数据机房空调系统的制作方法
【专利摘要】本实用新型公开了一种数据机房空调系统，该空调系统由主控设备、子换热设备组成主-分式空调系统，配备一套集中控制系统来对所有主控设备及子换热设备的运行进行控制。集中控制系统可以采集环境及主控设备的数据并对主控设备进行运行状态控制，同时，还可以采集子换热设备的数据，并根据环境及每台子换热设备的数据对同一数据来源的子换热设备进行运行控制。本实用新型解决了数据机房空调系统设备运行控制的统一及协调问题，有利于机房服务器散热的整体优化，取得明显的节能效果；同时可简化空调系统维护管理工作，降低维护管理工作量。
【专利说明】数据机房空调系统
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种数据机房空调系统，主要用于各种类型及规格的IDC数据机房中 服务器的散热冷却。
【背景技术】
[0002] 现数据机房配套的冷却设备主要有精密空调、列间空调、机柜水冷前门及机柜门 状换热器等，在机房内往往还需要配置加湿机、除湿机或恒湿机，这些空调设备由自身配备 的控制操作系统，即使都安装在同一机房内，在运行方面也没有统一控制，相互协调性差， 因此有时候可能会出现两种相反的运行方式存在，如部分空调设备在进行除湿，而另一部 分却在进行加湿，或者在提供冷量时，还需要同时开启电加热组件，这样就导致了相互功能 效果的抵消，这一抵消的部分造成双倍能源消耗。精密空调一般数量较多，占用机房面积 较大，一般会在机房内形成冷、热通道，且进风与送风温差较小，换热效果较低，各精密空调 设备独立控制运行。列间空调一般需要的数量比精密空调更多，占用机房面积也较大，一 般也会在机房内形成冷、热通道，在封闭冷通道的情况下，进风与送风温差会比精密空调稍 大，换热效果一般，各列间空调设备也是独立控制运行。机柜水冷前门空调系统一般不对环 境的湿度进行调节，还需要另配湿度调节的空调设备，也没有统一的运行控制系统，另外， 在机房室内整体形成热通道，其机房整体环境温度超过国家及行业标准，且经水冷前门降 温处理后进入机柜的空气相对湿度会高于国家及行业标准，使机柜内部服务器设备一直处 于比较潮湿的环境下运行，因此这种方式其实并不十分适合在数据机房的使用。机柜门状 换热器是一种比较好的用于数据机房的新技术，直接贴近热源进行换热，进、出风温差非常 大，因此换热效率极高，节能性好，采用这种的数据机房，其室内环境全部是冷通道，整体环 境适合服务器设备运行，但机柜门状换热器空调系统一般不对环境的湿度进行调节，还需 要另配湿度调节的空调设备，没有统一的运行控制系统。
[0003] 由此可见，由于数据机房热负载较大，为了解决其散热问题，给服务器提供一个适 宜的运行环境，往往在机房内需要布置的各种空调设备数量较多，各空调设备配备独立的 控制系统，空调设备控制分散，使得数据机房内空调设备运行相互缺少协调，设备维护管理 人员要对每台空调设备都进行维护、设置和操作，需要考虑的东西多，增加了实际操作的复 杂性，且工作量也较大。
【发明内容】
[0004] 本发明主要解决数据机房空调系统设备运行控制的统一及协调问题，整体优化机 房服务器散热，提高空调系统节能性，同时可简化空调系统维护管理工作，降低维护管理工 作量。
[0005] 本发明公开了一种数据机房专用的空调系统，此空调系统由主控设备（1)、子换热 设备（2)组成主-分式空调系统，主控设备（1)包括主换热器（3)、主换热风机（4)，子换热 设备（2)包括子换热器（5)，主换热器和子换热器都以并联方式接入空调系统冷源介质循 环管路；空调系统还包括集中控制系统（6)，统一控制全部主控设备及子换热设备，集中控 制系统（6)含中央处理模块（7)、主信号输入输出模块（8)、子信号输入输出模块（9)、信号 线（10)，中央处理模块（7)及主信号输入输出模块（8)安装在主控设备上，子信号输入输出 模块（9)安装在子换热设备上，主信号输入输出模块（8)包含传感器（11 )，主信号输入输出 模块（8 )与主换热风机（4 )连接，子信号输入输出模块（9 )也包含传感器（11 )，主信号输入 输出模块（8)及子信号输入输出模块（9)分别用信号线（10)与中央处理模块连接（7)。主 控设备（1)、子换热设备（2)及其传感器（11)的反馈信号，分别经主信号输入输出模块（8) 或子信号输入输出模块（9)，通过信号线（10)传送到中央处理模块（7)，经中央处理模块 (7)处理后生成相应的控制指令信号，控制指令信号再通过信号线（10)传递回主信号输入 输出模块（8)或子信号输入输出模块（9)，由主信号输入输出模块（8)或子信号输入输出模 块（9)分别把控制指令信号输出到主控设备（1)或子换热设备（2)，实现对主控设备（1)及 子换热设备（2)运行状态的控制和调节。本发明使数据机房内的空调系统设备处于统一的 控制系统控制中，减少的控制系统的数量，日常维护检查时，数据机房整个空调系统只要观 察一套集中控制系统（6)的控制运行，减少了维护操作工作量，还避免了空调系统多台设备 运行状态相反(如：在加湿同时又除湿）的情况发生，使空调系统运行过程中不会因设备的 相反运行状态导致功能效果的抵消，从而减少了空调系统的能耗，实现了空调系统的节能。
