控制器、手动控制端、变频器和温湿度传感器0，所述温湿度传感器O安装于室外，所述手动控制端、温湿度传感器O的信号输出端与控制器的信号输入端连接，所述变频器的信号输入端与控制器的信号输出端连接。
[0007]所述空调冷源模块一包括冷却塔一、冷却水泵一、制冷主机和冷水泵，所述制冷主机左端的输出口与冷却塔一的输入口管道连接，输入口经冷却水泵一与冷却塔一的底部管道连接；所述制冷主机右端的输入口与空气处理模块管道连接，输出口通过冷水泵与空气处理模块管道连接，所述制冷主机与控制器通讯连接。
[0008]所述空调冷源模块一还包括冷水阀，所述冷水阀安装于制冷主机右端的输入口与空气处理模块的连接管道上。
[0009]所述制冷主机右端的输入口和输出口与空气处理模块的管道连接上还分别设置有温度传感器A、温度传感器B，所述温度传感器A、温度传感器B均与控制器信号输入端连接。
[0010]所述空调冷源模块二包括冷却塔二、压差传感器一、过滤器、冷却水泵二、温度传感器C和温度传感器D，所述冷却塔二的输入口与空气处理模块管道连接，所述管道上还安装有温度传感器D ;所述冷却塔二底部的输出口与过滤器、冷却水泵二依次管道连接，所述冷却水泵二的另一端与空气处理模块管道连接，所述管道上还安装有温度传感器C ;所述压差传感器一的两个检测端安装于过滤器两端的管道上；所述冷却塔二、冷却水泵二与变频器输出端连接，压差传感器一、温度传感器C、温度传感器D分别与控制器信号输入端连接。
[0011]所述空气处理模块包括风机、温度传感器E、前置表冷器和后置表冷器，所述风机的抽风口经前置表冷器与服务器模块的风道连接，出风口经后置表冷器与服务器模块的风道连接；所述前置表冷器与空调冷源模块二管道连接，所述后置表冷器与空调冷源模块一管道连接，所述风机与变频器输出端连接，所述温度传感器E与控制器输入端连接。
[0012]所述服务器模块包括服务器机柜、回风管道、温湿度传感器P、压差传感器二、温湿度传感器Q和送风管道，所述服务器机柜通过回风管道、送风管道分别与前置表冷器和后置表冷器连接，所述回风管道、送风管道上分别设置有温湿度传感器P和温湿度传感器Q，所述压差传感器二的两个检测端别分安装于回风管道和送风管道内，所述服务器机柜与控制器通讯连接，所述温湿度传感器P、压差传感器二和温湿度传感器Q与控制器信号输入端连接。
[0013]所述手动控制端为触摸屏。
[0014]本实用新型的有益效果在于:①通过设置集中式空调冷源，并设置独立的冷却水系统；②通过设置双表冷器结构的空气处理设备，用于实现对数据机房的回风进行冷却；③通过设置机房空调节能控制装置，以充分利用自然环境条件、降低空调冷源能耗；④通过设置送风管道和回风管道，使数据机房中服务器机柜内空调环境与服务器机柜外办公空调环境实现分离，并由空气处理设备进行冷却加压进行循环通过服务器机柜调整各个机柜间的风量分配，使得各个点之间的温度达到相对平衡，解决了服务器机柜之间普遍存在热点分布不均的问题，同时解决了数据机房空调能耗高、电能利用效率低的问题。
【专利附图】
【附图说明】
[0015]图1是本实用新型的原理框图；
[0016]图2是本实用新型节能控制模块的原理框图；
[0017]图3是本实用新型空调冷源模块一的结构示意图；
[0018]图4是本实用新型空调冷源模块二的结构示意图；
[0019]图5是本实用新型空气处理模块的结构示意图；
[0020]图6是本实用新型服务器模块的结构示意图；
[0021]图中:1-节能控制模块，101-控制器，102-手动控制端，103-变频器，104-温湿度传感器0，2-空调冷源模块一，201-冷却塔一，202-冷却水泵一，203-制冷主机，204-冷水泵，205-冷水阀，206-温度传感器A，207-温度传感器B，3-空调冷源模块二，301-冷却塔二，302-压差传感器一，303-过滤器，304-冷却水泵二，305-温度传感器C，306-温度传感器D，4-空气处理模块，401-风机，402-温度传感器E，403-前置表冷器，404-后置表冷器，5-服务器模块，501-服务器机柜，502-回风管道，503-温湿度传感器P，504-压差传感器二, 505-温湿度传感器Q，506-送风管道。
