一种蒸发冷却机组喷淋系统控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种蒸发冷却机组喷淋系统控制方法，该方法对喷淋系统的喷淋开启控制以及喷淋流量的控制，对喷淋水滴初速度控制，对喷淋水滴的液膜厚度、喷淋接触面积控制。通过上述控制方法，能够降低数据中心机房空调的PUE、CLF和WUE。

A control method for spray system of evaporative cooling unit

The invention discloses a spray system control method of an evaporation cooling unit, which controls the spray opening control and spray flow of the spray system, the initial speed control of the spray water drop, the liquid film thickness and the spray contact area of the spray water drop. Through the above control method, pue, CLF and WUE of air conditioner in data center room can be reduced.

【技术实现步骤摘要】
一种蒸发冷却机组喷淋系统控制方法
本专利技术涉及一种数据中心节能空调控制方法，尤其涉及一种对蒸发冷机组的喷淋系统进行控制的方法。
技术介绍
世界范围内的愈演愈烈的节能减排和绿色环保诉求，对作为IT行业能耗最大的数据中心建设和运营提出了更高的要求。数据中心PUE值的降低已成为业主和设计建设者的首要诉求。对于传统的采用压缩机制冷的机房空调一般情况下PUE和CLF的值都非常高，采用自然冷源给机房供冷的方案一般情况下，PUE和CLF都比较低，而对于自然冷源水蒸发冷却技术在机房应用将能利用水的相变（液态变成气态）潜热带走机房大量的热量，一般机房的CLF能做到0.1左右。因此，高效节能的数据中心是未来数据中心行业发展的一大必然趋势，持续且有效地降低数据中心的运营成本已经成为当务之急。空调系统用于对数据中心进行降温处理，是保持数据中心的高效率运行的条件之一；然而，现有技术中，数据中心的空调系统能耗非常高，其占数据中心总能耗的30~45%，进而导致数据中心PUE值（数据中心总能耗/IT设备能耗）居高不下，增加了数据中心的运营成本。所以蒸发冷技术在机房空调中应用，将能节约大量的能源，降低PUE，也是一个趋势所在。所以，对于蒸发冷却技术在机房空调设备中的应用，以及提高蒸发冷却的效率对IT机房系统的整个的能耗会显得非常重要。
技术实现思路
本专利技术为了克服现有数据中心机房空调PUE和WUE较高的缺陷，提出一种蒸发冷却机组喷淋系统控制方法，通过该改方法对喷淋系统的喷淋水量的控制，来降低PUE和WUE，从而达到降低能耗的目的。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种蒸发冷却机组喷淋系统控制方法，其特征在于：对喷淋系统的喷淋开启控制以及喷淋流量的控制，具体为：计算出ΔT1=Th-Tc；当ΔT1>TD，喷淋系统不开启；当ΔT1≤TD，喷淋系统开启，计算出ΔT2=Th-t，当ΔT2﹤Tmin，喷淋系统以最大喷淋量直接喷淋空空换热器，不引入室外空气，当ΔT2=Tmin，喷淋系统以最大喷淋量Gmax喷淋，Gmax=G空，当ΔT2=Tmax，喷淋系统以最小喷淋量Gmin喷淋，Gmin=M*Δd，当Tmin<ΔT2<Tmax，喷淋系统喷淋量G=[（Gmax-Gmin）/（Tmin-Tmax）]*（ΔT2-Tmax）+Gmin；其中，Th为室内回风温度，Tc为室外空气干球温度，TD的值为20-25℃，用户可以在此范围内确定TD的值，t为室外空气湿球温度，Tmin的值为3-7℃，用户可以在此范围内确定Tmin的值，一般为5℃，Tmax的值为22-28℃，用户可以在此范围内确定Tmax的值，一般为25℃，Gmax为喷出的水的最大质量流量，G空为室外空气和室内空气的质量的平均值，Gmin为喷出的水的最小质量流量，M为室外空气的质量流量，Δd为加湿量，Δd=ΔT3/tanA，ΔT3=Tc-t，A为室外空气的干球温度通过喷淋之后加湿降温到湿球温度，发生等焓过程，在焓湿图上等焓线与水平轴的夹角，该夹角A是一个确定值。还包括对喷淋水滴初速度控制，具体为：检测出喷淋系统喷出的水的质量流量和室外风机的风量，根据室外风机的风量计算出风阻和张力，根据风阻、张力以及喷淋系统喷出的水的质量流量计算出水滴所需克服阻力的初速度，最后得出水泵的压力，根据水泵压力控制水泵即可。