机房空调缘何能耗高及相应的解决专项方案.doc

机房空调缘何能耗超高及相应解决方案

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；另一方面也有机房是沿用原始设计而未可以进行主设备扩容。这就会浮现使用原精密空调机组已跟不上机房建设发展需求而产生机房冷却能力局限性量现象；或是精密空调机组配备量超过了既有机房设备需求而产生机房冷却能力超量现象，这都会导致机房总体能耗之居高不下。
据IDC预测，到IT采购成本将与能源成本持平。另一方面，数据中心能耗中，冷却又占了能耗60%到70%。在接下来几年里，世界上一半左右数据中心将受电力和空间约束，能耗会占到一种IT部门1/3预算。故在数据能源与冷却问题会议上，Gartner有限公司副总Michael Bell说：“在全世界一半数据中心将由于低效动力供应和冷却能力不能达到高密度设备规定而过时。”并有机构预测，在全球第一波数据中心浪潮中建设数据中心将有50%会在开始重建。
技术背景应用范畴：
机房精密空调机组应用于电子计算机机房是按照现行国标A级电子信息系统机房进行设计，其运营工况为：23±2℃/50±10%Rh；对于计算机和数据解决机房用单元式空气调节机现行国标检查工况为23±1℃/55±4%Rh。
而既有机房空调生产厂家所提供机型其室内机回风口工况参数点设计多为24℃/50%Rh，在此工况下进行机房选型设计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。但是若相应到22℃/50%Rh工况参数点设计会浮现：老式直膨式空调机压缩机COP值同比下降约7～8%、而整机显冷量对比原总冷量亦会下降8～19.5%（依照公开机房空调厂家数据表，直接膨胀式空调不同下送风机型显冷量同比会下降到原总冷量92%～80.5%）；若是采用冷冻水式空调机组整机显冷量对比原显冷量会下降13.2%～16.6%。然而机房空调负荷绝大某些是计算机类高热密度负荷，其所有为显热负荷。那么对比回风参数24℃/50%Rh工况所设计出来空调机组，当运营于22℃/50%Rh工况下同比增长能耗大概是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营时间同比延长量；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延长量也即相应能耗增长量）。若继续调低空调机运营工况参数设定点，相应能耗会呈非线性增长；并且运营工况参数设定过低会导致机房空气温度低于露点温度而浮现不可逆转湿度下降，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水雾会抵消掉机房空调大量制冷量，届时机房空调耗能会呈指数性上升。
当前计算机机房建设模式，普通是沿用原数据机房局址进行简朴扩容而成。由于机房初期建设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机柜负荷是最佳设计；那么当前越是高集成度（更高热密度）计算机服务器进场越会被安排在远离空调机组位置上。
这样势必会导致在新计算机服务器开机运营时浮现此区域温度超标现象，故而必要将空调机组设定回风温度24℃调低。普通状况是在刀片服务器进场后至少调低空调机组设定温度2℃。对此导致能耗就已经超过空调出厂原则20%以上了。然而随着刀片服务器高度集成化，其散热量已经达到了每个机架30KW之巨；甚至有正常运营机房在服务器机柜出风口测量到了47℃高温。最后机房面临着计算机服务器等高热密度负荷不断进场，只能一味调低空调机设定温度值，致使机房内温度低得像个冷库同样。
据研究机构Uptime Institute在对美国19个数据中心研究中发现，数据中心过度冷却(overcooling)差不多达到实际所需要2倍。当前85％以上数据中心机房存在过度制冷问题，相应机房空调机组耗能也会比设计工况增长能耗50%以上，最后导致机房空调居高不下高额运营费用。
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。据对某些机房做过调研，发既有设备发热量并不大。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。机房冷负荷远远不大于常规计算指标165～222W/m2。[1]而现实中有机房占地面积达到了396平方米，而真正需要机房空调服务器和配线架负荷区域却仅有60平方米。
以上机房建设，也许是依照电子计算机机房设计规范（GB50174-93）按下列办法进行主机房面积拟定：
1.当计算机系统设备已选型时，可按下式计算：
A=K∑S （2.2.2-1）
式中A--计算机主机房使用面积（m2）；
K--系数，取值为5～7；
S--计算机系统及辅助设备投影面积（m2）。
2.当计算机系统设备尚未选型时，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4.5～5.5（m2v/台）；
N--计算机主机房内所有设备总台数。
因此会产生上述机房内精密空调配备远不不大于实际计算机设备需求之问题存在。
由于机房空调无法感知机房服务器或通信网络设备详细需求量，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，最后也会导致机房空调高额运营费用。
