空调自适应回风温度控制或送风温度控制方法及系统与流程

本技术涉及空调控制，涉及单机柜数据中心空调节能控制，具体涉及一种空调自适应回风温度控制或送风温度控制方法及系统。

背景技术：

1、近年来，微模块数据中心目前逐渐成为数据中心建设的热点，其特点是将列间空调和机柜放置在一个封闭的冷热通道当中，可以有效的提高列间空调的制冷利用率。微模块数据中心的冷却能耗不仅需要考虑外界温度较高导致的热传导，同时需要考虑it设备自身产生的热量。it设备自身产生的热量与it设备正常工作的能耗相关，制冷能耗随it负载而变化。此外，地理位置、运行时间、设备年限、机架部署等时空因，也影响数据中心的制冷能耗。若使数据中心保持在合适的温度，则需根据不同的影响因素调整控制参数。

2、目前较为普遍的还是基于温湿度设定值调节的传统的空调控制方式。对于单体空调控制的主要方法是检测列间空调出风或者回风温度与设定温度的温度偏差，根据温度偏差所处范围，对列间空调的水阀和风机进行调节。如检测的冷热通道内的平均温度与设定值做实时比较，采用pid的控制方式对列间空调的水阀和风机进行调节。对于机架式空调系统而言，空调本身只能单独进行送风设定温度或者回风设定温度控制，对于另一温度的变化对所控环境的影响容易顾此失彼，出现局部热点，且其温度控制设定值为常数，空调制冷无法及时跟随服务器负载的变化，冷热源无法精确匹配，使得部分负荷运行时冷量过剩，进而使得节能效果不够理想。因此，传统意义上的被动控制平均制冷方式已难满足现在的微模块机房的控温需求，难以降低pue(power usage effectiveness，电源使用效率)指标，pue是评价数据中心能源效率的指标，是数据中心消耗的所有能源与it负载消耗的能源的比值。

3、针对上述问题，现有技术中提出通过数据采集系统采集组合式机柜测温装置、区域温度监测装置、室外环境监测装置、主动式气流引流通风装置、数据中心精密空调系统和数据中心新风系统的各运行参数，通过控制器分析计算对数据中心精密空调系统和数据中心新风系统进行闭环控制。超过机柜内设备硬件运行温度正常范围，优先调节主动式气流引流通风装置，若不能有效降温的情况下，调节数据中心精密空调系统和数据中心新风系统参数。以数据中心运行环境温度18℃～27℃作为正常范围进行调节，未能体现pue指标最优化控制，仅考虑机柜进风口温度测点的温度约束，没有考虑整个数据中心的温度调节忽略了it设备发热产生的机柜出风口温度影响，调整方案相对片面，容易造成机柜热通道温度偏高。

技术实现思路

1、为解决上述问题，本发明提供了一种空调自适应回风温度控制或送风温度控制方法及系统。通过对数据中心环境温度状态的感知和it负载的变化，对送风设定温度或回风设定温度进行自适应调整，以调整空调制冷需求，确定空调在不同运行负载下的最佳的设定值，实现制冷系统能效最优。

2、根据第一方面，本发明提供一种空调自适应回风温度控制方法，包括：步骤s201.采集当前时刻的负载功率、冷通道温度、热通道温度、运行的回风设定温度；步骤s202.根据预设的冷通道温度范围、预设的热通道温度范围、所述当前时刻的负载功率、冷通道温度、热通道温度、运行的回风设定温度，计算下一时刻的回风设定温度；步骤s203.基于所述下一时刻的回风设定温度计算制冷需求量并进行制冷操作，返回步骤s201。

3、优选的，根据预设的冷通道温度范围、预设的热通道温度范围、所述当前时刻的负载功率、冷通道温度、热通道温度、运行的回风设定温度，计算下一时刻的回风设定温度，包括：在所述当前时刻的负载功率大于0的场景下，

