一种针对大型数据中心空调能耗优化的温度控制方法

1.本发明涉及温度控制方法，尤其涉及针对大型数据中心空调控温的系统和方法。


背景技术：

2.大型数据中心采用大功率的空调降温是常用的降温手段。但服务器的温度并不是一致的，有高有低，为了确保服务器在正常工作范围工作，通常环境温度控制的比较低，造成能源浪费。
3.现有技术中中国专利cn112601423b 面向大型数据中心空调能耗优化的温度控制方法与系统采用多立柜式空调单机辅助中央空调系统，通过多个温度检测点获取的温度值，比对单机空调与服务器之间的距离，使最近的空调对温度较高的服务器周围环境进行单独制冷。这种方式是对服务器周围模糊范围内的温度进行降温处理。降温速率慢，且环境是开放的，周边服务器温度不高时，仍会有能源浪费的问题。


技术实现要素：

4.本技术实施例通过提供一种针对大型数据中心空调能耗优化的温度控制方法，解决了现有技术中单机辅助中央空调对服务器降温速率低，能耗高的问题，实现了降温速率高，能高低的效果。
5.本技术实施例提供了一种针对大型数据中心空调能耗优化的温度控制方法，包括步骤一、在大型数据中心或机房部署一套用于整体降温的中央空调系统以及多个用于局部降温的空调单机；步骤二、在大型数据中心或机房的不同位置安装多个气温计，并且，每间隔t分钟传送所有气温计的气温值给温度控制单元；步骤三、温度控制单元进行以下温度控制：中央空调系统处于常开状态，空调单机处于备用状态；温控以中央空调系统为主、空调单机为辅；对所有服务器进行单独的温度检测，并在服务器温度超过预设值时，控制附近的空调单机对服务器进行降温吹风，当单个服务器温度超过预设值，控制服务器两侧的单机空调，向服务器吹风；服务器沿控温室长度或宽度方向对称面与两侧的单机空调吹风方向的夹角15-65度；所述步骤三中，通过空调单机对服务器进行吹风降温时，在服务器外设置围挡，围挡带有进风口，使两侧的空调进风，能够在围挡内旋转。
6.进一步的，所述步骤三中，通过空调单机带有固定在服务上方的出风口，出风口倾斜向下向服务器吹风。
7.进一步的，所述步骤三中，围挡为四个平板组合而成的长方体空间。
8.进一步的，还包轨道，轨道包括主轨道和连接轨道，主轨道为弧形，一台服务器两侧固定相对于服务器对称布置的两条主轨道，主轨道弧形开口相对，主轨道的端点与连接轨道固定连接，连接轨道之间的间距不大于30cm；
所述轨道在服务器布置方向上连续延伸；每条轨道上滑动连接一个围挡，围挡带有遥控滚轮，控制器能够通过遥控滚轮能够控制围挡在轨道的移动距离，进而控制围挡的位置；所述步骤三中，单台服务器温度超过预设值，控制遥控滚轮带动围挡到达温度超过预设值的服务器两侧。
9.进一步的，所述围挡表面均匀固定多个竖向设置的半导体变温片，半导体变温片紧密排列，围挡背侧固定防风层；所述步骤三中，围挡到达服务器外围时，开启半导体变温片，使围挡内侧面处于制冷状态。
10.进一步的，所述围挡的底部带有通风口，通风口作为空气进入围挡内侧空气流通通道；围挡外侧固定有风机，风机通过通风口向围挡内吹风；所述围挡底部的通风口进风方向一致，位于服务器一侧的进风口进风方向一致，位于服务器另一侧的进风口的进风方向相反，使围挡内的空气顺时针或是逆时针旋转；所述步骤三中，围挡内侧面制冷时，开启风机向围挡内侧进风。
11.进一步的，围挡的内侧面上固定气囊层，气囊层充气状态下与服务器之间的间距不大于20cm。
12.进一步的，所述围挡的两侧带有封隔部，封隔部横截面为弧形，向围挡内侧弯曲，封隔部空余侧为软质材料制成的软体部，软体部能够水平弯折，软体部的竖向边固定电磁铁，封隔部的两个立面固定软铁片；所述步骤三中，围挡移动到预设位置后，开启电磁铁，使电磁铁吸附对侧围挡上的封隔部上的软贴片。
13.进一步的，所述围挡外侧带有分体围挡，分体围挡边沿固定有电磁铁，围挡外侧与电磁铁相应位置固定铁条，电磁铁断电后分体围挡自重作用下能够向围挡外侧倾斜，分体围挡的两侧通过连接膜与围挡两侧连接，在分体围挡与围挡之间形成进风通道，进风通道的底部与通风口连通。本技术实施例中提供的一个或多个技术方案，至少具有如下技术效果或优点：通过采用了空调配合围挡的方式，有效解决了现有技术中的降温速率慢，能耗高的问题，进而实现了快速降温，进一步降低能耗的效果。
附图说明
14.图1为本发明结构示意图；图2 为分体式围挡结构示意图；图3 是波浪形轨道布置示意图；图4 是围挡结构示意图；图5 是弧形围挡使用状态示意图；图6 是弧形围挡分体结构状态示意图；图7 是弧形围挡分体机构打开状态示意图；图8 为分体围挡侧面结构示意图。
