一种风道结构、微模块机房及微模块控制方法与流程

本发明属于通信集成设备技术领域，特别是涉及一种风道结构、微模块机房及微模块控制方法。

背景技术：

随着通信技术的发展，5g市场、网络宽带市场及业务量持续增长，5g设备的功耗容量呈指数化增长，耗电成本也呈指数化增长。微模块数据中心将传统机房的配电、空调、备电、布线、机柜、消防、监控、照明等系统集成为一体化，实现了系统的快速、灵活部署，不仅能降低5g的建设周期，还能更加适应云计算、虚拟化、集中化、高密化等服务器的变化，提高数据中心的运营效率，降低能耗，实现快速扩容。

在微模块数据中心或其他密闭系统内，气流组织的不合理会导致机柜设备进风温差大，出现空调的冷送风并未进入设备，未对设备进行冷却就直接回流到空调机的现象。气流组织的不合理还会导致微模块中的储能锂电池进风温差大，造成储能锂电池压差不一致，严重影响电池充放电性能和寿命。

目前的微模块数据中心内，通信设备普遍有集中放置和制冷散热两种方式，一种是列间空调与设备柜并列排放，另一种是机架式空调和通信设备集中放置在设备机柜内，无论采用哪种方式，微模块中还存在以下的问题：

(1)列间空调和机架式空调都无法做到精确的送风，离空调近的设备风量大、进风温度低，离空调远的设备风量小、温度高，温差往往高大8℃以上。

(2)微模块数据中心内的每个设备机柜功率和风量需求都不同，传统的微模块送风系统只能将冷风集中送到微模块的冷区，每个设备机柜再从微模块冷区中吸取冷量，无法做到对每个设备机柜中的设备按需制冷，还会导致整个冷区会产生串风、乱流现象，易产生热点集中和热岛效应。

(3)微模块数据中心内的通信设备进风温差大、热点集中，空调送风浪费造成能耗高，造成微模块内的储能锂电池压差不一致，严重影响了锂电池充放电性能和电池寿命。

(4)数据中心机房或微模块静压箱的风压难于保持均衡，空调送风量变化也会相应的引起静压箱的风压均衡变化。

因此，无论是第一种方式换热还是第二种方式换热都无法做到对微模块内的设备进行精准的送风，造成设备之间的送风温差大。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是：针对现有的微模块数据中心内无法对对微模块内的设备进行精准的送风，造成设备之间的送风温差大的问题，提供一种风道结构、微模块机房及微模块控制方法。

为解决上述技术问题，一方面，本发明提供一种风道结构，包括主骨架、静压通道和多个阻尼板；

所述主骨架设置在机柜组的顶部，所述主骨架上设置进风口和多个出风口，所述静压通道设置在所述主骨架上，气流通过所述进风口进入所述静压通道，并通过多个所述出风口流出所述静压通道，每一所述出风口一一对应地设置在单个机柜的上方；

多个所述阻尼板沿着所述静压通道的延伸方向间隔设置，所述阻尼板活动连接在所述主骨架上，所述阻尼板能够在竖直方向上进行升降，以使得每一所述出风口与所述进风口之间的压差均在预设压差范围内。

优选地，所述主骨架包括第一竖板、第二竖板和第三竖板，所述第一竖板、所述第二竖板和所述第三竖板间隔设置，所述第一竖板和所述第二竖板之间、以及所述第二竖板和所述第三竖板之间均间隔设置有所述阻尼板。

优选地，所述风道结构还包括第一封板、第二封板和第三封板，所述第一封板和所述第二封板位于所述主骨架的下方，所述第一封板位于所述第一竖板的底侧和所述第二竖板的底侧之间，所述第二封板位于所述第二竖板的底侧和所述第三竖板的底侧之间，所述第三封板位于所述主骨架上方。

优选地，所述静压通道包括第一静压通道和第二静压通道，所述第一竖板、所述第二竖板、所述第一封板和所述第三封板围成所述第一静压通道，所述第二竖板、所述第三竖板、所述第二封板和所述第三封板围成所述第二静压通道。

