CN104272215B - 模块化数据中心及其控制方法 - Google Patents

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CN104272215B CN201280072054.8A CN201280072054A CN104272215B CN 104272215 B CN104272215 B CN 104272215B CN 201280072054 A CN201280072054 A CN 201280072054A CN 104272215 B CN104272215 B CN 104272215B
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Abstract

本发明提供一种提高数据中心的空调效率的模块化数据中心及其控制方法。模块化数据中心具备:箱体(21),其具备第1进气口(21a)、第2进气口(21b)以及排气口(21c);空调机(31),其设于箱体(21)内,从第1进气口(21a)引进外部空气(A),并且使外部空气(A)与制冷剂(W)直接接触来生成第1气流(B1);风扇单元(38),其设于箱体(21)内,从第2进气口(21b)引进外部空气(A)来生成第2气流(B2);以及电子设备(44),其设于箱体(21)内,通过第1气流(B1)与第2气流(B1)的混合气流(C)来进行气冷,并且将气冷后的排气流(E)在排气口(21c)释放,第1进气口(21a)与第2进气口(21b)分别设于箱体(21)的不同的面(21x、21y)。

Description

模块化数据中心及其控制方法
技术领域
[0001 ]本发明涉及模块化数据中心及其控制方法。
背景技术
[0002] 随着网络技术的发达,经由网络向用户提供各种服务的网络服务日益受到重视。 提供这种服务的服务运营商经由网络向用户提供例如软件包、用于执行应用软件的平台。
[0003] 用于提供这些服务的信息处理系统在机架设置多个服务器等电子设备,配备于服 务运营商所具有的服务器室等数据中心。
[0004] 为了使信息处理系统在其温度保障范围内动作,在数据中心设置有空调箱等空调 装置,但利用空调箱冷却大范围的数据中心效率并不高。
发明内容
[0005] 本发明的目的在于,在模块化数据中心以及其控制方法中,提高数据中心的空调 效率。
[0006] 根据以下的公开的一个观点,提供有一种模块化数据中心,具备:箱体,其具备第1 进气口、第2进气口以及排气口;空调机,其设于上述箱体内,从上述第1进气口引进外部空 气,并且使该外部空气与制冷剂直接接触来生成第1气流;风扇单元,其设于上述箱体内,从 上述第2进气口引进外部空气来生成第2气流;以及电子设备,其设于上述箱体内,曝露于上 述第1气流与上述第2气流的混合气流,并且使包含该混合气流的排气流在上述排气口放 掉,上述第1进气口与上述第2进气口分别设于上述箱体的不同面。
[0007] 另外,根据该公开的其他观点,提供有一种模块化数据中心的控制方法,具有:从 设于箱体的第1进气口引进外部空气,使该外部空气与制冷剂直接接触来生成第1气流的步 骤;在上述箱体中从设于与上述第1进气口不同面的第2进气口引进外部空气来生成第2气 流的步骤;以及使设于上述箱体内的电子设备曝露于上述第1气流与上述第2气流的混合气 流的步骤。
附图说明
[0008] 图1是表示所研究的数据中心的内部结构的立体图。
[0009] 图2是第1实施方式的模块化数据中心的外观图(其1)。
[0010] 图3是第1实施方式的模块化数据中心的外观图(其2)。
[0011] 图4是在第1实施方式使用的通风窗与过滤器的立体图。
[0012] 图5是表示第1实施方式的模块化数据中心的集装箱的内部结构的立体图。
[0013] 图6是在第1实施方式使用的空调机的局部分解立体图。
[0014]图7是表示第1实施方式的模块化数据中心中的各种传感器的配置的剖视图。
[0015]图8是第1实施方式的模块化数据中心所具备的控制部的功能框图。
