CN103261805A - 利用室外空气的空调系统 - Google Patents

Abstract

为一排机架中的每个服务器机架（3）提供单元化的空调装置（10），形成对应于该排机架的一排空调装置。冷空气从各个空调装置（10）中的空气供给管道（13a）释放，并供给到面向所述空调装置的服务器机架（3）中的服务器装置（4）。所述空气冷却服务器装置（4），由此变成热空气，并通过排气管道（3b）排出。在该排空调装置的两端处，设有不对应于服务器机架（3）的附加空调装置（10），由此形成防止上述冷空气和热空气混合的气帘。

Description

利用室外空气的空调系统

技术领域

本发明涉及一种采用室外空气的空调系统。

背景技术

例如，大量计算机（服务器装置）等至今为止设置在数据中心或企业的服务器房间等内。存在这样的可能性：在大量服务器装置内产生的热量会使这种服务器房间的室温升高，以由此造成服务器装置中的任一个的失控或崩溃。因此，服务器房间采用保持房间的总体温度恒定的空调系统。这种空调系统几乎全天候运行，因而，它甚至在冬天也运行。

在用于这种服务器房间等的背景技术空调系统中，从空调装置吹出的低温空气（冷空气）流入服务器房间内，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，以达到服务器房间的室温的稳定。采用一种循环系统，其中，由服务器装置的热量加热的空气（热空气）从服务器房间返回到空调装置，并由空调装置来冷却，因而，被冷却的空气又作为冷空气被吹出，并且被馈送到服务器房间内。

已知采用室外空气来产生冷空气的空调装置。即，已知有利用室外空气的空调系统，其中，使热空气（从服务器房间返回的空气）和室外空气经过换热器，以由此在热空气和室外空气之间进行热交换，以使热空气被室外空气冷却，并变成冷空气。

已知专利文献1中所述的背景技术。

例如，在专利文献1中公开了图1(A)和1(B)中所示的构造。即，首先，以如下方式来形成一个舱室组，即，多个舱室沿X方向以单个水平排来设置。这种舱室组以多排来设置。包括第一和第二垂直帘部、水平帘部和端部垂直帘部的屏蔽单元附连到对应于彼此相对的两排舱室组的电缆机架。屏蔽单元在两排舱室组彼此面对的通道内形成用于冷却的屏蔽空间（冷过道）。例如，这些帘部由氯乙烯片材、板等构成。

专利文献1：日本专利特开2009-36490号公报

发明内容

在此，在利用室外空气的空调装置的情况下，有必要设置用于从建筑物外吸入室外空气的管道、用于将吸入的室外空气排出到建筑物外的管道以及用于吸入室内空气（吸入热空气）并排出室内空气（排出冷空气）的管道，以获得采用室外空气来冷却返回空气的这种构造。特别是在服务器房间设置在建筑物的最里面（在服务器房间远离建筑物的外壁）的情况下，存在构造将变复杂且安装空间将变大的较大可能性。顺便提及，室内空气是指建筑物内的空气。

这通常是这样的情况：附加地后续设置诸如服务器装置之类的发热元件作为待冷却的主要物品。为此，增加所产生的热量会造成空气调节能力不足，因而，有必要附加地设置利用室外空气的空调装置。在此情况下，这就有关管道等的安装，由于缺少安装空间将存在难以进行安装的可能性。即便可以完成安装，但极有可能用于安装的劳力和成本将变大，因为有必要安装较长的管道。相反，可设想在附加设置服务器装置等的情况下预先安装备用的利用室外空气的空调装置。然而，在此情况下，如果不附加地设置服务器装置等，备用的利用室外空气的空调装置将变得浪费。

以此方式，所期望的是容易地后续安装或设置利用室外空气的空调装置。

可设想由氯乙烯片、板等构成的帘部用于形成如专利文献1等中所述的屏蔽空间（以防止冷空气和热空气彼此混合），以提高冷却效率。然而，当附加地设置服务器装置等和利用室外空气的空调装置时，有必要根据附加的设置重新安装帘部。为此，期望不需要这种劳力。

本发明的目的涉及采用室外空气来冷却室内的空调系统，并且将单元化的空调装置设置在机架附近。为此，提供一种利用室外空气的空调系统，其中，安装成使空调装置排的宽度大于机架排的宽度，因而，设置在机架内的发热元件被冷却，且可以形成用于防止供给空气和排气彼此混合的气帘。

根据本发明的利用室外空气的空调系统是利用室外空气来冷却设有安装有发热元件的机架的室内空间的利用室外空气的空调系统，该系统具有如下构造。

即，首先，采用室外空气来冷却并根据一个或多个机架而单元化的空调装置设置在机架附近，因而，空调装置的供给空气进气面分别面向机架的空气进气面。以此方式，由一个或多个空调装置构成的空调装置排基本上平行于由一个或多个机架构成的机架排设置。

各空调装置具有冷空气供给单元，该冷空气供给单元将冷空气从供气面馈送到作为机架排和空调装置排之间的空间的冷空间，以由此将冷空气供给到对应机架的各发热元件，并且吸入从机架的空气排出面排出的热空气，并采用室外空气来冷却该热空气，以由此产生冷空气。

空调装置排的水平宽度设定成大于机架排的水平宽度，以由此在冷空间的相对端部处形成气帘。

例如，空调装置附加地设置在空调装置排的相对端部处，以由此实现上述空调装置排的水平宽度大于机架排的水平宽度，以由此在冷空间的相对端部处形成气帘。

在利用室外空气的空调系统中，例如，将气帘形成为使附加设置的空调装置的冷空气供给单元将冷空气从供气面馈送出，以由此将冷空气吸入返气口，而不将冷空气供给到机架。

在利用室外空气的空调系统中，例如，当将新的机架添加到机架排的相对端部中的任一端或两端时，在机架的位置形成有气帘的空调装置设定为对应于所添加的机架的空调装置，且新的空调装置附加地设置在空调装置排的相对端部中的任一端或两端处，以由此形成气帘。