随着数据中心（IDC）机房采用服务器虚拟化技术大量应用，机房内高热密度负荷势必会浮现散热点向核心服务器转移现象，届时也许会浮现机房内只浮现少数高热密度区域，其微环境需求会更加严峻。
既有技术解决方案：
据绿色网格（Green Grid）组织关于专家所给出如下建议。以指引如何提高数据中心能效。
其中心理念是更好地冷却过热区域，而不挥霍能量去冷却已经冷却区域。
详细指引方针：
a)冷却通道：热通道设计是为了增进有效流动同步将冷热空气流分开，并恰当安顿空气调节设备。
b)为服务器运营选取动力经济模式。
c)采用动态计算流软件（computational fluid dynamics）对数据中心空气流进行模仿，并尝试不同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，冷却系统能耗是固定。较好地运用将使其固定能耗减少。在保证增长状况下，将生产量与数据中心设备冷却需求相匹配。
e) 数据中心过热点直接冷却与冷却系统紧密有关，但注意不要冷却已冷却区域。将冷却空气通道减短。使数据中心设计为服务器和存储器机架空气流与房间空气流相匹配，这样就不会将电能挥霍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物理设备数量。这同步也减少了数据中心所占用空间。
g) 采用更多高能效照明设备（安装控制器或定期器），这可以直接节约照明费用，并节约冷却费用（由于照明设备使用会导致其自身过热）。
h) 改进机架内部空气流，使其穿过通道，这可以通过配备盲板隔离空机架空间来实现。
i) 当采用专业工程办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数量。购买更多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) 如果也许，采用空气调节装置运营于冬季经济模式。
l) 检查个别空气调节单元与否相协调并且未进行相反工作。
总之其理念是减少整体冷却需求并考虑涉及冷却系统整体支出。应当直接针对机架内部过热点进行冷却，同步将热空气排出由通风口排出。
既有技术针对以上机房所存在问题有采用APC-MGE公司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，并在机柜上增长盲板等办法。但是应用此解决方案所存在问题必要是新机房建设、且须采购英飞集成系统原则机柜；而对于老机房已排序机柜以及计算机负荷散热量不明晰、易变化状况协助不大，尚且还存在造价、建设周期等诸多问题。由于高性能计算系统生命周期只有3～5年，因此选取特定水冷却系统或气流冷却系统相对来说都比较昂贵。
尚有采用艾默生网络能源公司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服务器架上。当液态制冷剂流动到服务器附件管道，它就吸取来自于服务器热量，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种循环。其采用新型数码涡旋压缩机，来提供全面可调节制冷控制。并采用变速电扇使用来匹配制冷系统气流和IT设备气流。通过对空气循环精准监测，据说可令所有服务器，无论在机架上处在任何位置，均能接受到同等气流量。据载和其她服务器散热系统相比，艾默生网络能源这种液体散热系统，能把散热系统耗费功耗减少30%至50%。但此方案与APC-MGE公司解决方案存有同样性质问题，并且尚存冷媒变流量循环泵构造系统复杂、需维护等弊端。
尚有采用IBM水冷和储冷电池解决方案。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方式。但此方案同样存在上述2个方案通病。并且在中华人民共和国和美国，重大、核心机房对于冷冻水型空调方案多不敢选用。譬如北京气象局为奥运会服务数据中心曾经想采用水冷制冷系统，但是由于安装、维护成本问题，不得不仍旧采用老式空调制冷方式。一位CIO曾经告知，她们在搭建数据中心时，已经考虑到能耗问题，但是由于业务与领导规定，不得不暂时隐瞒了能耗问题，而是在事后想办法解决每年高额电费。
尚有采用HP 动态智能冷却系统DSC（Dynamic Power Saver）解决方案。譬如对各种数据中心进行整合，形成占地70,000平方英尺高密度数据中心。数据中心由原有设备和新服务器机架与刀片构成。在IT机架上布置了7,500个传感器，这些传感器构成了一种严密网络，可以实时测量数据中心气温。此外，数据中心还采用灵活机制，以响应设施故障、异常现象和断电状况。相对于采用当前最为常用数据中心散热办法，全面采用动态智能散热技术（DSC）数据中心可将能耗减少40%。并由Liebert公司和 STULZ公司这两名惠普合伙伙伴将自己散热控制组件与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既有空调产品中。但此方案尚存有造价昂贵、建造调试周期长，还必要和各个机房空调厂家控制系统集成等弊端。
机房空调服务对象是计算机服务器或通信网络设备，相应研究应当是详细高热密度负荷实际工况参数，而既有机房空调技术测定均是机房温度。这样最后导致了既有机房空调技术高耗能、低效率，经济环保性能较差状况。

