(江蘇達海智能系統(tǒng)股份有限公司, 上海 200433)

0 引 言

目前,我國數(shù)據(jù)中心最常用的自然冷卻手段是利用室外空氣某些時段的低焓值對機房內IT設備進行冷卻。AHU風墻技術是一種新風自然冷卻技術,當室外空氣溫度低于室內溫度并且達到設計工況值時引入室外新風,將機房模塊內熱量帶走,停止機械制冷或部分使用機械制冷,達到機房內溫度降低的目的[1-2]。

數(shù)據(jù)中心所有節(jié)能措施的前提是安全,包括空氣質量的保證和空調設備本身的安全。本文主要討論風墻控制的邏輯,以保證風墻模式的合理應用和空調系統(tǒng)的可靠運行。

1 AHU風墻方式下制冷系統(tǒng)的BA控制模式

空氣處理機組(AHU)風墻系統(tǒng)一般由進風單元、加濕單元、風墻單元、排風單元、回風單元和控制單元組成,控制系統(tǒng)內置4種運行模式:回風模式,新風模式,混風模式,AHU防凍混風模式。

采用AHU風墻技術的數(shù)據(jù)中心,每個數(shù)據(jù)模塊內AHU風墻單元一般是通過N+X方式冗余配置,通過風墻群控控制器實現(xiàn)群控管理和控制,群控控制器采用1+1熱備冗余配置。數(shù)據(jù)中心內所有機房模塊的群控控制單元與數(shù)據(jù)中心的冷站控制單元連接,實現(xiàn)整個數(shù)據(jù)中心制冷系統(tǒng)的集成聯(lián)動控制。群控控制器通過采集室內外環(huán)境參數(shù),判斷風墻系統(tǒng)的工作模式,每個數(shù)據(jù)模塊內的風墻進風閥、機房回風閥、機房排風閥均由群控控制器控制,群控控制器對AHU單元的冷凍水閥、加濕、EC風機陣列組等進行控制,實現(xiàn)不同的工作模式(回風、新風、混風模式由群控控制器決定),并發(fā)出信號給冷站BA控制系統(tǒng)。冷站控制通過判斷各模塊群控控制器的信息,將冷站設備設定到相應的模式工況。在混風模式下,冷站BA系統(tǒng)根據(jù)蓄冷罐溫度可以對風墻群控控制發(fā)出“防凍”需求,群控控制器在運行混風模式下切換進入防凍混風模式,強制風墻單元的電動水閥小流量開啟,通過與機房內換熱,小負荷給蓄冷罐加熱,這樣不會太多干擾到AHU風墻單元的控制。風墻系統(tǒng)的其他設備仍延續(xù)混風模式下運行狀態(tài),提高冬季寒冷天氣下水系統(tǒng)設備的安全性[3-4]。

2 AHU風墻控制系統(tǒng)與冷站BA系統(tǒng)的信號指令交互

(1) 回風模式:風墻群控器自行確定模式,并發(fā)送給BA系統(tǒng)兩個DO信號(回風模式準備、回風模式確認),此模式下AHU風墻系統(tǒng)全部利用冷盤管,采用機械制冷方式對室內空氣進行降溫。

(2) 新風模式:風墻群控器自行確定模式,并發(fā)送給BA系統(tǒng)兩個DO信號(新風模式準備、新風模式確認),此模式下AHU風墻系統(tǒng)全部利用新風對室內空氣進行降溫控制。

(3) 混風模式:風墻群控器自行確定模式,并發(fā)送給BA系統(tǒng)兩個DO信號(混風模式準備、混風模式確認),此模式下AHU風墻系統(tǒng)利用新風和回風混合對室內空氣進行降溫。

(4) 防凍混風模式:風墻群控器接收到BA系統(tǒng)進行防凍模式(對蓄冷加熱)命令,這時AHU單元將閥門進行小開度設定,根據(jù)室內溫度進行新風閥、回風閥調節(jié)控制(新回風反比例進行混風),通過混風(利用室內服務器熱量)對冷盤管進行加熱控制;排風閥調節(jié)控制,根據(jù)室內外壓差調節(jié)排風閥開度。

3 冷站BA系統(tǒng)的控制策略

風墻群控器將運行模式通知BA系統(tǒng),BA系統(tǒng)根據(jù)風墻群控器的模式進行冷水機組、循環(huán)水泵的監(jiān)控模式切換,滿足制冷模式的正常運行。

