机房空调缘何能耗高及相应的解决方案

机房空调缘何能耗超高及相应的解决方案上篇机房空调缘何能耗超高技术领域：近年来随着高热密度计算机机房建设的发展，一方面多数机房仍沿用原机房局址进行扩容而成；另一方面也有的机房是沿用原始设计而未能够进行主设备扩容。这就会出现使用原精密空调机组已跟不上机房建设发展的需求而产生机房冷却能力不足量的现象；或是精密空调机组的配置量超出了现有机房设备需求而产生机房冷却能力超量的现象，这都会导致机房总体能耗之居高不下。据IDC预测，到2008年IT采购成本将与能源成本持平。另一方面，数据中心的能耗中，冷却又占了能耗的60%到70%。在接下来的几年里，世界上一半左右的数据中心将受电力和空间的约束，能耗会占到一个IT部门1/3的预算。故在数据能源与冷却问题会议上，Gartner有限公司的副总Michael Bell说：“在2008年全世界一半的数据中心将因为低效的动力供给和冷却能力不能达到高密度设备要求而过时。”并有机构预测，在2000年全球第一波数据中心浪潮中建设的数据中心将有50%会在2008年开始重建。技术背景应用范围：机房精密空调机组应用于电子计算机机房是按照现行国家标准A级电子信息系统机房进行设计的，其运行工况为：232/5010%Rh；对于计算机和数据处理机房用单元式空气调节机现行国家标准检验工况为231/554%Rh。而现有机房空调生产厂家所提供的机型其室内机回风口工况参数点的设计多为24/50%Rh，在此工况下进行机房选型设计的直接膨胀式空调压缩机COP值和整机SHR（显热比）值均较大，故机房建设进行空调设计时多按照上述工况参数点进行选型。但是若对应到22/50%Rh的工况参数点的设计会出现：传统直膨式空调机的压缩机COP值同比下降约78%、而整机显冷量对比原总冷量亦会下降819.5%（根据公开的机房空调厂家数据表，直接膨胀式空调不同的下送风机型显冷量同比会下降到原总冷量的92%80.5%）；若是采用冷冻水式空调机组整机的显冷量对比原显冷量会下降13.2%16.6%。然而机房空调的负荷绝推荐精选大部分是计算机类高热密度负荷，其全部为显热负荷。那么对比回风参数24/50%Rh的工况所设计出来的空调机组，当运行于22/50%Rh工况下同比增加的能耗大约是15%25%（即为了给显热负荷降温而使得直接膨胀式机房空调机组压缩机运行时间的同比延长量；或意味着冷冻水式机房空调机组之外部冷冻水主机供应冷冻水时间的延长量也即相应能耗的增长量）。若继续调低空调机运行工况参数设定点，对应的能耗会呈非线性的增长；而且运行工况参数设定的过低会导致机房空气温度低于露点温度而出现不可逆转的湿度下降，当超过相对湿度设定下限后机房空调会自动执行加湿功能，由于电极式加湿器喷出的水雾会抵消掉机房空调大量的制冷量，届时机房空调的耗能会呈指数性的上升。现在计算机机房的建设模式，一般是沿用原数据机房局址进行简单的扩容而成。由于机房早期建设的时候已经对机柜和空调进行了布局，达到空调机组气流组织对当时的机柜负荷是最佳的设计；那么现在越是高集成度（更高的热密度）的计算机服务器进场越会被安排在远离空调机组的位置上。这样势必会造成在新的计算机服务器开机运行时出现此区域温度超标的现象，故而必须将空调机组设定的回风温度24调低。一般情况是在刀片服务器进场后至少调低空调机组设定温度2。对此造成的能耗就已经超过空调出厂标准的20%以上了。然而随着刀片服务器的高度集成化，其散热量已经达到了每个机架30KW之巨；甚至有的正常运行机房在服务器机柜出风口测量到了47的高温。最后机房面临着计算机服务器等高热密度负荷的不断进场，只能一味的调低空调机的设定温度值，致使机房内温度低得像个冷库一样。据研究机构Uptime Institute在2006年对美国19个数据中心的研究中发现，数据中心的过度冷却(overcooling)差不多达到实际所需要的2倍。