一种适用于双侧摆放的精密空调系统集中控制方法
【专利摘要】一种适用于双侧摆放的精密空调系统集中控制方法。其包括升温控制方法和降温控制方法。本发明提供的适用于双侧摆放的精密空调系统集中控制方法的效果：本发明在室内温度分布均匀、空调摆放在机房的两侧相对位置且间隔一致的前提下，针对同一机房范围内的精密空调系统，建立单台空调开启次数与使用寿命之间的数学关系，并综合考虑了精密空调组的平均已使用寿命，以空调系统使用寿命最长为目标，根据室内温湿度的变化随时调整开启和关闭策略；本发明在保证机房安全稳定运行的前提下，避免了单台精密空调的频繁启停，延长空调系统使用寿命，节省了机房维护成本，具有较强的经济价值。
【专利说明】
-种适用于双侧摆放的精密空调系统集中控制方法
技术领域
[0001] 本发明属于空调系统集中控制技术领域，特别是设及一种适用于双侧摆放的精密 空调系统集中控制方法。
【背景技术】
[0002] 机房中通常会放置主服务器、工作站、交换机、核屯、路由器等各种设备，运些设备 耗电量、发热量都非常大。据统计，在基准溫度情况下，溫度每升高l〇°C，计算机的可靠性就 下降25%。因此，为了保障机房中设备的安全，保障信息系统安全、稳定、可靠地运行，规范 机房环境，最大程度避免由此带来的安全风险，需要将机房的溫度和湿度控制在适宜范围 内。精密空调是能够充分满足机房环境条件要求的机房专用精密空调，其不仅可W控制机 房溫度，也可W同时控制湿度，因此也称为恒溫恒湿空调。但是，目前精密空调单台造价高 达十几万元，且使用寿命仅为10年左右，因此，如何延长精密空调的使用寿命就成为了亟待 解决的问题。
[0003] 通过对现有机房内的多台精密空调进行观测，发现其启停规律为：一旦检测到周 围溫度或湿度超过合理范围立即启动，周围溫度或湿度达到关停范围立即关闭。由于多台 精密空调间缺乏统一的控制策略，从而导致单台空调频繁启停。通过对精密空调各组成部 分进行分析，发现空调压缩机是影响其寿命的主要因素，而压缩机的寿命与其启动次数正 相关，启动一次，电流冲击一次，寿命就减少一次。因此，精密空调的寿命与自身启停次数关 系紧密，目前的控制方法必然造成精密空调频繁启停，从而缩短其寿命，增加了维护成本。
【发明内容】
[0004] 为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种适用于双侧摆放的精密空调系统 集中控制方法。
[0005] 本发明提供的精密空调系统的集中控制方法包括升溫控制方法和降溫控制方法， 当室内溫度过高时，采用降溫控制方法W降低室内溫度；当室内溫度过低时，采用升溫控制 方法W升高室内溫度。
[0006] 室内溫度过高时采用降溫控制方法包括按顺序执行的下列步骤：
[0007] 第一步:实时监测室内溫度和湿度，一旦溫度或者湿度超过上边界1，则转第二步， 否则转第S步；
[000引第二步:采用数学模型，选取一组平均已使用寿命最小的空调开启，延时n At,转 第=步；
[0009] 第=步:室内溫湿度在设定值及W上，则转第二步，否则转第四步；
[0010] 第四步:室内溫湿度在下边界2及W下且已开空调组数不小于1，则采用数学模型， 选取一组平均已使用寿命最小的空调关闭，延时n At,然后重新执行第四步；否则转第五 步；
[0011] 第五步:室内溫度或湿度达到下边界1及W下，则关闭所有精密空调，转第一步;否 贝IJ，也转到第一步。
[0012] 如图4所示，室内溫度过低时采用升溫控制方法包括按顺序执行的下列步骤：
[0013] 第一步:实时监测室内溫度和湿度，一旦溫度或者湿度超过下边界1，则转第二步， 否则转第S步；