附图说明

图1(a)和(b)是根据该实施例的利用室外空气的空调系统的基本构造视图。

图2(a)和(b)是根据该实施例的利用室外空气的空调系统所应用于的数据中心的具体示例。

图3是空调装置的详细基本构造示例。

图4是基于基本构造的、利用室外空气的空调系统的构造图（立体图）。

图5(a)是根据该实施例的、利用室外空气的空调系统的俯视图，而图5(b)和5(c)是示出应用了背景技术的方法的情况的俯视图。

具体实施方式

现在将参照附图来描述本发明的实施例。

图1(a)和1(b)是示出根据该实施例的利用室外空气的空调系统的基本构造的视图。

图1(a)是剖视图，而图1(b)是立体图。

图2(a)和2(b)是根据该实施例的利用室外空气的空调系统的基本构造所应用于的数据中心的具体示例。图2(a)和2(b)示出将被称为仓库式模块化数据中心的典型示例。如图2(a)和2(b)中所示，就模块化数据中心的总长度L、宽度W和高度H来说，在典型示例中不对长度L和高度H作特定限制，但在典型示例中期望将宽度W限制在足以容纳两排服务器机架3的宽度。但当然，构造不限于该示例。顺便提及，服务器机架3是其上安装有作为发热元件的一个示例的服务器装置4的机架。

尽管服务器装置4是发热元件的典型示例，但发热元件不限于该示例。发热元件可以是某些电子装置等。尽管服务器机架3是“其上安装有发热元件的机架”的典型示例，但服务器机架3不限于该示例。例如，各个服务器机架3呈大致长方体状，但它们不限于该示例。基本上，多个服务器机架3沿预定方向成排设置（形成多排服务器机架）。

接下来，将参照图1(a)和1(b)以及图2(a)和2(b)来描述根据该实施例的利用室外空气的空调系统的基本构造示例。在图1(a)和1(b)中，空气流由单点划线箭头表示。

如上所述，首先，在图2(a)和2(b)中所示的典型示例中设置有两排服务器机架。可设想，图1(a)和1(b)示出涉及到两排中的任一排（附图中左侧）的、根据该实施例的利用室外空气的空调系统的基本构造。

即，图1(b)示出作为任意服务器机架排的示例的、具有四个服务器机架3的服务器机架排，并示出对应于四个服务器机架3所设的四个空调装置10。四个空调装置10分别单元化，并且构造相同。顺便提及，“空调装置”可被称为“空调”。

顺便提及，图1(a)等中所示的外壁2、分隔壁1、天花板5、地板6未在图1(b)中示出。

四个空调装置10分别设置在对应的服务器机架3附近。特别是，将四个空调装置10设置成空调装置的冷气供给面（后文将描述）分别面向对应的服务器机架3的进气面（后文将描述）。如图中所示，四个空调装置10沿预定方向成排设置（特别是沿分隔壁1的方向），以形成空调装置排。空调装置排是基本上平行于服务器机架排的排。换言之，空调装置排和服务器机架排中的每个排是基本上平行于后文将描述的分隔壁1的排。

在此实施例中，每个空调装置10是间接室外空气冷却器，该间接室外空气冷却器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室内（在建筑物/模块化数据中心）。被冷却的室内空气（冷空气）被馈送到服务器机架3，并冷却安装在服务器机架3内的服务器装置4，由此升高温度，从而形成热空气。由于服务器装置4在它们运行时是发热元件，所以有必要冷却服务器装置4。

可存在这样的情况：空调装置10不限于上述示例并且尽管未在附图中示出但却是直接室外空气冷却装置。即，可存在这样的构造，其中，使室外空气流入服务器房间，以使诸如服务器装置4的发热元件直接被室外空气冷却。

例如，图1(a)可被视为图1(b)中的服务器机架3中的任一个以及对应于该服务器机架3的空调装置10的剖视图。

每个空调装置10沿分隔壁1设置。例如，如后文将描述的，可设置成使分隔壁1置于两个单元10a和10b之间。因此，将空调装置排设置为如上所述基本上平行于分隔壁1的排。

如图1(a)中所示，可以将空调装置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），而分隔壁1放置于这两个单元之间。室内单元10a设置在安置有服务器机架3的空间（服务器房间）内。另一方面，室外单元10b设置在服务器房间外的空间内，并且在分隔壁1和外壁2之间。顺便提及，构造的一部分未在图1(a)中示出，但后文将参照图3来描述详细的构造示例。

顺便提及，在此所示的服务器房间是指由分隔壁1、天花板5和地板6所围绕的空间。顺便提及，分隔壁1不仅设置作为设置在附图中服务器机架3的左侧的分隔壁1、还设置为布置在服务器机架3右侧的未示出的分隔壁1。由此，可以说分隔壁1形成了服务器房间（待冷却的室内空间）。还可以说分隔壁1使服务器房间与室外空气隔开，因为室外空气可位于分隔壁1外。

在此，将参照图2(a)和2(b)来描述分隔壁1和外壁2。

如上所述，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附图中所示呈“长度L×宽度w×高度H”的大致长方体形，并关于高度H被认为是五层。如图中所示，服务器机架3和空调装置10分别成排地设置在各层内。

侧向外壁2（宽度W）未在图2（a）中示出。尽管未示出，侧向外壁2例如不具有后文将描述的室外空气进气孔2a或者室外空气出气孔2b。由此，室外空气不流入侧向外壁2的内部。换言之，关于侧向，外壁2起到分隔壁1的作用。

