一种数据机房精密空调能效控制设备和包括其的数据机房精密空调设备的制造方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种数据机房精密空调能效控制设备和包括其的数据机房精密空调设备。该数据机房精密空调能效控制设备，包括：用于发出通信信号的控制器、输入输出模块、送风温度传感器、回风温度传感器、工频接触器、变频接触器、变频器和原控制设备，所述控制器与所述输入输出模块、变频器之间通过通信信号连接；所述控制器与所述送风温度传感器、回风温度传感器之间通过通信信号连接。通过上述方式，本实用新型能够提供一种数据机房精密空调能效控制设备，解决了数据机房空调器压缩机频繁启停，压缩机与风机运行不协调，室内温度控制波动大等问题，同时也解决了压缩机频繁启停效率低能耗高、风机运行能耗高、空调器压缩机维护成本高的问题。
【专利说明】
一种数据机房精密空调能效控制设备和包括其的数据机房精密空调设备
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种精密空调器控制设备，特别是涉及一种数据机房精密空调能效控制设备。
【背景技术】
[0002]数据机房精密空调广泛应用于电信交换机房、银行中心机房、移动基站、实验室、博物馆、档案馆等数据中心。典型的数据机房精密空调通过开启和关闭一个或多个压缩机来维持室温在设定上限温度与设定温度下限范围。系统低负荷低或者房间温度介于上限温度与设定温度下限之间时，只启动第一组压缩机。系统高负荷或者高于房间温度预设温度上限值时，启动第一组压缩机，一段时间后，若房间温度仍然高于设定上限值，再启动第二组压缩机，以此类推，直至压缩机全部启动。系统负荷很低或者低于下限温度，停止一组压缩机，一段时间后，若房间温度仍然低于于设定下限值，再停止一组压缩机，以此类推直至压缩机全部停止。典型的数据中心空调器由I?3台压缩机、送风机、冷凝器、回风温度传感器和控制面板组成。依据控制面板设定房间温度的上限温度及下限温度，只要数据中心空调器开启，不管压缩机是否运行，送风机均保持全速运行。
[0003]多年来，工程师一直致力于改善压缩机的能效比、蒸发器的传热效率。主要的实用新型的重点是数据中心空调器各组成设备的单体效率的研究。然而这些实用新型都不能解决室内温度波动大、噪声大、能耗高、压缩机更换成本高以及制冷系统维护成本高等问题。
[0004]通过对数据机房精密空调的理论及实验研究，压缩机在运行过程中的效率提升空间有限，蒸发器的利用系数不高，送风机在压缩机停止后为保证机房热量散发仍然持续运行，能耗浪费巨大，室内温度随着压缩机的启停波动较大。
[0005]通过对数据机房精密空调的进一步的研究，又开发出送风机变流量控制系统，该系统通过压缩机的启停信号及室内温度情况控制。在一定程度上解决了送风机能耗过高的问题，但对压缩机的效率及气流组织上带来一定的不利影响及不能改善压缩机频繁启停等问题，因而难以得到广泛应用。
【实用新型内容】
[0006]本实用新型主要解决的技术问题是:如何提供一种解决压缩机频繁启停、空置率高，温度波动幅度大、气流组织不合理等问题，以及解决数据中心空调器存在能耗高、压缩机更换成本高、制冷系统运行维护成本高等问题的数据机房精密空调能效控制设备。
[0007]为解决上述技术问题，本实用新型采用的一个技术方案是:提供一种数据机房精密空调能效控制设备，包括:用于发出通信信号的控制器、输入输出模块、送风温度传感器、回风温度传感器、工频接触器、变频接触器、变频器和原控制设备。
[0008]所述控制器与所述输入输出模块、变频器之间通过通信信号连接;所述控制器与所述送风温度传感器、回风温度传感器之间通过通信信号连接。
[0009]所述变频器包括工频旁路和变频回路，所述工频接触器与变频器之间通过工频旁路相连接，所述变频接触器与变频器之间通过变频回路相连接。
[0010]所述输入输出模块分别与所述送风温度传感器、回风温度传感器、工频接触器、变频接触器以及原控制设备之间相连接。
[0011 ]在本实用新型一个较佳实施例中，所述变频器为矢量控制变频器。
[0012]在本实用新型一个较佳实施例中，所述输入输出模块包含6路数字量输出信号，8路数字/模拟量输入信号和2路模拟量输出信号。
[0013]在本实用新型一个较佳实施例中，所述变频器、输入输出模块与所述控制器之间的数据通信协议均为modbus协议。
[0014]本实用新型还提供一种压缩机与风机同步调频系统，包括上述的数据机房精密空调能效控制设备。