目前85以上的数据中心机房存在过度制冷问题，对应的机房空调机组耗能也会比设计工况增加能耗50%以上，最终造成机房空调居高不下的高额运行费用。另一方面设备发热量又与设备类型、型号，机房布置有着很大关系。据对一些机房做过的调研，发现有的设备发热量并不大。例如某电信枢纽大楼在室外30、室内21干球温度时的实际冷负荷指标只有66W/ m2，其中设备发热很小。机房冷负荷远远小于常规计算指标的165222W/m2。1而现实中有的机房占地推荐精选面积达到了396平方米，而真正需要机房空调的服务器和配线架负荷区域却仅有60平方米。以上机房的建设，可能是根据电子计算机机房设计规范（GB50174-93）按下列方法进行主机房面积确定的：1.当计算机系统设备已选型时，可按下式计算：A=KS （2.2.2-1）式中A-计算机主机房使用面积（m2）；K-系数，取值为57；S-计算机系统及辅助设备的投影面积（m2）。2.当计算机系统的设备尚未选型时，可按下式计算：A=KN （2.2.2-1）式中K-单台设备占用面积，可取4.55.5（m2v/台）；N-计算机主机房内所有设备的总台数。所以会产生上述机房内精密空调的配置远大于实际计算机设备的需求之问题的存在。由于机房空调无法感知机房的服务器或通信网络设备具体需求量，故其制冷能力之超量会导致空调机组压缩机频繁启动，产生振荡，最终也会造成机房空调高额的运行费用。随着数据中心（IDC）机房采用服务器虚拟化技术的大量应用，机房内高热密度负荷势必会出现散热点向关键服务器转移的现象，届时可能会出现机房内只出现少数的高热密度区域，其微环境需求会愈加严峻。现有技术解决方案：据绿色网格（Green Grid）组织的有关专家所给出以下的建议。以指导怎样提高数据中心能效。其中心理念是更好地冷却过热区域，而不浪费能量去冷却已经冷却的区域。具体指导方针：a)冷却通道：热通道设计是为了促进有效流动同时将冷热空气流分开，并恰当安置空气调节设备。 推荐精选 b)为服务器运行选择动力经济模式。 c)采用动态计算流软件（computational fluid dynamics）对数据中心的空气流进行模拟，并尝试不同的地面通风口位置和计算空间空气调节单元位置。最优冷却系统可使数据中心能源支出节约25%。d)无论负荷大还是小，冷却系统的能耗是固定的。很好地利用将使其固定能耗降低。在保证增长的情况下，将生产量与数据中心设备的冷却需求相匹配。 e) 数据中心过热点的直接冷却与冷却系统紧密相关，但注意不要冷却已冷却区域。将冷却空气的通道减短。使数据中心设计为服务器和存储器机架的空气流与房间空气流相匹配，这样就不会将电能浪费在从相反方向来抽取空气。f) 采用刀片服务器和存储器虚拟化来减少需要动力冷却系统进行冷却的物理设备的数量。这同时也减少了数据中心所占用的空间。g) 采用更多的高能效照明设备（安装控制器或定时器），这可以直接节约照明费用，并节约冷却费用（因为照明设备的使用会导致其自身过热）。h) 改进机架内部的空气流，使其穿过通道，这可以通过配置盲板隔离空机架空间来实现。i) 当采用专业工程方法将冷却用水直接输送到机架以将电力系统和隔离管道等的风险最小化。j) 采用多核芯片来整合服务器可以减少所需冷却服务器的数量。购买更多的高效芯片并进行动力分级以减少待机功率，这样可减少冷却需求。k) 如果可能，采用空气调节装置运行于冬季经济模式。l) 检查个别的空气调节单元是否相协调并且未进行相反工作。总之其理念是减少整体的冷却需求并考虑包括冷却系统的整体支出。应该直接针对机架内部的过热点进行冷却，同时将热空气排出由通风口排出。现有技术针对以上机房所存在的问题有的采用APC-MGE公司的NetworkAIR和InfraStruXure英飞集成系统InRow解决方案。即将机房内气流组织分布为热通道和冷通道，并在机柜上增加盲板等措施。