CN103075783B - 外气冷气系统以及数据中心 - Google Patents

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Abstract

一种外气冷气系统以及数据中心。本发明提供一种外气冷气系统，即使在外气湿度急剧变动的情况下，也能够进行控制以使从空调外机向室内的送气湿度不会急剧变动，实现室内环境的最适化。为了使送气(206)成为规定的温湿度，从预先设定的多个运转模式中判定最合适的模式，在调整气闸(116～119)、冷水阀(156)、加湿供水阀(154)的开度时，计测外气(201)、送气(206)、回气(207)的温湿度，判断是否超过模式边界，若超过边界则设定辨别时间。而且，对以超过边界前的模式进行运转时的送气(206)的湿度进行预测，判定预测值是否超过容许湿度范围的上限值或低于下限值，在超过的情况下立即变更模式。在经过辨别时间后，若一次也没有回到超过边界前的模式则变更模式，若即使一次回到了超过边界前的模式则不变更模式。

Description

外气冷气系统以及数据中心
技术领域
本发明涉及具有在冬季以及中间期(春、秋)利用外气的外气冷气方式的空调系统(外气冷气系统)和具备这样的外气冷气系统的数据中心，尤其涉及全年都需要冷气运转的数据中心等、具有高发热负荷的环境中的外气冷气系统和具备这样的外气冷气系统的数据中心。
背景技术
随着对地球变暖问题的关注度提高，即使在信息通信领域，绿色IT的省电化也成为紧迫的课题。尤其是，在利用灵活且丰富的计算资源对飞跃增加的信息进行处理的云计算中，对于其高效的运用来说，基于统合以及虚拟化的IT平台的集约、高集成化是不可缺少的。在这样的背景下，对于作为IT平台的基础的数据中心的需求在世界规模内迅速扩大，数据中心整体的耗电量增大成为课题。
日本国内的数据中心耗电的平均明细如下：IT设备49％、空调设备29％、供电设备15％、其他(照明等附带设备)7％，设备仪器(空调以及供电)消耗了与IT设备相当的电力。因此，不仅谋求IT设备的省电化，还谋求设备仪器，尤其是占总电力的约30％的空调设备的省电化。
由于数据中心中全年需要冷气运转，因此，在冬季以及中间期(春、秋)等外气温度比较低的时期，通过将外气直接导入服务器室作为冷气的外气冷气方式来谋求空调电力削减的方法近年来受到注目。
关于采用了这样的外气冷气方式的空调系统，在例如专利文献1以及专利文献2中被提出。
例如在专利文献1中，根据回流的室内空气的温度和该室内空气的绝对湿度来设定由外气冷气设备吹出的送气的温度和绝对湿度，根据另一方导入的外气的温度和绝对湿度的状态来决定回流空气的加湿量，并对回流空气和外气的混合量进行控制。
另外，专利文献2中，在从上游依次配置有过滤器、冷却旋管(cooling coil)、送风风扇、在冷却旋管的上游或下游的加湿器的计算机机房空调中，从户外取入外气并通过冷却旋管或加湿器进行空气调节，并且，在外气为与机房相适的环境气体的情况下直接导入机房并向户外排出，并在除了以下情况以外导入外气，即外气的温度比规定值低的情况且外气的焓比规定值大的情况；以及外气的温度比规定值高的情况且外气的焓比规定值大的情况。
专利文献1：日本特开2003-148782号公报
专利文献2：日本特开2010-261696号公报
但是，在专利文献1、2提出的方法中，不能解决以下课题。
例如，在外气冷气运转中外气的湿度急剧变动的情况下，因其影响从空调外机向服务器室吹出的送气的湿度也发生变动。
具体来说，在因突发的暴雨导致外气湿度急剧上升的情况下，从空调外机向服务器室吹出的送气的湿度也上升，并超过服务器室内的管理容许湿度范围的上限值。若湿度高的外气被送入服务器室内，则外气中所包含的灰尘、海盐颗粒等悬浮颗粒、二氧化硫气体、硫化氢气体等腐蚀性气体会附着在IT设备内的电路基板上，即使在相对湿度不足100％的环境下，也会因化学凝结导致的结露现象而在电路基板上生成电解质溶液并引起腐蚀。电路基板的腐蚀会大幅损害IT设备的可靠性。