[0014] 第二步:采用数学模型，选取一组平均已使用寿命最小的空调开启，延时n At;
[0015] 第=步:室内溫湿度在设定值及W下，则转第二步，否则转第四步；
[0016] 第四步:室内溫湿度在上边界2及W上且已开空调数不小于1，则采用数学模型，选 取一组平均已使用寿命最小的空调关闭，延时n At,然后重新执行第四步;否则转第五步；
[0017] 第五步:室内溫度或湿度达到上边界1及W上，则关闭所有精密空调，转第一步；否 贝IJ，也转到第一步。
[0018] # ^冰隐温巧曲1节法巧^^目巧曲1方法中，所述的数学模型的目标函数为：
[0019] ，
[0020] 式中，1，2,……，4为可开启的精密空调组编号，Dk为可开启的精密空调组中最小 的平均已使用寿命，K为平均已使用寿命最小的精密空调组编号，Number为选出的精密空调 组编号;其中：
[0021] 若认为单台精密空调使用寿命为1，则单台精密空调已消耗寿命D可表示为：
[0022]
[0023] 其中，n表示精密空调已开启次数，N是整个寿命周期内单台精密空调可启动次数 (即空调压缩机可启动次数）；
[0024] 措密罕调纽的平挽戸,伸巧寿命取组内精密空调的平均值，即：
[0025]
[00%] 其中，万表示精密空调组的平均已使用寿命，m是一组精密空调的台数。
[0027] 本发明提供的适用于双侧摆放的精密空调系统集中控制方法的效果：
[0028] 本发明在室内溫度分布均匀、空调摆放在机房的两侧相对位置且间隔一致的前提 下，针对同一机房范围内的精密空调系统，建立单台空调开启次数与使用寿命之间的数学 关系，并综合考虑了精密空调组的平均已使用寿命，W空调系统使用寿命最长为目标，根据 室内溫湿度的变化随时调整开启和关闭策略;本发明在保证机房安全稳定运行的前提下， 避免了单台精密空调的频繁启停，延长空调系统使用寿命，节省了机房维护成本，具有较强 的经济价值。
【附图说明】
[0029] 图1为机房设备和精密空调摆放位置图；
[0030] 图2为精密空调的基本动态过程示意图；
[0031] 图3为本发明提供的适用于双侧摆放的精密空调系统集中控制方法在室溫过高时 的控制方法流程图；
[0032] 图4为本发明提供的适用于双侧摆放的精密空调系统集中控制方法在室溫过低时 的控制方法流程图。
【具体实施方式】
[0033] 下面结合附图和具体实施例对本发明提供的适用于双侧摆放的精密空调系统集 中控制方法进行详细说明。
[0034] 如图1所示，本发明假设室内溫度分布均匀，精密空调摆放在机房的两侧相对位置 且间隔一致;本发明将相对的摆放的两台精密空调分为一组，同组的两台精密空调同时开 启同时关闭;机房设备和空调摆放位置如图1所示。
[0035] 本发明提供的精密空调系统集中控制方法包括升溫控制方法和降溫控制方法，当 室内溫度过高时，采用降溫控制方法W降低室内溫度；当室内溫度过低时，采用升溫控制方 法W升高室内溫度。
[0036] 图2W溫度过高为例，显示了单台精密空调的基本动态过程;溫度下降过程对应功 率的消耗，即利用精密空调调节W降低室内溫度;溫度上升意味着精密空调关闭，溫度上升 是由于室内设备散热所致;上下边界1分别为机房要求的溫湿度上下限，设定值为机房最适 宜的溫湿度;为了避免室内溫湿度波动造成的精密空调频繁启停，本发明设置了较为宽泛 的关闭边界，即当室内溫湿度下降到下边界2及W下时，精密空调可W依次关闭；当室内溫 度下降到下边界1时，关闭全部精密空调；如图2所示，当室内溫度高于上边界1时，精密空调 开启，则当室内溫度下降到下边界1时，精密空调关闭；*1山、*3山分别为四个时间点，其中 ti-t2及t3-t4时间段精密空调处于开启状态。