[0015]本实用新型还提供一种数据机房精密空调设备，包括上述的数据机房精密空调能效控制设备，其特征在于，所述数据机房精密空调设备还包括:回风过滤器、蒸发器、送风机、若干压缩机、风冷冷凝器和膨胀阀。
[0016]所述回风过滤器与蒸发器相连接，所述回风温度传感器位于空调器回风过滤器与蒸发器之间，且所述回风温度传感器采集回风温度信息并发送到输入输出模块。
[0017]所述风冷冷凝器通过膨胀阀或压缩机连接至蒸发器，所述送风温度传感器与送风机相连接。
[0018]本实用新型的有益效果是:解决了数据机房空调器压缩机频繁启停，压缩机与风机运行不协调，室内温度控制波动大等问题，同时也解决了压缩机频繁启停效率低能耗高、风机运行能耗高、空调器压缩机维护成本高的问题。
【附图说明】
[0019]为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其它的附图，其中:
[0020]图1是本实用新型的一种数据机房精密空调能效控制设备一较佳实施例的结构示意图。
【具体实施方式】
[0021]下面将对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其它实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0022]本实用新型实施例提供如下技术方案。
[0023]请参阅图1，在本实施例中提供一种数据机房精密空调能效控制设备，所述的数据机房精密空调能效控制设备包括:用于发出通信信号的控制器6、输入输出模块7、送风温度传感器10、回风温度传感器9、工频接触器2、变频接触器3、变频器I和原控制设备8;
[0024]所述控制器6与所述输入输出模块7、变频器I之间通过通信信号连接;所述控制器6与所述送风温度传感器10、回风温度传感器9之间通过通信信号连接。
[0025]所述变频器I包括工频旁路和变频回路，所述工频接触器2与变频器I之间通过工频旁路相连接，所述变频接触器3与变频器I之间通过变频回路相连接。
[0026]所述输入输出模块7分别与所述送风温度传感器10、回风温度传感器9、工频接触器2、变频接触器3以及原控制设备8之间相连接，所述变频器I为矢量控制变频器I，所述输入输出模块7包含6路数字量输出信号，8路数字/模拟量输入信号和2路模拟量输出信号，所述变频器1、输入输出模块7与所述控制器6之间的数据通信协议均为modbus协议。
[0027]—种压缩机与风机同步调频系统，包括上述的数据机房精密空调能效控制设备，所述数据机房精密空调能效控制设备包括:控制器6、输入输出模块7、送风温度传感器10、回风温度传感器9、工频接触器2、变频接触器3及变频器I，所述控制器6分别通信信号连接所述输入输出模块7、变频器I通过通信信号连接所述送风温度传感器10、回风温度传感器9，所述工频接触器2连接工频旁路，所述变频接触器3连接变频回路，所述送风温度传感器
10、回风温度传感器9连接输入输出模块7，所述输入输出模块7连接原有控制设备，所述送风温度传感器10安装于送风出口 ；所述回风温度传感器9安装于回风入口。
[0028]—种数据机房精密空调设备，包括上述的数据机房精密空调能效控制设备，所述数据机房精密空调设备还包括:回风过滤器11、蒸发器12、送风机13、第一压缩机15、第二压缩机16、第三压缩机17、风冷冷凝器18和膨胀阀14;所述回风过滤器11与蒸发器12相连接，所述回风温度传感器9位于空调器回风过滤器11与蒸发器12之间，且所述回风温度传感器9采集回风温度信息并发送到输入输出模块7;所述风冷冷凝器18通过膨胀阀14或压缩机连接至蒸发器12，所述送风温度传感器10与送风机13相连接，所述数据机房精密空调设备上还包括第一连接装置4、第二连接装置5，所述第一连接装置4和第二连接装置5均包含两个接口，所述四个接口均用于连接压缩机与数据机房精密空调能效控制设备。
[0029]工作原理为:室内回风经过回风过滤器11，然后经由蒸发器12降温，由送风机13带入室内。制冷剂经过蒸发器12把空气冷却，制冷剂温度提高，流入第一压缩机15、第二压缩机16、第三压缩机17进行压缩，压缩后的高温高压制冷剂由风冷冷凝器18进行冷却，在经由膨胀阀14后进入蒸发器12蒸发吸热。