【具体实施方式】
[0022]下面进一步描述本实用新型的技术方案，但要求保护的范围并不局限于所述。
[0023]如图1所示的一种数据机房空调控制系统，包括节能控制模块1、空调冷源模块一
2、空调冷源模块二 3、空气处理模块4和服务器模块5 ;所述空调冷源模块一 2、空调冷源模块二 3分别与节能控制模块I通讯连接，并分别与空气处理模块4通过管道连接，所述空气处理模块4通过风道与服务器模块5连接，所述空气处理模块4、服务器模块5还分别与节能控制模块I通讯连接。
[0024]如图2所示，所述节能控制模块I包括控制器101、手动控制端102、变频器103和温湿度传感器0104，所述温湿度传感器0104安装于室外，所述手动控制端102、温湿度传感器0104的信号输出端与控制器101的信号输入端连接，所述变频器103的信号输入端与控制器101的信号输出端连接。
[0025]控制器101通过通讯线缆与各服务器机柜501中的数据环境控制单元相连，实现对各服务器机柜501的进出风温度、数据环境控制单元运行状态的监控。
[0026]空调节能控制模块I内设置的手动控制端102、控制器101、变频器103和温湿度传感器0104，实现对机房空调系统的全面监控。控制器101通过与各个服务器机柜501内的数据环境控制单元通讯、采集各个服务器机柜501内的温度参数；控制器101根据机房空调系统运行参数，通过通讯动态设定空调冷源模块一 2中制冷主机203的供水温度；控制器101根据机房空调系统运行参数，计算确定空气处理模块4中风机401的运行频率，通过变频器103动态调整风机401的循环风量；通过手动控制端102，可实现对机房空调系统中各个设备运行状态、环境参数的集中监视。
[0027]通过对数据机房循环冷却空气流量进行动态调整，增大回风温度与前置表冷器403内冷却水温度的差值，从而提升前置表冷器403的换热效率，充分利用空调冷源模块二3对循环冷却空气进行降温，达到节能降耗的目的。
[0028]如图3所示，所述空调冷源模块一 2包括冷却塔一 201、冷却水泵一 202、制冷主机203和冷水泵204，所述制冷主机203左端的输出口与冷却塔一 201的输入口管道连接，输入口经冷却水泵一 202与冷却塔一 201的底部管道连接；所述制冷主机203右端的输入口与空气处理模块4管道连接，输出口通过冷水泵204与空气处理模块4管道连接，所述制冷主机203与控制器101通讯连接。
[0029]所述空调冷源模块一 2还包括冷水阀205，所述冷水阀205安装于制冷主机203右端的输入口与空气处理模块4的连接管道上。
[0030]所述制冷主机203右端的输入口和输出口与空气处理模块4的管道连接上还分别设置有温度传感器A206、温度传感器B207，所述温度传感器A206、温度传感器B207均与控制器101信号输入端连接。温度传感器A206和温度传感器B207用于监测冷水温度。
[0031]在室外气象条件不利的高温季节时段向机房空调提供冷源，制冷主机203制备的冷水经冷水泵204加压后，输送至后置表冷器404，对来自回风管道502的回风进行降温或除湿，从后置表冷器404出来的较高温度的冷水输送至制冷主机203再次进入循环。冷却水泵一 202与冷却塔一 201用于实现制冷主机203与室外大气之间的热交换。
