一種適用于雙側擺放的精密空調系統(tǒng)集中控制方法
【專利摘要】一種適用于雙側擺放的精密空調系統(tǒng)集中控制方法。其包括升溫控制方法和降溫控制方法。本發(fā)明提供的適用于雙側擺放的精密空調系統(tǒng)集中控制方法的效果：本發(fā)明在室內溫度分布均勻、空調擺放在機房的兩側相對位置且間隔一致的前提下，針對同一機房范圍內的精密空調系統(tǒng)，建立單臺空調開啟次數(shù)與使用壽命之間的數(shù)學關系，并綜合考慮了精密空調組的平均已使用壽命，以空調系統(tǒng)使用壽命最長為目標，根據(jù)室內溫濕度的變化隨時調整開啟和關閉策略；本發(fā)明在保證機房安全穩(wěn)定運行的前提下，避免了單臺精密空調的頻繁啟停，延長空調系統(tǒng)使用壽命，節(jié)省了機房維護成本，具有較強的經濟價值。
【專利說明】
-種適用于雙側擺放的精密空調系統(tǒng)集中控制方法
技術領域
[0001] 本發(fā)明屬于空調系統(tǒng)集中控制技術領域，特別是設及一種適用于雙側擺放的精密 空調系統(tǒng)集中控制方法。
【背景技術】
[0002] 機房中通常會放置主服務器、工作站、交換機、核屯、路由器等各種設備，運些設備 耗電量、發(fā)熱量都非常大。據(jù)統(tǒng)計，在基準溫度情況下，溫度每升高l〇°C，計算機的可靠性就 下降25%。因此，為了保障機房中設備的安全，保障信息系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠地運行，規(guī)范 機房環(huán)境，最大程度避免由此帶來的安全風險，需要將機房的溫度和濕度控制在適宜范圍 內。精密空調是能夠充分滿足機房環(huán)境條件要求的機房專用精密空調，其不僅可W控制機 房溫度，也可W同時控制濕度，因此也稱為恒溫恒濕空調。但是，目前精密空調單臺造價高 達十幾萬元，且使用壽命僅為10年左右，因此，如何延長精密空調的使用壽命就成為了亟待 解決的問題。
[0003] 通過對現(xiàn)有機房內的多臺精密空調進行觀測，發(fā)現(xiàn)其啟停規(guī)律為：一旦檢測到周 圍溫度或濕度超過合理范圍立即啟動，周圍溫度或濕度達到關停范圍立即關閉。由于多臺 精密空調間缺乏統(tǒng)一的控制策略，從而導致單臺空調頻繁啟停。通過對精密空調各組成部 分進行分析，發(fā)現(xiàn)空調壓縮機是影響其壽命的主要因素，而壓縮機的壽命與其啟動次數(shù)正 相關，啟動一次，電流沖擊一次，壽命就減少一次。因此，精密空調的壽命與自身啟停次數(shù)關 系緊密，目前的控制方法必然造成精密空調頻繁啟停，從而縮短其壽命，增加了維護成本。

【發(fā)明內容】

[0004] 為了解決上述問題，本發(fā)明的目的在于提供一種適用于雙側擺放的精密空調系統(tǒng) 集中控制方法。
[0005] 本發(fā)明提供的精密空調系統(tǒng)的集中控制方法包括升溫控制方法和降溫控制方法， 當室內溫度過高時，采用降溫控制方法W降低室內溫度；當室內溫度過低時，采用升溫控制 方法W升高室內溫度。
[0006] 室內溫度過高時采用降溫控制方法包括按順序執(zhí)行的下列步驟：
[0007] 第一步:實時監(jiān)測室內溫度和濕度，一旦溫度或者濕度超過上邊界1，則轉第二步， 否則轉第S步；
[000引第二步:采用數(shù)學模型，選取一組平均已使用壽命最小的空調開啟，延時n At,轉 第=步；
[0009] 第=步:室內溫濕度在設定值及W上，則轉第二步，否則轉第四步；
[0010] 第四步:室內溫濕度在下邊界2及W下且已開空調組數(shù)不小于1，則采用數(shù)學模型， 選取一組平均已使用壽命最小的空調關閉，延時n At,然后重新執(zhí)行第四步；否則轉第五 步；
[0011] 第五步:室內溫度或濕度達到下邊界1及W下，則關閉所有精密空調，轉第一步;否 貝IJ，也轉到第一步。
[0012] 如圖4所示，室內溫度過低時采用升溫控制方法包括按順序執(zhí)行的下列步驟：