3.1 回風模式冷站監(jiān)控

回風模式冷站監(jiān)控流程如圖1所示。

(1) 風墻群控器發(fā)出“準備進入回風模式”信號DO給BA系統(tǒng),BA系統(tǒng)程序確認冷機系統(tǒng)可以啟動,即發(fā)給風墻群控器“冷機系統(tǒng)準備啟動”信號DO。

(2) BA系統(tǒng)命令冷機運行,空調泵運行,檢測空調總管進出水溫度、壓力、流量,BA系統(tǒng)確認這些參數(shù)滿足風墻群控器運行需求后發(fā)給風墻群控器“冷機系統(tǒng)正常運行”信號DO,風墻群控器開始按照回風模式運行。

圖1 回風模式冷站監(jiān)控流程

(3) 風墻群控器確認回風模式正常運行,發(fā)給BA系統(tǒng)風墻群控器“確認進入回風模式”信號DO。至此,回風模式切換完畢。

3.2 新風模式冷站監(jiān)控

新風模式冷站監(jiān)控流程如圖2所示。

(1) 風墻群控器發(fā)出“準備進入新風模式”信號DO給BA系統(tǒng),BA系統(tǒng)程序確認冷機系統(tǒng)可以關機,即發(fā)給風墻群控器“冷機系統(tǒng)準備停機”信號DO。

(2) BA系統(tǒng)命令冷機停止運行,空調泵延時停止運行,BA系統(tǒng)確認冷機、空調水泵停機后發(fā)給風墻群控器“冷機系統(tǒng)正常停機”信號DO,風墻群控器即開始按照新風模式運行。

(3) 風墻群控器確認新風模式正常運行,發(fā)給BA系統(tǒng)風墻群控器“確認進入新風模式”信號DO。至此,新風模式切換完畢。

圖2 新風模式冷站監(jiān)控流程

3.3 混風模式冷站監(jiān)控

混風模式冷站監(jiān)控流程如圖3所示。

(1) 風墻群控器發(fā)出“準備進入混風模式”信號DO給BA系統(tǒng),BA系統(tǒng)程序確認冷機系統(tǒng)可以關機(或已經處于關機狀態(tài)),即發(fā)給風墻群控器“冷機系統(tǒng)準備關機”信號DO。

(2) BA系統(tǒng)命令冷機停止運行,空調泵延時停機運行(或已經處于關機狀態(tài)),BA系統(tǒng)確認冷機、空調水泵停機后發(fā)給風墻群控器“冷機系統(tǒng)正常關機”信號DO,風墻群控器即開始按照混風模式運行。

(3) 風墻群控器確認混風模式正常運行,發(fā)給BA系統(tǒng)風墻群控器“確認進入混風模式”信號DO。至此,混風模式切換完畢。

3.4 防凍混風模式冷站監(jiān)控

防凍混風模式冷站監(jiān)控流程如圖4所示。

(1) BA系統(tǒng)檢測到蓄冷罐內溫度低于設定報警值,對風墻群控器發(fā)出“防凍準備命令”信號DO。

圖3 混風模式冷站監(jiān)控流程

(2) 風墻群控器確認收到命令信號后即向BA系統(tǒng)發(fā)出“防凍模式準備”反饋信號DO,風墻群控器通知AHU控制單元低流量開啟電動二通閥開度至設定值,確認電動二通閥已經開啟到位,即向BA系統(tǒng)發(fā)出“防凍模式完成”反饋信號DO。

(3) BA系統(tǒng)開啟空調泵,對蓄冷罐進行加熱,檢測到蓄冷罐溫度達到設定要求后,取消風墻群控器防凍混風模式指令,命令空調水泵關機。至此,防凍(混風)模式切換完畢。

4 結 語

AHU風墻可以比較充分地利用室外空氣的低焓值對IT設備進行冷卻,除了空氣凈化處理外,對空調系統(tǒng)(包括AHU風墻水機組)運行模式進行控制,尤其是對蓄冷系統(tǒng)采取防凍保護,因此要對BA控制系統(tǒng)進行合理設計和管理。

圖4 防凍混風模式冷站監(jiān)控流程

[1]數(shù)據(jù)中心設計規(guī)范:GB50174—2017[S].

[2]數(shù)據(jù)中心制冷與空調設計標準:T/CECS487—2017[S].

[3]彭殿貞.綠色數(shù)據(jù)中心空調設計[M].北京:中國建筑工業(yè)出版社,2015.

[4]劉秋新.暖通空調節(jié)能技術與工程應用[M].北京:機械工業(yè)出版社,2016.