下篇
本项技术解决方案

由于既有技术中空调系统检测到是循环空气而非真正负荷实际热工参数，不能及时推算出真实负荷空调热工需求成度。故此类空调系统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热工需求；为负荷所提供微环境调节效应是滞后、或者是振荡；甚至室内空气温、湿度会依照与空调机空间距离远近而呈现阶跃状。不能为负荷提供真正微气候环境调节；也无法针对空调负荷实际需求来进行空调系统设计。这样导致空调系统设计事实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。
既有空调系统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工作对象，即为了区域内少量真实负荷而使得几乎区域空间里所有空气参加了空调系统热工解决；又由于空气导热性能较差，导致为了真正空调负荷所进行热工环境调节成效就无法达到预期设计规定。对比仅仅是为了真正空调负荷而提供微气候热工调节空调控制模式，能源消耗会是十分巨大。即便是不计入要为空调负荷提供及时而有效率热工环境调节能耗某些、仅是计算将区域内所有空气参加了热工解决所耗用能源数量也是相称可观。由于既有空调控制系统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运营；不能实现是为了满足真正空调负荷实际需求成度而进行空调系统设计初衷，最后无法为负荷提供真正微气候环境热工调节，使得既有空调暖通行业制造、运送、安装、运营、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规定。
若要实现仅对机房负荷提供空调微气候热工环境调节，那么其空调负载容量就必要通过精准传感器检测、计量和控制器运算才干感知和拟定；再由控制器输出指令到空调系统执行机构进行详细功能运作。其设计理念应是在原自动控制模型中增长前反馈环节，以加快反馈调节速度。继而实现为真正空调负荷提供适时适量热工环境调节目地。
按照自动调节与控制规范：空气调节系统调节方式，应依照调节对象特性数、房间热、湿负荷变化特点以及控制参数精度规定等进行选取。但是作为调节对象房间微气候指标之一折算温度，其热工参数值是无法通过既有检测方式所能测量得到。
在此引入折算温度t0概念。[2]
折算温度计算公式可以表达如下：
t0=k×tk +p×tp
其中系数k=αk/(αk+αp)；
系数p=αp/(αk+αp)；
式中 αk----对流散热系数，kcal/m2h℃；
αp----辐射散热系数，kcal/m2h℃；
tk ----区域内空气温度，℃；
tp ----周边表面平均温度，℃；
从上式可见折算温度是一种可以全面、真实显示负荷实际状况热工参数，此参数兼顾了室内热负荷辐射温度和空气环境温度两方面参数。由于此两方面参数可互为补充，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局限性而导致所采集到数据不能真实有效反映负荷所有热工参数缺陷。
依照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办法，可以补充既有技术中空调负荷检测过程反馈慢、检测浮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模式，应用于机房空调系统时，用于机房区域内真正所需要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营成效。
本项技术即是针对于上述既有技术空调探测控制原理所存在问题而提出。目地是参照所检测到空调负荷辐射量来控制机房空调系统运营。按照以上目地，现阶段能实现检测方式所采用传感器是红外测温仪，将测量空调负荷红外线辐射量换算为原则计量温度。譬如在为了调节空调负荷所处环境而装载空调机上（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空调负荷红外线辐射温度来计算空调机输出量，控制空调系统详细部件运营，从而为真正机房空调负荷进行有效微气候热工环境调节。
按照上述内容而设计解决方案，是采用了本项技术参照负荷红外线辐射温度而进行控制老式机房空调机，其内至少装有热互换器和送风机，并有结合上述风机进行吸入和排出空气风口，检测空气温度感温探头；至少（不但限于）附着在出风口上传感器是用来测定负荷区内红外线辐射温度红外测温仪，再有参照上述传感器所检测到负荷红外线辐射温度而调节机房空调机组输出量控制器。
I．应用中上述这些传感器可以单独布置在空气调节机外部靠电机来驱动探测装置采用横向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）