还包括对喷淋水滴的液膜厚度、喷淋接触面积控制，具体为：检测室内送风需求P=（实际室内送风温度-室内设定的送风温度-死区）/精度，当p≤0，空空换热器的转动角速度ω=0，当p≥1，则空空换热器的转动角速度ω取最大值ωmax，当0﹤p﹤1，空空换热器转动的角速度ω按0到ωmax线性控制，ω=ωmax*P，其中ωmax由转动角度β控制，β为空空换热器的转动角度，由用户设置，β的取值范围为0-30°，ωmax=(1/5-1/3)β度/秒。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益效果：本专利技术通过对室外干球温度、湿球温度、回风温度进行检测后进行比较判断，确定是否需要喷淋以及喷淋量的大小，可以更好的利用水的相变潜热，减少机房空调的机械制冷功率。在满足机房制冷设备的换热要求下，尽量减少水的使用量，降低了用水量以及电能，减低能耗。对喷淋谁的初速度进行控制，能给不让喷淋水出现倒吸的现象，能够让这部分水经过换热后落入到水箱，保证水能够循环回收利用，降低WUE和CLF，节约能源。对喷淋水滴的液膜厚度、喷淋接触面积进行控制，可提高整体间接蒸发冷机组的换热效率应从而可以降低CLF，节约能源。附图说明图1为间接蒸发冷简易装置；图2为对喷淋系统的喷淋开启控制以及喷淋流量的控制逻辑图；图3为喷淋水滴初速度控制逻辑图；图4为喷淋水滴的液膜厚度、喷淋接触面积控制逻辑图；图5为焓湿图；附图标记1、水箱，2、水泵,3、喷头，4、室外风机，5、室内风机，6、空空换热器。具体实施方式下面结合实施例对本专利技术作进一步的描述，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，并不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域的普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的其他所用实施例，都属于本专利技术的保护范围。如图1所示的间接蒸发冷简易装置，包括水箱1、水泵2、喷头3、室外风机4、室内风机5以及空空换热器6，水箱1内的水，通过水泵2抽水从喷头3喷淋在6空空换热器的表面（空空换热器的室内侧流道与室外侧流道是互不相通的），然后室外风机4同步其他器件运行中，室外低温风与喷淋水的流动方向是逆流方向，此时室外风与喷淋水是直接接触的，室外风与喷淋水发生直接蒸发冷，一般情况下，直接蒸发冷的极限温度为室外空气温度的湿球温度，然后室内风机5同步其他器件运行，室内风发生的热量交换为与喷淋后的室外风发生的间接换热和与喷淋水发生的间接蒸发。所以室内风的换热效率与间接蒸发的效率，直接蒸发的效率，间接冷却的效率有关。1）喷淋开启控制，喷淋流量控制对于上述整个间接蒸发冷的过程而言，当室内回风温度Th与室外干球温度Tc的温差ΔT1较大时（ΔT1>TD，一般情况下TD可取20℃-25℃），喷淋不需要开启，因为此时ΔT1可以个整个间接蒸发冷提供一个换热的动力温差，只需要控制室内风机和室外风机的风量即可。所以当ΔT1>TD时，喷淋不需要开启。当室内回风温度Th与室外干球温度Tc的温差ΔT1较小时（ΔT1≤TD）,此时单独靠控制室内风机和室外风机的风量，无法满足机房设备的换热，此时需要开启喷淋。此时整个间接蒸发冷机组发生的换热情况：室外风与喷淋水发生直接蒸发冷，此时室外风经过直接蒸发冷所能达到的理论极限温度是湿球温度；室内风与室外风发生间接冷却；室内风与喷淋水发生间接蒸发。而整个间接蒸发冷机组理论上室内回风所能达到的极限温度为室外空气的湿球温度，所以可以理解为室内回风温度与室外空气湿球温度t的差值ΔT2为整个间接蒸发冷的换热动力。ΔT2越大（ΔT2=Tmax），此时室内外风量的换热温差比较大，所需要的外界的喷淋水量就越小，主要的换热形式采用直接蒸发+间接冷却，但是此时喷淋水量应该有一个最小的喷淋量，最小喷淋量一般理论上是要把室外风直接喷淋蒸发加湿冷却到湿球温度，最小的喷淋量一般根据室外空气干球温度Tc与湿球温度t的温差ΔT3来确定所需要等焓加湿降温的喷淋水量。具体为：本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种蒸发冷却机组喷淋系统控制方法，其特征在于：对喷淋系统的喷淋开启控制以及喷淋流量的控制，具体为：计算出ΔT1=Th‑Tc；当ΔT1>TD，喷淋系统不开启；当ΔT1≤ TD，喷淋系统开启，计算出ΔT2= Th‑t，当ΔT2= Tmin，喷淋系统以最大喷淋量Gmax喷淋，Gmax=G空，当ΔT2=Tmax，喷淋系统以最小喷淋量Gmin喷淋，Gmin=M*Δd，当Tmin <ΔT2< Tmax，喷淋系统喷淋量G=[（Gmax‑Gmin）/（Tmin‑Tmax）]*（ΔT2‑ Tmax）+Gmin；其中，Th为室内回风温度，Tc为室外空气干球温度，TD 的值为20‑25℃，t为室外空气湿球温度，Tmin的值为3‑7℃，Tmax的值为22‑28℃，Gmax为喷出的水的最大质量流量，G空为室外空气和室内空气的质量的平均值，Gmin为喷出的水的最小质量流量，M为室外空气的质量流量，Δd为加湿量，Δd=ΔT3/tanA，ΔT3=Tc‑t，A为室外空气的干球温度通过喷淋之后加湿降温到湿球温度，发生等焓过程，在焓湿图上等焓线与水平轴的夹角。