[0037] 反之，如果室内溫度过低，则溫度上升过程意味着精密空调调节W升高室溫，溫度 下降过程为精密空调关闭后室溫的变化;则精密空调在溫度低于下边界1时开启，在溫度上 升到上边界1时关闭。
[0038] 本发明采用实时监控方法，系统每隔A t周期对室内溫湿度进行采样;其中，A t周 期根据控制需求可W设定为几秒至几小时的时间，n A t为延时周期，代表多个采样周期，延 时n A t的目的是使室内溫湿度达到较为稳定的状态。下面W室内溫度过高和过低为例进行 说明，湿度过高和过低的情况控制方法与其相同。
[0039] 如图3所示，室溫过高时本发明提供的适用于双侧摆放的精密空调降溫控制方法 包括按顺序执行的下列步骤：
[0040] 第一步:实时监测室内溫度和湿度，并判断室内溫度和湿度是否大于上边界1，一 旦溫度或者湿度超过上边界1，则转第二步，否则转第=步；
[0041] 第二步:采用数学模型，选取一组平均已使用寿命最小的精密空调开启，延时n A t，转第=步；
[0042] 第S步:判断室内溫湿度是否在设定值及W上，如判断结果为是，则转第二步，否 则转第四步；
[0043] 第四步：判断室内溫湿度是否在下边界2及W下且已开精密空调组数不小于1，如 判断结果为是，则采用数学模型，选取一组平均已使用寿命最小的精密空调关闭，延时n A t，然后重新执行第四步;否则转第五步；
[0044] 第五步:判断室内溫度或湿度是否达到下边界1及W下，如判断结果为是，则关闭 所有精密空调，转第一步;否则直接转第一步。
[0045] 如图4所示，室溫过低时本发明提供的适用于双侧摆放的精密空调升溫控制方法 包括按顺序执行的下列步骤：
[0046] 第一步:实时监测室内溫度和湿度，并判断室内溫度和湿度是否大于下边界1，一 旦溫度或者湿度超过下边界1，则转第二步，否则转第=步；
[0047] 第二步:采用数学模型，选取一组平均已使用寿命最小的精密空调开启，延时n A t；
[004引第S步:判断室内溫湿度是否在设定值及W下，如判断结果为是，则转第二步，否 则转第四步；
[0049] 第四步：判断室内溫湿度是否在上边界2及W上且已开精密空调数不小于1，如判 断结果为是，则采用数学模型，选取一组平均已使用寿命最小的精密空调关闭，延时n At, 然后重新执行第四步;否则转第五步；
[0050] 第五步：判断室内溫度或湿度是否达到上边界1及W上，如判断结果为是，则关闭 所有精密空调，转第一步;否则直接转第一步。
[0051] 在上述降溫控制方法和升溫控制方法中，所述的数学模型的目标函数为：
[0化 2]
，
[0化3]式中，1，2,……，4为可开启的精密空调组编号，Dk为可开启的精密空调组中最小 的平均已使用寿命，K为平均已使用寿命最小的精密空调组编号，Number为选出的精密空调 组编号;其中：
[0054]若认为单台精密空调使用寿命为1，则单台精密空调已消耗寿命D可表示为：
[0化5]
[0056]其中，n表示精密空调已开启次数，N是整个寿命周期内单台精密空调可启动次数 (即空调压缩机可启动次数）。
[0化7] 精密空调组的平均已使用寿命取组内精密空调的平均值，即：
[0化引
[0化9]其中，石表示精密空调组的平均已使用寿命，m是一组精密空调的台数，本发明中m =2。
[0060]在上述降溫控制方法和升溫控制方法中，所述的上边界1和下边界1分别为机房要 求的溫湿度上下限，设定值为机房最适宜的溫湿度。