进一步可以同步采用横向、纵向扫描方式来采集辐射温度参数；
进一步安顿在空调系统送风口上，随着电机驱动送风百叶采用横向扫描方式采集辐射温度参数；
进一步安顿在空调系统送风口上随着送风百叶同步采用横向、纵向扫描方式采集辐射温度参数；
进一步按照上述扫描方式，并将送探头摆动装置通过联杆与可以检测转动角度后输出反馈信号装置（譬如采用旋转变压器或步进电机）相连接以拟定所测量负荷方位角度；
进一步在送风口送风百叶上同方向安顿两个接受器，按照上述扫描方式采集参数，继而检测、校验所采集到数据，抑制因探测方向上浮现干扰而导致测量误差，从而采集到相对精确辐射温度参数；
进一步将较大区域进行人为分区后再在每个社区域里顶部安装某些装载于电机驱动装置上传感器，按照上述扫描方式采集负荷辐射温度参数和方位角度；
进一步在风管送风系统各个或间隔数个出风口上按照以上布置和扫描方式、安装一种或是各种装载于电机驱动装置上传感器，采集各个出风口所可以送风覆盖区域内辐射温度参数和方位角度；
II．然后将采用以上各种扫描方式检测到参数传播给上述控制器。上述控制器可以按照一定期间间隔来采集以上辐射温度传感装置所检测到一组数据，再传播到上述控制器中储存。
进一步上述控制器可以按照在扫描过程中选用一组至少两个以上方位角度数据传播到上述控制器中储存。
进一步上述控制器通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边表面平均温度。
进一步上述控制器可以计算出上述区域内最高最低辐射温度；
进一步上述控制器可以计算出上述区域内各个方位角度辐射温度变化值；
进一步上述控制器还可以调节任意方位角度红外线探测仪发射率以排除干扰来读取上述区域内可靠辐射温度参数；
进一步上述控制器可以计算出上述区域内各方位角度辐射温度与否超过了高、低限定值，并进行报警输出；
进一步上述控制器可以计算出上述区域内平均辐射温度与否超过了高、低限定值，并进行报警输出；
进一步上述控制器可以计算出上述区域内任意方位角度之间温差值；
进一步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生成；
进一步上述控制器可以进行上述区域内色温图像生成；
III．然后上述控制器参照计算出来上述区域内周边表面平均温度，即上述折算温度计算公式中tp，结合老式机房空调系统感温探头所采集到区域内空气温度，即上述折算温度计算公式中tk；依照上述标注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：
k+p=1。
在本项技术中：
k取值范畴按照真实负荷换热系数经验值而定；
p取值范畴按照真实负荷换热系数经验值而定。
进一步上述控制器将空调系统设定区域内折算温度与上述通过加权计算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；
进一步上述控制器将空调系统设定区域内折算温度与上述区域内所探测到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、留取各个真正需要空调解决负荷点红外辐射温度算术平均值再通过加权计算出来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．然后上述控制器依照空调系统设定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时间比率之大小。
进一步上述控制器依照空调系统设定区域内空气温度与上述区域内所探测到由管理员程序介入参照负荷方位角度剔除各个干扰点后、各个真正需要空调解决负荷点辐射温度求差值，通过计算得出空调系统送风到此负荷区域各方位角度时间比率之大小。
进一步上述控制器依照空调系统区域内计算过折算温度，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时间比率之大小。
进一步上述控制器依照空调系统区域内计算过折算温度，来与上述区域内所探测到由管理员程序介入参照负荷方位角度剔除各个干扰点后、留取各个真正需要空调解决负荷点辐射温度求差值，再计算得出空调送风到此负荷区域各方位角度时间比率之大小。
进一步上述控制器按照上述所采集到各负荷点辐射温度和计算出来各点送风时间数据来估算经上述空气调节机系统工作过后负荷区域平均辐射温度，与区域内设定平均辐射温度来比较，适选各种类型运算模式进行计算，调节空调系统各部件输出量，以达到精准控制上述老式机房空调系统运营。