另一方面，在外气的湿度急剧降低的情况下，从空调外机向服务器室吹出的送气的湿度也降低，并低于服务器室内的管理容许湿度范围的下限值。若湿度低的外气被送入服务器室内，则会在IT设备内的电路基板上引起静电放电，成为IT设备误动作的原因。
另外，在当前所使用的外气冷气系统中，在外气的温湿度急剧变化且自动地切换运转模式的情况下，在超过运转模式的边界后不立即变更运转模式，而在超过运转模式边界之后的某一恒定时间作为辨别运转模式可否变更的时间带，在经过辨别时间后变更运转模式。由于设定了该辨别时间，改善了外气变动时的空调运转控制的不稳定性等。
但是，尤其在外气湿度急剧变动的情况下，在到辨别时间为止的经过期间，由于湿度高或湿度低的送气被供给到服务器室内，所以，与专利文献1等同样地，不能解决前述那样损害可靠性的问题。
发明内容
因此，本发明的目的在于提供一种外气冷气系统和具有这样的外气冷气系统的数据中心，所述外气冷气系统为，具有在冬季以及中间期(春、秋)利用外气的外气冷气方式的空调系统中，在利用外气的冷气运转中，即使在外气的温度或湿度急剧变动的情况下，也能够进行控制以使从空调外机向室内的送气的湿度不会急剧变动，从而实现室内环境的最适化。
本发明的发明者们创新地发明了能够解决上述课题的外气冷气系统。
本发明的外气冷气系统，具有：作为空调机的空调外机，其用于将净化了外气并调节了温度以及湿度的送气向室内供给；用于使外气以及来自所述室内的回气循环的空气输送管道；用于进行从屋外导入外气以及向屋外排气的外气取入口以及排气口；运算控制装置，其预先设定根据外气的温度以及湿度的状况进行外气和回气的混合、外气的除湿、加湿、冷却中的至少一项的多个运转模式，并根据从所述外气取入口导入的外气的温度以及湿度的状况判定运转模式，该外气冷气系统根据该运算控制装置的运转模式的判定结果而变更运转模式，并将从所述空调外机向所述室内供给的送气调整成规定的温度以及湿度，其特征在于：所述运算控制装置具有以下功能：第一功能，在从所述外气取入口导入的外气的温度或湿度的状况发生变动并超过当前的运转模式的边界时，设定运转模式变更的辨别时间；第二功能，在从所述外气取入口导入的外气的温度或湿度的状况发生变动并超过当前的运转模式的边界时，根据所述外气的温度以及湿度的状况，对在当前的运转模式下从所述空调外机向所述室内供给的送气的湿度进行预测的第二功能；第三功能，在从所述外气取入口导入的外气的温度或湿度的状况发生变动并超过当前的运转模式的边界时，在由所述第二功能预测的送气的湿度没有超过预先设定的室内的管理容许湿度范围的上限值且不低于下限值的情况下，在经过所述辨别时间后，变更运转模式，在由所述第二功能预测的送气的湿度超过预先设定的室内的管理容许湿度范围的上限值或低于下限值的情况下，不等经过所述辨别时间，立即变更运转模式。
发明的效果
根据本发明，具有在冬季以及中间期(春、秋)利用外气的外气冷气方式的空调系统中，在外气冷气运转中，即使在外气的温度或湿度急剧变动的情况下，也能够对从空调外机向室内吹出的送气湿度急剧变动的情况进行抑制，所以，即使在外气冷气运转时也能够谋求室内环境的最适化。
附图说明
图1是将具有本发明的实施方式的外气冷气系统适用于数据中心的情况下的构成图。
图2是具有本发明的实施方式的外气冷气系统的功能构成的概要图。
图3是在空气湿度图上示出具有本发明的实施方式的外气冷气系统的一年的运转模式的一例的说明图。
图4是表示具有本发明的实施方式的外气冷气系统的运转流程的说明图。
图5是在具有本发明的实施方式的外气冷气系统中，在空气湿度图(Psychrometric Chart)上示出外气的湿度急剧变动情况下的运转模式的一例的说明图。
图6是用于说明适用了一般的构成的外气冷气系统的数据中心的构成图。
图7是用于说明一般的构成的外气冷气方式的空气湿度图。
图8是在具有本发明的实施方式的外气冷气系统中，表示在外气湿度急剧上升的情况下的送气湿度的变动历史的一例的说明图。
图9是在具有本发明的实施方式的外气冷气系统中，表示在外气湿度急剧减小的情况下的送气湿度的变动历史的一例的说明图。
