CN103261804A - 利用室外空气的空调系统及其空调装置 - Google Patents

Abstract

实施成单元化的空调器（10）被安装成分别对应于服务器机架排中的服务器机架（3）。各个空调器（10）设置在对应的服务器机架（3）附近。空调器（10）的供气供给面（空气供给口（13a））设置成与服务器机架（3）的进气面（进气口）(3a)）相对。来自空气供给口（13a）的空气（冷空气）被直接吸入进气口(3a)。

Description

利用室外空气的空调系统及其空调装置

技术领域

本发明涉及一种利用室外空气的空调系统。

背景技术

至今，大量计算机（服务器装置）等安装在例如数据中心或企业的服务器房间等内。由于由大量服务器装置产生的热量会使这种服务器房间的室温升高，并且存在服务器装置由于这种温度升高而失控或崩溃的可能性。由此，在服务器房间内采用保持整个房间温度恒定的空调系统。同样，基本上恒定运行的这种空调系统甚至在冬季也运行。

将用于这种服务器房间等的至今已知的空调系统设计成，为了达到服务器房间温度的稳定，从空调装置吹出的并供给到服务器房间内部的低温空气（冷空气）流动，同时与服务器机架内的服务器装置接触，以冷却这些服务器装置。由此，获得一种循环系统，由此被服务器装置的热量发热的空气（热空气）从服务器房间返回到空调装置内部，被空调装置冷却，又变成冷空气，并被吹出，以使冷空气又被供给到服务器房间等的内部。

此外，已知在例如专利文献1中所述的空调器。

在专利文献1中公开了一种空调系统，由此，当室外空气的温度低于来自服务器房间的返回空气的温度时（例如，在冬天等），采用显热换热器来在室外空气和返回空气之间实施换热，并且在不被室外空气温度影响的情况下对返回空气进行冷却。此外，将服务器房间空调器设置在显热换热器的下游侧。

通过设置显热换热器，可以利用室外空气来冷却服务器房间内部，而不会造成室外空气流入服务器房间。这种方法被称为间接室外空气冷却（间接室外空气引入法）等。

同时，至今，作为利用室外空气来冷却服务器房间内部的方法，已知有一种方法，由此使室外空气流入服务器房间，且直接由室外空气来实施对房间内部的冷却（服务器装置的冷却）。这种方法被称为直接室外空气冷却（直接室外空气引入法）等。

一般来说，直接室外空气引入法比间接室外空气引入法有效得多，但另一方面，会产生如下问题：湿度控制是必须的（基本上，冬天有必要加湿，而在夏天有必要去湿），在灰尘等流入服务器房间等内时防止灰尘和盐的破坏的措施是必要的。由此，部件数目增大，且需要时间、精力和成本来进行维护。

专利文献1：日本专利特开2010-144949号公报

发明内容

在此，图5示出至今已知的间接室外空气冷却系统的构造示例。

附图中所示的间接室外空气冷却系统也可被认为是文献1的构造的简化形式。

图5中所示示例的间接室外空气冷却系统是冷却任何内部空间的冷却系统，并且也是在不使室外空气流入内部空间内的情况下利用室外空气来冷却内部空间的系统。内部空间例如是服务器房间等，在内部空间中安装有大量服务器机架202，诸如服务器装置（计算机装置）的发热元件201安装在这些服务器机架内。将这种内部空间设计成由于许多发热元件201产生大量热，并且即便在冬季也需要进行冷却。

至今已述的内部空间在该示例中被分为附图中所示的服务器安装空间、地板下方空间和天花板上方空间。这些空间中，服务器安装空间是安装有服务器机架202的空间，发热元件201安装在服务器机架内。另外，如图中所示，天花板上方空间是位于服务器安装空间的上侧，而地板下方空间是位于地板的下侧。当然，在地板和天花板开有孔，冷空气和热空气经由这些孔流入和流出服务器安装空间。

例如，附图中所示的示例的间接室外空气冷却系统采用常见蒸汽压缩型制冷循环的空调装置210（由制冷机211、空气处理单元212（包括蒸发器、风机等）、膨胀阀213、制冷剂管道214等构成）冷却来自服务器房间的返回空气（热空气）等。通过借助间接室外空气冷却器220来降低返回空气的温度，利用室外空气来实现节能，该间接室外空气冷却器安装在空调装置的空气处理单元212之前的阶段（在热空气流的上游侧）。制冷机211具有压缩机、冷凝器、风机（送风机）等。

间接室外空气冷却器220具有换热器221、风机222、风机223、室内空气管道224、室外空气管道225等。室内空气管道224设计成其一端设置在天花板上方的空间侧，而其另一端设置在空气处理单元212侧，并且它在中途连接到换热器221。使位于天花板上方的空间侧的热空气流入室内空气管道224，并在空气处理单元212侧通过风机222排出，但热空气在途中经过换热器221。

另外，在壁1内的两个可选位置处开孔（一个被称为室外空气流入孔226，另一个被称为排气排出孔227），其中，室外空气管道225的一端连接到室外空气流入孔226，而另一端连接到排气排出孔227。此外，室外空气管道225沿其中途连接到换热器221。通过风机223使室外空气经过室外空气管道225。即，使室外空气从室外空气流入孔226流入，并从排气排出孔227排出，但室外空气在途中经过换热器221。即，室内空气（热空气）和室外空气经过换热器221，在换热器221内进行室内空气（热空气）和室外空气之间的换热。

尽管在附图中简化示出至今已知的间接室外空气冷却系统，但实际上它占据了较大的安装空间。特别是，尽管在附图中简化示出，但管道（室内空气管道224和室外空气管道225）实际上占据了较大的安装空间（由于管道配线安装、分隔板安装等原因）。