【技术特征摘要】
1.一种蒸发冷却机组喷淋系统控制方法，其特征在于：对喷淋系统的喷淋开启控制以及喷淋流量的控制，具体为：计算出ΔT1=Th-Tc；当ΔT1>TD，喷淋系统不开启；当ΔT1≤TD，喷淋系统开启，计算出ΔT2=Th-t，当ΔT2=Tmin，喷淋系统以最大喷淋量Gmax喷淋，Gmax=G空，当ΔT2=Tmax，喷淋系统以最小喷淋量Gmin喷淋，Gmin=M*Δd，当Tmin<ΔT2<Tmax，喷淋系统喷淋量G=[（Gmax-Gmin）/（Tmin-Tmax）]*（ΔT2-Tmax）+Gmin；其中，Th为室内回风温度，Tc为室外空气干球温度，TD的值为20-25℃，t为室外空气湿球温度，Tmin的值为3-7℃，Tmax的值为22-28℃，Gmax为喷出的水的最大质量流量，G空为室外空气和室内空气的质量的平均值，Gmin为喷出的水的最小质量流量，M为室外空气的质量流量，Δd为加湿量，Δd=ΔT3/tanA，ΔT3=Tc-t，A为室外空气的干球温度通过喷淋之后加...

【专利技术属性】
技术研发人员：范玉斐，张菀，李猛，刘磊，徐珊，
申请(专利权)人：依米康科技集团股份有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51