图10是在适用了具有本发明的实施方式的外气冷气系统的数据中心中，表示从空调外机将送气向服务器室内直接吹出的横吹出方式的构成图。
附图标记说明
100...地板面，101...服务器室，102...热通道，103...冷通道，104...双层地板(自由通路)，105...地板面开口部(板格)，106...机架，107...顶棚空间，108...循环风扇，109、110、111、112、113...空气输送管道，114...外气取入口，115...排气口，116、117、118、119...气闸，151...空调外机，152...送风风扇，153...水汽化式加湿器，154...加湿供水阀，155...冷却旋管(热交换器)，156...冷水阀，157...冷水泵，158...冷水(往)，159...冷水(回)，160...滤尘器，161...冷却器，201...外气，202...排气，203、204、205、207...回气，206...送气，251、252、253、254...温湿计，255...结露温度计，300...运算控制装置，301...温湿度运算装置，302...送气湿度预测装置，303...运转模式判定装置，304...送气温湿度控制装置，305...送气结露温度控制装置。
具体实施方式
以下，参照将本发明的外气冷气系统适用于数据中心的情况对本发明的实施方式进行说明。
图1是将具有本发明的实施方式的外气冷气系统适用于数据中心的情况下的构成图，图2是具有本发明的实施方式的外气冷气系统的功能构成的概要图。
系统的仪器构成包括：作为空调机的空调外机151，其用于将净化了外气201、并且调节了温湿度的冷气(送气206)向服务器室101供给；用于使外气201以及来自搭载在服务器室101内的机架106内的IT设备的回气207循环的空气输送管道(109～113)；用于从屋外导入外气201的外气取入口114；用于将回气207向屋外进行排气202的排气口115；用于向空调外机151供给冷水158的冷却器161以及冷水泵157等。在空调外机151内装备有滤尘器160、冷却旋管(热交换器)155、水汽化式的加湿器153以及送风风扇152。
从空调外机151被送入的冷气(送气206)经由双层地板(自由通路：free access)104的地板下从设在地板面100上的开口部(板格：grating)105向冷通道102吹出，并向机架106内的IT设备供给。来自该IT设备背面的暖气从与冷通道102分离的热通道103内通过循环风扇108被排出。在服务器室101内配置多台机架106的列时，将使机架106前表面(入气侧)彼此相对的冷气区域即冷通道102和使机架106背面(排气侧)彼此相对的暖气区域即热通道103交替地排列，从而提高空气调节效率。
在空气输送管道(109～113)中设有用于调整循环风量的气闸(116～119)。另外，为了调整向空调外机151内的冷却旋管(热交换器)155供给的冷水流量，设有冷水阀156，在水汽化式的加湿器153上设有用于进行加湿供水的流量切换的加湿供水阀154。
另外，在外气取入口114和气闸116之间(外气位置)、空调外机151的入口侧、空调外机151的出口侧(送气位置)、循环风扇108的上游侧(回气位置)设有温湿计(251～254)，而且，在空调外机151的出口侧(送气位置)设置结露温度计255。
运算控制装置300由温湿度运算装置301、送气湿度预测装置302、运转模式判定装置303构成。
如图2所示，在本实施方式中，通过外气用温湿计251、对外气和回气混合后的气体的温湿度进行测定的温湿计252、送气用温湿计253以及回气用温湿计254来对外气201、外气和回气混合后的气体、送气206以及回气207的温度及湿度进行计测，通过运算控制装置300的温湿度运算装置301，不仅计算温度(干球温度、湿球温度、结露温度)、湿度(相对湿度、绝对湿度)，还计算比焓。