[0016]图9是洽湿图(psychrometric chart)。 LUU1’」图1◦⑻疋衣亦弟1头施万式i的模块化数据中心的第1动作模式中的状态点的位置 的:);含湿图,图10 (b)是第1动作模式中的第1实施方式的模块化数据中心的俯视图。
[0018]图11 (a)是表示第1实施方式的模块化数据中心的第2动作模式中的状态点的位置 的洽湿图,图11 (b)是第2动作模式中的第1实施方式的模块化数据中心的俯视图。
[0019]图I2 (a)是表示第1实施方式的模块化数据中心的第3动作模式中的状态点的位置 的洽湿图,图12 (b)是第3动作模式中的第1实施方式的模块化数据中心的俯视图。
[0020]图13 (a)是表示第1实施方式的模块化数据中心的第4动作模式中的状态点的位置 的给湿图,图13 (b)是第4动作模式中的第1实施方式的模块化数据中心的俯视图。
[0021]图14是用于对第1实施方式的模块化数据中心的控制方法进行说明的流程图。 [0022]图15是表不第1实施方式的模块化数据中心的电力消耗的调查结果的图。
[0023]图16是第2实施方式的模块化数据中心的外观图。 一 '
[0024]图17是表示第2实施方式的模块化数据中心的集装箱的内部结构的立体图。
[0025]图I8⑸是表示第2实施方式的模块化数据中心的第丨动作模式中的状态点的位置 的洽湿图,图18 (b)是第2动作模式中的第2实施方式的模块化数据中心的俯视图。
[0026]图I9⑸是表示第2实施方式的模块化数据中心的第2动作模式中的状态点的位置 的洽湿图,图19⑹是第2动作模式中的第2实施方式的模块化数据中心的俯视图。
[0027]图20 (a)是表示第2实施方式的模块化数据中心的第3动作模式中的状态点的位置 的焓湿图,图2〇⑹是第3动作模式中的第2实施方式的模块化数据中心的俯视图/…
[0028]图21 (a)是表示第2实施方式的模块化数据中心的第4动作模式中的状态点的位置 的焓湿图,图21 (b)是第4动作模式中的第2实施方式的模块化数据中心的俯视图。
具体实施方式
[0029]在本实施方式的说明之前,对本申请发明人进行的研宄结果进行说明。
[0030]为了提高数据中心的空调效率,考虑尽量将数据中心放在紧凑的空间,从数据中 心内的电子设备产生的热量不向周围扩散即可。
[0031 ]图1是表示根据这样的观点研究的数据中心的内部结构的立体图。
[0032]该数据中心1具备紧凑的集装箱2,在其内侧设有空调机3和机架5。在以下把将这 样承担数据中心功能的机架5、空调机3等各个模块收进一个集装箱2内的数据中心丨称为 “模块化数据中心”。
[0033]空调机3具有用于从集装箱2的进气口 2a引进外部空气A的风扇3a以及浸溃了水的 元件3b,通过水的蒸发潜热冷却外部空气a来生成气流B。这样利用水等制冷剂的蒸发潜热 来冷却外部空气的空调机也被称为“气化式冷却装置”。 '
[0034]另一方面,机架5具备多个被上述的气流B气冷的服务器等电子设备13。各个电子 设备13具有用于将气流B引进其内部的进气面1¾,通过从进气面13a引进的气流8来冷却各 个电子设备13。然后,冷却后被加热的排气流£从各个电子设备13的排气面13b排出后,从集 装箱2的排气口 2b放到外部。
[0035]此外’进气面13a同与进气面13a对置的空调机3之间的空间被作为冷却用的冷气 流B通过的冷通道4。另外,排气面13b同与排气面13b对置的排气口 2b之间的空间被作为被 各个电子设备13加热的排气流E通过的热通道6。
[0036]在热通道6排出的排气流E的一部分沿集装箱2的顶部流向空调机3侧。此外,在冷 通道4上设有顶板8,所以该排气流E不会直接流入冷通道4。
[0037]在空调机3上设有分隔板11和阻尼器12。若该阻尼器12打开,则排气流E流入空调 机3。
[0038] 根据这样的数据中心1,在紧凑的集装箱2内收进了机架5,所以在机架5的各个电 子设备13产生的热量被限制在该集装箱2内,能够通过空调机3高效地冷却各个电子设备 13〇
[0039] 另外,打开阻尼器12使温暖的排气流E返回空调机3,将该排气流E返回至机架5,从 而能够防止在外部空气A的温度低的情况下气流B的温度低于电子设备13的动作保证温度。 [0040]并且,空调机3利用水的蒸发潜热来冷却外部空气A,所以不需要空调箱所具备的 压缩机等大规模部件,能够实现数据中心1的低成本化和节能化。