[0030]因其数据机房精密空调能效控制设备包括控制器6、输入输出模块7、送风温度传感器10、回风温度传感器9、工频接触器2、变频接触器3及变频器I，所述控制器6分别信号连接所述变频器I和信号连接所述输入输出模块7，所述输入输出模块7分别信号连接所述送风温度传感器10、回风温度传感器9、工频接触器2、变频接触器3以及原控制设备8。回风温度传感器9安装于空调器回风过滤器11及蒸发器12之间，用来采集回风温度信息并能将这些信息发送到输入输出模块7，变传达到控制器6。所述控制器6根据采集到的设备运行模式、压缩机运行台数以及回风温度值等信息判断的系统工作模式，并将调节速度的指令发送到变频器I。用于调节压缩机、压缩机及压缩机的速度和送风机13的速度。
[0031]在一个具体实施例中，该节能控制设备还提供了原模式与优化模式的转换，当输入输出模块7接收来自控制面板上的模式转换指令时，控制器6把动作指令传递给输入输出模块7，由输入输出模块7的数字输出信号控制工频接触器2或变频接触器3的通断。
[0032]该能效控制设备的启停信号来自原控制设备8，当输入输出模块7接收来自原控制设备8的空调器启停信号时，控制器6接收输入输出模块7对应的数字输入反馈，控制器6触发频率调节程序，实现控制器6对变频器I的频率调节控制。
[0033]该能效控制设备在报警信号产生时能实现自动切换，当输入输出模块7接收来自原控制设备8的故障信号或控制器6、接收变频器I的故障信号时，实现变频模式向原模式的自动切换，具体为:变频接触器3断开，工频接触器2吸合，故障指示灯亮。
[0034]另外，本实用新型中所提到的控制器6、接收变频器1、输入输出模块7、送风温度传感器10、回风温度传感器9、工频接触器2、变频接触器3等所有的装置均为现有技术中的装置，只要实现相应的功能即可，在结构上不加以局限。
[0035]本实用新型的有益效果是:(1)、不仅可以避免压缩机的频繁启停影响压缩机寿命，还可以避免室内温度的波动幅度及频度。(2)、压缩机保持变频低负荷运行，效率大幅提高。(3)、送风机13与压缩机同步调频，能耗大幅下降。(4)、由于控制器6会诊断和报告系统故障，使压缩机和风机的故障率、开关故障率以及维修与管理成本得到有效降低。(4)、由于数据机房精密空调负荷主要为电子元器件的散热，维护结构对负荷影响小，约占5%，所以全年负荷受外界影响小，相对稳定，节能效果也比较稳定，一般可实现整机节能30%?40%。
[0036]以上所述仅为本实用新型的实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是利用本实用新型说明书内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其它相关的技术领域，均同理包括在本实用新型的专利保护范围内。
【主权项】
1.一种数据机房精密空调能效控制设备，其特征在于，包括:用于发出通信信号的控制器(6)、输入输出模块(7)、送风温度传感器(10)、回风温度传感器(9)、工频接触器(2)、变频接触器(3)、变频器(I)和原控制设备(8); 所述控制器与所述输入输出模块、变频器之间通过通信信号连接;所述控制器与所述送风温度传感器、回风温度传感器之间通过通信信号连接； 所述变频器包括工频旁路和变频回路，所述工频接触器与变频器之间通过工频旁路相连接，所述变频接触器与变频器之间通过变频回路相连接； 所述输入输出模块分别与所述送风温度传感器、回风温度传感器、工频接触器、变频接触器以及原控制设备之间相连接。2.根据权利要求1所述的数据机房精密空调能效控制设备，其特征在于，所述变频器为矢量控制变频器。3.根据权利要求1所述的数据机房精密空调能效控制设备，其特征在于，所述输入输出模块包含6路数字量输出信号，8路数字/模拟量输入信号和2路模拟量输出信号。4.根据权利要求2或3所述的数据机房精密空调能效控制设备，其特征在于，所述变频器、输入输出模块与所述控制器之间的数据通信协议均为modbus协议。5.—种数据机房精密空调设备，包括权利要求1-3或4中任意一项所述的数据机房精密空调能效控制设备，其特征在于，所述数据机房精密空调设备还包括:回风过滤器(11)、蒸发器(12)、送风机(13)、若干压缩机、风冷冷凝器(18)和膨胀阀(14); 所述回风过滤器与蒸发器相连接，所述回风温度传感器位于空调器回风过滤器与蒸发器之间，且所述回风温度传感器采集回风温度信息并发送到输入输出模块； 所述风冷冷凝器通过膨胀阀或压缩机连接至蒸发器，所述送风温度传感器与送风机相连接。
【文档编号】F24F11/00GK205536368SQ201520595619
【公开日】2016年8月31日
【申请日】2015年8月10日
【发明人】张剑
【申请人】江苏江荣智能科技有限公司