但是应用此解决方案所存在的问题必须是新机房建设、且须采购英飞集成系统标准的机柜；而对于老机房已排序的机柜以及计算机负荷散热量不明晰、易变化的情况帮助不大，尚且还存在造价、建设周期等诸多问题。由于推荐精选高性能计算系统的生命周期只有35年，所以选择特定的水冷却系统或气流冷却系统相对来说都比较昂贵。还有采用艾默生网络能源公司的Libert DX 99.999%高热密度制冷和能源调节解决方案。即用冷媒填充管道以蛇行方式分部在数据中心的服务器架上。当液态制冷剂流动到服务器附件的管道，它就吸收来自于服务器的热量，化为气体，然后被抽回到冷却装置，该空调装置然后将其压缩成液态冷媒进行另一个循环。其采用新型的数码涡旋压缩机，来提供全面的可调节制冷控制。并采用变速电扇的使用来匹配制冷系统的气流和IT设备的气流。通过对空气循环的精确监测，据说可令所有的服务器，无论在机架上处于任何位置，均能接受到同等的气流量。据载和其他服务器散热系统相比，艾默生网络能源的这种液体散热系统，能把散热系统耗费的功耗降低30%至50%。但此方案与APC-MGE公司的解决方案存有同样性质的问题，并且尚存冷媒变流量循环泵构造的系统复杂、需维护等弊端。还有采用IBM水冷和储冷电池的解决方案。即采用冷冻水型机房空调和蓄冷巷位来赚取昼夜用电差价的方式。但此方案同样存在上述2个方案的通病。而且在中国和美国，重大、关键机房对于冷冻水型空调的方案多不敢选用。譬如北京气象局为奥运会服务的数据中心曾经想采用水冷制冷系统，但是由于安装、维护的成本问题，不得不仍旧采用传统的空调制冷方式。一位CIO曾经告知，他们在搭建数据中心时，已经考虑到能耗的问题，但是由于业务与领导的要求，不得不暂时隐瞒了能耗问题，而是在事后想办法解决每年的高额电费。还有采用HP 动态智能冷却系统DSC（Dynamic Power Saver）解决方案。譬如对多个数据中心进行整合，形成占地70,000平方英尺的高密度数据中心。数据中心由原有设备和新服务器机架与刀片组成。在IT机架上部署了7,500个传感器，这些传感器组成了一个严密的网络，能够实时测量数据中心气温。此外，数据中心还采用灵活的机制，以响应设施故障、异常现象和断电情况。相对于采用当前最为常见的数据中心散热方法，全面采用动态智能散热技术（DSC）的数据中心可将能耗降低40%。并由Liebert公司和 STULZ公司这两名惠普合作伙伴将自己的散热控制组件与DSC解决方案集成，从而支持客户将该解决方案无缝集成到其现有的空调产品中。但此方案尚存有造价昂贵、建造调试周期长，还必须和各个机房空调厂家的控制系统集成等弊端。推荐精选机房空调服务的对象是计算机服务器或通信网络设备，相应研究的应该是具体高热密度负荷的实际工况参数，而现有机房空调技术测定的均是机房温度。这样最终造成了现有机房空调技术高耗能、低效率，经济环保性能较差的状况。下篇本项技术的解决方案由于现有技术中空调系统检测到的是循环空气而非真正负荷实际的热工参数，不能及时推算出真实负荷的空调热工需求成度。故此类空调系统的反馈调节及控制模型无法完全满足区域内所有空调负荷真实的热工需求；为负荷所提供的微环境调节效应是滞后的、或者是振荡的；甚至室内空气温、湿度会依照与空调机空间距离的远近而呈现阶跃状。不能为负荷提供真正的微气候环境调节；也无法针对空调负荷的实际需求来进行空调系统的设计。这样造成空调的系统设计实际上是给区域整体空间空气所用；却没能体现出空调是为了实际负荷提供微环境调节而进行热工设计初衷。现有的空调系统的温度控制模型从初始设计上即是将区域内整个空间作为空调机组的工作对象，即为了区域内少量的真实负荷而使得几乎区域空间里的全部空气参与了空调系统的热工处理；又由于空气的导热性能较差，导致为了真正的空调负荷所进行的热工环境调节成效就无法达到预期的设计要求。对比仅仅是为了真正的空调负荷而提供微气候热工调节的空调控制模式，能源的消耗会是十分巨大的。