黃毅，楊軍志

(江蘇省郵電規(guī)劃設計院有限責任公司)

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大型數(shù)據(jù)中心空調(diào)群控技術的應用研究

黃毅，楊軍志

(江蘇省郵電規(guī)劃設計院有限責任公司)

【摘要】首先介紹了當前國內(nèi)外數(shù)據(jù)中心空調(diào)群控技術的發(fā)展概況和基本概念，然后就某大型數(shù)據(jù)中心案例，分別介紹了當前數(shù)據(jù)中心末端精密空調(diào)群控和冷水機組群控的特點及原理，并分析了該技術如何在數(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)中心機房應用該技術的前景進行了展望并對全文進行了總結(jié)。

【關鍵詞】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)群控技術的發(fā)展概況

當前，國內(nèi)外數(shù)據(jù)中心空調(diào)群控技術主要應用在冷水機組群控方面，且各行業(yè)對于冷水機組群控技術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置相應參數(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)定可靠的前提下進行聯(lián)合群控，對精密空調(diào)的信息進行分析、歸類、處理、判斷；采用最優(yōu)化的控制手段并結(jié)合現(xiàn)代計算機技術對精密空調(diào)設備進行全面有效地監(jiān)控和管理，使精密空調(diào)設備始終處于有條不紊、協(xié)同一致的高效、有序狀態(tài)，以確保機房設備在恒溫的環(huán)境當中盡量節(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層為機房，共計32個機房182臺精密空調(diào).針對每個機房均做了冷、熱通道封閉處理，在冷熱通道內(nèi)分別增加相應的溫濕度傳感器。

1）末端群控特點

對機房進行分區(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，即冷通風道(冷池)平均溫度≤24℃；

(2)末端精密空調(diào)機組為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)機組；

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

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

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

1）機房分區(qū)空調(diào)狀態(tài)、送風、回風、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#機房A區(qū)監(jiān)視畫面

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

圖3　手動/自動切換、平均溫度設定界面

3）末端精密空調(diào)機組冷池溫度設定

機房設定畫面見圖4。

圖4　冷池溫度設定界面

3 冷機群控的特點及原理

3.1 國內(nèi)主流冷機群控策略特點及原理

冷水機組的加減機控制邏輯有多種選擇，相對可靠、節(jié)能的方式是以壓縮機運行電流RLA與額定電流的比值為依據(jù)。當系統(tǒng)負荷增大時，控制系統(tǒng)會自動對當前系統(tǒng)實際的冷凍水總供水溫度值與冷凍水供水溫度設定值進行比較，并且自控系統(tǒng)會根據(jù)事先設定好的加載參數(shù)進行判斷。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組以滿足系統(tǒng)的需要。當冷凍機組的電流百分比低于設定的下限值，則減載該臺冷凍機組。

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

3.2 本項目冷機群控策略特點及原理

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

進行建模的COP曲線共有5條，分別為：開1臺冷機總負荷率為0%～20%的COP曲線；開2臺冷機總負荷率為0%～40%的COP曲線；開3臺冷機，總負荷率為0%～60%的COP曲線；開4臺冷機，總負荷率為0%～80%的COP曲線；開5臺冷機，總負荷率為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荷，除（該負荷維持30s）以5臺冷機的總額定負荷得出實際的總負荷率。將得出的總負荷率對照已經(jīng)建模的COP曲線，取該負荷率對應的COP值最高點所在的曲線，即可明確在該負荷率下總COP值最高的冷機開啟臺數(shù)。明確最高運行效率的開啟臺數(shù)后，對現(xiàn)行運行的冷機進行適當?shù)募訖C或減機。

圖5　不同負載率下系統(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)及冷機群控技術現(xiàn)狀進行了分析，結(jié)合某大型數(shù)據(jù)中心案例應用對技術進行了深入的分析，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用。