[0013] 第一步:實時監(jiān)測室內溫度和濕度，一旦溫度或者濕度超過下邊界1，則轉第二步， 否則轉第S步；
[0014] 第二步:采用數(shù)學模型，選取一組平均已使用壽命最小的空調開啟，延時n At;
[0015] 第=步:室內溫濕度在設定值及W下，則轉第二步，否則轉第四步；
[0016] 第四步:室內溫濕度在上邊界2及W上且已開空調數(shù)不小于1，則采用數(shù)學模型，選 取一組平均已使用壽命最小的空調關閉，延時n At,然后重新執(zhí)行第四步;否則轉第五步；
[0017] 第五步:室內溫度或濕度達到上邊界1及W上，則關閉所有精密空調，轉第一步；否 貝IJ，也轉到第一步。
[0018] # ^冰隱溫巧曲1節(jié)法巧^^目巧曲1方法中，所述的數(shù)學模型的目標函數(shù)為：
[0019] ，
[0020] 式中，1，2,……，4為可開啟的精密空調組編號，Dk為可開啟的精密空調組中最小 的平均已使用壽命，K為平均已使用壽命最小的精密空調組編號，Number為選出的精密空調 組編號;其中：
[0021] 若認為單臺精密空調使用壽命為1，則單臺精密空調已消耗壽命D可表示為：
[0022]
[0023] 其中，n表示精密空調已開啟次數(shù)，N是整個壽命周期內單臺精密空調可啟動次數(shù) (即空調壓縮機可啟動次數(shù)）；
[0024] 措密罕調紐的平挽戸,伸巧壽命取組內精密空調的平均值，即：
[0025]
[00%] 其中，萬表示精密空調組的平均已使用壽命，m是一組精密空調的臺數(shù)。
[0027] 本發(fā)明提供的適用于雙側擺放的精密空調系統(tǒng)集中控制方法的效果：
[0028] 本發(fā)明在室內溫度分布均勻、空調擺放在機房的兩側相對位置且間隔一致的前提 下，針對同一機房范圍內的精密空調系統(tǒng)，建立單臺空調開啟次數(shù)與使用壽命之間的數(shù)學 關系，并綜合考慮了精密空調組的平均已使用壽命，W空調系統(tǒng)使用壽命最長為目標，根據(jù) 室內溫濕度的變化隨時調整開啟和關閉策略;本發(fā)明在保證機房安全穩(wěn)定運行的前提下， 避免了單臺精密空調的頻繁啟停，延長空調系統(tǒng)使用壽命，節(jié)省了機房維護成本，具有較強 的經濟價值。
【附圖說明】
[0029] 圖1為機房設備和精密空調擺放位置圖；
[0030] 圖2為精密空調的基本動態(tài)過程示意圖；
[0031] 圖3為本發(fā)明提供的適用于雙側擺放的精密空調系統(tǒng)集中控制方法在室溫過高時 的控制方法流程圖；
[0032] 圖4為本發(fā)明提供的適用于雙側擺放的精密空調系統(tǒng)集中控制方法在室溫過低時 的控制方法流程圖。
【具體實施方式】
[0033] 下面結合附圖和具體實施例對本發(fā)明提供的適用于雙側擺放的精密空調系統(tǒng)集 中控制方法進行詳細說明。
[0034] 如圖1所示，本發(fā)明假設室內溫度分布均勻，精密空調擺放在機房的兩側相對位置 且間隔一致;本發(fā)明將相對的擺放的兩臺精密空調分為一組，同組的兩臺精密空調同時開 啟同時關閉;機房設備和空調擺放位置如圖1所示。
[0035] 本發(fā)明提供的精密空調系統(tǒng)集中控制方法包括升溫控制方法和降溫控制方法，當 室內溫度過高時，采用降溫控制方法W降低室內溫度；當室內溫度過低時，采用升溫控制方 法W升高室內溫度。
[0036] 圖2W溫度過高為例，顯示了單臺精密空調的基本動態(tài)過程;溫度下降過程對應功 率的消耗，即利用精密空調調節(jié)W降低室內溫度;溫度上升意味著精密空調關閉，溫度上升 是由于室內設備散熱所致;上下邊界1分別為機房要求的溫濕度上下限，設定值為機房最適 宜的溫濕度;為了避免室內溫濕度波動造成的精密空調頻繁啟停，本發(fā)明設置了較為寬泛 的關閉邊界，即當室內溫濕度下降到下邊界2及W下時，精密空調可W依次關閉；當室內溫 度下降到下邊界1時，關閉全部精密空調；如圖2所示，當室內溫度高于上邊界1時，精密空調 開啟，則當室內溫度下降到下邊界1時，精密空調關閉；*1山、*3山分別為四個時間點，其中 ti-t2及t3-t4時間段精密空調處于開啟狀態(tài)。