另外，当增加服务器装置时，会出现增加空气调节能力的需求，尽管例如可设想增加间接室外空气冷却器220的数目，但增加室外空气冷却器220的数目对于至今已知的构造来说是困难的。这是因为如至今所述，由于管道配线安装、分隔板安装等原因需要较大的安装空间。由此，增加室外空气冷却器220的数目是困难的，即便假设可以增加，安装成本也将较高。同样，由于需要大量的室外空气，有必要使室外空气流入孔226等尽可能大（需要较大的孔）。

另外，当管道较长时，由于压力损失等的原因，效率降低。

至今所述的问题不限制于间接室外空气冷却器220，基本上也适用于直接室外空气冷却（直接室外空气引入法）。

本发明的目的是提供一种利用室外空气的空调系统、其空调装置等，其中，将通过利用室外空气来冷却内部的空调系统设计成使空调装置单元化，该构造可以基本上无管道，且安装所需的时间和精力可减少，这意味着安装成本较小，且安装的灵活度较高。

本发明的利用室外空气的空调系统是利用室外空气来对安装有机架的内部空间实施冷却的利用室外空气的空调系统，并且具有如下构造，其中在该机架内安装有发热元件。

即，首先，由多个机架构成机架排，且机架排设置成基本上平行于形成内部空间的分隔壁。此外，对应于一个或多个机架中的每个的单元化的空调装置沿着分隔壁设置。特别是，空调装置设置在机架附近，因而，空调装置的空气供给面与机架的进气面相对。

此外，各个空调装置从分隔壁外侧吸入室外空气，利用室外空气来产生冷空气，并将冷空气从空气供给面供给到与装置本身相对的一个或多个机架。

替代地，本发明的利用室外空气的空调系统是利用室外空气来对安装有机架的内部空间实施冷却的利用室外空气的空调系统，并且具有如下构造，其中在该机架内安装有发热元件。

即，首先对应于一个或多个机架中的每个的单元化的空调装置设置在机架附近，因而，空调装置的室内单元的空气供给面与机架的进气面相对。

空调装置具有设置在室内侧和室外侧的一对单元部分，分隔壁被置于该对单元部分之间，这些单元部分是设置在室内侧的室内单元和设置在室外侧的室外单元。

此外，室外单元具有第一风机和第一换热器，第一风机实施室外空气的进气和排气，而第一换热器实施吸入的室外空气与制冷剂之间的换热。同样，室内单元具有第二换热器和第二风机，第二换热器实施从机架返回的返回空气和制冷剂之间的换热，由此将返回空气冷却成冷空气，而第二风机从空气供给面送出冷空气。

此外，将构造设计成将用于使制冷剂循环到第一换热器和第二换热器的管道设置成连接到第一换热器和第二换热器。

另外，较佳的是进一步在例如具有上述构造的利用室外空气的空调系统中的室内单元和机架之间设置分隔板，该分隔板防止从机架排出并返回到室内单元的返回空气与从空气供给面送出的冷空气混合。

附图说明

图1(a)和1(b)是该示例的利用室外空气的空调系统的构造图示。

图2(a)和2(b)是应用了该示例的利用室外空气的空调系统的数据中心的具体示例。

图3是示出空调装置的详细构造示例的视图。

图4是空调装置的改型示例。

图5是至今已知的间接室外空气冷却系统的构造示例。

具体实施方式

在下文中，参照附图，将给出本发明的实施例的说明。

图1(a)和1(b)是该示例的利用室外空气的空调系统的构造图示。

图1(a)是剖视图，而图1(b)是立体图。

另外，图2(a)和2(b)示出应用了该示例的利用室外空气的空调系统的数据中心的具体示例。图2(a)和2(b)是典型示例，并将被称为仓库式模块化数据中心。作为典型示例，关于整个模块化数据中心的长度L、宽度W和高度H，没有关于长度L和高度H的特定限制，但关于宽度W，作为典型示例，期望将该尺寸设计成使得存在两排服务器机架3的宽度，如图2(a)和2(b)中所示。然而，这种示例当然不是限制性的。服务器机架3是其内安装有服务器装置4的机架，服务器装置4是发热元件的一个示例。

另外，服务器装置4是发热元件的典型示例，但该示例不是限制性的。发热元件可以是某种类型的电子器件等。另外，服务器机架3是“容纳发热元件的机架”的典型示例，但该示例不是限制性的。.服务器机架3例如呈大致长方体形式，但该示例不是限制性的。基本上，将服务器机架3设计成将多个服务器机架3设定为沿预定方向对准，由此形成一排（因而形成服务器机架排）。

在下文中，参见图1(a)和1(b)和图2(a)和2(b)，将对该示例的利用室外空气的空调系统的构造作出说明。在图1(a)和1(b)中，通过点划线箭头来示出空气流。

首先，可假定存在图2(a)和2(b)中所示的典型示例中的两排服务器机架，如至今所述，并且在图1(a)和1(b)中示出与两排中的一排（在附图的左侧）相关的、利用室外空气的空调系统的构造的示例。

即，由四个服务器机架3构成的服务器机架排作为可选的一个服务器机架排的示例在图1(b)中示出；并且还示出对应于四个服务器机架3中的一个到每个所设置的四个空调装置10。四个空调装置10中的每个都单元化，并且分别具有相同的构造。

在图1(a)等之中示出的外壁2、分隔壁1、天花板5、地板6等在图1(b)中略去。

将四个空调装置10中的每个安装在对应的服务器机架3附近，并且特别是将空调装置10的冷空气供给面（下文将描述）安装成与对应的服务器机架3的空气进气面（下文将描述）相对。四个空调装置10如图中所示形成一排，由此形成空调装置排。空调装置排是基本上平行于服务器机架排的排。换言之，这意味着空调装置排和服务器机架排都是基本上平行于后文将描述的分隔壁1的排。

在此示例中，各个空调装置10是间接室外空气冷却装置，该间接室外空气冷却装置采用室外空气来冷却室内空气（来自服务器机架3的返回空气（热空气）；后文被称为返回空气），而不使室外空气流入内部。将被冷却的室内空气（冷空气）供给到服务器机架3，并冷却安装在服务器机架3内的服务器装置4，由此升高了空气的温度，且空气变成了热空气。由于服务器装置4在运行过程中起到发热元件的作用，所以有必要进行冷却。