即便是不计入要为空调负荷提供及时而有效率的热工环境调节的能耗部分、仅是计算将区域内全部空气参与了热工处理所耗用的能源数量也是相当可观的。由于现有空调控制系统的反馈调节是无法靠检测负荷实际热工参数来控制空调系统的运行；不能实现是为了满足真正空调负荷的实际需求成度而进行空调系统设计的初衷，最终无法为负荷提供真正的微气候环境热工调节，使得现有的空调暖通行业的制造、运输、安装、运行、维护等等环节上能耗、物耗均居高不下，无法满足社会对其经济性与环保性的要求。若要实现仅对机房负荷提供空调微气候的热工环境调节，那么其空调负载容量就必须通过精确的传感器检测、计量和控制器的运算才能感知和确定；再由控制器输出指令到空调系统的执行机构进行具体的功能运作。其设计理念应是在原自动控制模型中增加前反馈环节，以加快反馈调节的速度。继而实现为真正的空调负荷提供适时适量热工环境调节的目地。按照自动调节与控制规范：空气调节系统的调节方式，应根据调节对象的特性数、房间热、湿负荷变化的特点以及控制参数的精度要求等进行选择。但是作为调节对象房间微气候指标之一的折算温度，其热工参数值是无法通过现有检测方式所能测量得到的。在此引入折算温度t0的概念。2折算温度的计算公式可以表示如下：推荐精选t0=ktk +ptp 其中系数k=k/(k+p)；系数p=p/(k+p)；式中 k-对流散热系数，kcal/m2h； p-辐射散热系数，kcal/m2h；tk -区域内空气温度，；tp -周围表面平均温度，；从上式可见折算温度是一种能够全面、真实显示负荷实际状况的热工参数，此参数兼顾了室内热负荷的辐射温度和空气环境温度两方面的参数。由于此两方面的参数可互为补充，能避免现阶段红外探测技术实际应用领域里由于探测角度的局限性而导致所采集到的数据不能真实有效的反应负荷所有热工参数的缺陷。根据折算温度作为反馈量控制空调系统进行负荷区域微环境热工调节的方法，能够补充现有技术中的空调负荷检测过程反馈慢、检测出现盲区和对高热密度负荷供冷亏欠等等弊端。依此按照采集负荷真实参数来进行运算和控制的模式，应用于机房空调系统时，用于机房区域内真正所需要的空调系统装机容量就可大为减少，可达到真正节约投入和节能高效运行的成效。本项技术即是针对于上述现有技术空调探测控制原理所存在的问题而提出的。目地是参照所检测到的空调负荷的辐射量来控制机房空调系统的运行。按照以上目地，现阶段能实现的检测方式所采用的传感器是红外测温仪，将测量空调负荷的红外线辐射量换算为标准的计量温度。譬如在为了调节空调负荷所处的环境而装载的空调机上（或之外放置）安装上了红外测温仪，参照上述红外测温仪所检测到的空调负荷红外线辐射温度来计算空调机的输出量，控制空调系统具体部件的运行，从而为真正的机房空调负荷进行有效的微气候热工环境调节。按照上述内容而设计的解决方案，是采用了本项技术的参照负荷红外线辐射温度而进行控制的传统机房空调机，其内至少装有热交换器和送风机，并有结合上述风机进行吸入和排出空气的风口，检测空气温度的感温探头；至少（不仅限于）附着在出风口上的传感器是用来测定负荷区内红外线辐射温度的红外测温仪，再有参照上述传感器所检测到的负荷红外线辐射温度而调整机房空调机组输出量的控制器。I应用中上述这些传感器可以单独布置在空气调节机的外部靠电机来驱动探测装置采用横向的扫描方式来采集辐射温度参数；（此方式针对下送风空调机组尤为必要）进一步的可以同时采用横向、纵向的扫描方式来采集辐射温度参数；进一步的安置在空调系统的送风口上，随着电机驱动的送风百叶采用横向的扫描方式采集辐射温度参数；进一步的安置在空调系统的送风口上随着送风百叶同时采用横向、纵向的扫描方式采集辐射温度参数；进一步的按照上述的扫描方式，并将送探头摆动装置通过联杆与能够检测转动角度后输出反馈信号的装置（譬如采用旋转变压器或步进电机）