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精密空调回风温度,送风温度和压差控制分析白皮书

* 来源: * 作者: * 发表时间: 2020-05-18 18:32:23 * 浏览: 3
回风温度控制和送风温度控制是机房温度控制的两个选择。两者之间的区别在于参与控制的温度采样点的位置。对于封闭的机房,当机房负荷恒定时,如果采用回风温度控制,则回风温度为直接控制对象。当采用送风温度控制时,送风温度是直接控制对象。 var_bdhmProtocol =((“ https:” == document.location.protocol)? ” https://”:“ http://”),document.write(unescape(“%3Cscriptsrc ='” + _ bdhmProtocol +” hm.baidu .com / h.js%3F83e8d4ba8c3dd1c5d05a795e63a2d7b4'type ='text / javascript '%3E%3C / script%3E”)),1引言回风温度控制和送风温度控制是机房温度控制的两个选择。它们之间的区别是控制中涉及的温度采样点的位置。对于封闭的机房,当机房负荷恒定时,如果采用回风温度控制,则回风温度为直接控制对象。当采用送风温度控制时,送风温度是直接控制对象。差压控制是基于回风温度控制或送风温度控制的,通过控制空间中不同点的压差,使精密空调的制冷量和风量能够更好地与实际情况相匹配。达到更好的控制效果。在实际应用中,由于实际场景的差异,这三种控制方法在不同场景下各有优缺点。根据实际需要选择合适的控制方法是实现机房稳定运行和节能的关键。本文针对精密空调回风温度控制,送风温度控制和压差控制三种控制方法,对不同的精密空调应用场景进行简单的控制逻辑描述和分析。选择精确的空调控制方法时,此信息可为机房中的IT人员提供参考。 2三种控制方法的说明2.1术语比例带:可控制的温度范围,满足机房中每个设备的使用条件。温度盲区:在温度设定点附近,可以近似认为机房温度已达到设定温度,分为正,负两个盲区,可以根据实际情况设置盲区的大小温度控制精度。值是±3℃。图1是温度死区的示意图。压力参考点:通道中的压力点,用于与其他压力采集点进行比较,并利用该差值反馈压力场的相对分布关系。参考压力点可以根据实际情况任意选择。 2.2回风温度控制回风温度控制是指利用本机回风侧的温度传感器收集的温度值参与控制,将回风温度值与本机设定的目标温度值进行比较,计算冷却需求,以控制单元的容量输出和其他组件的按需动作。回风温度控制的逻辑图如图2所示。冷却需求与回风温度,温度设定点,温度死区和温度比例带有关,即,冷却需求= f(回风温度)。 ,温度设定点,温度死区,温度比例带)。 2.3送风温度控制送风温度控制是指利用单元送风侧温度传感器收集的温度值参与控制,将送风侧温度值与目标温度值进行比较。通过计算出的制冷量需求来设置设备的容量,以控制设备的容量输出和按需操作其他组件。图3是送风温度控制逻辑的示意图。制冷需求与供气温度,温度设定点,温度死区和温度比例带有关,即制冷需求= f(供气温度,温度设定点,温度死区,温度比例带)压力控制是指利用回风温度或送风温度控制,使温度场满足需求,同时控制通道内各采集点的压差和通道内外的压差。压差控制需要与回风温度控制或送风温度控制一起使用,不能单独使用。差压控制仅在满足温度控制要求的基础上执行。 2.4.1通道中的压差控制通过调节设备的风量输出来控制通道中各收集点之间的压差,从而使通道中的压力场尽可能均匀,从而减少由气流引起的气流运动通道中的压差,然后使通道中的温度场均匀,从而达到系统节能的目的。通常情况下,通过控制通道内各点的压差,可以将通道内的温差控制在3℃以下。当通道中各点之间的温差降低1°C时,能量效率可以提高大约2%。通道差压控制很难实现。目前,业界还没有成熟的应用案例。这是一个理论分析思想,可能成为未来数据中心精密空调控制方法的方向之一。 2.4.2通道内外压差控制对于房间级场景,将送风通道的内外压差控制在30〜80Pa以内,可以提高精密空调供气与负荷的匹配度,降低能耗。对于行级方案,通道密封时不可避免地会发生少量漏风。通过调节通道内部与外部之间的相对压力差,可以控制冷热通道之间的气流泄漏方向,以减少由空气泄漏引起的能耗。当关闭冷通道时,精密空调的空气供应侧与冷通道连通。正常情况下,精密空调的风量大于服务器的风量,在冷通道中容易形成相对正压,避免了由于热通道中的热量进入冷端而引起的温度变化。穿过通道的密封。