4、若当前时刻的所述热通道温度大于所述热通道温度范围的上限温度，但当前时刻的所述冷通道温度在所述冷通道温度范围内，则下一时刻的回风设定温度treturn,set(t+1)为：

5、treturn,set(t+1)＝t′return,set(t)+kp(thot_max-toutlet(t))

6、其中，t′return,set(t)为当前时刻的所述运行的回风设定温度，kp为预设的温度比例带，thot_max为所述热通道温度范围的上限温度，toutlet(t)为当前时刻的所述热通道温度；或者

7、若当前时刻的所述冷通道温度大于所述冷通道温度范围的上限温度，则下一时刻的回风设定温度treturn,set(t+1)为：

8、treturn,set(t+1)＝t′return,set(t)+kp(tcool_max-tinlet(t))

9、其中，tcool_max为所述冷通道温度范围的上限温度，tinlet(t)为当前时刻的所述冷通道温度。

10、优选的，根据预设的冷通道温度范围、预设的热通道温度范围、所述当前时刻的负载功率、冷通道温度、热通道温度、运行的回风设定温度，计算下一时刻的回风设定温度，包括：在所述当前时刻的负载功率等于0的场景下，

11、若当前时刻的所述热通道温度大于所述热通道温度范围的上限温度，则下一时刻的回风设定温度treturn,set(t+1)为：

12、treturn,set(t+1)＝t′return,set(t)+kp(thot_max-toutlet(t))

13、其中，t′return,set(t)为当前时刻的所述运行的回风设定温度，kp为预设的温度比例带，thot_max为所述热通道温度范围的上限温度，toutlet(t)为当前时刻的所述热通道温度。

14、优选的，根据预设的冷通道温度范围、预设的热通道温度范围、所述当前时刻的负载功率、冷通道温度、热通道温度、运行的回风设定温度，计算下一时刻的回风设定温度，还包括：计算得到所述下一时刻的回风设定温度之后，判断所述下一时刻的回风设定温度是否在预设的回风设定温度调节范围内：若所述下一时刻的回风设定温度大于所述回风设定温度调节范围的上限温度，则将所述回风设定温度调节范围的上限温度作为下一时刻的回风设定温度；或者若所述下一时刻的回风设定温度小于所述回风设定温度调节范围的下限温度，则将所述回风设定温度调节范围的下限温度作为下一时刻的回风设定温度。

15、优选的，基于所述下一时刻的回风设定温度计算制冷需求量以及进行制冷操作，包括：基于所述下一时刻的回风设定温度、当前时刻空调的回风温度、预设的温度死区、预设的温度比例带，确定制冷需求量；根据所述制冷需求量进行制冷操作。

16、优选的，其中：当前时刻的所述热通道温度为上一时刻到当前时刻的时间段内的热通道温度的平均值；当前时刻的所述冷通道温度为上一时刻到当前时刻的时间段内的冷通道温度的平均值；以及当前时刻的所述运行的回风设定温度是从数据库或空调通讯模块中读取的。

17、根据第二方面，本发明提供一种空调自适应回风温度控制系统，包括：温度采集模块、功率采集模块以及回风温度控制模块；所述温度采集模块，用于采集当前时刻的冷通道温度、热通道温度、运行的回风设定温度；所述功率采集模块，用于采集当前时刻的负载功率；所述回风温度控制模块，用于执行如第一方面中的回风温度控制方法。

18、根据第三方面，本发明提供一种空调自适应送风温度控制方法，包括：步骤s401.采集当前时刻的负载功率、冷通道温度、热通道温度、运行的送风设定温度；步骤s402.根据预设的冷通道温度范围、预设的热通道温度范围、所述当前时刻的负载功率、冷通道温度、热通道温度、运行的送风设定温度，计算下一时刻的送风设定温度；步骤s403.基于所述下一时刻的送风设定温度计算制冷需求量并进行制冷操作，返回步骤s401。