优选地，每一所述出风口处设置有调节风阀，用于调节所述出风口的大小。

优选地，所述风道结构还包括稳压罩，所述稳压罩设置在所述进风口处，气流依次经过所述进风口和所述稳压罩进入所述静压通道中。

另一方面，本发明提供一种微模块机房，包括如前所述的风道结构。

优选地，所述微模块机房还包括机房本体，以及设置在所述机房本体内的第一机柜组和第二机柜组，所述第一机柜组和所述第二机柜组均包括并列设置的列间空调和多个机柜；

所述风道结构设置在所述机房本体上方，所述第一机柜组和所述第二机柜组之间为冷风通道，所述第一机柜组和所述机房本体侧壁之间、以及所述第二机柜组和所述机房本体侧壁之间为热风通道，所述列间空调的送风口连接所述风道结构的所述进风口，所述风道结构的所述出风口连接所述冷风通道，所述列间空调的回风口连接所述热风通道。

优选地，所述微模块机房还包括后台主控制器，每一所述机柜上均设置有负载监测器和温度采集器，每一所述调节风阀处均设置有压差测量计，所述负载监测器、所述温度采集器和所述压差测量计电连接所述后台主控制器。

再一方面，本发明提供一种微模块控制方法，应用于如前所述的微模块机房，所述控制方法包括：

负载监测器实时获取机柜的数据，所述数据包括负载功率、风机转速和风速；

后台主控制器根据负载监测器获取的数据计算总体的风量需求，发送信号至列间空调；

列间空调根据总体的风量需求送风后，将所有的调节风阀打开到同一初始位置，压差测量计检测所在位置的压差；

后台主控制器根据压差数据，调节阻尼板的升降高度；

压差测量计重新检测压差，后台主控制器根据重新检测的压差数据判断各位置压差是否平衡；

后台主控制器根据负载监测器采集的数据计算各个机柜的风量需求，重新调节各个机柜对应的调节风阀的大小；

温度采集器采集机柜的温度数据；

后台主控制器根据温度数据判断各个机柜的温度是否平衡。

本发明中，所述阻尼板的高度可根据不同位置的风压进行确定，通过设置多个高度不一致的阻尼板，使得静压通道中风压和风量达到均衡，减小静压通道中的气流温度差，气流由所述出风口到达机柜处对机柜进行降温，按需进行精准送风，有效提高了气流的使用效率，减小各个机柜之间温差，避免送风浪费和温差大的问题。

附图说明

图1是本发明一实施例提供的微模块机房的结构示意图；

图2是本发明一实施例提供的微模块机房的内部结构示意图；

图3是本发明一实施例提供的微模块机房的爆炸结构示意图；

图4是本发明一实施例提供的风道结构的原理示意图；

图5是本发明一实施例提供的风道结构的循环示意图；

图6是本发明一实施例提供的稳压罩的结构示意图；

图7是本发明一实施例提供的微模块的控制逻辑图。

说明书中的附图标记如下：

1、机房本体；11、本体侧板；12、本体端板；13、封闭门；2、风道结构；21、主骨架；211、第一竖板；212、第二竖板；213、第三竖板；214、第一封板；215、第二封板；216、第三封板；22、第一静压通道；23、第二静压通道；24、阻尼板；25、进风口；26、调节风阀；27、稳压罩；271、底框；272、稳压件；273、散流斜边；274、网孔板；3、第一机柜组；4、第二机柜组；41、列间空调；42、机柜；5、冷风通道；6、热风通道；7、走线架。

具体实施方式

为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1至图6所示，本发明一实施例提供一种风道结构2，包括主骨架21、静压通道和多个阻尼板24。所述主骨架21设置在机柜组的顶部，所述主骨架21上设置进风口25和多个出风口，所述静压通道设置在所述主骨架21上，气流通过所述进风口25进入所述静压通道，并通过多个所述出风口流出所述静压通道，每一所述出风口一一对应地设置在单个机柜42的上方，对机柜42进行降温。

多个所述阻尼板24沿着所述静压通道的延伸方向间隔设置，所述阻尼板24活动连接在所述主骨架21上，所述阻尼板24能够在竖直方向上进行升降，以使得每一所述出风口与所述进风口25之间的压差均在预设压差范围内。

