專利名稱：一種基于水冷空調(diào)內(nèi)機(jī)自動(dòng)控制方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及計(jì)算機(jī)控制領(lǐng)域，具體涉及一種基于水冷空調(diào)內(nèi)機(jī)自動(dòng)控制方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)今整個(gè)社會信息化程度的不斷提高，對于數(shù)據(jù)中心的需求越來越大；同時(shí)伴隨著刀片服務(wù)器、虛擬化、云計(jì)算以及智能控制技術(shù)的普及應(yīng)用，在有限的空間內(nèi)IT設(shè)備的密度和業(yè)務(wù)都不斷增大，隨之而來的是用電負(fù)荷的逐漸加大，熱流密度的不斷提高。作為數(shù) 據(jù)中心(機(jī)房)空調(diào)的集中冷源，冷凍水系統(tǒng)與各自獨(dú)立的直接膨脹式空調(diào)系統(tǒng)相比，制冷效率更高，設(shè)備更集中更少，運(yùn)行更穩(wěn)定，故障率和維護(hù)成本更低，眾多大型數(shù)據(jù)中心普遍使用冷凍水空調(diào)系統(tǒng)。目前以水冷機(jī)組為集中冷源為機(jī)房空調(diào)提供制冷量，其已經(jīng)取得非常好的節(jié)能效果。但是根據(jù)業(yè)界研究數(shù)據(jù)，機(jī)房制冷系統(tǒng)約占到機(jī)房總能耗的40%左右。因此，加強(qiáng)基于水冷機(jī)組的創(chuàng)新研究與應(yīng)用，可以進(jìn)一步解決新一代數(shù)據(jù)中心高熱密度問題、提升機(jī)房可靠性和降低機(jī)房總能耗。現(xiàn)有技術(shù)中的水冷空調(diào)制冷控制系統(tǒng)，在制冷的控制時(shí)，多應(yīng)用當(dāng)前比較成熟的流量/熱量控制法，通過計(jì)量中央空調(diào)冷凍水進(jìn)/出口溫差與標(biāo)準(zhǔn)溫差的比較來判斷末端空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)能量需求量的(即余量判斷法)，同時(shí)其追求供需平衡時(shí)調(diào)節(jié)制冷主機(jī)產(chǎn)生能量的多少時(shí)，考慮系統(tǒng)運(yùn)行的最佳能效比。流量/熱量控制法，是通過計(jì)量水冷空調(diào)室內(nèi)機(jī)冷凍水進(jìn)/出口溫差與標(biāo)準(zhǔn)溫差的比較來判斷末端空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)能量需求量的。末端空氣為設(shè)備熱負(fù)荷傳導(dǎo)的第一介質(zhì)，通過蒸發(fā)器換熱，將熱量傳導(dǎo)至空調(diào)系統(tǒng)的冷媒——冷凍水，冷凍水為第二傳導(dǎo)介質(zhì)，所以根據(jù)熱傳導(dǎo)第二介質(zhì)的溫度差檢測來調(diào)節(jié)第一介質(zhì)在時(shí)效性上面存在滯后性，導(dǎo)致這種方法無法達(dá)到最佳的節(jié)能降耗效果。

發(fā)明內(nèi)容
針對現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明提供一種基于水冷空調(diào)內(nèi)機(jī)自動(dòng)控制方法，最短時(shí)間內(nèi)以最佳節(jié)能的方式達(dá)到溫度差值縮小目的，維持設(shè)備運(yùn)行環(huán)境穩(wěn)定。本發(fā)明提供的一種基于水冷空調(diào)內(nèi)機(jī)自動(dòng)控制方法，其改進(jìn)之處在于，所述方法包括如下步驟( I)控制系統(tǒng)初始化；(2)自動(dòng)裝載系統(tǒng)設(shè)定初始值，包括溫度初始值、室內(nèi)機(jī)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速初始值和電磁閥開度初始值；(3)實(shí)時(shí)采集出風(fēng)口溫度并檢測室內(nèi)機(jī)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和電磁閥開度；(4)判斷所述出風(fēng)口溫度是否等于溫度初始值，是則進(jìn)入步驟(5)，否則根據(jù)差值調(diào)節(jié)室內(nèi)機(jī)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與室內(nèi)機(jī)冷凍水口電磁閥開度，并確定調(diào)節(jié)的范圍，直至所述出風(fēng)口溫度等于溫度初始值；(5)根據(jù)步驟(4)調(diào)節(jié)，繪制成曲線圖并通過顯示器顯示。