15.图中，控温室100、单机空调200、服务器300、围挡组件400、轨道410、主轨道411、连
接轨道412、围挡420、变温片421、通风口422、分体围挡423、连接膜424、风机425、封隔部426、软体部4261、气囊层427。
具体实施方式
16.为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对本技术进行更全面的描述；附图中给出了本发明的较佳实施方式，但是，本发明可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式；相反地，提供这些实施方式的目的是使对本发明的公开内容理解的更加透彻全面。
17.需要说明的是，本文所使用的术语“垂直”、“水平”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
18.除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同；本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施方式的目的，不是旨在于限制本发明；本文所使用的术语“和/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。
19.请参阅图1-7所述，为了加快降温的速率，对服务器300周围进行围挡420隔离，单独对高温服务器300进行降温。
20.实施例一如图1-3所示，一种针对大型数据中心空调能耗优化的温度控制方法，包括步骤一、在大型数据中心或机房部署一套用于整体降温的中央空调系统以及多个用于局部降温的空调单机；步骤二、在大型数据中心或机房的不同位置安装多个气温计，并且，每间隔t分钟传送所有气温计的气温值给温度控制单元；步骤三、温度控制单元进行以下温度控制：中央空调系统处于常开状态，空调单机处于备用状态；温控以中央空调系统为主、空调单机为辅；对所有服务器进行单独的温度检测，并在服务器温度超过预设值时，控制附近的空调单机对服务器进行降温吹风，（空调单机的选取可以根据cn112601423b公开的方法完成）；当单个服务器温度超过预设值，控制服务器两侧的单机空调，向服务器吹风；服务器沿控温室长度或宽度方向对称面与两侧的单机空调吹风方向的夹角15-65度。
21.现有技术实际操作时发现，降温速率的核心关键是空调单机的数量、空调单机与服务器之间的距离长短。因为空调单机只能针对服务器周围环境降温，精准程度有限，如果空调数量足够多，与服务器数量一样多，倒是可以实现相对的精准的温控，但这种方式不可行，一对一的空调控温反而会增加温控的能耗。
22.因此，通过调整空调进风角度，一台空调对多台服务器时，保持服务两侧有相对的空调，能够对向的吹风，在服务器周围形成冷空气的小循环。两侧的冷空气绕服务器旋转向下移动，中心处的服务器热风向上流动，在开放空间内形成一个小的对流循环。加速降温，降低能耗。
23.所以，在所述步骤三中，通过空调单机对服务器进行吹风降温时，在服务器外设置围挡，围挡带有进风口，使两侧的空调进风，能够在围挡内旋转。
24.此外，立式柜机需要占用地面空间，干扰服务器布置，气流流动还需要考虑服务器空间布局的影响。对单独服务器进行降温操作不易实现。因为，最好是采用上方向下吹风的方式，从上方倾斜向下的吹风，在围挡内形成冷空气旋转向下，热空气上升的对流循环，降温效率进一步提高。
25.在所述步骤三中，通过空调单机带有固定在服务上方的出风口，出风口倾斜向下向服务器吹风。围挡为四个平板组合而成的长方体空间。
26.实施例二围挡是四个平板组合时，不易实现自动化的控制，因为有两个维度的挡板要移动，时间配合以及空间是否允许都是问题。
27.因此如图3-7所示，还包轨道410，轨道410包括主轨道411和连接轨道412，主轨道为弧形，一台服务器两侧固定相对于服务器对称布置的两条主轨道，主轨道弧形开口相对，主轨道411的端点与连接轨道412固定连接，连接轨道之间的间距不大于30cm；所述轨道410在服务器布置方向上连续延伸；每条轨道410上滑动连接一个围挡420，围挡420带有遥控滚轮，控制器能够通过遥控滚轮能够控制围挡在轨道410的移动距离，进而控制围挡420的位置；所述步骤三中，单台服务器温度超过预设值，控制遥控滚轮带动围挡420到达温度超过预设值的服务器两侧。
28.弧形轨道，可以实现两块围挡420包围服务器的效果，节省时间和人力，实际操作过程也更简单，围挡不用的时候，可以沿轨道撤回。