在送气湿度预测装置302中，根据由温湿度运算装置301算出的外气、送气以及回气的温湿度和比焓，预测以超过运转模式边界前的运转模式运转的情况下的送气206的湿度。另外，在外气201的湿度急剧变化的情况下，对利用变动后的外气201并在现行运转模式下运转的情况的送气206的湿度是否超过运转模式的边界进行判定，并且，将超过运转模式边界后的某一恒定期间作为辨别运转模式可否变更的时间带，由此设定辨别时间。
根据通过温湿度运算装置301而得到的外气、送气以及回气的温湿度及比焓和通过送气湿度预测装置302而得到的送气的预测湿度，并通过运转模式判定装置303，在预测值没有超过预先设定的服务器室101内的管理容许湿度范围的上限值且没有低于下限值时，若在经过辨别时间后适于变动后的状态的运转模式被维持，则判定为变更到与变动后的状态相适的运转模式，若在辨别时间中即使只有一次返回到超过运转模式边界前的运转模式，则不进行运转模式的变更，判定为使超过运转模式边界前的运转模式继续。另外，在预测值超过预先设定的服务器室101内的管理容许湿度范围的上限值或低于下限值时，判定为不等经过辨别时间而立即变更运转模式。该运转模式判定成在预先设定的多个运转模式中选择最合适的运转模式，使得向服务器室101内供给的送气成为规定的温度以及湿度。
然后，将该判定结果向送气温湿度控制装置304以及送气结露温度控制装置305发送，并调整气闸(116～119)、冷水阀156以及加湿供水阀154的开度以使送气206成为规定的温湿度设定值。
此外，本实施方式中，温湿度运算装置301、送气湿度预测装置302以及运转模式判定装置303构成运算控制装置300。另外，送气湿度预测装置302具有第一功能、第二功能，运转模式判定装置303具有第三功能。由送气温湿度控制装置304以及送气结露温度控制装置305来承担将向服务器室101内供给的送气调整到规定的温度以及湿度的任务。但是，本发明不限于该方式。
接下来说明运转模式。图3是将全年的运转模式的一例示出在空气湿度图上的说明图。
该图是向服务器室101的送气206的干球温度为20℃、送气206的相对湿度的推荐范围为40％以上(下限值)且60％以下(上限值)、来自服务器室101的回气207的干球温度为35℃的情况下的说明图，根据外气201的温湿度状况位于空气湿度图上的哪个位置，运转模式大致分为以下的(1)～(5)五种。
(1)外气回气混合、加湿运转模式
(1)是以下情况下的运转模式：外气201的干球温度比送气206的干球温度20℃低、且外气201的绝对湿度比送气206的绝对湿度的下限值(相对湿度相当于40％)高、比绝对湿度的上限值(相对湿度相当于60％)低的情况；或者，外气的比焓比送气206的比焓的推荐范围的下限值低，且外气201的绝对湿度比送气206的绝对湿度的下限值(相对湿度相当于40％)低的情况。
在外气201的干球温度比送气206的干球温度20℃低、且外气201的绝对湿度比送气206的绝对湿度的下限值(相对湿度相当于40％)高、比绝对湿度的上限值(相对湿度相当于60％)低的情况下，通过混合外气201和回气207而将送气206调制成所希望的温湿度条件。该情况下，通过打开气闸116、117以及118并关闭气闸119，混合外气201和回气203，并通过空调外机151内的送风风扇152直接向服务器室101内送气。其间，冷却器161及加湿器153不工作。
另外，在外气的比焓比送气206的比焓的推荐范围的下限值低、且外气201的绝对湿度比送气206的绝对湿度的下限值(相对湿度相当于40％)低的情况下，在混合外气201和回气203后，通过加湿器153进行加湿，由此将送气206调制成所希望的温湿度条件。该情况下，通过打开气闸116、117以及118并关闭气闸119，混合外气201和回气203，并在通过空调外机151内的加湿器153进行加湿后，通过送风风扇152向服务器室101内送气。其间，冷却器161不工作。
(2)外气冷却除湿、再热运转模式
(2)是以下情况下的运转模式：外气201的比焓比回气207的比焓的推荐范围的上限值低，且外气201的绝对湿度比送气206的绝对湿度的上限值(相对湿度相当于60％)高的情况。