气流由所述进风口25进入所述静压通道中后，沿着所述静压通道，各个所述出风口距离所述进风口25的距离不一样，使得在静压通道中风压难于保持平衡，所述进风口25进入的风量的变化也会引起静压通道中风压平衡的变化，所述阻尼板24的高度根据不同位置的风压进行确定，通过设置多个高度不一致的阻尼板24，使得静压通道中风压和风量达到均衡，减小静压通道中的气流温度差，气流由所述出风口到达机柜42处对机柜42进行降温，按需进行精准送风，有效提高了气流的使用效率，减小各个机柜42之间温差，避免送风浪费和温差大的问题。

在一实施例中，多个所述阻尼板24的设置数量根据机柜组中机柜42的数量进行确定，本实施例中，相邻两个机柜42之间设置一个阻尼板24，通过多个所述阻尼板24将所述静压通道间隔出与机柜42的数量等量的区域，每一区域上设置一个所述出风口。

在一实施例中，所述阻尼板24为电动升降卷帘，通过电机能够带动卷帘升降，根据阻尼板24所在位置的压差来调整所述阻尼板24需要的高度。

如图1至图3所示，本发明一实施例提供一种微模块机房，包括机房本体1、风道结构2，以及设置在所述机房本体1内的第一机柜组3和第二机柜组4，所述第一机柜组3和所述第二机柜组4均包括并列设置的列间空调41和多个机柜42，所述列间空调41设置在机柜组的中间，机柜42设置在所述列间空调41两侧，使得由所述列间空调41两侧的送出风量均匀。所述机柜42包括用于安装配电、通信、锂电池等设备的机柜42，将配电、空调、备电、布线、机柜42、消防、监控、照明等系统集成为一体化。

在一实施例中，所述机房本体1包括宽度方向相对设置的两个本体侧板11和长度方向相对设置的两个本体端板12，本体侧板11平行于第一机柜组3或第二机柜组4，两个所述本体端板12上均设置有封闭门13。

所述风道结构2设置在所述机房本体1上方，封闭在所述机房本体1的上部，所述第一机柜组3和所述第二机柜组4之间为冷风通道5，所述第一机柜组3和所述机房本体1的所述本体侧板11之间、以及所述第二机柜组4和所述机房本体1的所述本体侧板11之间为热风通道6，形成一个冷热分离的微模块机房。

如图4、图5所示，所述列间空调41上送风后回风，所述列间空调41的送风口连接所述风道结构2的所述进风口25，所述风道结构2的所述出风口连接所述冷风通道5，所述冷风通道5内的冷风对机柜组进行降温，机柜组运行散发的热量进入所述热风通道6，所述列间空调41的回风口连接所述热风通道6，从而在所述列间空调41的送风口、所述风道结构2、所述冷风通道5、所述热风通道6和所述列间空调41的回风口之间进行循环。

如图3所示，在一实施例中，所述主骨架21包括第一竖板211、第二竖板212和第三竖板213，所述第一竖板211、所述第二竖板212和所述第三竖板213相互平行且间隔设置，所述第一竖板211和所述第二竖板212之间、以及所述第二竖板212和所述第三竖板213之间均间隔设置有所述阻尼板24，所述第一竖板211和所述第二竖板212之间垂直设置有多个相互平行间隔的多个阻尼板24，所述第二竖板212和所述第三竖板213之间也垂直设置有多个相互平行间隔的多个阻尼板24。

在一实施例中，所述第一竖板211、所述第三竖板213均与所述机房本体1的本体侧板11之间设置有走线架7，所述走线架7位于所述热封通道上方。

在一实施例中，所述风道结构2还包括第一封板214、第二封板215和第三封板216，所述第一封板214和所述第二封板215位于所述主骨架21的下方，所述第一封板214位于所述第一竖板211的底侧和所述第二竖板212的底侧之间，所述第二封板215位于所述第二竖板212的底侧和所述第三竖板213的底侧之间，所述第三封板216位于所述主骨架21上方。

所述第一封板214的宽度小于所述第一竖板211与所述第二竖板212之间的距离，所述第二封板215的宽度小于所述第二竖板212与所述第三竖板213之间的距离，所述第一封板214和所述第二封板215位于所述冷风通道5上方，封闭所述冷风通道5。

在一实施例中，所述静压通道包括第一静压通道22和第二静压通道23，所述第一竖板211、所述第二竖板212、所述第一封板214和所述第三封板216围成所述第一静压通道22，所述第二竖板212、所述第三竖板213、所述第二封板215和所述第三封板216围成所述第二静压通道23。