[0041]并且,为了在没有空调机3的情况下利用外部空气A充分冷却电子设备13而将数据 中心1的设置场所限制在寒冷地、高地,但通过利用空调机3冷却外部空气A,能够放宽数据 中心1的设置地域的条件。
[0042]但是该结构中,即使外部空气A的温度为了冷却各个电子设备13而充分低从而无 需驱动空调机3的情况下,为了生成气流B也必须使空调机3的风扇3a—直旋转,在风扇3a中 浪费电力。
[0043]另外,空调机3的元件3b以阻碍外部空气A流动的方式动作,所以在空调机3的上游 侧与下游侧会产生较大的压力差。通过该压力差,生成气流B所需的风扇3a的转速上升,风 扇3a的电力消耗变得更大。
[0044]并且,若如上述那样使风扇如一直旋转,则开口 2a不断持续吸入外部空气A,在开 口 2a设置了过滤器的情况等下,该过滤器会发生堵塞。
[0045]并且,因为仅在集装箱2的一个面设置进气口 2a,所以在对该面吹强风的情况下在 进气口 2a的附近外部空气会发生紊乱,难以将外部空气A从进气口 2a引进集装箱2内。
[0046]以下,对本实施方式进行说明。
[0047] (第1实施方式)
[0048] 图2是第1实施方式的数据中心20的外观图。
[0049]该数据中心20是模块化数据中心,具备作为箱体的一个例子的金属制的集装箱 21〇
[0050]集装箱21的外形是长方体状,在其右侧面21x与前表面2ly分别设有用于引进气冷 用的外部空气A的第1进气口 21a和第2进气口 21b。
[0051] 这样将第1进气口 2la和第2进气口 21b分别设于集装箱以的不同面,从而即使第1 进气口 21a和第2进气口 21b中的一方接受强风,另一方也不受强风,所以外部空气的引进变 得容易。
[0052]此外,第1进气口 2la的形状并不特别限定,既可以利用多个孔的集合体来形成第! 进气口 21a,也可以形成单一的开口作为第1进气口 21a。第2进气口 21b也相同。
[0053]并且,设置第2进气口 2lb的部位也不限定,但在本实施方式中在右侧面21x中在靠 近前表面21y的部位设置第2进气口 21b。
[0054]图3是从斜后方观察数据中心20的情况的外观图。
[0055] 如图3所示,上述的第1进气口 21a也设置在集装箱21的左侧面21z。而且,在集装箱 21的背面21 w设有用于排出气冷所使用的排气流E的排气口 21 c。
[0056]此外,集装箱21的大小并不特别限定,但在本实施方式中将集装箱21的宽度设为 2 • 3m〜4. Om、高度设为2.5m〜6 • 0m、深度设为3. Om〜12.5m左右。
[0057]另外,集装箱21的设置环境也不特别限定,可以在屋外和屋内的任一方设置集装 箱21。
[0058]图4是分别装配到上述第1进气口 21a、第2进气口 21b以及排气口 21c的通风窗25和 过滤器27的立体图。
[0059] 通风窗25隔着间隔设置多个在垂直方向延伸的叶片26,邻接的叶片26之间具有供 外部空气A流通的缝隙S,防止雨水浸入集装箱21的突起片26a设于叶片26。
[0060]通风窗25的式样并不特别限定,但在本实施方式中用铝板形成叶片26,将在通风 窗25的露出面中缝隙S所占的比例设为50 %左右。
[0061]另外,通过与通风窗25—起使用过滤器27,能够防止尘埃或者虫进入集装箱21的 内部。
[0062]图5是表示集装箱21的内部结构的立体图。
[0063] 在集装箱21的内部设有空调机31、风扇单元38以及机架40。它们的配置并不特别 限定。在本实施方式中,从第2进气口 21b引进的外部空气A流动方向的上游侧依次设置空调 机31、风扇单元38以及机架40。
[00M]其中,空调机31是前文所述的气化式冷却装置,具有用于从第1进气口 21a引进外 部空气A的开口31a。该外部空气A用于对集装箱21的内侧进行气冷,气冷后的排气流E从排 气口 21c排出。
[0065]此外,该例中在集装箱21内设置两个空调机31,但空调机31的个数并不局限于此, 既可以设置一个空调机31,也可以设置三个以上的空调机31。