该情况下，打开气闸116、117以及119，关闭气闸118。通过空调外机151内的冷却旋管(热交换器)155使外气201冷却凝结由此进行除湿，并进行冷却直到除湿后的绝对湿度与送气206的绝对湿度的上限值相等。然后，使冷却后的外气和回气205混合而进行再热，通过送风风扇152向服务器室101内吹送调整到所希望的温湿度条件的送气206。
(3)外气冷却、加湿运转模式
(3)是以下情况下的运转模式：外气201的比焓比送气206的比焓的推荐范围的上限值高、且比回气207的比焓的推荐范围的上限值低，且外气201的绝对湿度比送气206的绝对湿度的上限值低的情况。
该情况下，打开气闸116、117，关闭气闸118、119。通过空调外机151内的冷却旋管(热交换器)155对外气201进行冷却后，利用加湿器153加湿，并通过送风风扇152向服务器室101内吹送调整到所希望的温湿度条件的送气206。
(4)外气加湿运转模式
(4)是以下情况下的运转模式：外气201的比焓比送气206的比焓的推荐范围的下限值高、且比送气206的比焓的推荐范围的上限值低、且外气201的干球温度比送气206的干球温度高的情况。
该情况下，打开气闸116、117，关闭气闸118、119。在通过空调外机151内的加湿器153将外气201加湿后，通过送风风扇152向服务器室101内吹送调整到所希望的温湿度条件的送气206。其间，冷却器161不工作。
(5)回气冷却运转模式
(5)是外气201的比焓比回气207的比焓的推荐范围的上限值高的情况下的运转模式。
该情况下，仅打开气闸118，关闭气闸116、117、119。外气201的导入量为零，在通过空调外机151内的冷却旋管(热交换器)155对全部回气207进行冷却后，通过送风风扇152向服务器室101内吹送调整到所希望的温湿度条件的送气206。
接下来，关于外气201的湿度急剧变动情况下的运转动作，根据图4所示的运转流程进行说明。
在外气201的湿度急剧变化的情况下，通过运算控制装置300的送气湿度预测装置302来判定是否超过运转模式的边界(S1)。
在该S1中判定为超过了运转模式边界的情况下，进入S2，在超过运转模式边界后不立即变更运转模式，将超过运转模式边界后的某一恒定期间作为判定运转模式可否变更的时间带，因此在送气湿度预测装置302中设定辨别时间(S2)，并使处理进入到S4。在没有超过边界的情况下，不变更运转模式而继续运转(S3)。
然后，通过送气湿度预测装置302，预测送气206的湿度在以超过运转模式边界前的运转模式进行运转的情况下如何变化(S4)。
然后，通过运转模式判定装置303来判定该预测值是否超过送气206的管理容许湿度范围的上限值或低于下限值(S5)。
在送气206的预测值超过送气206的管理容许湿度范围的上限值或低于下限值的情况下，将判定结果向送气温湿度控制装置304以及送气结露温度控制装置305发送，并调整气闸(116～119)、冷水阀156以及加湿供水阀154的开度，立即变更运转模式(S6)。在没有超过管理容许湿度范围的上限值且不低于下限值的情况下，继续超过运转模式边界前的运转模式，并继续辨别时间的计时(S7)。
然后，在经过了运转模式可否变更的辨别时间后，判定是否在超过运转模式边界后一次也没有回到超过运转模式边界前的运转模式、而依然维持适于变动后的状态的运转模式(S8)。
若适于变动后的状态的运转模式被维持，则变更到适于变动后的状态的运转模式(S9)。若在辨别时间中即使一次返回到了超过运转模式边界前的运转模式，则判断为外气的湿度尚不稳定且正在激烈变动中，不进行运转模式的变更，继续超过运转模式边界前的运转模式(S10)。
S3、S6、S9、S10后，回到开始状态，重复上述的控制。
图5中在空气湿度图上说明上述的运转流程的一例。外气201的湿度急剧变化前的状态由图中(a1)表示。该区域为外气加湿运转模式(4)，所以，在以外气加湿运转模式(4)运转的情况下的送气206的状态(湿度)，使干球温度为20℃，并成为(a2)。