在图2(b)中既未示出侧向外壁2（宽度W）也未示出纵向外壁2（长度L），并且也未示出天花板壁8（由此，图2(b)被认为是透视图）。顺便提及，在大致长方体的各个面中，侧面可被称为正面，而纵向面可被称为侧面。尽管大致长方体的正面和侧面覆盖有外壁2，但未在图2(a)中示出正面外壁2（实际上却存在）。

如图2(b)中所示，分隔壁1设置在外壁2的内部（在图中所示的示例中在一个柱子内侧）。形成这样的构造：室外空气可流入外壁2和分隔壁1之间的空间内，但室外空气不流入分隔壁1内的空间（服务器房间）。

如图2(a)中所示，根据对应的空调装置10的室外空气进气孔2a和室外空气出气孔2b形成于侧面的外壁2内。

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。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的外壳内。如图中所示，室外空气出气口14b穿过室外空气出气孔2b而向外突出。

在使室外空气从室外空气进气口13b流入外壳并通过第一风机11b而经过第一换热器12b之后，从室外空气出气口14b排出室外空气。这些形成为由附图中单点划线箭头表示的空气（室外空气）流。例如，室外空气进气口13b如图中所示设置在面向外壁2的室外空气进气孔2a的位置。以此方式，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流入室外单元10b的外壳内。

在从室外空气进气口13b吸入的室外空气经过第一换热器12b时，在室外空气和后文将描述的制冷剂（冷水等）之间进行换热。在此实施例中，下面将描述将冷水用作制冷剂的示例的情况。当室外空气的温度低于冷水的温度时，冷水在第一换热器12b内被室外空气冷却。

以此方式，室外单元10b通过室外空气进气孔2a和室外空气进气口13b吸入室外空气，通过第一换热器12b进行换热，然后将室外空气从室外空气出气口14b排出。

如图中所示，例如，将室外单元10b设置成室外单元10b的外壳的一个面紧紧附着于分隔壁1（的室外侧面）。室内单元10a还设置成使室内单元10a的外壳的一个面（被称为背面）紧紧附着于分隔壁1（的室内侧面）。

顺便提及，空调装置10不限于上述示例。例如，空调装置10可构造成一体型单元，其中，室外单元10b和室内单元10a并不分离。在此情况下，例如尺寸基本上等于室内单元的孔设置在分隔壁1的各个位置，以使一体型单元的室内单元能插入该孔（例如，从室外侧），以使空调装置10设置在基本上与图1（a）相同的状态下。

顺便提及，在此情况下，关于设置有一体型单元的部分，图1（a）中所示的分隔壁1不设置在室外单元10b和室内单元10a之间（但设有“孔”）。在工厂等内生产一体型单元时预先设有未示出、但用于将一体型单元分成室外单元和室内单元的“框架内分隔件”。

由上述说明，如图1(a)中所示，“分隔壁1或框架内分隔件”设置在室外单元10b和室内单元10a之间。

尽管构造不限于上述构造示例，但有必要使构造防止室外空气流入室内单元10a和服务器房间。

下面将描述室内单元10a。

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。供气口13a和返气口14a设置在室内单元10a的外壳内。在附图中所示的示例中，返气口14a设置在室内单元10a的外壳的上表面内，且供气口13a设置在其正面（供气面）。然而，构造不限于该示例。顺便提及，如上所述，有必要提供室内单元10a，以使供气面（供气口13a）面向服务器机架3的进气面（后文将描述的进气口3a）。

服务器房间的室内空气流由第二风机11a形成，并通过室内单元10a。即，形成有这样的室内空气流，该室内空气流使来自服务器机架3的排气（返回空气）从返气口14a流入室内单元10a并通过第二换热器12a，以使空气作为冷空气从供气口13a馈送出。

在此，第一换热器12b和第二换热器12a连接到未示出的管道，因而，制冷剂（在此将冷水作为示例）通过管道在第一换热器12b和第二换热器12a内循环。因此，冷水和室外空气之间的换热如上所述地在第一换热器12b内进行。相似地，冷水和返回空气之间的换热在第二换热器12a内进行。这意味着室外空气和返回空气通过冷水间接地进行换热，因而，返回空气基本上被室外空气冷却，以产生冷空气。

如上所述，冷水基本上在第一换热器12b内被室外空气冷却，因而，将被冷却的冷水馈送到第二换热器12a。因此，返回空气基本上在第二换热器12a内被冷水冷却，以由此产生冷空气。产生的冷空气从供气口13a馈送出。

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，因而，供气面（设有供气口13a的面）面向服务器机架3的进气面（设有进气口3a的面）。在服务器机架3的后侧的上表面（顶面）上设有排气口3b。然而，构造不限于该示例。排气口3b可设置在服务器机架3的背面。顺便提及，在此假定供气面被视为正面，而相对侧的面（后侧面）被视为背面。

例如，未示出的风机设置在服务器机架3内。空气（冷空气）由风机从进气口3a被吸入。在空气通过安装在服务器机架3内的每个服务器装置4之后，从排气口3b排出空气。冷空气穿过作为发热元件的服务器装置4，以由此冷却服务器装置4，并且温度升高，因而，空气作为热空气从排气口3b排出。

在此，例如通过将总体构造形成为图2(a)和2(b)中所示的构造，成排的服务器机架3能沿分隔壁1、在分隔壁1附近形成。由于设有两个侧面，因此设置两个分隔壁1。当根据分隔壁1沿各分隔壁1形成服务器机架排时，如上所述，服务器机架的排数为二。由于空调装置10设置成将各分隔壁1如上所述放置在空调装置10之间，空调装置排根据各分隔壁1沿各分隔壁1形成。由此，在上述示例中，空调装置的排数为二。根据各分隔壁1，服务器机架排和空调装置排如上所述基本上彼此平行。

