黃毅，楊軍志

(江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限責(zé)任公司)

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大型數(shù)據(jù)中心空調(diào)群控技術(shù)的應(yīng)用研究

黃毅，楊軍志

(江蘇省郵電規(guī)劃設(shè)計院有限責(zé)任公司)

【摘要】首先介紹了當(dāng)前國內(nèi)外數(shù)據(jù)中心空調(diào)群控技術(shù)的發(fā)展概況和基本概念，然后就某大型數(shù)據(jù)中心案例，分別介紹了當(dāng)前數(shù)據(jù)中心末端精密空調(diào)群控和冷水機(jī)組群控的特點及原理，并分析了該技術(shù)如何在數(shù)據(jù)中心實現(xiàn)真正意義上的節(jié)能，最后對大型數(shù)據(jù)中心機(jī)房應(yīng)用該技術(shù)的前景進(jìn)行了展望并對全文進(jìn)行了總結(jié)。

【關(guān)鍵詞】群控；BACNET；COP

The Application of Air-Conditioning Group Control Technology in Large Data Center

HUANG Yi, YANG Jun-zhi

(Jiangsu Posts & Telecommunications Planning and Designing Institute Co. Ltd.,)

【 Abstract】In this paper we describes the development and basic concepts of the air-conditioning group control technology, then we introduce the principle,the basic characteristics of the technology in a case of the large data center，and we analysis of the technology of how to realize the energy saving in the data center, and finally we analysis the application of the technology in large data center prospect and summary the text.

【Keywords】group control; BACNET; COP

1 國內(nèi)外數(shù)據(jù)中心空調(diào)群控技術(shù)的發(fā)展概況

當(dāng)前，國內(nèi)外數(shù)據(jù)中心空調(diào)群控技術(shù)主要應(yīng)用在冷水機(jī)組群控方面，且各行業(yè)對于冷水機(jī)組群控技術(shù)的掌握水平參差不齊，很多用戶還是處在手動狀態(tài)，有的用戶裝了群控系統(tǒng)也不知道如何很好地應(yīng)用。國內(nèi)對于末端空調(diào)群控基本屬于空白，都是由運維人員手動去設(shè)置相應(yīng)參數(shù)和操作；也有的由空調(diào)專業(yè)廠家做一套小范圍的群控系統(tǒng)或由動力環(huán)境監(jiān)控廠家定制，來實現(xiàn)空調(diào)輪巡切換功能。

2 末端精密空調(diào)群控

2.1 末端精密空調(diào)群控的特點及原理

2.1.1末端群控總體要求

設(shè)計末端精密空調(diào)群控系統(tǒng)的主要目的在于：將數(shù)據(jù)中心內(nèi)所有精密空調(diào)在安全穩(wěn)定可靠的前提下進(jìn)行聯(lián)合群控，對精密空調(diào)的信息進(jìn)行分析、歸類、處理、判斷；采用最優(yōu)化的控制手段并結(jié)合現(xiàn)代計算機(jī)技術(shù)對精密空調(diào)設(shè)備進(jìn)行全面有效地監(jiān)控和管理，使精密空調(diào)設(shè)備始終處于有條不紊、協(xié)同一致的高效、有序狀態(tài)，以確保機(jī)房設(shè)備在恒溫的環(huán)境當(dāng)中盡量節(jié)省能耗及日常管理的各項費用，保證系統(tǒng)充分運行，使投資能得到一個良好的回報。

2.1.2末端群控特點、原理

某大型數(shù)據(jù)中心1～4層為機(jī)房，共計32個機(jī)房182臺精密空調(diào).針對每個機(jī)房均做了冷、熱通道封閉處理，在冷熱通道內(nèi)分別增加相應(yīng)的溫濕度傳感器。

1）末端群控特點

對機(jī)房進(jìn)行分區(qū)，通過冷熱通道溫度傳感器數(shù)據(jù)分析，加減各分區(qū)內(nèi)空調(diào)。避免空調(diào)在低負(fù)荷下運行，提高空調(diào)運行效率，降低能耗，及時體現(xiàn)各分區(qū)、各位置溫度狀態(tài)，通過數(shù)據(jù)整理分析，發(fā)現(xiàn)空調(diào)運轉(zhuǎn)效率，合理備載輪替運行空調(diào)。

2）控制原理

(1)冷通道溫度 22±2℃控制，即冷通風(fēng)道(冷池)平均溫度≤24℃；

(2)末端精密空調(diào)機(jī)組為N+1 控制：

①維持冷通道(冷池)平均溫度≤24℃的自動啟停末端精密空調(diào)機(jī)組；

②自動依據(jù) (時間控制) 來自動輪替啟停末端精密空調(diào)機(jī)組；

③自動依據(jù) (機(jī)組故障) 來自動輪替啟停末端精密空調(diào)機(jī)組。

控制可通過繼電器與空調(diào)的干結(jié)點或RS485通訊接口對接，但需與動力環(huán)境監(jiān)控系統(tǒng)所占用的RS485通訊接口區(qū)分開。如圖1所示。