[0006] 集中控制系统（6)还可配置操作显示面板（12)，操作显示面板（12)安装在主控设 备（1)上，操作显示面板（12)以信号线（10)与中央处理模块（7)连接，操作显示面板（12) 可显示中央处理模块（7)传输过来的空调系统运行数据，还可在操作显示面板（12)进行操 作，设定输入空调系统参数。通过对参数的设定或修改，可根据空调系统设备的情况，更好 地调整空调系统的运行状态，使空调系统达到更好的效果。更加方便对空调系统运行的维 护观察及调试。
[0007] 子换热设备有2台以上，对应的子信号输入输出模块（9)套数与子换热设备（2)相 同，实现处理信号采集输入与子换热设备（2)的对应控制。
[0008] 主信号输入输出模块（8)的传感器（10)包括：室内环境温湿度传感器（13)、进风 温度传感器（14)、出风温度传感器（15)、空调系统冷源介质温度传感器（16)及介质流量传 感器（17)及介质泄漏传感器（18);所述子信号输入输出模块（9)的传感器（10)包括：进 风温度传感器（19 )、出风温度传感器（20 )、空调系统冷源介质温度传感器（21)及介质泄漏 传感器（18)。还可以根据空调系统情况和需要，增加冷源介质压强传感器、电压变送器、电 流变送器等，以测量空调系统冷源介质压强、电压及空调系统电流，以计算出能耗。测量同 一参数的传感器也可设置多个，取其平均值，以增加测量精度，减少测量误差。集中控制系 统（6)还可以调节风机的转速，根据机房热负载的情况，使风机产生的风量符合机房散热需 要，减少风机总体能耗。
[0009] 中央处理模块（7)设有远程有线监控接口，可接入远程控制中心。比如接入同栋 楼或同一园区的总控制室内的总控制系统，维护人员在总控制室就可以方便观察数据机房 的空调设备运行状态。
[0010] 集中控制系统（6)还包括无线发送模块（22)，安装在主控设备（1)上，无线发送模 块（22)与中央处理模块（7)连接，可把空调系统运行数据以无线方式传送到移动终端，如 手机等，使技术或维护人员即使在外地，也可跟踪观察到数据机房内空调系统的运行状态， 特别方便技术专家远距离指导现场维护人员操作。
[0011] 子换热设备（2)是机柜门状换热器，此机柜门状换热器可以配置风机，可直接与服 务器机柜结合在一起，代替机柜门。可以是安装在机柜的正面代替前门，也可以安装在机柜 的后面代替后门。特别是安装在机柜的后面，机柜后面是出风侧，可直接对机柜内温度较高 的空气进行冷却，提高了换热温差，因此具有更高的换热效率。从另一个角度，同样的换热 量需要的风量小，可以使用功率较小的风机，甚至不需要另配风机，完全由服务器内配置的 风机产生的风量就能满足要求，所以节能效果明显。
[0012] 主换热器（3)和子换热器（5)接入的空调系统管路上都分别安装有流量调节阀 (23)，流量调节阀（23)分别与对应的主信号输入输出模块（8)或子信号输入输出模块（9) 连接，集中控制系统（6)可通过控制流量调节阀（23)，调节主换热器（3)及子换热器（5)的 冷源介质流量，以控制各设备的出风温度，并使主换热器（3)及子换热器（5)在干工况下运 行，不产生冷凝水。减少了数据机房由水带来的风险，避免设备生锈腐蚀。
[0013] 主控设备（1)还包括除湿模块（24 )，除湿模块（24 )与主信号输入输出模块（8 )连 接，在集中控制系统（6)的控制下运行或停止，可调节机房环境湿度，使湿度不会太大，防止 机房设备因环境潮湿而产生故障，增加了服务器等电子设备的寿命。
[0014] 主控设备（1)还包括加湿模块（25)，加湿模块（25)与主信号输入输出模块（8)连 接，在集中控制系统（6)的控制下运行或停止，可调节机房环境湿度，使湿度不会太小，空气 干燥而容易产生静电，影响机房内电子设备的运行。
[0015] 加湿模块（25)为湿膜加湿器，湿膜加湿器包括湿膜、布水器，布水器连接补水管， 补水管上安装常闭式电磁阀，常闭式电磁阀与主信号输入输出模块连接，集中控制系统采 用定时补水控制，在环境湿度较低时，启动湿膜加湿器，开启常闭式电磁阀对湿膜补水，进 行加湿，当湿膜表面刚布满水后，关闭常闭式电磁阀，停止补水，当湿膜上的水全部蒸发后， 再开启常闭式电磁阀对湿膜进行补水，湿膜表面刚布满水后，又关闭常闭式电磁阀，循环往 复，直到环境湿度达到要求，关闭加湿模块停止加湿。这样，加湿过程中就不会发生一边补 水一边排水的情况，减少的水的消耗。也不会因常有暴露在空气中的液态水存在而容易滋 生细菌等有害微生物，有益保持健康的环境，还可降低维护清洁工作的频率，减少维护工作 量。