例如，如图1中所示的示例中那样，一个空调装置10能在一个服务器机架3附近对应地设置到服务器机架3。如上所述，安装成使各空调装置10的冷空气供给面面向服务器机架3的冷空气进气面。

通过上述构造，各服务器机架3和对应于服务器机架3的空调装置10之间的距离变得非常短，并且与背景技术相比易于供给冷空气。即，由于在不间设管道、底板空间等的情况下从室内单元10a的供气口13a馈送出的冷空气基本上直接流入相对的服务器机架3的进气面的进气口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）。

由于服务器机架3和对应于服务器机架3的空调装置10之间的距离与背景技术相比变得非常短，在收集返回空气方面能实现较小的压力损失和较高的效率。即，在不间设管道、房顶空间等的情况下，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。

关于室外空气的吸气和排气，各空调装置10的室外单元10b设置在外壁2附近，以定位在位于室外空气空间附近的位置（在外壁2外侧）。由此，无须用于室外空气的吸气和排气的管道，或者，即使需要管道，该管道也非常短。由此，关于室外空气的吸气和排气，可实现较小的压力损失和较高的效率。

如上所述，在室外空气、冷空气和返回空气中的任一个中，空气所流过的距离与背景技术相比非常短，因而，能基本上实现无管道构造，并且可以说该构造是较小的压力损失和较高的效率的构造。以此方式，通过利用空调装置并使空调装置无管道，可减小安装空间和安装成本，因而，安装的灵活性变高。

关于安装的灵活性，例如并不总是起初就将最大容量的服务器机架3安装在图2中所示的仓库式模块化数据中心内，因而，经常可提供空闲的空间。使构造设计成空调装置10不设置在这种空闲的空间内。无论何时附加地设有服务器机架3，都可对应于新设置的服务器机架3附加地设置新的空调装置10。由于空调装置10单元化并且设置成无管道，则在此情况下附加设置的工作就简单了，因而可减少工作负荷/成本。

顺便提及，关于上述说明“空调装置10（室内单元10a）设置在服务器机架3附近”，“附近”的具体数值并未给出。即，室内单元10a和服务器机架3之间的距离不必特别地定义。然而，作为示例，可设置人可以容易地通过的这种距离（宽度），因而可以对服务器装置4等进行维护。在任何情况下，如图1等中所示，空调装置10的冷空气馈送端口（供气口13a）等以及服务器机架3（的进气面）之间的距离与背景技术的示例相比变得非常短。

在此，如上所述，通过进气口3a流入服务器机架3的冷空气穿过对应的服务器装置4，以由此冷却服务器装置4。由此，空气的温度升高，因而，空气作为热空气从排气口3b排出。尽管热空气如上所述吸入室内单元10a的返气口14a，但存在这样的可能性，即，一部分的热空气将流入室内单元10a和服务器机架3之间的空间（从供气口13a供给冷空气的空间；被称为冷空间）内，并且将与冷空气混合，以升高冷空气的温度。

为了防止这种情况，在此实施例中，如图1（a）和1（b）中所示，将分隔板7设置在室内单元10a与服务器机架3之间（在上部内）。在附图中所示的示例中，将分隔板7设置成分隔板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（顶面）。以此方式，从服务器机架3的排气口3b排出的返回空气在分隔板7上通过，并流入室内单元10a的返气口14a。当返回空气在冷空间上通过时，由于存在分隔板7，返回空气不在分隔板7下方流动（到冷空间内）（即便返回空气流入冷空间内，返回空气的量也较小）。以此方式，设置分隔板7可防止热空气和冷空气彼此混合的情况（即使它们混合，混合的量也较小）。

如上所述，设置分隔板7可使冷空气和热空气分离，以防止两者彼此混合。顺便提及，由于室内单元10a设置在服务器机架3附近，可减小分隔板7的长度，因而，可减少分隔板7的成本，并且可以容易地设置分隔板7。

顺便提及，上述构造仅是一个示例并且非限制性的。例如，在上述示例中，空调装置10分别对应地设置到服务器机架3。即，当设置M个服务器机架3时，设有M个空调装置10（M：任意整数）。然而，在不限制于该示例的情况下，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，一个空调装置10可对应于两个服务器机架3设置或一个空调装置10可对应于三个服务器机架3设置。

在为每个服务器机架设置例如一个空调装置10（空调器）的构造下，所期望的是空调装置10的水平宽度基本上等于服务器机架3的水平宽度。相似地，在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的构造中，所期望的是空调装置10的水平宽度是服务器机架3的水平宽度的整数倍（两倍或三倍）。即，考虑到有效地供给冷空气和减小冷供给空气的偏差，所期望的是空调装置10的水平宽度基本上等于由空调装置10处理（冷却）的一个或多个服务器机架3的总水平宽度。

在此，在图3中示出空调装置的更详细构造的示例。这示出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具有室内单元30和室外单元40。如上所述，图1和2中的空调装置10作为示例具有室内单元10a和室外单元10b。对应于室内单元10a和室外单元10b的构造示例是图3中的室内单元30和室外单元40。

由此，室内单元30和室外单元40可作为单独的单元，以与室内单元10a和室外单元10b的上述情况相同的方式来生产，或者可生产成一体型单元。鉴于已述，在此简单地给出该说明。即，在分离的单元构造的情况下，室内单元30和室外单元40设置成室内单元30紧紧地附着于分隔壁1的室内侧壁面，而室外单元40紧紧地附着于分隔壁1的室外侧壁面。另一方面，在一体型的单元构造的情况下，在生产时预先将“框架内分隔件”设置在室内单元30和室外单元40之间。在分隔壁1内设有孔，因而，将一体型单元插入该孔并设置好。顺便提及，在下述说明中，将室内单元30和室外单元40作为单独的单元生产的情况作为示例来使用。