19、优选的，根据预设的冷通道温度范围、预设的热通道温度范围、所述当前时刻的负载功率、冷通道温度、热通道温度、运行的送风设定温度，计算下一时刻的送风设定温度，包括：在所述当前时刻的负载功率大于0的场景下，

20、若当前时刻的所述冷通道温度大于所述冷通道温度范围的上限温度，但当前时刻的所述热通道温度在所述热通道温度范围内，则计算下一时刻的送风设定温度tsupply,set(t+1)为：

21、tsupply,set(t+1)＝t′supply,set(t)+kp(tcool_max-tinlet(t))

22、其中，t′supply,set(t)为当前时刻运行的送风设定温度，kp为预设的温度比例带，tcool_max为所述冷通道温度范围的上限温度，tinlet(t)为所述冷通道温度的实时值；或者

23、若当前时刻的所述热通道温度大于所述热通道温度范围的上限温度，则下一时刻的送风设定温度tsupply,set(t+1)为：

24、tsupply,set(t+1)＝t′supply,set(t)+kp(thot_max-toutlet(t))

25、其中，thot_max为所述热通道温度范围的上限温度，toutlet(t)为当前时刻的所述热通道温度。

26、优选的，根据预设的冷通道温度范围、预设的热通道温度范围、所述当前时刻的负载功率、冷通道温度、热通道温度、运行的送风设定温度，计算下一时刻的送风设定温度，包括：在所述当前时刻的负载功率等于0的场景下，

27、若当前时刻的所述热通道温度大于所述热通道温度范围的上限温度，则下一时刻的送风设定温度tsupply,set(t+1)为：

28、tsupply,set(t+1)＝t′supply,set(t)+kp(thot_max-toutlet(t))

29、其中，t′supply,set(t)为当前时刻运行的送风设定温度，kp为预设的温度比例带，thot_max为所述热通道温度范围的上限温度，toutlet(t)为当前时刻的所述热通道温度。

30、优选的，根据预设的冷通道温度范围、预设的热通道温度范围、所述当前时刻的负载功率、冷通道温度、热通道温度、运行的送风设定温度，计算下一时刻的送风设定温度，还包括：计算得到所述下一时刻的送风设定温度之后，判断所述下一时刻的送风设定温度是否在预设的送风设定温度调节范围内：若所述下一时刻的送风设定温度大于所述送风设定温度调节范围的上限温度，则将所述送风设定温度调节范围的上限温度作为下一时刻的送风设定温度；若所述下一时刻的送风设定温度小于所述送风设定温度调节范围的下限温度，则将所述送风设定温度调节范围的下限温度作为下一时刻的送风设定温度。

31、优选的，基于所述下一时刻的送风设定温度计算制冷需求量以及进行空调制冷，包括：基于所述下一时刻的送风设定温度、当前时刻空调的送风温度、预设的温度死区、预设的温度比例带，确定制冷需求量；根据所述制冷需求量进行制冷操作。

32、优选的，其中：当前时刻的所述热通道温度为上一时刻到当前时刻的时间段内的热通道温度的平均值；当前时刻的所述冷通道温度为上一时刻到当前时刻的时间段内的冷通道温度的平均值；以及当前时刻的所述运行的送风设定温度是从数据库或空调通讯模块中读取的。

33、根据第四方面，本发明提供一种空调自适应送风温度控制系统，包括：温度采集模块、功率采集模块以及送风温度控制模块；所述温度采集模块，用于采集当前时刻的冷通道温度、热通道温度、运行的送风设定温度；所述功率采集模块，用于采集当前时刻的负载功率；所述送风温度控制模块，用于执行如第三方面中的送风温度控制方法。

34、本发明通过对数据中心环境温度状态的感知和it负载的变化，对送风设定温度或回风设定温度进行自适应调整，以调整空调制冷需求，在精准有效满足机柜温度要求的同时，降低空调总体能耗，从而降低pue指标。同时，可以自适应不同地理位置、不同运行时间、不同机架部署和负载等条件下的温度智能管控，实现冷量、环境和负载的精确匹配，以达到节能目标。