[0037] 反之，如果室內溫度過低，則溫度上升過程意味著精密空調調節(jié)W升高室溫，溫度 下降過程為精密空調關閉后室溫的變化;則精密空調在溫度低于下邊界1時開啟，在溫度上 升到上邊界1時關閉。
[0038] 本發(fā)明采用實時監(jiān)控方法，系統(tǒng)每隔A t周期對室內溫濕度進行采樣;其中，A t周 期根據(jù)控制需求可W設定為幾秒至幾小時的時間，n A t為延時周期，代表多個采樣周期，延 時n A t的目的是使室內溫濕度達到較為穩(wěn)定的狀態(tài)。下面W室內溫度過高和過低為例進行 說明，濕度過高和過低的情況控制方法與其相同。
[0039] 如圖3所示，室溫過高時本發(fā)明提供的適用于雙側擺放的精密空調降溫控制方法 包括按順序執(zhí)行的下列步驟：
[0040] 第一步:實時監(jiān)測室內溫度和濕度，并判斷室內溫度和濕度是否大于上邊界1，一 旦溫度或者濕度超過上邊界1，則轉第二步，否則轉第=步；
[0041] 第二步:采用數(shù)學模型，選取一組平均已使用壽命最小的精密空調開啟，延時n A t，轉第=步；
[0042] 第S步:判斷室內溫濕度是否在設定值及W上，如判斷結果為是，則轉第二步，否 則轉第四步；
[0043] 第四步：判斷室內溫濕度是否在下邊界2及W下且已開精密空調組數(shù)不小于1，如 判斷結果為是，則采用數(shù)學模型，選取一組平均已使用壽命最小的精密空調關閉，延時n A t，然后重新執(zhí)行第四步;否則轉第五步；
[0044] 第五步:判斷室內溫度或濕度是否達到下邊界1及W下，如判斷結果為是，則關閉 所有精密空調，轉第一步;否則直接轉第一步。
[0045] 如圖4所示，室溫過低時本發(fā)明提供的適用于雙側擺放的精密空調升溫控制方法 包括按順序執(zhí)行的下列步驟：
[0046] 第一步:實時監(jiān)測室內溫度和濕度，并判斷室內溫度和濕度是否大于下邊界1，一 旦溫度或者濕度超過下邊界1，則轉第二步，否則轉第=步；
[0047] 第二步:采用數(shù)學模型，選取一組平均已使用壽命最小的精密空調開啟，延時n A t；
[004引第S步:判斷室內溫濕度是否在設定值及W下，如判斷結果為是，則轉第二步，否 則轉第四步；
[0049] 第四步：判斷室內溫濕度是否在上邊界2及W上且已開精密空調數(shù)不小于1，如判 斷結果為是，則采用數(shù)學模型，選取一組平均已使用壽命最小的精密空調關閉，延時n At, 然后重新執(zhí)行第四步;否則轉第五步；
[0050] 第五步：判斷室內溫度或濕度是否達到上邊界1及W上，如判斷結果為是，則關閉 所有精密空調，轉第一步;否則直接轉第一步。
[0051] 在上述降溫控制方法和升溫控制方法中，所述的數(shù)學模型的目標函數(shù)為：
[0化 2]
，
[0化3]式中，1，2,……，4為可開啟的精密空調組編號，Dk為可開啟的精密空調組中最小 的平均已使用壽命，K為平均已使用壽命最小的精密空調組編號，Number為選出的精密空調 組編號;其中：
[0054]若認為單臺精密空調使用壽命為1，則單臺精密空調已消耗壽命D可表示為：
[0化5]
[0056]其中，n表示精密空調已開啟次數(shù)，N是整個壽命周期內單臺精密空調可啟動次數(shù) (即空調壓縮機可啟動次數(shù)）。
[0化7] 精密空調組的平均已使用壽命取組內精密空調的平均值，即：
[0化引
[0化9]其中，石表示精密空調組的平均已使用壽命，m是一組精密空調的臺數(shù)，本發(fā)明中m =2。
[0060]在上述降溫控制方法和升溫控制方法中，所述的上邊界1和下邊界1分別為機房要 求的溫濕度上下限，設定值為機房最適宜的溫濕度。