[0032]制冷主机203通过通讯线缆与节能控制模块I中的控制器101相连；在机房空调无除湿要求、且满足机房空调冷却降温的前提下，控制器101通过通讯接口向制冷主机203发出指令、提高制冷主机203的冷水出口温度，从而提高制冷主机203的能效；在机房空调需要除湿、或机房空调冷却降温效果不佳时，控制器101通过通讯接口向制冷主机203发出指令、降低制冷主机203的冷水出口温度，满足机房空调需求。
[0033]如图4所示，所述空调冷源模块二 3包括冷却塔二 301、压差传感器一 302、过滤器303、冷却水泵二 304、温度传感器C305和温度传感器D306，所述冷却塔二 301的输入口与空气处理模块4管道连接，所述管道上还安装有温度传感器D306 ;所述冷却塔二 301底部的输出口与过滤器303、冷却水泵二 304依次管道连接，所述冷却水泵二 304的另一端与空气处理模块4管道连接，所述管道上还安装有温度传感器C305 ;所述压差传感器一 302的两个检测端安装于过滤器303两端的管道上；所述冷却塔二 301、冷却水泵二 304与变频器103输出端连接，压差传感器一 302、温度传感器C305、温度传感器D306分别与控制器101信号输入端连接。
[0034]在室外气象条件较好的低温季节时段向机房空调提供冷源。冷却水泵二 304和冷却塔二 301与机房空调节能控制模块I中的变频器连接。在室外气象条件较好的冬季、春秋过渡季节，高温冷却水经冷却塔二 301与室外大气进行热交换后，变成低温冷却水，经过滤器303过滤及冷却水泵二 304加压后输送至前置表冷器403，对来自回风管道502的回风进行冷却，从前置表冷器403出来的高温冷却水输送至冷却塔二 301再次进入循环，压差传感器302用于监测过滤器303是否有阻塞情况。
[0035]空调冷源模块二 3中的耗能设备只有冷却水泵二 304和冷却塔二 301，运行能耗较低，起到充分利用自然环境条件、降低空调冷源能耗的作用。
[0036]如图5所示，所述空气处理模块4包括风机401、温度传感器E402、前置表冷器403和后置表冷器404，所述风机401的抽风口经前置表冷器403与服务器模块5的风道连接，出风口经后置表冷器404与服务器模块5的风道连接；所述前置表冷器403与空调冷源模块二 3管道连接，所述后置表冷器404与空调冷源模块一 2管道连接，所述风机401与变频器103输出端连接，所述温度传感器E402与控制器101输入端连接。
[0037]空气处理模块4于实现将机房内循环空气中的热量传递到空调冷源中，以维持机房空调环境符合预定要求。前置表冷器403与空调冷源模块二 3相连，在室外气象条件较好的冬季、春秋过渡季节，用于对来自回风管道502的回风进行降温；后置表冷器404与空调冷源模块一 2相连，在室外气象条件不利的高温季节或机房空调需要除湿时，用于对来自回风管道502的空气进行降温或除湿；风机401对来自回风管道502的空气进行加压，经送风管道506输送至各个服务器机柜，在各个服务器机柜内对待散热设备进行冷却后的高温空气经回风管道502收集后，再次输送至空气处理模块4进行冷却。温度传感器E402用于监测前置表冷器403的冷却降温效果。
[0038]与后置表冷器404相连的冷水阀205用于在降温或和除湿过程中，调整冷水流量以满足送风温湿度指标达到预设要求。
[0039]如图6所示，所述服务器模块5包括服务器机柜501、回风管道502、温湿度传感器P503、压差传感器二 504、温湿度传感器Q505和送风管道506，所述服务器机柜501通过回风管道502、送风管道506分别与前置表冷器403和后置表冷器404连接，所述回风管道502、送风管道506上分别设置有温湿度传感器P503和温湿度传感器Q505，所述压差传感器二 504的两个检测端别分安装于回风管道502和送风管道506内，所述服务器机柜501与控制器101通讯连接，所述温湿度传感器P503、压差传感器二 504和温湿度传感器Q505与控制器101信号输入端连接。