至今所述的示例不是限制性的，还可存在这样的示例，即，空调装置10是直接室外空气冷却装置，如下文将描述的改型示例那样。

图1(a)可被视为图1(b)中可选的服务器机架3以及对应于该服务器机架3的空调装置10的剖视图。

各个空调装置10沿着分隔壁1来安装。即，例如，可将空调装置10设置成使分隔壁1被夹在两个单元10a和10b之间，如下文将描述的那样。由此，如至今所述的那样，空调装置排形成为基本上平行于分隔壁1的排。

如图1(a)中所示，可将空调装置10分成室内侧单元（被称为室内单元10a）和室外侧单元（被称为室外单元10b），它们夹住分隔壁1。室内单元10a设置在安装有服务器机架3的空间（服务器房间）内。同时，将室外单元10b安装在服务器房间外、于分隔壁1和外壁2之间的空间内。

在此，服务器房间假定是指由分隔壁1、天花板5和地板6包围的空间。分隔壁1不仅是附图中服务器机架3的左侧的附图中所示的分隔壁1，未示出的分隔壁1也存在于服务器机架3的右侧。因此，也可以说分隔壁1形成了服务器房间（待冷却的内部空间）。同样，由于在分隔壁1的外侧可存在室外空气，还可以说分隔壁1使服务器房间与室外空气隔开。

此时，参照图2(a)和2(b)给出对分隔壁1和外壁2的说明。

如上已述，图2是示出仓库式模块化数据中心的立体图，其中，图2(a)是外廓图，而图2(b)是透视图。

附图中所示的仓库式模块化数据中心如图所示呈“长度L×宽度w×高度H”的大致长方体形式，并关于高度H可被认为是五层结构。如附图中所示，服务器机架3和空调装置10安装成在各层上形成排。

在图2（a）中省去沿侧向（宽度W）的外壁2。在图2(b)中，不仅省去沿侧向的外壁2、而且省去沿纵向（长度L）的外壁2，此外，还省去了天花板壁8（因此，图2（b）可以视作为透视图）。在大致长方形的各面中，侧向面还可称为正面，而纵向面还可称为侧面。此外，大致长方体的正面和侧面均被外壁2覆盖，但正面的外壁2在图2(a)中被省去（但实际上，它是存在的）。

在图2(b)中，分隔壁1设置在外壁2的内侧（在附图中示出的示例中的一个立柱的内侧），如附图中所示。尽管室外空气可流入外壁2和分隔壁1之间的空间内，但室外空气不会流入分隔壁1内部的空间（服务器房间）。

如图2(a)中所示，为每个空调装置10在侧面外壁2内开有室外空气进气孔2a和室外空气出气孔2b，如图中所示。

在此，如图1(a)中所示，室外单元10b具有第一风机11b和第一换热器12b。另外，室外空气进气口13b和室外空气出气口14b设置在室外单元10b的框架内。如图中所示，室外空气出气口14b从室外空气排出口2b向外突出。

在附图中由点划线箭头示出的空气（室外空气）流通过如下方式形成，即，第一风机11b使室外空气从室外空气进气口13b流到框架内部，并穿过第一换热器12b，此后从室外空气出气口14b排出。由于室外空气进气口13b设置在与外壁2的室外空气进气孔2a相对的位置，从室外空气进气孔2a流入的室外空气直接从室外空气进气口13b流到室外单元10b的框架内部。

从室外空气进气口13b吸入的室外空气穿过第一换热器12b，但在此时，借助制冷剂（冷水等）来实施下文将描述的换热。接下来将对当采用冷水作为制冷剂的一个示例时的工作示例作出说明。当室外空气的温度低于冷水的温度时，在第一换热器12b内由室外空气对冷水实施冷却。

以此方式，室外单元10b经由室外空气进气孔2a和室外空气进气口13b吸入室外空气，并且在第一换热器12b中实施换热之后，从室外空气出气口14b排出空气。

在此，如图中所示，将室外单元10b安装成例如室外单元10b的框架的一个面与分隔壁1（其外侧面）紧密接触。还将室内单元10a安装成使室内单元10a的框架的一个面（将被称为背面）与分隔壁1（其内侧面）紧密接触。

然而，至今所述的示例并不是限制性的，空调装置10还可例如呈集成的单元构造，在该构造中，室外单元10b和室内单元10a并不分离。在此情况下，例如通过将尺寸与室内单元的尺寸大致相等的孔设置在分隔壁1上方的位置，并且将集成的单元的室内单元插入该孔（例如，从外侧插入），可以将空调装置10安装在基本上与图1（a）中相同的状态下。

关于集成的单元在此情况下所安装于的部分，图1(a)中所示的室外单元10b和室内单元10a之间的分隔壁1并不存在（它变成至今所述的“孔”）。替代地，当在工厂等内预先制造集成单元时，设有未示出的“框架内分隔件”，以分隔集成单元内的室外单元和室内单元。

如从以上清楚的是，“分隔壁1或框架内分隔件”存在于室外单元10b和室内单元10a之间，如图1(a)中所示。

尽管至今所述的构造示例不是限制性的，但有必要构造成室外空气不流入室内单元10a或服务器房间。

接下来，将对室内单元10a给出说明。

在图1(a)中所示的示例中，室内单元10a具有第二风机11a和第二换热器12a。另外，供气口13a和返气口14a设置在室内单元10a的框架内。在附图中所示的示例中，返气口14a设置在室内单元10a的框架的上表面内，而供气口13a设置在正面（供气面），但该示例不是限制性的。然而，如至今所述的那样，有必要设置室内单元10a以使空气供给面（供气口13a）与服务器机架3的空气进气面（下文将描述的进气口3a）相对。