29.实施例三空调和强制吹风的方式下，降温的速率有明显的提高，但对于服务器短时间急剧升温，需要尽快降温时，就比较困难，因为空调和强制通风，降温的基础是空调冷风，冷风送达服务器要经过环境的热交换和对流，触及服务器的空气温度无法实现急冷。
30.因此如图4-7所示，在所述围挡420表面均匀固定多个竖向设置的半导体变温片，半导体变温片紧密排列，围挡420背侧固定防风层；所述步骤三中，围挡420到达服务器外围时，开启半导体变温片，使围挡420内侧面处于制冷状态。这样，增加了制冷源，能够达到急冷的效果。
31.所述围挡420的底部带有通风口422，通风口422作为空气进入围挡内侧空气流通通道；围挡420外侧固定有风机425，风机425通过通风口422向围挡内吹风；所述围挡420底部的通风口进风方向一致，位于服务器一侧的进风口进风方向一致，位于服务器另一侧的进风口的进风方向相反，使围挡420内的空气顺时针或是逆时针旋转；所述步骤三中，围挡420内侧面制冷时，开启风机425向围挡内侧进风。
32.进风的方向可以通过围挡的机构进行改动，冷空气从下方向上方移动，热对流和交换的效率更高，所以所述围挡420外侧设置分体围挡423，分体围挡423边沿固定有电磁铁，围挡420外侧与电磁铁相应位置固定铁条，电磁铁断电后分体围挡423自重作用下能够向围挡420外侧倾斜，分体围挡423的两侧通过连接膜424与围挡420两侧连接，在分体围挡423与围挡420之间形成进风通道，进风通道的底部与通风口422连通。
33.步骤三中，围挡420移动到预设位置后，断开分体围挡423上的电磁铁，使分体围挡
423与围挡420之间形成进风通道，位于上方的空调吹出的冷风有了一个更直接的入口，加快冷热对流和循环。
34.实施例四半导体变温片的制冷效果相比于空调要高效的多，半导体变温片片的温度可以迅速降温5摄氏度左右，配合进风的情况下，冷空气和服务器热量接触时，会在服务器周围形成微细的水珠，当然半导体变温片的表面会有大量的冷凝水珠。这些水分尤其是在空气中出现的水珠，对服务的安全使用有比较的危害。因此，在半导体变温片降温过程中，同时监控服务器周围温度，使温差不超过3摄氏度。当然，室内空气湿度也是造成冷凝的关键因素，但是湿度的调节难度较大，对整体环境的控制投入成本更大。实际降温过程，可以是比对服务器周围温度与制冷片表面温度，控制温差，逐渐降低半导体变温片表面的温度，减少冷凝发生。
35.这种方式对于服务器短时间过热非常有效，但是如果服务器相对较长时间过热时，这种小温差逐级降温的方式效果就比较差。高温差降温，环境空气湿度不可控的情况下，要避免空气微细水珠影响服务器寿命或正常工作，主要是要避免长时间冷空气直吹，冷凝发生在冷界面上，在冷空气固定角度长时间吹扫时，冷热交接处，容易发生冷凝，产生微细水珠。因此，在围挡到达预设初始位置处，靠近服务器的区域，围挡420的内侧面上固定气囊层427，气囊层427充气状态下与服务器之间的间距不大于20cm，气囊层427内侧是半导体变温片，内部温度低，形成一个低温空间。同时，围挡420底部在进气时，控制围挡420沿轨道来回滑动，变换吹扫位置。这样，一方面有一个固定位置的冷界面，冷凝基本都发生再气囊层的表面，另一方面，变位置吹扫，避免对服务器长时间固定位置扫风。此外，气囊层427与服务器之间的间距比其他位置小，旋转气流在气囊层427与服务器之间的气流流速比其他位置快的多，且气囊层427限制了气流流向，使空气不能直接吹扫服务器，降低或是避免了冷凝水珠进入服务器，如图5-7所示。
36.实施例五围挡为了能够顺畅的移动，两块围挡之间在达到预设位置后，仍有间隙，为了减少漏风，对围挡420的端部做些改动。所述围挡420的两侧带有封隔部426，封隔部426横截面为弧形，向围挡内侧弯曲，封隔部426空余侧为软质材料制成的软体部4261，软体部4261能够水平弯折，软体部4261的竖向边固定电磁铁，封隔部426的两个立面固定软铁片；所述步骤三中，围挡420移动到预设位置后，开启电磁铁，使电磁铁吸附对侧围挡420上的封隔部426上的软贴片，如图5所示。
37.这样，围挡420到达位置后，通过软体部4261和电磁铁的配合能封闭两个围挡420之间间隙。
38.以上所述仅为本发明的优选实施方式，并不用于限制本发明，对于本领域技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明精神和原则内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。