[0061 ]在上述降溫控制方法和升溫控制方法中，所述的上邊界2和下邊界2為相對上邊界 1和下邊界1更為寬泛的溫度邊界值，為了避免室內溫濕度波動而造成精密空調頻繁啟停， 本發(fā)明設置了較為寬泛的關閉邊界，即當室內溫濕度下降到下邊界2及W下時，精密空調可 W依次關閉；當室內溫度下降到下邊界1時，關閉全部精密空調。
[0062] 本發(fā)明公開了一種適用于雙側擺放的精密空調系統(tǒng)集中控制方法，其專利性主要 體現(xiàn)在W下幾個方面：
[0063] 針對雙側擺放的精密空調系統(tǒng)進行集中控制，將多臺精密空調分組，結合每組精 密空調的狀態(tài)進行統(tǒng)一決策，增加了精密空調系統(tǒng)的平均使用壽命。
[0064] 該控制方法制定了精密空調的開啟和關閉策略，根據(jù)每組精密空調的平均已使用 壽命，選擇要開啟和關閉的精密空調組，并綜合考慮了整個精密空調系統(tǒng)的狀態(tài)，并根據(jù)室 內溫濕度的變化控制精密空調組開閉，避免了單臺精密空調的頻繁啟停。
【主權項】
1. 一種適用于雙側擺放的精密空調系統(tǒng)集中控制方法，其特征在于:所述的適用于雙 側擺放的精密空調系統(tǒng)集中控制方法包括升溫控制方法和降溫控制方法，所述的降溫控制 方法包括按順序執(zhí)行的下列步驟： 第一步：實時監(jiān)測室內溫度和濕度，并判斷室內溫度和濕度是否大于上邊界1，一旦溫 度或者濕度超過上邊界1，則轉第二步，否則轉第三步； 第二步:采用數(shù)學模型，選取一組平均已使用壽命最小的精密空調開啟，延時n At，轉 第三步； 第三步:判斷室內溫濕度是否在設定值及以上，如判斷結果為是，則轉第二步，否則轉 第四步； 第四步：判斷室內溫濕度是否在下邊界2及以下且已開精密空調組數(shù)不小于1，如判斷 結果為是，則采用數(shù)學模型，選取一組平均已使用壽命最小的精密空調關閉，延時n At，然 后重新執(zhí)行第四步;否則轉第五步； 第五步:判斷室內溫度或濕度是否達到下邊界1及以下，如判斷結果為是，則關閉所有 精密空調，轉第一步;否則直接轉第一步； 所述的升溫控制方法包括按順序執(zhí)行的下列步驟： 第一步：實時監(jiān)測室內溫度和濕度，并判斷室內溫度和濕度是否大于下邊界1，一旦溫 度或者濕度超過下邊界1，則轉第二步，否則轉第三步； 第二步:采用數(shù)學模型，選取一組平均已使用壽命最小的精密空調開啟，延時n At; 第三步:判斷室內溫濕度是否在設定值及以下，如判斷結果為是，則轉第二步，否則轉 第四步； 第四步：判斷室內溫濕度是否在上邊界2及以上且已開精密空調數(shù)不小于1，如判斷結 果為是，則采用數(shù)學模型，選取一組平均已使用壽命最小的精密空調關閉，延時n At，然后 重新執(zhí)行第四步;否則轉第五步； 第五步：判斷室內溫度或濕度是否達到上邊界1及以上，如判斷結果為是，則關閉所有 精密空調，轉第一步;否則直接轉第一步。2. 根據(jù)權利要求1所述的適用于雙側擺放的精密空調系統(tǒng)集中控制方法，其特征在于： 在上述降溫控制方法和升溫控制方法中，所述的數(shù)學模型的目標函數(shù)為：式中，1，2,……氺為可開啟的精密空調組編號，Dk為可開啟的精密空調組中最小的平均 已使用壽命，K為平均已使用壽命最小的精密空調組編號，Number為選出的精密空調組編 號;其中： 若認為單臺精密空調使用壽命為1，則單臺精密空調已消耗壽命D可表示為： 5 =- N 其中，η表示精密空調已開啟次數(shù)，N是整個壽命周期內單臺精密空調可啟動次數(shù)； 精密空調組的平詢已使用壽命取組內精密空調的平均值，即：其中，萬表示精密空調組的平均已使用壽命，m是一組精密空調的臺數(shù)。
【文檔編號】F24F11/00GK106016598SQ201610352483
【公開日】2016年10月12日
【申請日】2016年5月25日
【發(fā)明人】劉夢璇, 任博強, 張順先, 許家琿, 魏聯(lián)濱, 劉樹勇, 戚艷
【申請人】國網天津市電力公司, 國家電網公司