通过第二风机11a形成空气流以使服务器房间的室内空气通过室内单元10a的内部。即，存在有室内空气流以使来自服务器机架3的排气（返回空气）从返气口14a流入室内单元10a，通过经过第二换热器12a而变成冷空气，并从供气口13a送出。

在此，第一换热器12b和第二换热器12a连接到未示出的管道，并且至今所述的液体（在此，冷水被当做示例）经由管道通过第一换热器12b和第二换热器12a而循环。由此，如至今所述那样，在第一换热器12b内、于冷水和室外空气之间实施换热。以同样方式，在第二换热器12a内、于冷水和返回空气之间实施换热。这意味着通过冷水间接地在室外空气和返回空气之间实施换热，并且基本上，返回空气被室外空气冷却并转变成冷空气。

如至今所述，基本上，冷水在第一换热器12b内被室外空气冷却，且将被冷却的冷水供给到第二换热器12a。由此，基本上，返回空气在第二换热器12a内被冷水冷却，由此产生冷空气。产生的冷空气从供气口13a送出。

在此，如图1(a)中所示，室内单元10a设置在服务器机架3附近，并设置成使空气供给面（供给进气口13a所在的面）与服务器机架3的进气面（进气口3a所在的面）相对。另外，出气口3b设置在服务器机架3的后侧的上表面（天花板面）上。然而，该示例不是限制性的，出气口3b可设置在服务器机架3的背面。在此，进气面被认为是正面，相对侧的面（后侧的面）是背面。

例如，将未示出的风扇设置在服务器机架3内，空气（冷空气）由风机从进气口3a吸入，并且空气在经过安装在服务器机架3内的各个服务器装置4之后从空气排出口3b排出。冷空气通过是发热元件的服务器装置4，由此冷却服务器装置4，且空气的温度上升，且空气变成热空气，并从出气口3b排出。

在此，例如通过采用图2(a)和2(b)中所示的构造作为总体构造，可以沿着分隔壁1的形式在分隔壁1附近形成服务器机架3排。由于存在两个侧面，分隔壁1也具有两个面，并且如至今所述，通过沿着分隔壁1为每个分隔壁1设置一排服务器机架，从而存在两排服务器机架。同样，当如至今所述地将空调装置10安装成夹住分隔壁1时，也为每个分隔壁1沿着分隔壁1形成空调装置排。因此，在至今所述的示例中也有两排空调装置。此外，如已述，服务器机架排和空调装置排基本上平行于各个分隔壁1。

此外，如例如图1中所示的示例中那样，可以将一个空调装置10安装在一个服务器机架3附近。此外，如已述，空调装置10能安装成使空调装置10的冷空气供给面与对应的服务器机架3的冷空气进气面相对。

根据至今所述的构造，各个服务器机架3和对应的空调装置10之间的距离与至今已知的相比极短，并且由此更易于供给冷空气。即，由于在不穿过管道、地板空间等的情况下使从室内单元10a的供气口13a送出的冷空气基本上直接流入相对的服务器机架3的空气进气面上的进气口3a内，能实现较小的压力损失和较高的效率（供给空气效率等）。

另外，由于与至今已知的相比，各个服务器机架3和对应的空调装置10之间的距离极短，在返回气体收集方面也有较小的压力损失和较高的效率。即，可使从服务器机架3排出的返回空气基本上直接流入空调装置10的返气口14a内，而不经过管道、天花板上方空间等。

另外，关于室外空气的进气和排气，将各个空调装置10的室外单元10b安装在外壁2附近，这意味着将它安装在室外空气空间附近的位置（在外壁2外侧）。因此，无须用于室外空气的进气和排气的管道，或者即便存在，仅需极短的管道。因此，关于室外空气的进气和排气，存在较小的压力损失和较高的效率。

如至今所述，可以说将该构造设计成所有室外空气、冷空气和返回空气流需要的距离与至今已知的情况相比仅是极短的，可以实现基本上无管道的状态，这样压力损失较小且效率较高。通过以此方式使空调装置单元化，并且安装是基本上无管道的，较小的安装空间就够了，较小的安装成本就够了，且还有安装的高灵活度。

关于安装的灵活度，例如，将图2中所示的仓库式模块化数据中心设计成：不一定从一开始就将服务器机架3安装成最大规模，经常存在空余空间。不为这种空余空间安装空调装置10。然后，每当后续增加服务器机架3时，对应于新安装的服务器机架3来增加新的空调装置10。由于此时的扩展工作由单元完成并且无管道，所以工作容易，且工作的负担和成本可降低。

关于上述说明的“空调装置10（室内单元10a）设置在服务器机架3附近”，对于“附近”未给出具体数值。即，对于室内单元10a和服务器机架3之间的距离没有具体限制。在任何情况下，如图1等中所示，空调装置的冷空气送出口（供气口13a）等与服务器机架（其空气进入面）之间的距离与图5中所示的至今已知的示例等相比非常短。

在此，如至今所述的，从服务器机架3的进气口3a流入服务器机架3的冷空气经过各个服务器装置4，由此冷却服务器装置4，由此空气的温度升高，且空气变成热空气，并且从空气排出口3b排出。如上所述，该热空气被吸入室内单元10a的返气口14a，且存在这样的可能性，即，一部分的热空气流入室内单元10a和服务器机架3之间的空间（冷空气从供气口13a所供给到的空间；被称为冷空间）内，并且将与冷空气混合，由此升高冷空气的温度。

为了防止这种情况，在此示例中，分隔板7设置在室内单元10a与服务器机架3之间（在其上部内），如图1（a）和1（b）中所示。在附图中所示的示例中，将分隔板7安装成分隔板7的一个端部连接到室内单元10a的上部，而分隔板7的另一端部连接到服务器机架3的上表面（天花板面）。由此，从服务器机架3的空气排出口3b排出的返回空气在分隔板7上方通过，并流入室内单元10a的返气口14a内。当返回空气在冷空间上方通过时，由于存在分隔板7，返回空气不会在分隔板7下方流动（到冷空间内）（即便在返回空气流入冷空间内的情况下，流入的量也较小）。通过以此方式设置分隔板7，可以防止热空气与冷空气混合的这种状况（即便在热空气与冷空气混合的情况下，流入的量也较小）。