如图5所示，所述第一静压通道22设置在所述第一机柜组3上方，所述第一机柜组3的顶面与所述第一封板214并列设置在所述第一竖板211和所述第二竖板212之间，所述第一机柜组3的顶面和所述第一封板214共同形成所述第一静压通道22的底面，所述第一机柜组3的所述列间空调41在所述主骨架21对应位置处为所述第一静压通道22的进风口25，所述第一静压通道22的多个出风口设置在所述第一封板214上，所述第一静压通道22的所述出风口的数量根据所述第一机柜组3中机柜42的数量进行确定，本实施例中，所述出风口的数量与机柜42的数量一致。

所述第二静压通道23设置在所述第二机柜组4上方，所述第二机柜组4的顶面与所述第二封板215并列设置在所述第二竖板212和所述第三竖板213之间，所述第二机柜组4的顶面和所述第二封板215共同形成所述第二静压通道23的底面，所述第二机柜组4的所述列间空调41在所述主骨架21对应位置处为所述第二静压通道23的进风口25，所述第二静压通道23的多个出风口设置在所述第二封板215上，所述第二静压通道23的的所述出风口的数量根据所述第二机柜组4中机柜42的数量进行确定，本实施例中，所述出风口的数量与机柜42的数量一致。

在未图示的另一实施例中，所述第一封板214的宽度等于所述第一竖板211与所述第二竖板212之间的距离，所述第一静压通道22的所述进风口25和所述出风口均设置在所述第一封板214上，第一机柜组3的所述列间空调41在所述第一封板214的对应位置处开口，形成所述第一静压通道22的所述进风口25。所述第二封板215的宽度等于所述第二竖板212与所述第三竖板213之间的距离，所述第二静压通道23的所述进风口25和所述出风口均设置在所述第二封板215上，第二机柜组4的所述列间空调41在所述第二封板215的对应位置处开口，形成所述第二静压通道23的所述进风口25。

在一实施例中，每一所述出风口处设置有调节风阀26，用于调节所述出风口的大小，通过调节所述调节风阀26的大小，能够改变所述出风口的出风量，使各个出风口处的出风量达到平衡均匀，有助于减小机柜组中各个机柜42之间的温差。

在一实施例中，所述风道结构2还包括稳压罩27，所述稳压罩27设置在所述进风口25处，冷风从所述列间空调41顶部的送风口送出，气流依次经过所述进风口25和所述稳压罩27后进入所述静压通道中，所述列间空调41送出的气流经过所述稳压罩27时稳定风速和风压。

如图6所示，所述稳压罩27包括底框271、稳压件272、散流斜边273和网孔板274，所述底框271固定在所述列间空调41的送风口处，所述稳压件272设置在所述列间空调41的送风口的上方，所述网孔板274平行设置在所述稳压件272和所述底框271之间。所述散流斜边273垂直设置在所述稳压件272和所述底框271之间，位于同一侧的所述散流斜边273具有不同的倾斜方向，使得气流从所述散流斜边273经过时呈多个方向均衡送出。

所述网孔板274包括沿着所述底框271到所述稳压件272的方向依次设置的80％开孔率网孔板、50％开孔率网孔板和20％开孔率网孔板，所述列间空调41为离心式送风，靠近所述列间空调41的送风口处风速小、风量小，远离送风口处风量大、风速大，上下三层不同开孔率的网孔板274形成阻尼效应，所述列间空调41送风经过每层不同开孔率的网孔板274后，使得整个所述稳压罩27上下出风的风压和风速都达到均衡，均衡后的冷送风再通过所述稳压罩27上不同角度的散流斜边273，将空调冷送风稳压输出，呈三个方向均衡的散流到密闭的所述静压通道内，使得风道结构2中的风压和风速更加均衡。

在一实施例中，所述微模块机房还包括后台主控制器，每一所述机柜42上均设置有用于监测机柜的负载监测器和用于采集温度的温度采集器，每一所述调节风阀26处均设置有压差测量计，所述压差测量计用于测量所述列间空调41的送风口与所述静压通道的各个所述出风口之间的压差。所述负载监测器、所述温度采集器和所述压差测量计电连接所述后台主控制器。