在完成安装的状态下，例如，如图中所示，室内单元30具有液体-气体换热器31、风机32、管道21（其一部分；约一半）、循环泵22等。

在完成安装的状态下，例如，如图中所示，室外单元40具有液体-气体换热器41、风机42、管道21（其一部分；约一半）等。

顺便提及，循环泵22不限于循环泵22设置在室内单元30侧的上述示例，而是循环泵22可设置在室外单元40侧。

管道21连接到液体-气体换热器31和液体-气体换热器41。循环泵22设置在管道21上。在运行期间，制冷剂（例如，水、冷水）总是经管道21在液体-气体换热器31和液体-气体换热器41内循环。液体循环的动力源是循环泵22。由此，当有必要停止制冷剂循环时，可停止循环泵22。

室内气体（返回空气、热空气）穿过液体-气体换热器31，而室外空气穿过液体-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，以由此产生冷空气，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外壳内。附图中所示的孔（室内空气流入口33和室内空气排出口34）形成于室内单元30的外壳内。

使构造设计成液体-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分别等效于图1（a）中的第二换热器12a、第二风机11a、返气口14a和供气口13a。由此，例如，室内空气流入口33的位置不限于附图中所示的位置，而是室内空气流入口33可以像返气口14a那样设置在外壳的上表面上。液体-气体换热器31和风机32所设置的位置不限于附图中所示的位置，而是例如液体-气体换热器31和风机32可设置在图1（a）中的第二换热器12a和第二风机11a的位置，或者可设置在任何其它位置。

基本上类似于室外单元40，当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外壳内。附图中所示的孔（室外空气进气口43和室外空气排出口44）形成于室外单元40的外壳内。

使构造设计成风机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分别等效于图1（a）中的第一风机11b、第一换热器12b、室外空气进气口13b和室外空气出气口14b。由此，例如，室外单元40的外壳形状不限于附图中所示的形状，而是例如室外单元40的外壳形状可以是室外单元10b的外壳形状等，或可以是任何其它形状。液体-气体换热器41和风机42所设置的位置不限于附图中所示的位置，而是例如液体-气体换热器41和风机42可设置在图1（a）中的第一换热器12b和第一风扇11b的位置，或者可设置在任何其它位置。

顺便提及，室内单元30和室外单元40中的每个设置成其敞开的面与分隔壁1的壁面对准。

在安装时还设置管道21和循环泵22。在该情况下，有必要形成用于将管道21插入分隔壁1的一个或多个通孔（基本上是两个通孔）（当然通孔可预先形成于壁面1的位置，但在还未设有间接室外空气冷却器20的位置处的通孔需要通过一定方法被塞住）。当在工厂内生产时，管道21（其一部分；约一半）已设置在室内单元30和室外单元40中的每个内时，管道21可彼此焊接（在此情况下也连接有循环泵22），因而，形成附图中所示的“管道21在中间设有循环泵22”。

通过以上述方式来设置室内单元30和室外单元40，形成间接室外空气冷却器20。

在间接室外空气冷却器20中，由于在室外空气和室内空气彼此隔离的情况下进行换热从而防止将室外空气中所含的室外空气湿气、灰尘和腐蚀性气体带入服务器房间，可以保持诸如服务器的电子器件的可靠性。

顺便提及，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彼此集成。在此情况下，设有用于将内部分成室内单元30和室外单元40的分隔件。管道21穿入分隔件（已设有循环泵22）。预先在工厂等内生产如此构造的间接室外空气冷却器20。

如果室内单元30的外壳具有w1的水平宽度、h1的高度和d1的深度，则将尺寸为w1×h1的孔预先设置在分隔壁1的对应位置上（但在拆卸时被板等阻挡）。在安装间接室外空气冷却器20时，可将间接室外空气冷却器20可安装成使间接室外空气冷却器20的室内单元30例如从室外侧等插入一个孔内，以处于图3中所示的状态。由此，由于在此情况下没有必要在分隔壁1内形成用于管道21的通孔，所以没有必要进行将管道21插入通孔的工作，因而，可以更容易地进行安装工作。

顺便提及，作为对例如在空调装置10或间接室外空气冷却器20中的改型，除了利用室外空气来使返回空气通过换热来冷却的构造外（被称为利用室外空气的冷却装置），可进一步设置采用诸如蒸汽压缩制冷循环的常见制冷循环的空调装置构造。

由于利用室外空气的冷却装置的冷却能力取决于室外空气的温度等，所以存在这样的可能性，即，服务器房间的内部温度不能保持在预设温度下（冷却能力将不够）。为此，至今存在还设置有采用常见制冷循环的空调装置的情况。在此情况下，即使存在（由于室外空气等的高温）返回空气的温度不能通过利用室外空气减小到预设定温度的情况，也可使返回空气在返回空气的温度减小一定程度之后流入常见的空调装置。由此，常见的空调装置上的冷却负荷可减少，因而，可以实现节能效果。

在该改型中，这种常见的空调装置的构造设置在空调装置10或间接室外空气冷却器20的外壳内。

尽管呈这种改型的构造示例并未具体示出，但已知的是例如采用蒸汽压缩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，并构造成制冷剂在这些组成元件内经制冷剂管道来循环。可以将构造设计为使组成元件和制冷剂管道设置在空调装置10或间接室外空气冷却器20的外壳内。