圖1　接口對接

2.2 末端精密空調(diào)群控界面

由于該項目每個機(jī)房設(shè)置了相應(yīng)的控制器，且?guī)в杏|摸屏方式操作，因此可在每個機(jī)房查看到相應(yīng)分區(qū)內(nèi)的溫濕度情況，并可做相應(yīng)的參數(shù)設(shè)置、修改。

1）機(jī)房分區(qū)空調(diào)狀態(tài)、送風(fēng)、回風(fēng)、環(huán)境溫度、平均溫度展示

展示界面見圖2，其他區(qū)域也參考圖2。

圖2　1層1#機(jī)房A區(qū)監(jiān)視畫面

2）末端精密空調(diào)機(jī)組手動/自動切換、平均溫度設(shè)定機(jī)房設(shè)定畫面見圖3。

圖3　手動/自動切換、平均溫度設(shè)定界面

3）末端精密空調(diào)機(jī)組冷池溫度設(shè)定

機(jī)房設(shè)定畫面見圖4。

圖4　冷池溫度設(shè)定界面

3 冷機(jī)群控的特點及原理

3.1 國內(nèi)主流冷機(jī)群控策略特點及原理

冷水機(jī)組的加減機(jī)控制邏輯有多種選擇，相對可靠、節(jié)能的方式是以壓縮機(jī)運行電流RLA與額定電流的比值為依據(jù)。當(dāng)系統(tǒng)負(fù)荷增大時，控制系統(tǒng)會自動對當(dāng)前系統(tǒng)實際的冷凍水總供水溫度值與冷凍水供水溫度設(shè)定值進(jìn)行比較，并且自控系統(tǒng)會根據(jù)事先設(shè)定好的加載參數(shù)進(jìn)行判斷。如果滿足加載條件，則自動控制系統(tǒng)會自動啟動下一臺機(jī)組以滿足系統(tǒng)的需要。當(dāng)冷凍機(jī)組的電流百分比低于設(shè)定的下限值，則減載該臺冷凍機(jī)組。

該項目根據(jù)開啟不同臺數(shù)冷機(jī)對應(yīng)的不同COP曲線決定冷機(jī)的加減機(jī)，實現(xiàn)了真正意義上的機(jī)組節(jié)能。

3.2 本項目冷機(jī)群控策略特點及原理

本項目共選用了5臺冷水機(jī)組，開啟不同臺數(shù)的冷機(jī)對應(yīng)的總COP曲線各不相同。本設(shè)計根據(jù)所選冷水機(jī)組不同工況下的單臺機(jī)組COP曲線進(jìn)行建模，繪制出5臺冷機(jī)總負(fù)荷率為橫軸的COP曲線圖（見圖5）。

進(jìn)行建模的COP曲線共有5條，分別為：開1臺冷機(jī)總負(fù)荷率為0%～20%的COP曲線；開2臺冷機(jī)總負(fù)荷率為0%～40%的COP曲線；開3臺冷機(jī)，總負(fù)荷率為0%～60%的COP曲線；開4臺冷機(jī)，總負(fù)荷率為0%～80%的COP曲線；開5臺冷機(jī)，總負(fù)荷率為0%～100%的COP曲線。

根據(jù)冷凍水回水管上安裝的能量表計量出的實際負(fù)荷，除（該負(fù)荷維持30s）以5臺冷機(jī)的總額定負(fù)荷得出實際的總負(fù)荷率。將得出的總負(fù)荷率對照已經(jīng)建模的COP曲線，取該負(fù)荷率對應(yīng)的COP值最高點所在的曲線，即可明確在該負(fù)荷率下總COP值最高的冷機(jī)開啟臺數(shù)。明確最高運行效率的開啟臺數(shù)后，對現(xiàn)行運行的冷機(jī)進(jìn)行適當(dāng)?shù)募訖C(jī)或減機(jī)。

圖5　不同負(fù)載率下系統(tǒng)綜合COP性能曲線（15℃）

4 結(jié)束語

本文對國內(nèi)數(shù)據(jù)中心的末端空調(diào)及冷機(jī)群控技術(shù)現(xiàn)狀進(jìn)行了分析，結(jié)合某大型數(shù)據(jù)中心案例應(yīng)用對技術(shù)進(jìn)行了深入的分析，實現(xiàn)了真正意義上的綠色數(shù)據(jù)中心，在國內(nèi)尚屬首例。相信在國家大數(shù)據(jù)、云計算技術(shù)飛速發(fā)展的今天，必定會在未來的數(shù)據(jù)中心中得到更好的應(yīng)用。