其中，步驟(3)出風(fēng)口溫度通過設(shè)置在室內(nèi)機(jī)空調(diào)出風(fēng)口位置的感溫包實(shí)時(shí)采集，并通過風(fēng)機(jī)和電磁閥提供的檢測信號計(jì)算室內(nèi)機(jī)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和電磁閥開度。其中，步驟(4)室內(nèi)機(jī)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速共有16個(gè)等級。其中，當(dāng)室內(nèi)機(jī)出風(fēng)口溫度與溫度初始值之間的差值大于設(shè)定值I時(shí)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與溫差成正比；當(dāng)室內(nèi)機(jī)出風(fēng)口溫度與溫度初始值的差值小于所述設(shè)定值I時(shí)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與溫差絕對值成反比。其中，當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與溫差成正比，所述控制系統(tǒng)輸出風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號增大風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速；當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與溫差絕對值成反比，所述控制系統(tǒng)輸出風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號減小風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。其中，步驟(4)所述室內(nèi)機(jī)冷凍水入口電磁閥開度的調(diào)節(jié)是判斷溫度初始值與出風(fēng)口溫度的差的絕對值是否大于設(shè)定值II，是則進(jìn)行模糊調(diào)節(jié)，否則進(jìn)行PID調(diào)節(jié)；顯示器實(shí)時(shí)顯示室內(nèi)機(jī)冷凍水入口電磁閥開度值。其中，所述設(shè)定值I為0°C。其中，所述設(shè)定值II為2°C。與現(xiàn)有技術(shù)比，本發(fā)明的有益效果為本發(fā)明降低了設(shè)備環(huán)境熱負(fù)荷變化的水冷空調(diào)響應(yīng)速度，達(dá)到進(jìn)一步節(jié)能的效果，減小溫度變化范圍，使IT設(shè)備運(yùn)行環(huán)境更穩(wěn)定。本發(fā)明降低了水冷空調(diào)機(jī)組在相同熱負(fù)荷變化下調(diào)節(jié)設(shè)備環(huán)境的能耗，減小空調(diào)設(shè)備能耗在機(jī)房總能耗中所占的比例，減小機(jī)房PUE值，提高節(jié)能效果。本發(fā)明以水冷空調(diào)室內(nèi)機(jī)送風(fēng)口的溫度與系統(tǒng)設(shè)定溫度之間的差值作為水冷空調(diào)系統(tǒng)實(shí)時(shí)所需能耗，并作為水冷空調(diào)系統(tǒng)能量供應(yīng)的調(diào)節(jié)依據(jù)，水冷空調(diào)機(jī)組按照最佳的能效比運(yùn)行，最短時(shí)間內(nèi)以最佳節(jié)能的方式達(dá)到溫度差值縮小目的，維持設(shè)備運(yùn)行環(huán)境穩(wěn)定。


圖1為本發(fā)明提供的控制方法流程圖。圖2為本發(fā)明提供的控制系統(tǒng)調(diào)節(jié)電磁閥開度(調(diào)節(jié)冷媒流量)流程圖。圖3為本發(fā)明提供的水冷空調(diào)室內(nèi)機(jī)制冷循環(huán)示意圖。圖4為本發(fā)明提供的空調(diào)制冷循環(huán)俯視5為本發(fā)明提供的控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)冷凍水流量控制制冷量示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。本實(shí)施例主要介紹一種基于水冷空調(diào)內(nèi)機(jī)自動(dòng)控制系統(tǒng)，以水冷空調(diào)室內(nèi)機(jī)送風(fēng)口的溫度與系統(tǒng)設(shè)定溫度之間的差值作為水冷空調(diào)系統(tǒng)實(shí)時(shí)所需能耗，并作為水冷空調(diào)系統(tǒng)能量供應(yīng)的調(diào)節(jié)依據(jù)，水冷空調(diào)機(jī)組按照最佳的能效比運(yùn)行，最短時(shí)間內(nèi)以最佳節(jié)能的方式達(dá)到溫度差值縮小目的，維持設(shè)備運(yùn)行環(huán)境穩(wěn)定。具體的，本實(shí)施例提供的一種基于水冷空調(diào)內(nèi)機(jī)自動(dòng)控制方法，其流程圖如圖I所示，具體包括如下步驟(I)控制系統(tǒng)初始化；所述控制系統(tǒng)主要包括監(jiān)控主設(shè)備、感溫包、風(fēng)機(jī)、電磁閥、顯示屏。感溫包、風(fēng)機(jī)、電磁閥和顯示屏分別與監(jiān)控主設(shè)備上對應(yīng)的接口相連接。(2)自動(dòng)裝載系統(tǒng)設(shè)定水冷空調(diào)初始值，包括溫度初始值、室內(nèi)機(jī)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速初始值和電磁閥開度初始值；(3)實(shí)時(shí)采集水冷空調(diào)出風(fēng)口溫度并檢測室內(nèi)機(jī)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和電磁閥開度；(4)判斷所述出風(fēng)口溫度是否等于溫度初始值，是則進(jìn)入步驟(5)，否則根據(jù)差值調(diào)節(jié)室內(nèi)機(jī)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與室內(nèi)機(jī)冷凍水口電磁閥開度，并確定調(diào)節(jié)的范圍，直至所述出風(fēng)口溫度等于溫度初始值；(5)根據(jù)步驟(4)調(diào)節(jié)，繪制成曲線圖并通過顯示器顯示。