如至今所述，通过设置分隔板7，可以分离冷空气和热空气，以使两者不混合。由于室内单元10a设置在服务器机架3附近，所以分隔板7的长度较短就够了，这意味着其成本较低，且安装较方便。

至今所述的构造是一个示例，该构造不是限制性的。例如，在至今所述的示例中，为每个服务器机架3设置空调装置10。即，当设置M个服务器机架3时，也设有M个空调装置10（M是任意整数）。然而，该示例不是限制性的，例如当设有M个服务器机架3时，空调装置10的数目可以是M/2、M/3等。换言之，为每两个服务器机架3设置一个空调装置10，或为每三个服务器机架3设置一个空调装置10等等。

此外，对于为一个服务器机架设置一个空调装置10的构造，较佳的是采用这样的构造，即，例如空调装置10的宽度基本上等于服务器机架3的宽度。以相同的方式，对于为每两个服务器机架3设置一个空调装置10或为每三个服务器机架3设置一个空调装置10的构造，较佳的是采用这样的构造，即，空调装置10的宽度是服务器机架3的宽度的整数倍（两倍或三倍）。即，就有效地供给冷空气、减少冷空气供给的偏差等来说，较佳的是构造成使空调装置10的宽度基本上等于与空调装置10对应的（空调装置10所要冷却的）一个或多个服务器机架3的总宽度。

在此，图3示出空调装置的更详细的构造示例。这是作为间接室外空气冷却器的空调装置的更详细的构造示例。

附图中所示的间接室外空气冷却器20由室内单元30和室外单元40构成。如至今所述，图1和图2的空调装置10作为一个示例由室内单元10a和室外单元10b构成，且对应于室内单元10a和室外单元10b的构造示例是图3的室内单元30和室外单元40。此外，在此说明中，基本上，关于“分隔壁1或框架内分隔件”，将采用不是“框架内分隔件”的示例（因此，是分隔壁1；换言之，它不是集成的单元）。因此，如图3中所示，将室内单元30安装成与分隔壁1的内侧壁面紧密接触，而将室外单元40安装成与分隔壁1的外侧壁面紧密接触。

室内单元30具有例如附图中所示的液体-气体换热器31、风扇32、管道21（管道的一部分，在一半的区域内）和循环泵22。

室外单元40具有例如附图中所示的液体-气体换热器41、风扇42和管道21（管道的一部分，在一半的区域内）。

将管道21连接到液体-气体换热器31和液体-气体换热器41，且循环泵22设置在管道21上。液体（例如，水或冷水）通过管道21循环到液体-气体换热器31和液体-气体换热器41。液体循环的动力源是循环泵22。因此，当希望停止液体循环时，切断循环泵就够了。

同样，室内气体（返回空气、热空气）经过液体-气体换热器31，而室外空气经过液体-气体换热器41。因此，室内空气和冷水之间的换热在液体-气体换热器31内进行，而室外空气和冷水之间的换热在液体-气体换热器41内进行。基本上，室内空气（热空气）被冷水冷却，由此产生冷空气，而由此温度升高的冷水被室外空气冷却。

当例如在工厂等内生产室内单元30时，附图中所示的液体-气体换热器31、风机32等设置在例如一面敞开的盒型框架内。此外，在室内单元30的框架内开有附图中所示的孔（室内空气流入口33和室内空气排出口34）。

液体-气体换热器31、风机32、室内空气流入口33和室内空气排出口34是分别对应于图1（a）中的第二换热器12a、第二风扇11a、返气口14a和供气口13a的构造。

以相同的方式，当例如在工厂等内生产室外单元40时，附图中所示的液体-气体换热器41、风机42等设置在例如一面敞开的盒型框架内。同样，在室外单元40的框架内开有附图中所示的孔（室外空气进气口43和室外空气排出口44）。

风机42、液体-气体换热器41、室外空气进气口43和室外空气排出口44是分别对应于图1（a）中的第一风扇11b、第一换热器12b、室外空气进气口13b和室外空气出气口14b的构造。

室内单元30和室外单元40均安装成敞开的面与分隔壁1的壁面对准。

此外，在安装时有必要在分隔壁1内的两个位置开有用于供管道21穿过的通孔（当然，可以在整个分隔壁1上预先开有通孔，但有必要通过一些方法在未安装有间接室外空气冷却器20的位置塞住这些通孔）。同样，在当在工厂内制造时，管道21（其一部分，在一半区域内）已设置在室内单元30和室外单元40中的每个之内的情况下，附图中所示的“沿循环泵22的途中设有管道21”可通过对管道21的两个部分进行焊接等形成（此时，也连接有循环泵22）。

间接室外空气冷却器20通过以至今所述的方式来安装室内单元30和室外单元40来构造。

当在间接室外空气冷却器20内实施换热且室外空气和室外空气被彼此隔断时，不会将室外空气内所含的室外空气湿度、灰尘和腐蚀性气体带入服务器房间内，由此，保持诸如服务器的电子器件的可靠性。

图3中室内单元30和室外单元40之间的说明“分隔壁1或框架内分隔件”是出于与图1（a）中的说明“分隔壁1或框架内分隔件”相同的原因。即，间接室外空气冷却器20可形成为一体型构造，其中，室内单元30和室外单元40集成。在此情况下，设置有分隔件，以在内部分离室内单元30和室外单元40。然后，使管道21穿入分隔件（循环泵22也已设置）。预先在工厂等内生产具有这种构造的间接室外空气冷却器20。