通道P中的压力通常是受控的,即使在冷通道中形成相对正压力,通道外部P的外部压力也为5〜20Pa。当热通道关闭时,精密空调的回风侧与热通道连通。通常情况下,精密空调的风量大于服务器的风量,在热通道中可能会形成相对负压,通道外的冷池中会有少量冷空气会通过密封件泄漏到热通道中,并且由于冷池占主导地位,空气泄漏不会影响能耗。显然,通常只控制通道中各点之间的压力差,以使通道中的温度和压力场相对均匀。图4和图5分别给出了房间级和行级的压差控制逻辑图。 3控制方法的比较分析3.1房间情景3.1.1节能比较(1)混合空气对能源消耗的影响在房间情景中,空气通过送风通道供应。如果送风通道未密封,则一定程度的风道发生短路,即一部分冷空气将直接与回风混合而不经过机房设备,造成回风温度e减少。采用回风温度控制时,由于混合风现象,机房设备的出风温度高于精密空调控制的回风温度,以确保机房的工作温度设备不超过允许的上限,设置精密空调的回风温度。控制点时,需要预留一定的安全裕度,安全裕度的大小取决于实际场景中的混合风。当采用送风温度控制时,由于送风温度是直接控制对象,因此混合空气的影响不会直接反映在负荷控制中。只需根据机房实际情况设置合适的送风温度控制点即可。相对而言,送风温度控制更节能。如果回风通道和送风通道都关闭,则可以减小混合空气的影响。房间级空调的混合空气示意图如图6所示。(2)制冷负荷匹配度对能耗的影响对于房间级场景,机房设备部分负荷时,回风的温差由于减少了负荷,空调也减少了。对于风冷空调,当采用回风温度控制时,随着负载的降低,其运行时的蒸发温度将相应升高,并且设备的能效比将提高。当采用送风温度控制时,随着负载的减少,回风的温度降低,空调运行的蒸发温度几乎不变,能耗也不变。对于水冷式空调,当使用回风温度控制或送风温度控制时,供水的水温不会随负载的变化而变化,而是水流量会变化。供水总是大于终点,需要空调。两种控制方法的区别在于,当控制回风温度时,可以用更高的供水温度来满足,这反映在整个制冷系统中。该冷却器可以在更高的蒸发温度下运行,比供气温度控制方法更节能。对于机房地板下供气场景,在回风温度控制或送风温度控制的基础上,增加差压控制,利用压力来调节空调风扇的速度,并确保静压室压力为正(通常设置在30〜80Pa)和恒定压力,可根据需要分配冷却能力和风量输出,大大提高了与实际负载的匹配度,降低了能耗,并确保了送风距离,消除了计算机中的热点房间,并提高了冷却的可靠性。图7是压力控制和调节模块的部署示意图。 3.1.2可靠性比较(部分负载条件对设备工作温度范围的影响)要求机房中的设备在推荐的工作温度范围内工作。如果操作温度超过上限或低于下限,将对设备的寿命和稳定性产生致命影响。大多数设备在其工作范围内,温度越高,对其寿命和稳定性越不利。对于房间级场景,使用回风温度控制时,回风温度为直接控制对象,如果机房的设备负荷发生变化且负荷在部分负荷下,则出风温度上限的设备仍处于受控状态。高温会使设备在较高的温度范围内长时间运行,这不利于其使用寿命和稳定性。对于房间级场景,当采用送风温度控制时,送风温度是直接控制对象,精密空调的送风温度状态可以实时控制,使设备长时间处于最佳温度范围,有利于设备的稳定运行。 3.1.3成本比较在房间场景中,回风温度控制或送风温度控制仅与直接控制对象不同,项目实施时没有成本差异。差压控制需要增加差压控制器以基于回风温度控制或送风温度控制来收集差压。同时,差压控制需要采用合理的组控制逻辑来实现,并且需要增加对硬件和软件的初始投资。 3.2行级场景3.2.1节能对比(1)安全温差对能耗的影响假设设备的安全工作温度为T,在使用回风温度控制时,可以将目标温度值设置为T-ΔT,因为返回风的温度是直接控制的对象,并且安全温差ΔT可以设置为较小,以确保机房中的温度在允许的安全范围内。假设设备的安全工作温度为T,采用送风温度控制时,送风温度直接控制对象,回风与回风之间的温差在各种情况下是不同的。在服务器进行热交换后,仅控制空气供应的温度,就有服务器的空气输出超过安全工作温度的风险。为了确保设备的安全,通常将目标送风温度设置得较低,即在采用送风温度控制时,多数情况下机组的回风温度与送风温度之间会有较大的差异。设备的安全工作温度。例如机房使用的风冷精密空调,如果机房的环境温度安全值要求为40℃,则在使用回风温度控制时,空调的回风温度可以设置为38℃,如果使用送风温度控制,将送风温度设置为22℃,空调的回风温度一般不超过36℃。然后,其38°C的回风温度控制单元与送风温度控制单元相比,可将能源效率提高约3%。从实际使用情况来看,采用回风控制时,多数情况下机组的目标设定温度较高,在较高的蒸发温度状态下运行,节能效果更好。 (2)冷却负荷匹配度对能耗的影响