在此，空调装置10或间接室外空气冷却器20由室内单元和室外单元构成。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和室外单元中的任一个内。

所期望的是蒸发器设置在换热器（例如，第二换热器12a）的下游侧。在此，上游侧/下游侧是指关于空气流的上游侧/下游侧。由于蒸发器设置在室内单元内，这意味着关于流经室内单元内部的空气流（室内空气、返回空气、冷却空气等）的上游侧/下游侧。

通过将蒸发器如上所述地设置在换热器的下游侧，返回空气可先由换热器冷却，然后由蒸发器冷却到预设定温度。

尽管作为示例设想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），但构造不限于该示例。

尽管图2中所示的示例构造成各机架排基本上平行于大致为长方体形的建筑物的纵向外壁2设置（与分隔壁1基本上平行），并且由此设有两排机架，但构造不限于该示例。例如，还可以将各机架排设置成基本上平行于大致为长方体形的建筑物的侧向外壁2设置（与分隔壁1基本上平行），并且由此进一步形成有两排机架，因而总共形成四排机架。顺便提及，在此情况下，也需要在侧向外壁2内设置有孔2a和2b，且也需要在侧面（正面）设置有分隔壁1。

在任何情况下，根据该实施例的空调装置利用室外空气，并需要吸入和排出室外空气。由此，为了实现基本上无管道，有必要使空调装置能设置在室外空气环境附近（在外壁2附近）。此外，为了有效地将冷空气供给到发热元件并收集返回空气（以实现无管道），有必要使空调装置能够设置在安装有发热元件的机架附近。尽管图2的构造是可实现这种空调装置的安装的典型示例，但构造不限于该示例。

根据该实施例的利用室外空气的空调系统的上述基本构造，可实现下述效果。

·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的冷空气进气面设置成彼此相对（进一步紧密），可以实现较小的压力损失和较高的效率，并且可实现基本上无管道的构造，因而，安装空间效率变高，且无须为了进行安装等在底板下有自由通路。

·由于空调装置10的水平宽度基本上等于服务器机架3的水平宽度或是其整数倍，空调装置10可容易地对应设置到各服务器机架3，因而，可根据服务器机架3的附加设置容易地附加设置空调装置10。

·由于分隔板7等使冷空气和热空气彼此分离，所以无需系统天花板。

·由于无须管道构建工作（至少无须如背景技术中那样的较长的管道构建工作），可以容易地进行安装，安装成本可降低，并且可进行灵活的安装。

·由于空调装置10单元化以使可根据每个单元设有独立的冷却装置，所以无须冷-热基础设施，因而，可以容易地进行安装。

图4是基于该实施例的上述基本构造的、根据该实施例的利用室外空气的空调系统的构造图（立体图）。图5(a)示出根据该实施例的利用室外空气的空调系统的俯视图。为了对比，图5（b）和5（c）还示出应用了背景技术的情况下的俯视图。

首先，如以上参照图1等所述，在根据该实施例的利用室外空气的空调系统中，分别由多个空调装置10构成的空调装置排基本上平行于分别由多个服务器机架3构成的机架排地形成。在图1中所示的示例中，一个空调装置10对应于一个服务器机架3设置，而各个空调装置10的水平宽度基本上等于各个服务器机架3的水平宽度。由此，在该示例中，由多个空调装置10构成的各个空调装置排的总水平宽度基本上等于由于多个服务器机架3构成的各排机架的总水平宽度。

顺便提及，这示出了基本构造。根据该实施例的利用室外空气的空调系统构造成由多个空调装置10构成的各个空调装置排的总水平宽度大于由于多个服务器机架3构成的各排机架的总水平宽度。此外，空调装置排的相对端部比机架排的相对端部更向外地设置。

这例如作为示例构造成设有分别对应于机架排内的服务器机架3的空调装置10，并且在空调装置排的相对端部处进一步设置空调装置10，如图4和5（a）中所示。即，将空调装置10的数目设定为通过将服务器机架3的数目加上2（即，比服务器机架3的数目多2）来获得的数目。

例如，在图4中所示的示例中，各机架排由两个服务器机架3（3A和3B）构成，且根据对应的服务器机架3来设置空调装置10，以由此形成由两个空调装置10构成的各空调装置排（在附图中所示的四个空调装置10中间有两个（10A和10B））。此外，将两个空调装置10（10C和10D）分别设置在空调装置排的相对端部处。

可以说，处于相对端部处的空调装置10C和10D是不具有分别对应的服务器机架3的空调装置10。因此，从供气口13a馈送出的冷空气如图4中所示循环，并返回到返气口14a，因而，形成附图中所示的气帘。尽管图4仅示出一个空调装置10C，但关于空调装置10D形成基本上相同的气帘。在此，图1和4通常以易于理解但不示出实际尺寸的方式示出基本构造。例如，尽管图4示出分隔板7与服务器机架3的天窗部相比画成较大的情况，但分隔板7可以实际上非常短。

尽管从各个服务器机架3的排气口3b排出的空气（返回空气）基本上在分隔板7上方通过，并流入返气口14a，一部分的空气可从侧面进入冷空间（空调装置排和服务器机架排之间的空间；冷空气从供气口13a馈送出的空间）。如图5（a）中所示的热空间可以稍后形成，以使热空间内的热空气可进入冷空间。尽管由氯乙烯片、板等构成的帘部设置在背景技术中以防止这发生，但在该方法中可通过使用空调装置10来形成气帘。