此外，当假定室内单元30的框架具有宽度w1、高度h1和深度d1时，尺寸为w1×h1的孔预先设置在整个分隔壁1上（注意到这些孔被板等堵住直到安装为止）。然后，当安装间接室外空气冷却器20时，可以通过将间接室外空气冷却器20的室内单元30例如从外侧等插入上述孔来安装间接室外空气冷却器20，由此实现图3中所示的状态。因此，在此情况下，没有必要在分隔壁1内开有用于管道21的通孔，也无须使管道21穿过通孔的工作，这意味着可以更容易地进行安装工作。

接下来，将对改型示例作出说明。

当改型示例的总体视图和立体图与图2(a)和2(b)以及图1(b)基本上相同时，它们将被省略。然而，当改型示例设计成室外空气流入服务器房间时，则无需分隔壁1。

图4示出改型示例的空调装置50的剖视图。

在图4中，对与图1(a)中所示的空调装置10的剖视图中的部件相同的部件给出相同的附图标记，且对其的说明也简化或省略。

改型示例的空调装置50是直接室外空气冷却器，其中，室外空气流入服务器房间。然后，服务器装置4被流入的室外空气所冷却。

在图4中，首先，由于服务器机架3的设置和构造（包括是发热元件的服务器装置4；服务器装置4可示出为发热元件4）与图1（a）中基本上相同，所以给出相同的附图标记，并且对其的说明也将省略。同样，关于外壁2也是，由于与图1（a）中基本上相同，给出相同的附图标记，并且对其的说明将省略。

如至今所述，在该改型示例中无需分隔壁1，且图4示出没有分隔壁1的构造示例。此外，在图4中所示的示例中，将空调装置50安装在外壁2和服务器机架3之间的空间内的可选位置（例如，附图中所示的位置）。注意到，尽管说是“可选的位置”，当总体构造是图2的示例（注意到从图2的构造中省去了分隔壁1）时，外壁2和服务器机架3之间的空间将至少不宽（基本上，该空间较窄）。

因此，基本上，空调装置50和服务器机架3之间的距离以及空调装置50和外壁2之间的距离都较短。换言之，可以说空调装置50也以与空调装置10基本上相同的方式安装在服务器机架3附近，并安装到外壁2附近（外壁空间附近）。此外，以与空调装置10基本上相同的方式，较佳的是空调装置50安装成使空调装置50的空气供给面（给气口57）与服务器机架3的空气进气面（进气口3a）相对。

根据至今所述的构造，也将改型示例设计成根据空调装置50、对于室外空气的进气和排气以及将室外空气（冷空气）供给到服务器机架3较短的距离就足够了，并且可以如图4中所示实现基本上无管道的构造。

在此，将空调装置50设计成如图中所示在空调装置50的框架的正面（空气供给面）的下部内开有给气口57，并且如图中所示在空调装置50的框架的正面（空气供给面）的上部内开有返气口58。此外，如图中所示，在空调装置50的框架的背面的下部内开有室外空气进气口55，并且在空调装置50的框架的背面的上部内开有附图中所示的室外空气排出管道56。

此外，室外空气进气口55特别是设置在与外壁2的室外空气进气孔2a相对的位置。此外，在对应于室外空气进气口55的位置（如附图中所示的点划线箭头所示使室外空气基本上沿直线吸入和供给的位置）也开有给气口57。

在此，为了便于说明，服务器机架3侧的空调装置50的框架的表面被称为为正面，因此，外壁2侧的表面为背面。

此外，空调装置50具有风机51、加湿器52、风机53和风挡54。空调装置50被分成上部和下部，且风挡54设置在上部和下部之间的边界处。当风挡54打开时，空气在上部和下部之间流入和流出。风机51和加湿器52设置在下部，而风机53设置在上部。

风机51是如下的风机，它形成空气流以将室外空气通过室外空气进气孔2a和室外空气进气口55吸入空调装置50的框架内部并且将吸入的室外空气从供气口57排出，由此将空气供给到相对的服务器机架3的进气口3a。由于该室外空气流基本上是直线的，如至今所述（如由附图中所示的点划线箭头所示），可以有效地实施空气进入和供给空气。

此外，在空调装置50的框架内部、沿室外空气流的某处（在附图中所示的示例中为在给气口57之前）设有加湿器52。由此，在从给气口57排出之前，吸入的室外空气被加湿器52加湿。然而，该示例并不是限制性的，可以代替加湿器52而设置去湿器，或者可设有加湿器连同去湿器（可以假定根据诸如特别是室外空气湿度的室外空气状态来可选地确定采用哪一个）。

从给气口57排出的室外空气经过空调装置50和服务器机架3之间的狭窄空间（冷空间），从服务器机架3的空气进气口3a流入服务器机架3，并穿过所安装的服务器装置4。由此，服务器装置4被室外空气冷却，并且室外空气的温度升高，且空气变成热空气，并从空气排出口3b排出。

在此，风机53是如下的风机，它使从空气排出口3b排出的返回空气从返气口58流入空调装置50的上部并将空气通过室外空气排出管道56直接排出到建筑物外。

同样，以与图1中相同的方式，在空调装置50和服务器机架3之间设有用于使热空气和冷空气分隔开以使室外空气和热空气不混合的分隔板7’。换言之，可以说分隔板7’安装在冷空间上方。借助分隔板7’，可以防止返回空气流入冷空间的状况。即，通过设置分隔板7’，可以防止诸如由于流入冷空间内的返回空气而使热空气与室外空气（冷空气）混合、空气温度上升且冷却效率降低的状态。

附图中所示的分隔板7’设计成其一个端部连接到服务器机架3的上表面（天花板面），而其另一端部连接到空调装置50的上部和下部之间的边界。然而，该示例不是限制性的。

如至今所述，通过两个风机51和53，来自建筑物外的室外空气被供给到服务器机架3内的服务器装置4，从而冷却服务器装置4，并且来自服务器机架3的返回空气被排出到建筑物外。