其水冷空調(diào)室內(nèi)機(jī)制冷循環(huán)示意圖如圖3和圖4所示。該排級機(jī)柜為密閉型機(jī)柜，·水冷空調(diào)室內(nèi)機(jī)前門為送風(fēng)口，后門為回風(fēng)口，送風(fēng)口的風(fēng)扇將已經(jīng)制冷的空氣吹出，空氣遇到前門阻力，向左右水平方向流動(dòng)，服務(wù)器等IT設(shè)備將該空氣吸入，帶走散發(fā)出來的熱量，在后門處匯合，回到空調(diào)室內(nèi)機(jī)后門回風(fēng)口，再通過空調(diào)室內(nèi)機(jī)的換熱器將熱量帶走，將空氣制冷，送風(fēng)口的風(fēng)扇再將制冷后的空氣吹出，這樣就形成一次制冷循環(huán)。步驟(4)室內(nèi)機(jī)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速共有16個(gè)等級，O級至15級，控制系統(tǒng)啟動(dòng)時(shí)，風(fēng)機(jī)工作在初始化默認(rèn)的等級(比如8級)。當(dāng)控制系統(tǒng)檢測室內(nèi)機(jī)出風(fēng)口溫度與系統(tǒng)設(shè)定溫度之間的差值大于0°C時(shí)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速等級提高，增加出風(fēng)口風(fēng)速；當(dāng)室內(nèi)機(jī)出風(fēng)口溫度與溫度初始值的差值小于0°C時(shí)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速等級降低，減小出風(fēng)口風(fēng)速；風(fēng)速等級具體變化會根據(jù)系統(tǒng)控制程序根據(jù)室內(nèi)機(jī)出風(fēng)口溫度與系統(tǒng)設(shè)定溫度之間的差值計(jì)算得出，同時(shí)顯示器實(shí)時(shí)顯示風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速(即風(fēng)量)。所述室內(nèi)機(jī)冷凍水口電磁閥開度的調(diào)節(jié)步驟如圖2所示，控制系統(tǒng)通過調(diào)節(jié)冷凍水流量控制制冷量示意圖如圖5所示。調(diào)節(jié)時(shí)判斷溫度初始值與出風(fēng)口溫度的差的絕對值是否大于2°C，大于2°C屬于模糊調(diào)節(jié)范圍，小于2°C屬于PID調(diào)節(jié)范圍。模糊調(diào)節(jié)通過對比具體的溫差，通過實(shí)驗(yàn)所得到的經(jīng)驗(yàn)值，對電磁閥開度進(jìn)行調(diào)節(jié)；PID調(diào)節(jié)則對比近兩次溫差的變化，通過P調(diào)節(jié)(比例調(diào)節(jié))、I調(diào)節(jié)(積分調(diào)節(jié))、D調(diào)節(jié)(微分調(diào)節(jié))，外加步驟2中對電磁閥開度的檢測進(jìn)行開度反饋調(diào)節(jié)，這一系列的步驟使室內(nèi)機(jī)出風(fēng)口溫度快速、穩(wěn)定的逼近系統(tǒng)設(shè)定溫度，使出現(xiàn)熱負(fù)荷變化的設(shè)備環(huán)境重新趨于穩(wěn)定。在液晶顯示屏上刷新溫度曲線并逐項(xiàng)顯示室內(nèi)機(jī)當(dāng)前風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速(即風(fēng)量)和電磁閥開度值，方便了操作人員的了解監(jiān)控系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)。 本實(shí)施例的水冷空調(diào)為機(jī)房空調(diào)的一種，其冷媒為冷凍水。最后應(yīng)當(dāng)說明的是以上實(shí)施例僅用以說明本發(fā)明的技術(shù)方案而非對其限制，盡管參照上述實(shí)施例對本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)的說明，所屬領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解依然可以對本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行修改或者等同替換，而未脫離本發(fā)明精神和范圍的任何修改或者等同替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1.一種基于水冷空調(diào)內(nèi)機(jī)自動(dòng)控制方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟 (I)控制系統(tǒng)初始化； (2 )自動(dòng)裝載系統(tǒng)設(shè)定初始值，包括溫度初始值、室內(nèi)機(jī)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速初始值和電磁閥開度初始值； (3)實(shí)時(shí)采集出風(fēng)口溫度并檢測室內(nèi)機(jī)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和電磁閥開度； (4)判斷所述出風(fēng)口溫度是否等于溫度初始值，是則進(jìn)入步驟(5)，否則根據(jù)差值調(diào)節(jié)室內(nèi)機(jī)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與室內(nèi)機(jī)冷凍水口電磁閥開度，并確定調(diào)節(jié)的范圍，直至所述出風(fēng)口溫度等于溫度初始值； (5)根據(jù)步驟(4)調(diào)節(jié)，繪制成曲線圖并通過顯示器顯示。