[0040]通过设置送风管道506和回风管道502，使数据机房中服务器机柜501内空调环境与服务器机柜外办公空调环境实现分离，数据机房中服务器机柜501内空调环境由空气处理模块4、送风管道506、服务器机柜501、回风管道502构成密闭循环回路，在该密闭循环回路中的空气将不受人体散湿、室外空气含湿量的影响，从而降低了机房空调中的除湿能耗，从而降低了机房空调系统的运行能耗、达到节能降耗的目的。另外，在服务器机柜501中，设置有数据环境控制单元，根据所检测的机柜出风温度动态对通过服务器机柜内的风量进行调节，从而消除数据机房内各个服务器机柜间热点分布不均的问题，从而降低了对空气处理模块4总风量的需求，进一步挖掘风机401的节能空间。
[0041]所述手动控制端102为触摸屏，用于提供人机交互接口。
[0042]机房空调节能控制模块I可自动根据室外气象条件及数据机房环境参数自动选择空调冷源模块一 2或空调冷源模块二 3投入运行。在室外气象条件较好的冬季、春秋过渡季节，充分利用自然环境条件、降低空调冷源能耗。若室外气象条件较好且机房空调回风湿度在预设范围内时，节能控制模块I自动选择空调冷源模块二 3作为机房空调的冷源，此时由于投入的耗能设备较少，空调冷源能耗较低；若室外气象条件不利而不能提供较低温度冷却水、或机房空调回风湿度高于预设上限值时，节能控制模块I自动选择空调冷源模块一 2作为机房空调的冷源，此时由于投入的耗能设备较多，空调冷源能耗较高。
[0043]控制器101通过室外温湿度传感器0104检测室外气候条件，通过回风温湿度传感器P503和送风温湿度传感器Q505检测数据机房内空调参数，这些参数用于表征数据机房内空调负荷的变化，由控制器101内嵌的机房空调系统节能控制软件进行计算和决策，选择空调冷源模块一 2或/和空调冷源模块二 3投入运行。在室外气象条件较好的冬季、春秋过渡季节，优先选用空调冷源模块二 3投入运行，充分利用自然环境条件、降低空调冷源能耗。通过变频器103动态调整空气处理模块4的风机401的转速，从而调整机房空调循环风量以确保数据机房空调温度满足预设要求。由于风机转速与风机功率呈正相关关系，空气处理模块4的风机401的转速可根据数据机房内空调负荷的变化而动态调节，从而提高空气处理设备的能源利用效率。
[0044]机房空调节能控制模块I可自动根据机房回风温度及回风湿度选择空调冷源模块一 2运行于降温模式和除湿模式。在机房空调无除湿要求且满足机房空调冷却降温的前提下，机房空调节能控制装置通过通讯接口向空调冷源模块一 2中制冷主机发出指令、提高制冷主机的冷水出口温度，从而提高制冷主机的能效。
【权利要求】
1.一种数据机房空调控制系统，包括节能控制模块(I)、空调冷源模块一(2)、空调冷源模块二(3)、空气处理模块(4)和服务器模块(5)，其特征在于:所述空调冷源模块一(2)、空调冷源模块二(3)分别与节能控制模块(I)通讯连接，并分别与空气处理模块(4)通过管道连接，所述空气处理模块(4)通过风道与服务器模块(5)连接，所述空气处理模块(4)、服务器模块(5)还分别与节能控制模块(I)通讯连接。
2.如权利要求1所述的数据机房空调控制系统，其特征在于:所述节能控制模块(I)包括控制器(101)、手动控制端(102)、变频器(103)和温湿度传感器0(104)，所述温湿度传感器0(104)安装于室外，所述手动控制端(102)、温湿度传感器0(104)的信号输出端与控制器(101)的信号输入端连接，所述变频器(103)的信号输入端与控制器(101)的信号输出端连接。
