目前，我國數據中心最常用的自然冷卻手段是利用室外空氣某些時段的低焓值對機房內IT設備進行冷卻。AHU風墻技術是一種新風自然冷卻技術，當室外空氣溫度低于室內溫度并且達到設計工況值時引入室外新風，將機房模塊內熱量帶走，停止機械制冷或部分使用機械制冷,達到機房內溫度降低的目的^[1-2]。

數據中心所有節能措施的前提是安全,包括空氣質量的保證和空調設備本身的安全。本文主要討論風墻控制的邏輯,以保證風墻模式的合理應用和空調系統的可靠運行。

1 AHU風墻方式下制冷系統的BA控制模式

空氣處理機組(AHU)風墻系統一般由進風單元、加濕單元、風墻單元、排風單元、

回風單元和控制單元組成，控制系統內置4種運行模式：回風模式，新風模式，混風模式，AHU防凍混風模式。

采用AHU風墻技術的數據中心，每個數據模塊內AHU風墻單元一般是通過N+X方式冗余配置，通過風墻群控控制器實現群控管理和控制，群控控制器采用1+1熱備冗余配置。數據中心內所有機房模塊的群控控制單元與數據中心的冷站控制單元連接，實現整個數據中心制冷系統的集成聯動控制。群控控制器通過采集室內外環境參數，判斷風墻系統的工作模式，每個數據模塊內的風墻進風閥、機房回風閥、機房排風閥均由群控控制器控制，群控控制器對AHU單元的冷凍水閥、加濕、EC風機陣列組等進行控制，實現不同的工作模式(回風、新風、混風模式由群控控制器決定)，并發出信號給冷站BA控制系統。冷站控制通過判斷各模塊群控控制器的信息，將冷站設備設定到相應的模式工況。在混風模式下,冷站BA系統根據蓄冷罐溫度可以對風墻群控控制發出“防凍”需求，群控控制器在運行混風模式下切換進入防凍混風模式，強制風墻單元的電動水閥小流量開啟，通過與機房內換熱，小負荷給蓄冷罐加熱，這樣不會太多干擾到AHU風墻單元的控制。風墻系統的其他設備仍延續混風模式下運行狀態，提高冬季寒冷天氣下水系統設備的安全性^[3-4]。

2 AHU風墻控制系統與冷站BA系統的信號指令交互

1) 回風模式：風墻群控器自行確定模式,并發送給BA系統兩個DO信號(回風模式準備、回風模式確認)，此模式下AHU風墻系統全部利用冷盤管，采用機械制冷方式對室內空氣進行降溫。

2) 新風模式：風墻群控器自行確定模式，并發送給BA系統兩個DO信號(新風模式準備、新風模式確認)，此模式下AHU風墻系統全部利用新風對室內空氣進行降溫控制。

3) 混風模式：風墻群控器自行確定模式，并發送給BA系統兩個DO信號(混風模式準備、混風模式確認)，此模式下AHU風墻系統利用新風和回風混合對室內空氣進行降溫。

4) 防凍混風模式：風墻群控器接收到BA系統進行防凍模式(對蓄冷加熱)命令，這時AHU單元將閥門進行小開度設定，根據室內溫度進行新風閥、回風閥調節控制(新回風反比例進行混風)，通過混風(利用室內服務器熱量)對冷盤管進行加熱控制；排風閥調節控制，根據室內外壓差調節排風閥開度。

3 冷站BA系統的控制策略

風墻群控器將運行模式通知BA系統，BA系統根據風墻群控器的模式進行冷水機組、循環水泵的監控模式切換，滿足制冷模式的正常運行。

 3.1 回風模式冷站監控

回風模式冷站監控流程如圖1 所示。

圖1 回風模式冷站監控流程

1) 風墻群控器發出“準備進入回風模式”信號DO給BA系統，BA系統程序確認冷機系統可以啟動，即發給風墻群控器“冷機系統準備啟動”信號DO。

2) BA系統命令冷機運行，空調泵運行，檢測空調總管進出水溫度、壓力、流量，BA系統確認這些參數滿足風墻群控器運行需求后發給風墻群控器“冷機系統正常運行”信號DO，風墻群控器開始按照回風模式運行。

3.2 新風模式冷站監控

新風模式冷站監控流程如圖2 所示。

圖2 新風模式冷站監控流程

1) 風墻群控器發出“準備進入新風模式”信號DO給BA系統，BA系統程序確認冷機系統可以關機，即發給風墻群控器“冷機系統準備停機”信號DO。

2) BA系統命令冷機停止運行,空調泵延時停止運行，BA系統確認冷機、空調水泵停機后發給風墻群控器“冷機系統正常停機”信號DO，風墻群控器即開始按照新風模式運行。

3) 風墻群控器確認新風模式正常運行，發給BA系統風墻群控器“確認進入新風模式”信號DO。至此，新風模式切換完畢。

3.3 混風模式冷站監控

混風模式冷站監控流程如圖3 所示。

圖3 混風模式冷站監控流程

1) 風墻群控器發出“準備進入混風模式”信號DO給BA系統，BA系統程序確認冷機系統可以關機(或已經處于關機狀態)，即發給風墻群控器“冷機系統準備關機”信號DO。

2) BA系統命令冷機停止運行，空調泵延時停機運行(或已經處于關機狀態)，BA系統確認冷機、空調水泵停機后發給風墻群控器“冷機系統正常關機”信號DO，風墻群控器即開始按照混風模式運行。

3) 風墻群控器確認混風模式正常運行，發給BA系統風墻群控器“確認進入混風模式”信號DO。至此，混風模式切換完畢。

3.4 防凍混風模式冷站監控

防凍混風模式冷站監控流程如圖4 所示。

圖4 防凍混風模式冷站監控流程

1) BA系統檢測到蓄冷罐內溫度低于設定報警值，對風墻群控器發出“防凍準備命令”信號DO。

2) 風墻群控器確認收到命令信號后即向BA系統發出“防凍模式準備”反饋信號DO，風墻群控器通知AHU控制單元低流量開啟電動二通閥開度至設定值，確認電動二通閥已經開啟到位，即向BA系統發出“防凍模式完成”反饋信號DO。

3) BA系統開啟空調泵，對蓄冷罐進行加熱，檢測到蓄冷罐溫度達到設定要求后，取消風墻群控器防凍混風模式指令，命令空調水泵關機。至此,防凍(混風)模式切換完畢。

4 結語