相连接以确定所测量负荷的方位角度；进一步的在送风口的送风百叶上同方向的安置两个接收器，按照上述的扫描方式采集参数，继而检测、校验所采集到的数据，抑制因探测方向上出现的干扰而导致的测量误差，从而采集到相对准确的辐射温度参数；推荐精选进一步的将较大区域进行人为分区后再在每个小区域里的顶部安装一些装载于电机驱动装置上的传感器，按照上述的扫描方式采集负荷的辐射温度参数和方位角度；进一步的在风管送风系统的各个或间隔数个的出风口上按照以上的布置和扫描方式、安装一个或是多个装载于电机驱动装置上的传感器，采集各个出风口所能够送风覆盖区域内的辐射温度参数和方位角度；II然后将采用以上的各种扫描方式检测到的参数传输给上述的控制器。上述控制器可以按照一定的时间间隔来采集以上辐射温度传感装置所检测到的一组数据，再传输到上述的控制器中储存。进一步的上述控制器可以按照在扫描过程中选取一组至少两个以上方位角度的数据传输到上述的控制器中储存。进一步的上述控制器经过存储以上辐射温度参数、再求得算术平均值，计算出上述区域内周围表面平均温度。进一步的上述控制器可以计算出上述区域内最高最低的辐射温度；进一步的上述控制器可以计算出上述区域内各个方位角度的辐射温度变化值；进一步的上述控制器还可以调节任意方位角度的红外线探测仪的发射率以排除干扰来读取上述区域内可靠的辐射温度参数；进一步的上述控制器可以计算出上述区域内各方位角度的辐射温度是否超出了高、低限定值，并进行报警输出；进一步的上述控制器可以计算出上述区域内平均的辐射温度是否超出了高、低限定值，并进行报警输出；进一步的上述控制器可以计算出上述区域内任意方位角度之间的温差值；进一步的上述控制器可以进行上述区域内辐射温度平面综合性柱状图的生成；进一步的上述控制器可以进行上述区域内色温图像的生成；III然后上述的控制器参照计算出来的上述区域内周围表面平均温度，即上述折算温度计算公式中的tp，结合传统机房空调系统感温探头所采集到的区域内空气温度，即上述折算温度计算公式中的tk；依照上述标注的折算温度计算公式以得出折算温度t0数值。上述折算温度计算公式的：k+p=1。在本项技术中：k取值范围按照真实负荷换热系数的经验值而定；p取值范围按照真实负荷换热系数的经验值而定。进一步的上述控制器将空调系统设定的区域内折算温度与上述经过加权计算的区域内折算温度求出差值，来计算空调系统制冷或加热需求；进一步的上述控制器将空调系统设定的区域内折算温度与上述区域内所探测到的由管理员程序介入参照负荷方位角度剔除了各个干扰点之后的、留取各个真正需要空调处理的负荷点的红外辐射温度算术平均值再经过加权计算出来的区域内折算温度求出差值，来计算空调系统制冷或加热需求；IV然后上述控制器根据空调系统设定的区域内空气温度与上述各点辐射温度求差值，通过计算得出空调系统送风到此负荷区域各方位角度的时间比率之大小。推荐精选进一步的上述控制器根据空调系统设定的区域内空气温度与上述区域内所探测到的由管理员程序介入参照负荷方位角度剔除各个干扰点后的、各个真正需要空调处理的负荷点的辐射温度求差值，通过计算得出空调系统送风到此负荷区域各方位角度的时间比率之大小。进一步的上述控制器根据空调系统区域内计算过的折算温度，来与上述各点辐射温度求差值，通过计算得出空调送风到此负荷区域各方位角度的时间比率之大小。进一步的上述控制器根据空调系统区域内计算过的折算温度，来与上述区域内所探测到的由管理员程序介入参照负荷方位角度剔除各个干扰点后的、留取各个真正需要空调处理的负荷点的辐射温度求差值，再计算得出空调送风到此负荷区域各方位角度的时间比率之大小。进一步的上述控制器按照上述所采集到的各负荷点辐射温度和计算出来的各点送风时间的数据来估算经上述空气调节机系统工作过后的负荷区域平均辐射温度，与区域内设定的平均辐射温度来比较，适选各种类型的运算模式进行计算，调整空调系统各部件的输出量，以达到精确控制上述的传统机房空调系统的运行。