3.如权利要求1所述的数据机房空调控制系统，其特征在于:所述空调冷源模块一(2)包括冷却塔一(201)、冷却水泵一(202)、制冷主机(203)和冷水泵(204)，所述制冷主机(203)左端的输出口与冷却塔一(201)的输入口管道连接，输入口经冷却水泵一(202)与冷却塔一(201)的底部管道连接；所述制冷主机(203)右端的输入口与空气处理模块(4)管道连接，输出口通过冷水泵(204)与空气处理模块(4)管道连接，所述制冷主机(203)与控制器(101)通讯连接。
4.如权利要求3所述的数据机房空调控制系统，其特征在于:所述空调冷源模块一(2)还包括冷水阀(205)，所述冷水阀(205)安装于制冷主机(203)右端的输入口与空气处理模块(4)的连接管道上。
5.如权利要求3所述的数据机房空调控制系统，其特征在于:所述制冷主机(203)右端的输入口和输出口与空气处理模块(4)的管道连接上还分别设置有温度传感器A(206)、温度传感器B (207)，所述温度传感器A (206)、温度传感器B (207)均与控制器(101)信号输入端连接。
6.如权利要求1所述的数据机房空调控制系统，其特征在于:所述空调冷源模块二(3)包括冷却塔二(301)、压差传感器一(302)、过滤器(303)、冷却水泵二(304)、温度传感器C (305)和温度传感器D (306)，所述冷却塔二(301)的输入口与空气处理模块⑷管道连接，所述管道上还安装有温度传感器D(306);所述冷却塔二(301)底部的输出口与过滤器(303)、冷却水泵二(304)依次管道连接，所述冷却水泵二(304)的另一端与空气处理模块(4)管道连接，所述管道上还安装有温度传感器C (305);所述压差传感器一(302)的两个检测端安装于过滤器(303)两端的管道上；所述冷却塔二(301)、冷却水泵二(304)与变频器(103)输出端连接，压差传感器一(302)、温度传感器C (305)、温度传感器D (306)分别与控制器(101)信号输入端连接。
7.如权利要求1所述的数据机房空调控制系统，其特征在于:所述空气处理模块(4)包括风机(401)、温度传感器E(402)、前置表冷器(403)和后置表冷器(404)，所述风机(401)的抽风口经前置表冷器(403)与服务器模块(5)的风道连接，出风口经后置表冷器(404)与服务器模块(5)的风道连接；所述前置表冷器(403)与空调冷源模块二(3)管道连接，所述后置表冷器(404)与空调冷源模块一(2)管道连接，所述风机(401)与变频器(103)输出端连接，所述温度传感器E (402)与控制器(101)输入端连接。
8.如权利要求1所述的数据机房空调控制系统，其特征在于:所述服务器模块(5)包括服务器机柜(501)、回风管道(502)、温湿度传感器P(503)、压差传感器二(504)、温湿度传感器Q(505)和送风管道(506)，所述服务器机柜(501)通过回风管道(502)、送风管道(506)分别与前置表冷器(403)和后置表冷器(404)连接，所述回风管道(502)、送风管道(506)上分别设置有温湿度传感器P (503)和温湿度传感器Q (505)，所述压差传感器二(504)的两个检测端别分安装于回风管道(502)和送风管道(506)内，所述服务器机柜(501)与控制器(101)通讯连接，所述温湿度传感器P (503)、压差传感器二(504)和温湿度传感器Q(505)与控制器(101)信号输入端连接。
9.如权利要求2所述的数据机房空调控制系统，其特征在于:所述手动控制端(102)为触摸屏。
【文档编号】F24F11/02GK204026926SQ201420459774
【公开日】2014年12月17日 申请日期:2014年8月15日 优先权日:2014年8月15日
【发明者】蔡小兵, 张炳文, 黄嘉靖, 郭林, 王琪玮, 胡波, 蒋志祥, 龙超晖, 李华, 罗庆保, 郑桂成, 龙安林, 胡或, 王德祥 申请人:贵州汇通华城股份有限公司