此时，若外气201发生变动并超过运转模式(外气加湿运转模式(4))的边界后的状态为(b1)或(c1)，则在以超过运转模式边界前的运转模式(外气加湿运转模式(4))运转的情况下的送气206的湿度的预测值分别为(b2)以及(c2)。
这里，若使送气206的相对湿度的管理容许湿度范围的上限值以及下限值分别为80％、20％，则(b2)以及(c2)都没有超过该管理容许湿度范围。因此，在经过运转模式可否变更的辨别时间后，若外气的状态为(b1)或(c1)，则使运转模式从外气加湿运转模式(4)向外气冷却、加湿运转模式(3)(外气(a1)→(b1)变动的情况)变更，向外气回气混合、加湿运转模式(1)(外气(a1)→(c1)变动的情况)变更。
另外，在外气201的湿度急剧变化，超过运转模式(外气加湿运转模式(4))的边界后的状态为(d1)或(e1)的情况下，基于超过运转模式边界前的运转模式(外气加湿运转模式(4))的送气206的预测值分别为(d2)以及(e2)。
该情况下，若使送气206的相对湿度的管理容许湿度范围的上限值以及下限值分别为80％、20％，则(d2)以及(e2)都超过该管理容许湿度范围。因此，不等经过运转模式可否变更的辨别时间，立即变更运转模式。即，在外气201的湿度从(a1)向(d1)变动的情况下，在使运转模式从外气加湿运转模式(4)向外气冷却除湿、再热运转模式(2)变更、外气201的湿度从(a1)向(e1)变动的情况下，立即使运转模式从外气加湿运转模式(4)向外气回气混合、加湿运转模式(1)变更。
一边与一般构成的外气冷气系统进行比较，一边说明本实施方式的特征构成的主要效果。
图6是用于说明一般构成的外气冷气系统的构成图。
系统的仪器构成包括：作为空调机的空调外机151，其用于将净化了外气201、并调节了温湿度的冷气(送气206)向服务器室101供给；用于使外气201以及来自搭载在机架106内的IT设备的回气207循环的空气输送管道(109～113)；用于从屋外导入外气201以及用于向屋外进行排气202的外气取入口114以及排气口115；用于向空调外机151供给冷水158的冷却器161以及冷水泵157等。在空调外机151内装备有滤尘器160、冷却旋管(热交换器)155、水汽化式的加湿器153以及送风风扇152。此外，省略了温度计、湿度计等传感器类的图示。
从空调外机151送入的冷气(送气206)经由双层地板(自由通路)104的地板下从设在地板面100上的开口部(板格)105向冷通道102吹出，并向机架106内的IT设备供给。来自该IT设备背面的暖气从与冷通道102分离的热通道103内通过循环风扇108被排出。在这样的一般构成的数据中心中，在配置多台机架106的列时，将使机架106前表面(入气侧)彼此相对的冷气区域即冷通道102和使机架106背面(排气侧)彼此相对的暖气区域即热通道103交替地排列，从而提高了空气调节效率。
在这样的外气冷气系统中，在例如为冬季的情况下，通过空气输送管道内的气闸116～119来调整低温外气201和高温回气207的风量，并由此将两者混合，进一步通过加湿器153加湿，由此，控制成向服务器室101送气的规定的送气206条件(温度、湿度)。其间，由于无需使冷却器161工作，所以，冷气设备所需要的电力仅为送风风扇152以及循环风扇108的消耗电力(空气输送动力)。到此为止与本实施方式的外气冷气系统大致相同。
图7表示用于说明一般构成的外气冷气方式的空气湿度图。图7中在空气湿度图上绘制出了东京都的一年8760个小时的温湿度状况。