通过使空调装置50的框架内的风挡54打开，还可使返回空气的从返气口58流入空调装置50的上部内的一部分流入空调装置50的下部内，并与吸入的室外空气混合。由此，即便采用温度易于波动的室外空气，也能通过当室外空气的温度例如极低等时使返回空气与室外空气混合，使供给到服务器装置4的室外空气温度上升，并且可以供给恒定温度的空气。

如图4中所示，将改型示例的构造也设计成基本上以与图1中所示的工作示例等相同的方式，空调装置50设置在各个服务器机架3附近，且服务器机架3的进气面（发热元件的进气面）和空调装置50的空气供给面设置成彼此相对。

由此，该构造可以说成是基本上无管道。即，在室外空气供给方面，该构造是无管道的。关于排气，尽管存在室外空气排气通道56，与至今已知的管道相比仅需极短的管道。此外，可以在较短距离内将室外空气直接从空调装置50供给到服务器机架3（安装在服务器机架3内的发热元件4）。以此方式，该方法是没有由于较长管道而产生压力损失而造成的效率降低等（进气、排气或供给空气效率），从而可以有效地实施采用室外空气来冷却（特别是，发热元件4的冷却）。

作为又一改型示例，例如，除了利用室外空气（被称为利用室外空气的冷却装置）的换热来实施对返回空气的冷却的构造外，还可以在空调装置10或50或间接室外空气冷却器20内设有采用常见的制冷循环、诸如蒸汽压缩型制冷循环的空调装置的构造。

由于室外空气利用冷却装置的冷却能力受室外空气的温度等影响，会存在不可以将服务器房间的内部保持在设定温度下的时候（冷却能力不足）。由此，如图5中所示的示例中那样，至今也设置有采用常见的制冷循环的空调装置。在此情况下，即便状况是不可以通过利用室外空气来将返回空气降低到设定温度（室外空气温度较高等），也使空气在温度减小到一定程度之后流入常见的空调装置，这意味着可以减小常见的空调装置的冷却负荷，由此实现节能效果。

在其它改型示例中，这种常见的空调装置的构造设置在空调装置10或50或间接室外空气冷却器20的框架内。

尽管并未示出这种其它改型示例的具体构造示例，但将该构造设计成例如采用蒸汽压缩型制冷循环的空调装置具有诸如蒸发器、压缩机、冷凝器和膨胀阀之类的组成元件，其中，如已知那样，制冷剂在这些组成元件内通过制冷剂管道来循环。将这些部件和制冷剂管道设置在空调装置10或50或间接室外空气冷却器20的框架内就足够了。

在此，空调装置10和间接室外空气冷却器20由室内单元和室外单元构成，但蒸发器设置在室内单元内，而冷凝器设置在室外单元内。压缩机和膨胀阀可设置在室内单元或室外单元内。

此外，较佳的是将蒸发器设置在换热器（例如，第二换热器12a）的下游侧。上游侧和下游侧是指根据空气流的上游侧和下游侧，在此情况下，当蒸发器位于室内单元内时，是指根据通过室内单元的空气流（室内空气、返回空气、冷却后的空气等）的上游侧和下游侧。

通过将蒸发器如至今所述地设置在换热器的下游侧，在返回空气先被换热器冷却之后，可以使返回空气在蒸发器中进行冷却，以达到设定的温度。

同样，作为示例可假定将冷凝器设置在室外单元内的换热器（例如，第一换热器12b）的下游侧（室外空气流的下游侧），但示例不是限制性的。

在图2中所示的示例中，沿大致为长方体形式的建筑物的纵向基本上平行于外壁2（分隔壁1大致平行于该外壁）地设置有机架排，并且因此存在两排机架，但该示例不是限制性的。例如，此外，机架排还可以沿大致为长方体形式的建筑物的侧向基本上平行于外壁2（分隔壁1大致平行于该外壁）设置，由此构造有另外的两排机架，且形成总共四排机架。

在任一情况下，由于该示例的空调装置利用室外空气，室外空气的进气和排气是必要的，并且为了在基本上无管道的形式中实现这一形式，有必要的是可以将空调装置安装在室外空气环境附近（外壁2附近）。此外，为了有效地实施将冷空气供给到发热元件并且收集返回空气，有必要的是可以将空调装置安装在装有发热元件的机架附近。图2的构造是可以实现这种空调装置安装的构造的典型示例，但该示例不是限制性的。

根据该示例的利用室外空气的空调系统，获得以下优点。-由于空调装置10的室外空气开口部（室外空气进气孔2a）和室外空气引入面（室外空气进气口13b）设置成彼此相对（更紧密）和/或由于空调装置10的冷空气供给面（供气口13a）和服务器机架3的冷空气进入面（进气口3a）设置成彼此相对（更紧密），可以实现较小的压力损失和较高的效率，并且该构造是基本上无管道的，这意味着安装空间效率变高，且无须为了进行安装等使地板自由通路。

-由于空调装置10的宽度与服务器机架3（服务器装置4）的宽度基本上相等或者是其的整数倍，更易于提供对应于各个服务器机架3（服务器装置4）的空调装置10，并且可以容易地实施响应于额外的服务器机架3（服务器装置4）的增加来增加额外的空调装置10。

-由于分隔板7等使热空气和冷空气分隔开，无需系统天花板。

-由于无须建造管道（或至少无须建造至今所述类型的长管道），安装工作变得更容易且可以减少安装成本，并且可以实施灵活的安装。

-由于空调装置10单元化，且各个单元是独立的冷却装置，所以无须冷基础设施，这意味着安装更方便。

根据本发明的利用室外空气的空调系统、其空调装置等，将通过利用室外空气来冷却内部的空调系统设计成使空调装置单元化，该构造可以基本上无管道，且安装所需的时间和精力可减少，这意味着安装成本较小，且安装的灵活度较高。

Claims (14)

1.一种利用室外空气的空调系统，所述利用室外空气的空调系统利用室外空气来对安装有机架的内部空间实施冷却，在所述机架内安装有发热元件，所述利用室外空气的空调系统的特征在于：