[0066]图6是该空调机31的局部分解立体图。
[0067]如图6所示,空调机3丨具备对高分子复合纤维进行成型而成的吸水性的元件34、用 于对元件34滴落水W等制冷剂的喷嘴33、控制向喷嘴33供给水W的电磁阀35以及风扇36。 [0068]根据此,外部空气A通过风扇3e从开口 31a被引进空调机31,该外部空气A与元件34 所包含的水W直接接触。其结果,外部空气A被水W的蒸发潜热冷却,并且外部空气A被加湿, 调节了温度与湿度后的外部空气A作为第1气流B1被排出至风扇36的后段。
[0069]并且,在空调机31与供前文所述的排气流E的局部流动的导管57连接,该排气流E 也被元件34加湿作为气流B1排出。
[0070]此外,电磁阀35随着风扇36开始旋转而成为打开状态,但在外部空气A的湿度足够 高的情况下,优选使电磁阀成为关闭状态来停止水W的不必要供给。在本实施方式中,外部 空气A的湿度超过规定值,例如超过85%的情况下,在后述的控制部的控制下使电磁阀35成 为关闭状态,抑制水资源的浪费。
[0071]另外,风扇36的转速也不特别限定。其中,若使风扇36以高速旋转,则气流B1的风 速增大从而水W的飞沫产生,由于该水ff,集装箱21内的电子设备可能发生故障。因此,优选 抑制风扇36的转速以得到水W的飞沫可能产生的上限风速以下的气流B1。气流犯的湿度约 为80 %时,其上限风速约2.5tn/秒。 LUU〃」冉次参照图5。
[0073]上述的空调机31专有第1进气口21a,外部空气A仅经由第1进气口 21a进入空调机 31。
[0074]另一方面,风扇单元38在数据中心20动作的期间一直处于运转状态,通过风扇38a 的旋转从第2进气口 21b吸入外部空气A来生成第2气流B2。
[0075]第2气流B2在风扇单元38的上游与上述的第i气流B1混合后,在风扇单元38的下游 中与第1气流B1—起成为混合气流C。
[0076]这里,在本实施方式中,能够使风扇单元38和空调机31的风扇36独立地动作,即使 风扇单元38动作时,也能够停止风扇36而仅用第2气流B2来生成混合气流C。
[0077]在集装箱21的宽度方向设置多台机架40,并且具备多个被上述混合气流C气冷的 服务器等电子设备44。各个电子设备44具有用于将混合气流c引进到其内部的进气面44a, 通过从进气面44a的混合气流C冷却各个电子设备44。然后,冷却后被加热的排气流E从各个 电子设备44的排气面44b排出后,从集装箱21的排气口 21c放到外部。
[0078]此外,进气面44a同与进气面44a对置的风扇单元38之间的空间被作为供混合气流 C通过的冷通道39。另外,排气面44b同与排气面44b对置的排气口 21c之间的空间被作为供 被各个电子设备44加热的排气流E通过的热通道41。
[0079]在本实施方式中,将集装箱21的顶部2lv设定为比机架40高,从而在机架40与顶 21 v之间设置供排气流E流动的间隙L。上述的排气流E的局部被背面21 w反弹而通过该间隙 L,流入冷通道39上方的空间。
[0080]此外,冷通道39的顶部被顶板50分隔,所以上述排气流E不会直接进入冷通道39。 另外,全部机架40的宽度的合计与集装箱21内侧的宽度相等,所以排气流E也不会沿机架40 的侧面进入冷通道39。
[0081]在上述风扇单元38上设有分隔板53。为了防止上述排气流E从分隔板53的外缘漏 出,以分隔板53的外缘对准集装箱21的内部形状的方式制作。
[0082] 在该分隔板53设有第1开闭部51和第2开闭部52。其中,第1开闭部51是仅能开闭的 阻尼器,第2开闭部52是能够通过调节开度来断续或者连续地调节排气流E的流量的阻尼 器。
[0083]在第1开闭部51的后段设有前文所述的导管57作为第1流路。导管57在其开口端 57a中与第1进气口 21a连通,将上述的排气流E导向第1进气口 21a。
[0084]另外,导管57的周围且风扇单元38上游侧的集装箱21的内部被作为第2流路58。该 第2流路58与导管57相隔离,以外部空气A的流动方向作为基准向风扇单元38的上游引导排 气流E。