假设使从空调外机151向服务器室101内送入的送气206的干球温度(冷通道102内)为20℃，使来自服务器室101内的回气207的干球温度(热通道103内)为35℃，使回气207的相对湿度为35％(图7中图示的框内)，来自此时的服务器室101的回气207的比焓为约66kJ/kg。因此，在外气201的比焓比回气207的比焓66kJ/kg低的情况下(冬季以及中间期等)，能够有效地活用外气201。该情况下，根据外气201的温湿度状况的变动，自动切换外气201和回气207的混合、或外气201的除湿、加湿、冷却等的运转模式，或组合这些模式，由此将送气206调整成规定的温湿度。这样，通过有效利用外气201，能够降低冷却器161的运转负荷。另外，在外气201的比焓比回气207的比焓高的情况下(夏季等)，不导入外气201而使回气207全部返回到空调外机151，通过一直使冷却器161运转来冷却回气207。
在这样的一般构成的外气冷气系统中，在外气的温湿度发生变动的情况下，在超过运转模式的边界后不立即变更运转模式，而使超过运转模式边界后的某一恒定期间作为辨别运转模式可否变更的时间带，设定该辨别时间，并在经过辨别时间后变更运转模式。
图8中示出外气201的湿度急剧上升的情况下的送气206的湿度的变动历史的一例。如图8上层所示，是外气201的湿度以H0推移，并在时刻t0到t2的范围内从H0到H0′急剧上升的情况。这里，假定图5中外气201的湿度从(a1)向(d1)上升的情况，运转模式从外气加湿运转模式(4)，跳过外气冷却、加湿运转模式区域(3)而向外气冷却除湿、再热运转模式(2)切换。
此时，在图6、图7所示那样的一般构成的设定了辨别时间的外气冷气系统中，如图8中层所示，在时刻t0到t2的过程中，送气206的湿度从H1上升到H1′，从超过外气加湿运转模式(4)区域，并进一步超过外气冷却、加湿运转模式(3)区域的边界的时刻t1开始运转模式可否变更的辨别(直到时刻t3)。其间，运转模式继续外气加湿运转模式(4)，在经过时刻t3后，向外气冷却除湿、再热运转模式(2)变更，开始除湿运转。该情况下，送气206的高湿度状态(湿度H1′)长时间持续(从时刻t1到时刻t3)。因此，当外气201中所包含的灰尘、海盐颗粒等悬浮颗粒以及二氧化硫气体、硫化氢气体等腐蚀性气体附着在IT设备内的电路基板上时，会因为化学凝结的结露现象而在电路基板上引起腐蚀。电路基板的腐蚀会大幅损害IT设备的可靠性。
另一方面，根据本实施方式的外气冷气系统，如图8下层所示，在送气206的湿度的预测值到达送气206的管理容许湿度范围的上限值(图5中为相对湿度80％)后立即(时刻t5)将运转模式从外气加湿运转模式(4)向外气冷却除湿、再热运转模式(2)变更。因此，能够将送气206的湿度上升(H2→H2′)抑制在最低限度，并且，送气206成为高湿的时间缩短(从时刻t1到时刻t6)。由此，能够抑制IT设备内的电路基板的腐蚀等仪器损害的发生。
图9中示出了外气201的湿度急剧减小的情况下的送气206的湿度的变动历史的一例。如图9上层所示，是外气201的湿度以H0推移，并在时刻t0到t2的过程中从H0向H0′急剧减小的情况。这里，假定了图5中外气201的湿度从(a1)向(e1)减小的情况，运转模式从外气加湿运转模式(4)向外气回气混合、加湿运转模式(1)切换。
此时，在图6、7所示的一般构成的设定了辨别时间的外气冷气系统中，如图9中层所示，在从时刻t0到t2的过程中，送气206的湿度从H1向H1′减小，从超过外气加湿运转模式(4)区域和外气回气混合、加湿运转模式(1)区域的边界的时刻t1开始运转模式可否变更的辨别(直到时刻t3)。其间，运转模式继续外气加湿运转模式(4)，在经过时刻t3后，向外气回气混合、加湿运转模式(1)变更。该情况下，送气206的低湿度状态(湿度H1′)长时间持续(从时刻t1到时刻t3)。因此，会在IT设备内的电路基板上引发静电放电，成为IT设备误动作的原因。
另一方面，根据本实施方式的外气冷气系统，如图9下层所示，在送气206的湿度的预测值成为送气206的管理容许湿度范围的下限值(图5中为相对湿度20％)后立即(时刻t5)将运转模式从外气加湿运转模式(4)向外气回气混合、加湿运转模式(1)变更。因此，能将送气206的湿度减少(H2→H2′)抑制到最低限度，并且，送气206为低湿度的时间变短(从时刻t1到时刻t6)。由此，能够抑制在IT设备内的电路基板上发生静电放电等仪器损害。