V．然后上述控制器通过上述计算得出各负荷方位角度送风时间比率后，控制上述空气调节机组风机送风口上百叶导向到具备高度空调需求负荷点方向、维持送风一定期间，来扰动上述负荷附近空气，使上述负荷受到空调系统送风强制对流进行热互换。即上述空调机送风口上百叶按照送风比率长时间将气流导向到具备高空调需求成度负荷区域，短时间将气流导向到具备低空调需求成度负荷区域，使负荷受到空调系统送风强制对流冷却，以避免热空气团长期环绕在空调负荷周边无法散去。
进一步上述控制器可以采用回避开所探测到具备高度空调需求负荷点，横向、纵向环绕其送风，以提供负荷点正面受风量较低送风效果；
进一步上述控制器可将空调送风系统通风机风速、风压提高、或可以将几组（或几台机组各自）送风口上百叶聚拢朝向到具备高度空调需求负荷方向集中送风，以提高送风到负荷区域风速、风压，使其送风可以尽量到达预定负荷区域效果。（此方式针对下送风空调联网运营机组尤为必要）
VI．上述控制器内部算法可以是按照比例输出或者是比例+微分+积分等等其他模式算法计算后输出，以控制空气调节机系统部件动作。诸如调节空气调节机风机风速、风压；调节空气调节机送风百叶送风方向及运营在送风方向上时间比率或送风速度、风压；调节空气调节机压缩机开停比率；调节空气调节机双压缩机或多台压缩机开停比率；调节空气调节机压缩机上热气旁通阀启动率；调节空气体调节机变频器频率输出比率和电子膨胀阀启动度；调节空气调节机数码涡旋压缩机容量比例值和电子膨胀阀启动度；调节空气调节机冷冻水阀门启动度或冷冻水流量；调节空气调节机风量调节装置启动度；以及调节变水量(VWV)、变风量(VAV)、变制冷剂流量(VRV)类型空调系统中可随着控制器输出指令而动作一系列部件等等。
进一步可以将同样采用上述探测原理多台空气调节机、各种空调系统内模块或各种送风风口进行联网控制，由上述控制器按照各自、平均、网络主机采集参数等方式来进行联机工作，以满足负荷区域性环境规定。
进一步对有空调需求控制负荷区域，可将由上述控制器输入装置所探测到并经上述控制器计算过参数送至外部控制器（上位机），使其可以进行上述诸各种送风风向控制；
进一步可将上述控制器输出信号通过通讯编码转换后传播到外部控制器（上位机）上，进行广大区域综合性温度控制；
进一步可以把上述控制器计算过参数发送数据到原有空调系统控制器上、使其对区域负荷环境进行综合性温度控制；
进一步可以将上述空调系统各个探测器分别采集到参数经通讯汇总传播到上述控制器，经计算再由上述控制器进行局域性上述诸各种送风风向控制，以避免在区域内有送风效果欠载或送风效果超载区域。
进一步将负荷区域环境监控系统所采集到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机柜内（外）温度、机柜输入电流功率、芯片运用效率等数据传播到上述控制器通信接口上，再结合上述扫描方式对负荷区域进行X轴Y轴二维分区或按照极轴经纬模式进行三维分区，使上述控制器可以对输送到各个详细分区风量、风压、制冷量、加热量进行精准控制，以满足各个分区内详细负荷空调微环境热工需求。
以上控制器控制模式均可以采用对负荷进行送风风向上时间调节方式，以达到可以对上述各负荷点方向提供各种空调功能来满足各个负荷微环境需要，并可获得相应节能效应。
综上所述由于本项技术以上空调运营办法均是按照增长前反馈环节控制模式，积极采集负荷真实热工参数，故可以充分实现空调系统反馈调节会依照调节对象特性数值、房间热负荷变化特点以及控制参数精度规定来进行选取，为负荷提供直接性空气调节，从而使空调系统可以达到及时、高效、适量、节能、经济、环保运营。通过采用以上控制模式而拟定空调系统需求容量会相应减少；在提高空调设备运营效率同步，可以明显提高空调系统经济性。
本项技术详细实行方式
依照本项技术原理，下面参照附图阐明本项技术详细实行案例。[3]
为了调节机房内空气环境而设立在区域内本项技术空调机，涉及内部装有热互换器和送风机机壳、其上装有吸入和排出室内区域空气面板、安装在上述面板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红外测温仪、以及参照上述红外测温仪探测到辐射温度而计算出来折算温度并据此折算温度控制上述空调机部件输出量控制器。
本项技术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。上述探测辐射温度红外测温仪S可以装在图1类型上送风空调机10前面板风口11上左右摆动百叶板12上；或是可以装在图2类型下送风空调机20前面板云台21上左右摆动摇臂22上；或是安装在图3类型风管送风空调系统30出风口31纵向横向摆动双层百叶板32上。因而，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各种方位角度红外辐射温度。