通过上述构造防止从服务器机架3排出的排气（返回空气）侵入冷空间。即，通过分隔板7阻止从顶面侵入，而从侧面的侵入由气帘阻止。

顺便提及，形成气帘的空调装置10可以与普通模式不同的模式来操作（例如，仅进行送风的模式）。当空调装置10在仅进行送风的模式下操作时，仅室内单元的风机运行。这就是在图3的示例中停止室外侧风机42、停止循环泵22且仅室内侧风机32运行的状态。当然，在此情况下，气帘由于冷空气而不是气帘。

如后文将详细所述，当在此附加地设置服务器机架3时，根据该附加的设置来附加地设置空调装置10。例如，当将两个服务器机架3添加到上述示例时，两个空调装置10（下文将描述的10E和10F）附加地分别设置在空调装置排的相对端部处。这些附加设置的空调装置10E和10F形成气帘。

当根据服务器机架3的附加设置而附加设置的空调装置10（10E和10F）进入它们以仅进行送风的模式而形成气帘的状态时，在附加设置之前形成气帘的空调装置10（10C和10D）回到普通模式。在普通模式下，当然，风机42、循环泵22和风机32运行，以将冷空气馈送到对应的服务器机架3。

以此方式，由于该方法采用了用于形成气帘的单元型空调装置10（例如，多余地设置），可以防止供给空气和返回空气之间的捷径（热空气与冷空气的混合），而不设置有如背景技术中所述的氯乙烯片、板等构成的任何分隔件，因而，即便不设置任何分隔件（下文将详细描述）也可避免冷却效率的降低。无须用于安装/移动分隔件的工作，因而，可以低成本地进行安装。由于没有分隔件，维护人员可容易地触及冷空间，因而，可以改善服务器装置等的可维护性。当附加地设有服务器机架3时，这明显是特别有效的。随着进行附加设置的频率变高，效果也变好。

例如，图5（a）可视为示出由图4的状态附加地设置两个服务器机架3的情况的构造示例。

顺便提及，在图5(a)中，与图4中相同的组成部件由相同的符号表示。即，将构造设计成附图中所示的服务器机架3A和3B以及空调装置10A、10B、10C和10D处于图4的状态下。

图5（a）的示例示出在由两个服务器机架3A和3B构成的机架排的相对端部处附加设置有新的服务器机架3C和3D的情况。在此情况下，形成图4中的气帘的空调装置10C和10D用于分别冷却新设置的服务器机架3C和3D。

在由四个空调装置10A、10B、10C和10D构成的机架排的相对端部处设置新的空调装置10E和10F。作为对空调装置10C和10D的替代，通过空调装置10E和10F来形成气帘。

如上所述，在此方法中，只要在此附加地设置有服务器机架3，就有必要设置新的空调装置10。然而，当不采用气帘时也是如此。当不采用气帘时，除了安装新的空调装置10的工作外，需要进行下文将描述的移动和重新安装分隔件52的工作。在此方法中，无需这种工作，因而，由于附加地设置服务器机架3可减小工作负荷/成本。

在此方法中，起初安装两个多余的空调装置10，通过之后根据服务器机架3的附加设置来附加设置空调装置10的简单操作，可自然地移动气帘的位置。

顺便提及，如由图4中明显可知，冷空气就在图5（a）中所示的分隔板7的下方。另一方面，从各个服务器机架3排出的排气（返回空气）基本上返回到空调装置10（的室内单元10a），但由于泄漏了返回空气等的一部分，可形成附图中所示的热空间（热；热空气所在的空间）。在附图中所示的示例中，冷空间可通过由空调装置10E和10F形成的气帘来与热空间隔开，以由此防止出现如下情况，即，热空气或热空间内的热量侵入冷空间，以增加冷空气的温度，从而减小冷却效率。

为了对比，图5（b）示出将背景技术方法应用到图1的基本构造的情况下的构造示例。

同样，在附图中所示的示例中，可将从设置有两个服务器机架3A和3B的状态分别在机架排的相对端部处附加地设有新的服务器机架3C和3D的情况作为示例。

顺便提及，在此情况下，尽管未具体示出，设有附图中所示的空调装置10A和10B，但在设有两个服务器机架3A和3B的状态未设置空调装置10C和10D。分隔件52的位置不是如图中所示对应于服务器机架3C和3D的位置，而是对应于服务器机架3A和3B的位置。

当如图中所示从上述状态附加地设置两个服务器机架3C和3D时，如图中所示根据这些附加所设的机架首先设置有空调装置10C和10D。此外，分隔件52的位置从对应于附图中未示出的服务器机架3A和3B的位置移动到如图中所示对应于服务器机架3C和3D的位置。

当如图5(c)中所示从图5(b)的状态附加地还设有两个服务器机架3E和3F时，如图5(c)中所示根据这些附加所设的机架设置空调装置10E和10F。此外，分隔件52的位置从对应于图5(b)的服务器机架3C和3D的位置移动到如5(c)图中所示对应于服务器机架3E和3F的位置。

以此方式，为了移动分隔件52的位置的工作而耗费额外的劳力和成本。

尽管在此方法中为了起初多余地设置两个空调装置10而耗费了劳力，但在图5（b）和5（c）中所示的背景技术方法中耗费了起初将分隔件52设置在对应于未在附图中示出的服务器机架3A和3B的位置的劳力。在此方法中，可以减少劳力和成本，因为当之后附加地设置服务器机架3时无需移动分隔件52的位置的工作。

顺便提及，图5(a)到5(c)示出参照图2所述地设置两排机架的情况。尽管图1和4仅示出根据两排机架中的一排的构造，但图5(a)到5(c)在各图的左侧和右侧示出根据两排机架的对应构造。顺便提及，在各图右侧示出的构造未由符号等表示，并且不作具体描述，因为它基本上与各图左侧所示的构造基本上相同。