【专利附图】
【附图说明】 [0016] ：
[0017]
【权利要求】
1. 一种数据机房空调系统，其特征在于：所述空调系统由主控设备（1)、子换热设备 (2)组成主-分式空调系统，主控设备（1)包括主换热器（3)、主换热风机（4)，子换热设备 (2)包括子换热器（5)，主换热器和子换热器都以并联方式接入空调系统冷源介质循环管 路；所述空调系统还包括集中控制系统（6)，统一控制全部主控设备及子换热设备，集中控 制系统（6)含中央处理模块（7)、主信号输入输出模块（8)、子信号输入输出模块（9)、信号 线（10)，中央处理模块（7)及主信号输入输出模块（8)安装在主控设备上，子信号输入输出 模块（9)安装在子换热设备上，主信号输入输出模块（8)包含传感器（11 )，主信号输入输出 模块（8 )与主换热风机（4 )连接，子信号输入输出模块（9 )也包含传感器（11 )，主信号输入 输出模块（8)及子信号输入输出模块（9)分别用信号线（10)与中央处理模块连接（7)。
2. 按照权利要求1所述的数据机房空调系统，其特征在于：所述集中控制系统（6)还包 括操作显示面板（12)，操作显示面板（12)安装在主控设备（1)上，操作显示面板（12)以信 号线（10)与中央处理模块（7)连接。
3. 按照权利要求1所述的数据机房空调系统，其特征在于：所述子换热设备（2)有2台 以上，对应的子信号输入输出模块（9)套数与子换热设备（2)相同，实现处理信号采集输入 与子换热设备（2)的对应控制。
4. 按照权利要求1所述的数据机房空调系统，其特征在于：所述主信号输入输出模块 (8)的传感器（11)包括：室内环境温湿度传感器（13)、进风温度传感器（14)、出风温度传 感器（15)、空调系统冷源介质温度传感器（16)、介质流量传感器（17)及介质泄漏传感器 (18);所述子信号输入输出模块（9)的传感器（11)包括：进风温度传感器（19)、出风温度传 感器（20 )、空调系统冷源介质温度传感器（21 )、介质泄漏传感器（18 )。
5. 按照权利要求1所述的数据机房空调系统，其特征在于：所述中央处理模块（7)设有 远程有线监控接口，可接入远程控制中心。
6. 按照权利要求1所述的数据机房空调系统，其特征在于：所述集中控制系统（6)还 包括无线发送模块（22 )，安装在主控设备（1)上，无线发送模块（22 )与中央处理模块（7 )连 接，可把空调系统运行数据以无线方式传送到移动终端。
7. 按照权利要求1-6中之一所述的数据机房空调系统，其特征在于：所述子换热设备 (2)是机柜门状换热器，安装在有热负载的机柜上，代替机柜门。
8. 按照权利要求1-6中之一所述的数据机房空调系统，其特征在于：所述主换热器（3) 和子换热器（5)接入的空调系统管路上都分别安装有流量调节阀（23)，流量调节阀（23)分 别与对应的主信号输入输出模块（8)或子信号输入输出模块（9)连接，集中控制系统（6)可 通过控制流量调节阀（23)，调节主换热器（3)及子换热器（5)的冷源介质流量，以控制各设 备的出风温度，并使主换热器（3)及子换热器（5)在干工况下运行，不产生冷凝水。
9. 按照权利要求1-6中之一所述的数据机房空调系统，其特征在于：所述主控设备（1) 还包括除湿模块（24)、加湿模块（25)，除湿模块（24)及加湿模块（25)都与主信号输入输出 模块（8)连接，在集中控制系统（6)的控制下运行或停止，可调节机房环境湿度。
10. 按照权利要求9所述的数据机房空调系统，其特征在于：所述加湿模块（25)为湿膜 加湿器，湿膜加湿器包括湿膜、布水器，布水器连接补水管，补水管上安装常闭式电磁阀，常 闭式电磁阀与主信号输入输出模块连接，集中控制系统采用定时补水控制，在环境湿度较 低时，启动湿膜加湿器，开启常闭式电磁阀对湿膜补水，进行加湿，当湿膜表面刚布满水后， 关闭常闭式电磁阀，停止补水，当湿膜上的水全部蒸发后，再开启常闭式电磁阀对湿膜进行 补水，湿膜表面刚布满水后，又关闭常闭式电磁阀，循环往复，直到环境湿度达到要求，关闭 加湿模块停止加湿。
【文档编号】H05K7/20GK204176842SQ201420413839
【公开日】2015年2月25日 申请日期:2014年7月25日 优先权日:2014年7月25日
【发明者】不公告发明人 申请人:北京国电恒嘉科贸有限公司