[0061 ]在上述降溫控制方法和升溫控制方法中，所述的上边界2和下边界2为相对上边界 1和下边界1更为宽泛的溫度边界值，为了避免室内溫湿度波动而造成精密空调频繁启停， 本发明设置了较为宽泛的关闭边界，即当室内溫湿度下降到下边界2及W下时，精密空调可 W依次关闭；当室内溫度下降到下边界1时，关闭全部精密空调。
[0062] 本发明公开了一种适用于双侧摆放的精密空调系统集中控制方法，其专利性主要 体现在W下几个方面：
[0063] 针对双侧摆放的精密空调系统进行集中控制，将多台精密空调分组，结合每组精 密空调的状态进行统一决策，增加了精密空调系统的平均使用寿命。
[0064] 该控制方法制定了精密空调的开启和关闭策略，根据每组精密空调的平均已使用 寿命，选择要开启和关闭的精密空调组，并综合考虑了整个精密空调系统的状态，并根据室 内溫湿度的变化控制精密空调组开闭，避免了单台精密空调的频繁启停。
【主权项】
1. 一种适用于双侧摆放的精密空调系统集中控制方法，其特征在于:所述的适用于双 侧摆放的精密空调系统集中控制方法包括升温控制方法和降温控制方法，所述的降温控制 方法包括按顺序执行的下列步骤： 第一步：实时监测室内温度和湿度，并判断室内温度和湿度是否大于上边界1，一旦温 度或者湿度超过上边界1，则转第二步，否则转第三步； 第二步:采用数学模型，选取一组平均已使用寿命最小的精密空调开启，延时n At，转 第三步； 第三步:判断室内温湿度是否在设定值及以上，如判断结果为是，则转第二步，否则转 第四步； 第四步：判断室内温湿度是否在下边界2及以下且已开精密空调组数不小于1，如判断 结果为是，则采用数学模型，选取一组平均已使用寿命最小的精密空调关闭，延时n At，然 后重新执行第四步;否则转第五步； 第五步:判断室内温度或湿度是否达到下边界1及以下，如判断结果为是，则关闭所有 精密空调，转第一步;否则直接转第一步； 所述的升温控制方法包括按顺序执行的下列步骤： 第一步：实时监测室内温度和湿度，并判断室内温度和湿度是否大于下边界1，一旦温 度或者湿度超过下边界1，则转第二步，否则转第三步； 第二步:采用数学模型，选取一组平均已使用寿命最小的精密空调开启，延时n At; 第三步:判断室内温湿度是否在设定值及以下，如判断结果为是，则转第二步，否则转 第四步； 第四步：判断室内温湿度是否在上边界2及以上且已开精密空调数不小于1，如判断结 果为是，则采用数学模型，选取一组平均已使用寿命最小的精密空调关闭，延时n At，然后 重新执行第四步;否则转第五步； 第五步：判断室内温度或湿度是否达到上边界1及以上，如判断结果为是，则关闭所有 精密空调，转第一步;否则直接转第一步。2. 根据权利要求1所述的适用于双侧摆放的精密空调系统集中控制方法，其特征在于： 在上述降温控制方法和升温控制方法中，所述的数学模型的目标函数为：式中，1，2,……氺为可开启的精密空调组编号，Dk为可开启的精密空调组中最小的平均 已使用寿命，K为平均已使用寿命最小的精密空调组编号，Number为选出的精密空调组编 号;其中： 若认为单台精密空调使用寿命为1，则单台精密空调已消耗寿命D可表示为： 5 =- N 其中，η表示精密空调已开启次数，N是整个寿命周期内单台精密空调可启动次数； 精密空调组的平询已使用寿命取组内精密空调的平均值，即：其中，万表示精密空调组的平均已使用寿命，m是一组精密空调的台数。
【文档编号】F24F11/00GK106016598SQ201610352483
【公开日】2016年10月12日
【申请日】2016年5月25日
【发明人】刘梦璇, 任博强, 张顺先, 许家珲, 魏联滨, 刘树勇, 戚艳
【申请人】国网天津市电力公司, 国家电网公司