所述静压通道内每个机柜42上部对应一个所述压差测量计和阻尼板24，压差测量计的作用是测量所述列间空调41到每个机柜42上部之间的压差，并将压差数据上传到后台主控制器，后台主控制器经过计算后，调整每个阻尼板24需要升降的高度，使整个静压通道的送风压力达到均衡。

静压通道对应每个机柜42的送风处都有一个调节风阀26，每个机柜42内部有对应的温度采集器，温度采集器采集到温度信息后上传到微模块的后台主控制器，后台主控制器根据采集到的温度信息自动调节调节风阀26需要的风量，达到对每个机柜42都能精确送风的目的。调节风阀26精确送出的冷风到达每个机柜42，机柜42从前部的冷风通道5中吸取冷风，经过机柜42内部的设备热交换后，热风排放到机柜42后部的热风通道6中，空调回风口位于设备后部的热风通道6位置中，把热风吸取到空调回风口，完成整个微模块数据中心系统的热交换。

通过送风稳压-散流-均压-调节的方式，列间空调41对每个机柜42进行按需精确送风制冷，实时监测与调整，温差有效控制住3℃内，有效提高了空调制冷送风的使用效率，解决了传统送风系统温差大的问题，避免了风量的浪费，节能效果明显，安装配合简单。

如图7所示，本发明一实施例提供一种微模块控制方法，应用于如前所述的微模块机房，所述控制方法包括：

负载监测器实时获取机柜的数据，所述数据包括负载功率、风机转速和风速，并上传至后台主控制器；

后台主控制器根据负载监测器获取的数据进行综合运算，根据后台主控制器内置的公式计算出总体的风量需求，发送信号至列间空调41，所述列间空调41根据风量需求调整制冷量和送风量；

列间空调41根据总体的风量需求送风后，将所有的调节风阀26打开到同一初始位置，静压通道内的压差测量计检测所在位置的压差，将不同位置的压差数据上传至后台主控制器；

后台主控制器根据压差数据结合内置的公式计算出各个阻尼板24的高度，调节阻尼板24的升降高度；

当列间空调41送风到达设定的时间后，压差测量计重新检测压差并上传至后台主控制器，后台主控制器根据重新检测的压差数据判断各位置压差是否平衡；

静压通道内压差到达平衡后，后台主控制器根据负载监测器实时获取的数据计算各个机柜42的风量需求，通过内置的公式计算各个机柜42需要的风量，以重新调节各个机柜42对应的调节风阀26的大小，以改变通过所述调节风阀26流向机柜42的风量的大小；

当列间空调41送风到达设定的时间后，温度采集器采集机柜42的温度数据，并将温度数据上传至后台主控制器；

后台主控制器根据温度数据判断各个机柜42的温度是否平衡。

通过微模块控制方法对风量和温度进行管理控制，达到最佳送风状态，实现各个机柜42的精准送风，冷热气流更协调和顺畅，避免热点集中和空气涡流现象产生。

各位置压差是否平衡的判断过程为：

后台主控制器根据压差数据计算出各位置压差的平均值，根据压差平均值与预设压差(10pa)进行对比，来判断静压通道内各位置压差是否达到平衡。

如果判断结果达到压差平衡，则后台主控制器不发送修正信号，各个阻尼板24维持原来的高度位置不变。如果判断结果为压差不平衡，则根据压差平均值与预设压差(10pa)进行对比来反向计算修正数据，并向后台主控制器发送修正信号，根据修正信号调整超过预设压差的阻尼板24的高度位置，直到每个出风口处的压差平均值在预设压差范围内。

各个机柜42的温度是否平衡的判断过程为：

后台主控制器通过每个机柜42内的温度数据计算求得平均值，根据平均值与预设温差(3℃)进行对比，来判断每个机柜42需求风量是否平衡。

如果判断结果达到温度平衡，则后台主控制器不发送修正信号，各个调节风阀26维持原来的开度大小。如果判断结果为温度不平衡，则根据温度平均值与温差(3℃)的对比来反向计算修正数据，并向后台主控制器发送修正信号，根据修正信号调整超过预设温差的调节风阀26的开度大小，直到每个机柜42的温差在预算温差范围内。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。