在此将描述图4和5（a）中所示的分隔板51。

首先，图4和5（a）是基于一种改型。即，在图1或2的示例中，分隔壁1使服务器房间与室外空气间隔开，而分隔壁1的相对端部未具体示出，但连接到外壁2（侧向外壁2）。

另一方面，在图4和5（a）中，只要设置有新的空调装置10，在安装之处就附加地设有分隔壁1。由此，如图中所示，在不设有空调装置10的位置没有分隔壁1。分隔壁1的总长度根据空调装置10的附加设置而逐步变长。由此，只要在外壁2（侧向外壁2）附近不设置空调装置10，服务器房间就不能与室外空气隔开。即，如图5（a）中所示，分隔壁1不连接到外壁2（侧向外壁2），由此，如图中所示，在分隔壁1的相对端部处产生间隙，因而，服务器房间和房间外（建筑物外）不能彼此分离开，以由此产生室外空气侵入服务器房间的状态。

为此，如图中所示，为了在分隔壁1的相对端部处形成的间隙而设置分隔板51，以使服务器房间与室外空气隔开。顺便提及，这是示例且构造不限于该示例。如果起初设置有分隔壁1以使分隔壁1的相对端部连接到外壁2（侧向外壁2），没有必要设置分隔板51，因为服务器房间通过分隔壁1与室外空气隔开。此外，当空调装置10是直接室外空气冷却装置时，没有必要设置分隔板51，因为没有必要使服务器房间与室外空气隔开。

根据本发明的利用室外空气的空调系统，它涉及一种利用用于冷却室内的室外空气的空调系统，其中，单元化的空调装置设置在机架附近，并设置成使各空调装置排的宽度大于各机架排的宽度，因而，安装在机架内的发热元件可被冷却，且可以形成气帘，以防止供给空气和排气彼此混合。

Claims (8)

1.一种利用室外空气的空调系统，所述空调系统采用室外空气来冷却室内空间，安装有发热元件的机架设置在所述室内空间内，所述系统的特征在于：

采用室外空气来冷却并根据一个或多个机架而单元化的空调装置设置在机架附近，以使所述空调装置的供气面分别面向机架的空气进气面，因而，由一个或多个空调装置构成的空调装置排基本上平行于由一个或多个机架构成的机架排设置；

各空调装置具有冷空气供给单元，所述冷空气供给单元将冷空气从供气面馈送到作为机架排和空调装置排之间的空间的冷空间，以由此将冷空气供给到对应机架内的各发热元件，并且从返气口吸入从机架的空气排出面排出的热空气，并采用室外空气来冷却该热空气，以由此产生冷空气；以及

在所述空调装置排的相对端部处附加地设置所述空调装置，以由此在所述冷空间的相对端部处形成气帘。

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：将所述气帘形成为使附加设置的空调装置的冷空气供给单元将冷空气从供气面馈送出，以由此将冷空气吸入到所述返气口，而不将冷空气供给到所述机架。

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：当将新的机架添加到机架排的任一端或两端时，将在机架的位置处已形成气帘的空调装置设定为对应于增加的机架的空调装置，且在空调装置排的任一端或两端处附加地设置新的空调装置，以由此形成气帘。

4.如权利要求1到3中任一项所述的利用室外空气的空调系统，其特征在于：还在所述空调装置的顶部和对应于所述空调装置的所述机架的顶部之间设有分隔板，因而，防止从所述机架排出和从返气口吸入所述空调装置的热空气在中途流入所述冷空间。

5.如权利要求1到3中任一项所述的利用室外空气的空调系统，其特征在于：

各空调装置具有一对单元部，所述一对单元部设置在室内侧和室外侧，分隔壁被置于所述一对单元部之间，并且所述一对单元部是设置在室内侧的室内单元和设置在室外侧的室外单元；

所述室外单元具有用于吸入和排出室外空气的第一风机以及用于在吸入的室外空气和制冷剂之间进行换热的第一换热器；

所述室内单元具有第二换热器和第二风机，所述第二换热器用于在从所述机架返回的热空气与制冷剂之间进行换热，以由此冷却热空气以形成冷空气，所述第二风机用于吸入热空气并从供气面馈送出冷空气；以及

管道，所述管道被设置成连接到所述第一换热器和第二换热器，以由此使制冷剂在所述第一换热器和第二换热器内循环。

6.如权利要求5所述的利用室外空气的空调系统，其特征在于：

所述机架排基本上平行于所述分隔壁设置；

对应地设置到所述机架的所述空调装置分别形成大致平行于所述分隔壁的空调装置；以及

外壁设置在所述分隔壁外侧，并大致平行于所述分隔壁。

7.如权利要求6所述的利用室外空气的空调系统，其特征在于：所述室外单元设置在位于所述分隔壁和所述外壁之间的空间内，并设置成使所述室外单元的室外空气进气口面向设置在所述外壁内的室外空气进气孔。

8.一种利用室外空气的空调系统，所述空调系统采用室外空气来冷却室内空间，安装有发热元件的机架设置在所述室内空间内，所述系统的特征在于：

采用室外空气来冷却并根据一个或多个机架而单元化的空调装置设置在机架附近，以使所述空调装置的供气面分别面向机架的空气进气面，因而，由一个或多个空调装置构成的空调装置排基本上平行于由一个或多个机架构成的机架排设置；

各空调装置具有冷空气供给单元，所述冷空气供给单元将冷空气从供气面馈送到作为机架排和空调装置排之间的空间的冷空间，以由此将冷空气供给到对应机架内的各发热元件，并且吸入从机架的空气排出面排出的热空气，并采用室外空气来冷却该热空气，以由此产生冷空气；以及

将所述空调装置排的水平宽度设定成大于机架排的水平宽度，以由此在冷空间的相对端部处形成气帘。

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