对应于多个机架中的一个或每个的单元化的空调装置设置在所述机架附近，因而，所述空调装置的室内单元的空气供给面与所述机架的进气面相对，

所述空调装置具有设置在室内侧和室外侧的一对单元部分，分隔壁被夹在所述一对单元部分之间，这些单元部分是设置在室内侧的室内单元和设置在室外侧的室外单元，

所述室外单元具有第一风机和第一换热器，所述第一风机实施室外空气的进气和排气，所述第一换热器实施所吸入的室外空气与制冷剂之间的换热，

所述室内单元具有第二换热器和所述第二风机，所述第二换热器实施从所述机架返回的返回空气和所述制冷剂之间的换热，由此将所述返回空气冷却成冷空气，所述第二风机从所述空气供给面送出冷空气，以及

用于使所述制冷剂循环到所述第一换热器和第二换热器的管道被设置成连接到所述第一换热器和第二换热器。

2.如权利要求1所述的利用室外空气的空调系统，其特征在于：

进一步在所述室内单元和所述机架之间设置有分隔板，所述分隔板防止从所述机架排出并返回到所述室内单元的返回空气与从所述空气供给面送出的冷空气混合。

3.如权利要求1所述的利用室外空气的空调系统，其特征在于：

有多个机架，所述机架形成机架排，且所述机架排设置成基本上平行于所述分隔壁。

设置成对应于各个机架的所述空调装置还形成基本上平行于所述分隔壁的空调装置排，以及

外壁在所述分隔壁的外侧设置成基本上平行于所述分隔壁。

4.如权利要求3所述的利用室外空气的空调系统，其特征在于：

所述内部空间是由所述分隔壁围成的空间，所述分隔壁位于由所述外壁覆盖的、呈大致长方体形式的建筑物内，以及

所述机架排设置成基本上平行于所述分隔壁，所述分隔壁设置成基本上平行于所述外壁，从而对应于呈大致长方体形式的建筑物的可选表面的外壁。

5.如权利要求3所述的利用室外空气的空调系统，其特征在于：

所述室外单元安装在位于所述分隔壁和所述外壁之间的空间内。

6.如权利要求1到5中任一项所述的利用室外空气的空调系统，其特征在于：

每当将新的机架添加到所述机架排时，增加所述空调装置，以对应于所述机架的增量。

7.如权利要求1到5中任一项所述的利用室外空气的空调系统，其特征在于：

所述空调装置的所述室内单元的宽度基本上等于所述机架的宽度，或者是所述机架的宽度的整数倍。

8.如权利要求4或5所述的利用室外空气的空调系统，其特征在于：

所述空调装置安装成其室外空气进气口与设置在所述外壁内的室外空气进气孔相对，以及

所述空调装置的所述风机形成基本上为直线的室外空气流，因而，通过所述室外空气进气孔和所述室外空气进气口吸入室外空气，并且所吸入的室外空气从所述空气供给面送出到所述进气面，由此将室外空气供给到所述机架。

9.一种利用室外空气的空调系统，所述利用室外空气的空调系统利用室外空气来对安装有机架的内部空间实施冷却，在所述机架内安装有发热元件，所述利用室外空气的空调系统的特征在于：

由多个机架构成机架排，且所述机架排设置成基本上平行于形成所述内部空间的分隔壁，

对应于多个机架中的一个或每个的单元化的空调装置沿着所述分隔壁设置，并设置在所述机架附近，因而，所述空调装置的空气供给面与所述机架的进气面相对，以及

各个空调装置从所述分隔壁外侧吸入室外空气，利用室外空气来产生冷空气，并将所述冷空气从所述空气供给面供给到所述装置本身所对应于的多个机架中的一个或每个。

10.一种利用室外空气的空调系统，所述利用室外空气的空调系统利用室外空气来对安装有机架的内部空间实施冷却，在所述机架内安装有发热元件，所述利用室外空气的空调系统的特征在于：

对应于多个机架中的一个或每个的单元化的空调装置设置在外壁附近，并设置在所述机架附近，因而，所述空调装置的空气供给面与所述机架的进气面相对，以及

各个空调装置具有风机，所述风机通过所述外壁吸入室外空气，并将所述室外空气从所述空气供给面供给到所述装置本身所对应于的多个机架中的一个或每个。

11.如权利要求10所述的利用室外空气的空调系统，其特征在于：

由多个机架构成基本上平行于所述外壁的机架排，且由对应于各个机架的所述空调装置构成大致平行于所述外壁和所述机架排的空调装置排。

12.如权利要求10所述的利用室外空气的空调系统，其特征在于：

所述空调装置安装成其室外空气进气口与设置在所述外壁内的室外空气进气孔相对，以及

所述空调装置的所述风机形成大致直线的室外空气流，因而，通过所述室外空气进气孔和所述室外空气进气口吸入室外空气，并且所吸入的室外空气从所述空气供给面送出到所述进气面，由此将室外空气供给到所述机架。

13.如权利要求10到12中任一项所述的利用室外空气的空调系统，其特征在于：

进一步在所述空调装置和所述机架之间设置有分隔板，所述分隔板防止从所述机架排出并返回到所述空调装置的返回空气与从所述空气供给面送出的室外空气混合。

14.一种利用室外空气的空调系统中的空调装置，所述利用室外空气的空调系统利用室外空气来对安装有机架的内部空间实施冷却，在所述机架内安装有发热元件，所述空调装置的特征在于：

由多个机架构成机架排，且所述机架排设置成基本上平行于形成所述内部空间的分隔壁，

所述空调单元设置成沿着所述分隔壁、对应于多个机架中的一个或每个，并设置在所述机架附近，因而，所述空调装置的空气供给面与所述机架的进气面相对，以及

具有冷空气供给装置，所述冷空气供给装置从所述分隔壁外侧吸入室外空气，利用室外空气来产生冷空气，并将所述冷空气从所述空气供给面供给到多个机架中的一个或每个。

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