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----本项技术空气调节机组第一实行例图

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----本项技术空气调节机组第二实行例图

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----本项技术空气调节机组第三实行例图

图4表达是装有红外辐射探测仪一台(或对称多台)上（下）送风空调机组在负荷区域划定范畴里测定室内负荷辐射温度示意图。按上述技术内容布置着红外辐射探测仪移动着扫描，探测区域内各种方位如a、b、c、d、e、f、g各个角度辐射温度；

g f e d

c

b

a

10

图4----采用本项技术内容机房空调机组红外辐射温度测定状态示意图

图5表达是在风口双层百叶上装有红外辐射探测仪空调风管送风系统安顿在负荷区域顶部时扫描测定各个区域辐射温度示意图。固定在双层百叶板上红外辐射探测仪随着百叶纵、横摆动而移动扫描，探测风口送风区域内各种方位角度h、i、j、k、l、m、n、o、p、q辐射温度。
q p o

H I j k l m n
图5---设立本项技术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是表达采用上述模式检测诸多方位角度辐射温度本项技术空气调节机送风系统控制内部构成方框图。如图6所示，本项技术空调系统涉及：测定区域内空间室内温度室温仪40、测定各种方位角度辐射温度红外温度仪41、依照上述室内温度仪40和红外辐射温度仪41测定参数计算出折算温度控制器42、依照上述控制器42输出控制信号使上述空调系统出风口上百叶左右或横、纵摆动执行机构43。在此，上述空气调节机控制器42可以依照在上述各种方位角度测定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参数值来控制空调系统运营。

