一種機房水冷空調節能系統的設計方案

左華紅 陳執

湖北省煙草公司荊州市公司，湖北 荊州 434000

1 概述

計算機機房是現代企業必不可少的IT基礎設施之一，也是耗電大戶。近幾年來，隨著信息技術的普及，計算機機房的IT設備數量增長加速，同時，電力價格持續上漲并且供應越來越緊張，計算機機房面臨不斷擴容的壓力和不斷增長的電能消耗。從目前國內外的研究數據看，在計算機機房中制冷比服務器本身運行更耗電，當服務器成倍增加的時候，配套用電量將呈指數級上升。計算機房的運營成本主要是電耗成本，在保證機房中設備正常運行的同時降低電能消耗是今后要實現的目標。

2 設計思想

由于計算機機房的特殊性，空調必須24小時開機，而在湖北的冬季，大部分時間室外溫度遠低于機房室內溫度，但在目前情況下，空調室外機還在工作，對循環水進行制冷，造成不必要的能耗。針對這種現象，通過對空調室外機進行改造，設計控制電路，對機房流出的循環水進行自然冷卻，使空調在冬季減少開機時間，能有效地降低電能消耗。

同時，為避免停電后，空調停止運行，造成機房溫度迅速升高，對設備的正常使用造成影響，改造還包括在室外機出水口加裝儲水裝置，儲存冷水，以保證在停電時減緩機房溫度上升。

3 系統設計

系統主要包括水冷散熱系統、單片機控制系統和溫度監測系統三個部分，其中水冷散熱系統主要由散熱管道、電磁閥門、儲水補水箱和水壓表組成。系統結構如圖1所示。

4 系統模塊設計

4.1 散熱管道的改造

為了保證整個散熱循環水管網的安全性，保留原循環水管網系統。在儲水補水箱進口前串接由截止閥和電磁閥組成的管路。同時，在該管路上并聯一路由截止閥、電磁閥和風冷系統組成的節能管路。正常工作時，開啟截止閥Y1、截止閥Y2，關閉截止閥Y3。電磁閥YV1、電磁閥YV2由執行控制單元控制。如遇特殊情況，關閉Y1、Y2,開啟Y3，將系統恢復到改造前的狀況。散熱管道如圖2所示。

圖2 散熱管道示意圖

4.2 單片機控制系統的設計

本控制系統是以MCS-51系列最新AT89C52單片機為控制中心，組成了一個結構優化的控制系統，接受并處理由現場傳輸來的溫度、壓力信號，通過換算和邏輯判斷，控制電磁閥和接觸器的通斷，從而控制循環水的流向。同時，控制執行單元與機房內計算機通過RS485或網絡連接，以達到計算機監控現場溫度和壓力，選擇循環管網的通路。如果環境溫度高于室內溫度一定數量，啟動原系統自動控制；相反，如果環境溫度低于室內溫度一定數量，啟動自然冷卻系統工作，停止原系統的冷卻。控制系統電路如圖3所示。

圖3 控制系統電路圖

4.3 溫度監測系統的設計

本系統主要由SDA-T1式溫度變送器，AT89C52單片機，TLC1549串行A/D轉換器，128*64DOTS液晶顯示屏，完整的PC機組成。SDA-T1式溫度變送器采集當前溫度，再通過變送器將溫度信號傳送到A/D轉換器將溫度轉換為數字量，與此同時將溫度顯示在128*64DOTS液晶顯示屏。在單片機的控制下，A/D轉換的結果被單片機讀入，并且進行運算與處理，一方面送到液晶屏顯示器顯示，另一方面，由運算后的結果確定對散熱管道中電磁閥的控制。監測電路圖如圖4所示。

圖4 溫度監測系統電路圖

4.4 系統軟件設計

該系統主要是由C語言來編寫程序，實現了溫度的采集，監測，LCD液晶顯示屏的文字顯示以及串行A/D的轉換，和電磁閥的控制，保證了機房內部溫度及回水溫度的平衡，一定程度達到了節能控制的目的。

5 結束語

該系統在我中心計算機機房安裝后運行正常，在降低了能耗的同時，減少了維護量，有效地降低了計算機機房的運營成本。

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