V然后上述的控制器通过上述的计算得出各负荷方位角度的送风时间比率后，控制上述空气调节机组风机送风口上的百叶导向到具有高度空调需求的负荷点的方向、维持送风一定的时间，来扰动上述负荷附近的空气，使上述负荷受到空调系统送风强制对流进行热交换。即上述的空调机的送风口上的百叶按照送风比率长时间的将气流导向到具有高空调需求成度的负荷区域，短时间的将气流导向到具有低空调需求成度的负荷区域，使负荷受到空调系统送风强制对流的冷却，以避免热空气团长久围绕在空调负荷周围无法散去。进一步的上述控制器可以采用回避开所探测到具有高度空调需求的负荷点，横向、纵向的环绕其送风，以提供负荷点正面受风量较低的送风效果；进一步的上述控制器可将空调送风系统通风机的风速、风压提高、或可以将几组（或几台机组各自的）送风口上的百叶聚拢朝向到具有高度空调需求负荷的方向集中送风，以提高送风到负荷区域的风速、风压，使其送风能够尽量到达预定负荷区域的效果。（此方式针对下送风空调联网运行的机组尤为必要）VI上述的控制器的内部算法可以是按照比例输出或者是比例+微分+积分等等其它模式算法计算后输出，以控制空气调节机系统部件的动作。诸如调节空气调节机的风机的风速、风压；调节空气调节机的送风百叶的送风方向及运行在送风方向上的时间比率或送风速度、风压；调节空气调节机的压缩机开停比率；调节空气调节机的双压缩机或多台压缩机的开停比率；调节空气调节机的压缩机上热气旁通阀的开启率；调节空气体调节机的变频器频率输出的比率和电子膨胀阀的开启度；调节空气调节机的数码涡旋压缩机容量比例值和电子膨胀阀的开启度；调节空气调节机的冷冻水阀门开启度或冷冻水的流量；调整空气调节机的风量调节装置的开启度；以及调节变水量(VWV)、变风量(VAV)、变制冷剂流量(VRV)类型的空调系统中可随着控制器输出指令而动作的一系列部件等等。进一步的可以将同样采用上述探测原理的多台空气调节机、多个空调系统内的模块或多个送风风口进行联网控制，由上述控制器按照各自的、平均的、网络主机采集的参数等方式来进行联机工作，以满足负荷区域性的环境要求。推荐精选进一步的对有空调需求控制的负荷区域，可将由上述控制器的输入装置所探测到并经上述控制器计算过的参数送至外部控制器（上位机），使其能够进行上述的诸多种送风风向的控制；进一步的可将上述控制器的输出信号经过通讯编码转换后传输到外部控制器（上位机）上，进行广大区域综合性的温度控制；进一步的可以把上述控制器计算过的参数发送数据到原有的空调系统控制器上、使其对区域负荷环境进行综合性的温度控制；进一步的可以将上述空调系统各个探测器分别采集到的参数经通讯汇总传输到上述的控制器，经计算再由上述控制器进行局域性的上述诸多种送风风向的控制，以避免在区域内有送风效果欠载或送风效果超载的区域。进一步的将负荷区域环境监控系统所采集到的房间内各个位置温度，或者是环境动力集中监控系统、计算机服务器电源管理系统所采集到的机柜内（外）温度、机柜输入电流功率、芯片利用效率等数据传输到上述控制器的通信接口上，再结合上述扫描方式对负荷区域进行X轴Y轴的二维分区或按照极轴经纬的模式进行三维分区，使上述控制器能够对输送到各个具体分区的风量、风压、制冷量、加热量进行精确的控制，以满足各个分区内具体负荷的空调微环境热工需求。以上的控制器的控制模式均可以采取对负荷进行送风风向上的时间调整方式，以达到能够对上述各负荷点的方向提供各种空调功能来满足各个负荷的微环境需要，并可获得相应的节能效应。综上所述由于本项技术的以上空调运行方法均是按照增加前反馈环节的控制模式，主动的采集负荷真实的热工参数，故可以充分实现空调系统的反馈调节会根据调节对象的特征数值、房间热负荷变化的特点以及控制参数精度的要求来进行选择，为负荷提供直接性的空气调节，从而使空调系统可以达到及时、高效、适量、节能、经济、环保的运行。