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----本项技术空调机组送风系统控制内部构成方框图

采用本项技术内容空调机组控制系统详细运算控制模式可以是在计算出折算温度不大于系统设定值时，控制器43令空调机组系统制冷部件出力减少，同步控制执行机构中左右或横纵摆动着出风口上百叶板，较大时间比率向高辐射温度方位角度送风，较小时间比率向低辐射温度方位角度送风。而如果在计算出折算温度不不大于系统设定值时，控制器43令空调系统制冷部件出力增长，同步控制执行机构中左右或横、纵摆动着出风口上百叶板，高时间比率向高辐射温度方位角度送风，极小时间比率向低辐射温度方位角度送风。
在此，上述控制器43是储存上述红外温度检测仪42所测定各种方位角度辐射温度后计算出算术平均值，得到即做为上述技术内容中周边表面平均温度tp，结合室内温度仪41测定室内温度tk，在实际应用中选定按照如下公式进行计算：
折算温度=0.55*tp+0.45* tk [2]
图7表达本项技术空气调节机组控制办法流程环节图。
一方面在第11环节（S11）中，空调系统测量室内温度。
然后在第12环节（S12）中，安装在空调系统出风口上左右方向摆动着百叶板上；或安装在空调系统出风口上横、纵方向摆动着百叶板上；或在排风口外部设立可以与排风口送风百叶摆动模式相似红外辐射温度仪（此方式特别合用于下送风机房空调机组），随着上述空调系统执行机构中风口上百叶板摆动而移动着测定区域内各种方位角度辐射温度。
在第13环节（S13）中，上述空调系统控制器依照第12环节测定辐射温度和上述数学公式1计算出来室内折算温度。
在第14环节（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。
若在上述第14环节中，得到数值是零时，则本项技术空调系统控制流程返回到第11环节。
若在上述第14环节中，得到数值不是零时，则本项技术空调系统控制流程进行到第15环节（S15）。
若在上述第15环节中，上述室内折算温度是不不大于设定温度时，则本项技术空调系统控制流程在第16环节（S16）使空调系统制冷需求输出量增长。
若在上述第15环节中，上述室内折算温度是不不不大于设定温度时，则本项技术空调系统控制流程在第17环节（S17）使空调系统制冷需求输出量减少。

设定温度-
折算温度=0
室内温度测定
制冷需求输出量减少
制冷需求输出量增长
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---本项技术空调机组控制办法流程环节图

采用本项技术内容而设计空调系统，其空调系统通风机送风区域内负荷附近微环境在空调系统开机并启动制冷功能后，会浮现如图8示，其温度参数指标最后可以随着开机时间而精确下降到设定范畴内，并且可以随着开机运营时间而被控制在一定温度范畴内小幅波动。

室内空调负荷
点位置温度

空调系统开机时间

图8---应用本项技术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营办法是在原自动控制模型中增长前反馈环节，以加快反馈调节速度，详细方略重要环节是自控系统积极采集负荷真实热工参数---空调负荷红外辐射量，这样可以充分实现空调系统反馈调节会依照调节对象特性数值、房间热负荷变化特点以及控制参数精度规定来进行选取，为负荷提供直接性空气调节，满足其微气候环境热工需求，从而使空调系统可以达到适时、适量节能高效运营模式。
依照所做空调简易热负荷计算法量化分析；结合动态计算流软件（computational fluid dynamics）对机房空气流进行模仿，并尝试不同地板通风口位置和布置机房内空调机单元位置，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机房可节能20～45%；可得出结论----采用本项技术原理应用于机房空调领域、对比既有技术可减少大概30%能耗；或通过采用以上自动控制模式而拟定空调系统装机能相应减少约23%以上装机容量。

参照文献：
[1] 余颖俊著,浅谈通讯机房空调设计[R].《制冷》.24期
[2] L.巴赫基著,付忠诚等译.房间热微气候[M].北京：中华人民共和国建筑工业出版社,1987
[3] 于郡东.一种控制空气调节器运营办法：中华人民共和国，10001566[P].