以上，通过本实施方式，在全年都需要冷气运转的高发热负荷的数据中心，在外气冷气运转中即使外气201的湿度急剧变化的情况下(急剧上升或减小)，也能够抑制从空调外机151向服务器室101吹出的送气206的湿度受到外气急剧变动的影响而发生变动的情况。因此，能够防止外气冷气运转时的IT设备电路基板的腐蚀以及静电放电导致的IT设备的故障、误动作。因此，能够强力抑制使IT设备的可靠性大幅下降的事态发生，对于数据中心来说，能够实现最适宜的环境。
此外，作为向服务器室101内吹出冷气(送气206)的空调外机151的方式，不仅可以为从冷却器161向空调外机151供给冷水158的冷水方式，还可以为利用氟利昂类制冷剂的蒸发潜热的直接膨胀方式。
另外，从图1所示的空调外机151吹出送气206的方向不仅可以为双层地板104的地板下即地板吹出方式，还可以为从图10所示的空调外机151向服务器室101内直接吹出的横吹出方式。
在使用了该图10所示的横吹出方式的外气冷气系统的数据中心中，从空调外机151送风的冷气(送气206)从设在服务器室101的壁面上的开口部向冷通道102直接吹出，并向机架106内的IT设备供给。并为如下构造：来自IT设备背面的暖气从与冷通道102分离的热通道103内通过循环风扇108被排出。关于其他结构，由于与适用了图1所示的地板吹出方式的数据中心相同，所以省略说明。
在这样的横吹出方式的数据中心中，也与地板吹出方式的情况相同地，即使在外气201的湿度急剧变化的情况下，也能够抑制送气206的湿度的急剧变化。
另外，本发明的外气冷气系统不仅能够适用于数据中心，还能够适用于工厂、生产现场等具有高发热负荷的环境中的空调，另外，还能够适用于事务所、学校等其他公共设施的空调中。
若在工厂、生产现场、事务所以及学校的冷气系统中适用本发明的外气冷气系统，则由于能够抑制向场内以及现场环境、室内的送气湿度的急剧变化，所以，能够进一步提高室内的舒适性，能够确保作业性、生产效率的提高以及室内仪器的健全性。

Claims (4)

1.一种外气冷气系统，具有：作为空调机的空调外机，其用于将净化了外气并调节了温度以及湿度的送气向室内供给；用于使外气以及来自所述室内的回气循环的空气输送管道；用于进行从屋外导入外气以及向屋外排气的外气取入口以及排气口；运算控制装置，其预先设定根据外气的温度以及湿度的状况进行外气和回气的混合、外气的除湿、加湿、冷却中的至少一项的多个运转模式，并根据从所述外气取入口导入的外气的温度以及湿度的状况判定运转模式，该外气冷气系统根据该运算控制装置的运转模式的判定结果而变更运转模式，并将从所述空调外机向所述室内供给的送气调整成规定的温度以及湿度，其特征在于：
所述运算控制装置具有以下功能：
第一功能，在从所述外气取入口导入的外气的温度或湿度的状况发生变动并超过当前的运转模式的边界时，设定运转模式变更的辨别时间；
第二功能，在从所述外气取入口导入的外气的温度或湿度的状况发生变动并超过当前的运转模式的边界时，根据所述外气的温度以及湿度的状况，对在当前的运转模式下从所述空调外机向所述室内供给的送气的湿度进行预测；
第三功能，在从所述外气取入口导入的外气的温度或湿度的状况发生变动并超过当前的运转模式的边界时，在由所述第二功能预测的送气的湿度没有超过预先设定的室内的管理容许湿度范围的上限值且不低于下限值的情况下，在经过所述辨别时间后，变更运转模式，在由所述第二功能预测的送气的湿度超过预先设定的室内的管理容许湿度范围的上限值或低于下限值的情况下，不等经过所述辨别时间，立即变更运转模式。
2.如权利要求1所述的外气冷气系统，其特征在于，
从所述空调外机使所述送气从所述室内的双层地板的地板下吹出。
3.如权利要求1所述的外气冷气系统，其特征在于，
从所述空调外机使所述送气向所述室内直接吹出。
4.一种数据中心，其特征在于，搭载有权利要求1到权利要求3的任一项所述的外气冷气系统。
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