通过采用以上控制模式而确定的空调系统需求容量会相应的降低；在提高空调设备运行效率的同时，能够显著提高空调系统的经济性。本项技术的具体实施方式根据本项技术的原理，下面参照附图说明本项技术的具体实施案例。3 为了调节机房内空气环境而设置在区域内的本项技术空调机，包括内部装有热交换器和送风机的机壳、其上装有吸入和排出室内区域空气的面板、安装在上述面板的出风口上或者是安装在空调机云台上再或是安装在风道出风口上进行测量室内区域至少两个方位角度以上辐射温度的红外测温仪、以及参照上述红外测温仪探测到的辐射温度而计算出来的折算温度并据此折算温度控制上述空调机部件输出量的控制器。本项技术的机房空调系统可以是上送风柜式空调或风管送风式空调系统；或者是下送风空调系统。上述探测辐射温度的红外测温仪S可以装在图1类型的上送风空调机10的前面板的风口11上的左右摆动的百叶板12上；或是可以装在图2类型的下送风空调机20的前面板的云台21上的左右摆动的摇臂22上；或是安装在图3类型的风管送风空调系统30的出风口31的纵向横向摆动的双层百叶板32上。因此，上述红外测温仪S可以随着百叶板12左右摆动；或随着云台摇臂22左右摆动；或随着双层百叶板32纵、横摆动着来测定上述多个方位角度的红外辐射温度。推荐精选上送风式空调系统红外探测、风口送风控制模式 10 20 S 11图1-本项技术的空气调节机组的第一实施例的图推荐精选下送风式空调系统红外探测及风口送风控制模式 20 S 22 21图2-本项技术的空气调节机组的第二实施例的图推荐精选风管送风式空调系统红外探测、风口送风控制模式 冷风热风负荷空调机 S 31 32 30图3-本项技术的空气调节机组的第三实施例的图推荐精选图4表示的是装有红外辐射探测仪的一台(或对称的多台)上（下）送风空调机组在负荷区域划定的范围里测定室内负荷辐射温度的示意图。按上述技术内容布置着的红外辐射探测仪移动着的扫描，探测区域内多个方位如a、b、c、d、e、f、g各个角度的辐射温度； g f e d c b a 10 图4-采用本项技术内容的机房空调机组红外辐射温度测定状态的示意图图5表示的是在风口双层百叶上装有红外辐射探测仪的空调风管送风系统安置在负荷区域顶部时扫描测定各个区域辐射温度的示意图。固定在双层百叶板上的红外辐射探测仪随着百叶纵、横的摆动而移动的扫描，探测风口送风区域内多个方位角度h、i、j、k、l、m、n、o、p、q的辐射温度。 q p o 推荐精选 H I j k l m n图5-设置本项技术的空调风管送风口对区域内红外辐射温度测定状态示意图 图6是表示采用上述模式检测诸多方位角度辐射温度的本项技术的空气调节机的送风系统控制内部构成方框图。如图6所示，本项技术的空调系统包括：测定区域内空间室内温度的室温仪40、测定多个方位角度辐射温度的红外温度仪41、根据上述室内温度仪40和红外辐射温度仪41测定的参数计算出折算温度的控制器42、根据上述控制器42的输出控制信号使上述空调系统的出风口上百叶左右或横、纵摆动的执行机构43。在此，上述空气调节机的控制器42可以根据在上述多个方位角度测定的辐射温度计算出区域内折算温度，比较此数值与空调系统预先设定的参数值来控制空调系统的运行。控制器室内温度探测仪执行机构红外辐射温度探测仪图6-本项技术的空调机组送风系统控制内部构成的方框图采用本项技术内容的空调机组控制系统的具体运算控制模式可以是在计算出的折算温度小于系统设定值时，控制器43令空调机组系统的制冷部件出力减少，同时控制执行机构中的左右或横纵摆动着的出风口上的百叶板，较大时间比率的向高辐射温度方位角度送风，较小时间比率的向低辐射温度方位角度送风。而如果在计算出的折算温度大于系统设定值时，控制器43令空调系统的制冷部件出力增加，同时控制执行机构中的左右或横、纵摆动着的出风口上的百叶板，高时间比率的向高辐射温度方位角度送风，极小时间比率的向低辐射温度方位角度送风。