2.如權(quán)利要求I所述的自動(dòng)控制方法，其特征在于，步驟(3)出風(fēng)口溫度通過設(shè)置在室內(nèi)機(jī)空調(diào)出風(fēng)口位置的感溫包實(shí)時(shí)采集，并通過風(fēng)機(jī)和電磁閥提供的檢測信號計(jì)算室內(nèi)機(jī)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和電磁閥開度。
3.如權(quán)利要求I所述的自動(dòng)控制方法，其特征在于，步驟(4)室內(nèi)機(jī)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速共有16個(gè)等級。
4.如權(quán)利要求I所述的自動(dòng)控制方法，其特征在于，當(dāng)室內(nèi)機(jī)出風(fēng)口溫度與溫度初始值之間的差值大于設(shè)定值I時(shí)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與溫差成正比；當(dāng)室內(nèi)機(jī)出風(fēng)口溫度與溫度初始值的差值小于所述設(shè)定值I時(shí)，風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與溫差絕對值成反比。
5.如權(quán)利要求4所述的自動(dòng)控制方法，其特征在于，當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與溫差成正比，所述控制系統(tǒng)輸出風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號增大風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速； 當(dāng)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與溫差絕對值成反比，所述控制系統(tǒng)輸出風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速信號減小風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速。
6.如權(quán)利要求I所述的自動(dòng)控制方法，其特征在于，步驟(4)所述室內(nèi)機(jī)冷凍水入口電磁閥開度的調(diào)節(jié)是判斷溫度初始值與出風(fēng)口溫度的差的絕對值是否大于設(shè)定值II，是則進(jìn)行模糊調(diào)節(jié)，否則進(jìn)行PID調(diào)節(jié)；顯示器實(shí)時(shí)顯示室內(nèi)機(jī)冷凍水入口電磁閥開度值。
7.如權(quán)利要求3所述的自動(dòng)控制方法，其特征在于，所述設(shè)定值I為(TC。
8.如權(quán)利要求5所述的自動(dòng)控制方法，其特征在于，所述設(shè)定值II為2°C。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種基于水冷空調(diào)內(nèi)機(jī)自動(dòng)控制方法，包括步驟有(1)控制系統(tǒng)初始化；(2)自動(dòng)裝載系統(tǒng)設(shè)定初始值，包括溫度初始值、室內(nèi)機(jī)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速初始值和電磁閥開度初始值；(3)實(shí)時(shí)采集出風(fēng)口溫度并檢測室內(nèi)機(jī)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速和電磁閥開度；(4)判斷所述出風(fēng)口溫度是否等于溫度初始值，是則進(jìn)入步驟(5)，否則根據(jù)差值調(diào)節(jié)室內(nèi)機(jī)風(fēng)機(jī)轉(zhuǎn)速與室內(nèi)機(jī)冷凍水口電磁閥開度，并確定調(diào)節(jié)的范圍，直至所述出風(fēng)口溫度等于溫度初始值；(5)根據(jù)步驟(4)調(diào)節(jié)，繪制成曲線圖并通過顯示器顯示。本發(fā)明降低了水冷空調(diào)機(jī)組在相同熱負(fù)荷變化下調(diào)節(jié)設(shè)備環(huán)境的能耗，減小空調(diào)設(shè)備能耗在機(jī)房總能耗中所占的比例，減小機(jī)房PUE值，提高節(jié)能效果。
文檔編號F24F11/00GK102878639SQ201210338999
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月13日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月13日
發(fā)明者孫振, 沈衛(wèi)東, 邵宗有, 劉金星, 李寶雨, 李可 申請人:曙光信息產(chǎn)業(yè)(北京)有限公司