推荐精选在此，上述控制器43是储存上述红外温度检测仪42所测定的多个方位角度辐射温度后计算出算术平均值，得到的即做为上述技术内容中的周围表面平均温度tp，结合室内温度仪41测定的室内温度tk，在实际应用中选定按照以下公式进行计算：折算温度=0.55*tp+0.45* tk 2图7表示本项技术的空气调节机组的控制方法的流程的步骤图。首先在第11步骤（S11）中，空调系统测量室内温度。然后在第12步骤（S12）中，安装在空调系统出风口上左右方向摆动着的百叶板上的；或安装在空调系统出风口上横、纵方向摆动着的百叶板上的；或在排风口外部设置能够与排风口的送风百叶摆动模式相同的红外辐射温度仪（此方式尤其适用于下送风机房空调机组），随着上述的空调系统执行机构中风口上百叶板的摆动而移动着测定区域内多个方位角度的辐射温度。在第13步骤（S13）中，上述空调系统控制器根据第12步骤测定的辐射温度和上述数学公式1计算出来的室内折算温度。在第14步骤（S14）中，上述空调系统控制器比较室内折算温度与系统设定温度相减。若在上述的第14步骤中，得到的数值是零时，则本项技术的空调系统控制流程返回到第11步骤。若在上述的第14步骤中，得到的数值不是零时，则本项技术的空调系统控制流程进行到第15步骤（S15）。若在上述的第15步骤中，上述室内折算温度是大于设定温度时，则本项技术的空调系统控制流程在第16步骤（S16）使空调系统制冷需求输出量增加。若在上述的第15步骤中，上述室内折算温度是不大于设定温度时，则本项技术的空调系统控制流程在第17步骤（S17）使空调系统制冷需求输出量减少。推荐精选设定温度-折算温度=0室内温度测定制冷需求输出量减少制冷需求输出量增加返回否开始辐射温度测定折算温度计算设定温度-折算温度0图7-本项技术的空调机组的控制方法的流程的步骤图采用本项技术内容而设计的空调系统，其空调系统通风机送风区域内负荷附近的微环境在空调系统开机并启动制冷功能后，会出现如图8示，其温度参数指标最终可以随着开机时间而准确的下降到设定范围内，并且可以随着开机运行时间而被控制在一定的温度范围内小幅波动。推荐精选室内空调负荷点位置的温度 空调系统开机时间图8-应用本项技术的空调负荷微环境温度变化示意图5、结论由于本项技术控制空调运行的方法是在原自动控制模型中增加前反馈环节，以加快反馈调节的速度，具体策略的重要步骤是自控系统主动的采集负荷真实的热工参数-空调负荷的红外辐射量，这样可以充分实现空调系统的反馈调节会根据调节对象的特征数值、房间热负荷变化的特点以及控制参数的精度要求来进行选择，为负荷提供直接性的空气调节，满足其微气候环境的热工需求，从而使空调系统可以达到适时、适量的节能高效运行模式。根据所做的空调简易热负荷计算法的量化分析；结合动态计算流软件（computational fluid dynamics）对机房的空气流进行模拟，并尝试不同的地板通风口位置和布置机房内空调机的单元位置，最优冷却系统可使数据中心节能25%；再类比惠普散热区域映射（HP Thermal Zone Mapping）散热控制组件和动态智能冷却系统（Dynamic Smart Cooling-DSC）解决方案应用于大小不同的机房可节能2045%；可得出结论-采用本项技术原理应用于机房空调领域、对比现有技术可降低大约30%的能耗；或通过采用以上自动控制模式而确定的空调系统装机能相应降低约23%以上的装机容量。参考文献：1 余颖俊著,浅谈通讯机房的空调设计R.制冷2005.24期2 L.巴赫基著,付忠诚等译.房间的热微气候M.北京：中国建筑工业出版社,19873 于郡东.一种控制空气调节器运行的方法：中国，200710001566P.2007 （注：可编辑下载，若有不当之处，请指正，谢谢!） 推荐精选