[0085]在本实施方式中,如上述那样在一个集装箱21内收进了机架40,所以能够防止在 机架40的各个电子设备44产生的热量广泛地扩散,通过风扇单元38、空调机31能够提高集 装箱21内的空调效率。
[0086] 在该数据中心20设有温度、湿度等的传感器。
[0087] 图7是表示各种传感器的配置的剖视图。
[0088] 此外,在图7中,对与图5中说明的相同的要素附与图5中的相同的附图标记,以下 省略其说明。
[0089]如图7所示,在第2进气口 21b附近设有第1温度传感器71和第1湿度传感器72。
[0090]其中,第1温度传感器"71测定外部空气A的温度Ta将其结果作为第丨温度信息Sn输 出。另外,第1湿度中心72测定外部空气A的湿度Ha将其结果作为第1湿度信息SH1输出。
[0091]另外,在风扇单元38的上游侧设有多个用于测定空调机31所生成的第1气流B1的 温度的第2温度传感器乃,第1气流B1的温度从第2温度传感器乃作为第2温度信息ST2输出。 [0092]而且,在机架40所具备的电子设备44的进气面44a侧,设有测定该进气面44a的温 度和湿度的第3温度传感器75和第2湿度传感器76。
[0093]进气面44a的温度从弟3温度传感器75作为弟3温度彳3息St3输出,进气面44a的湿度 从第2湿度传感器76作为第2湿度信息SH2输出。
[0094]并且,在该进气面44a侧还设有将该进气面44a中的压力Pf作为第1压力信息Spf输 出的第1压力传感器81。
[0095]另一方面,在排气面44b侧,设有测定该排气面44b中的压力Pb,并将其作为第2压 力信息SPb输出的第2压力传感器82以及测定排气面44b侧的温度并将其作为第4温度信息 ST4输出的第4温度传感器84。
[0096] 此外,上述的第1〜第4温度信息ST1〜ST4均表示干球温度,第1以及第2湿度信息 Shi、Sh2也均表不相对湿度。
[0097]在集装箱21内设有控制部90,第1〜第4温度信息Sn〜ST4、第1以及第2湿度信息 Shi、Sh2输入至该控制部90。
[0098]图8是控制部90的功能框图。
[0099] 控制部90具备PLC (Programmable Logic controller:可编程逻辑控制器)电路 91、指示计92、风扇单元用控制器93以及空调机用控制器94。
[0100] 其中,指示计92根据表示外部空气A的温度的第1温度信息ST1,判断使第1开闭部51 和第2开闭部52分别成为打开状态和关闭状态的哪个状态。
[0101] 这里,在判断为使第1开闭部51为打开状态时,指示计92对第1开闭部51输出第1开 闭信号Si使其成为打开状态。
[0102] 另一方面,在判断为使第2开闭部52成为打开状态时,指示计92决定第2开闭部52 的开度,对第2开闭部52输出第2开闭信号&使其打开对应开度。此外,在决定该开度时使用 第3温度信息St3。
[0103] 另外,PLC电路91隔着规定的时间间隔分别交替控制风扇单元用控制器93和空调 机用控制器94。
[0104] 其中,风扇单元用控制器93在PLC电路91的控制下,对风扇单元38输出第1控制信 号Scl。而且,风扇单元38使风扇38a以第1控制信号Scl所指示的转速旋转(参照图5)。此外, 其转速是风扇单元用控制器93根据表示进气面44a和排气面44b的各自的温度的第3温度信 息ST3和第4温度信息ST4确定的。
[0105] 另一方面,空调机用控制器94在PLC电路91的控制下,对空调机31输出第2控制信 号Sc2。在第2控制信号Sc2包含有风扇36 (参照图5)的接通断开信号、电磁阀35的开闭信号。 其中,电磁阀35的开闭信号在如前文所述外部空气A的湿度超过规定值的情况下用于使电 磁阀35成为关闭状态。
[0106] 另外,第2控制信号3。2是控制部90根据表示混合气流C的湿度的第3湿度信息SH2、 分别表示外部空气A的温度和湿度的第1温度信息ST1以及第1湿度信息SH^成的。
[0107] 控制部90这样控制空调机31、风扇单元38、第1以及第2开闭部51、52的动作,如以 下那样生成适于各个电子设备44动作的温度和湿度的混合气流C。
[0108] 图9是焓湿图。该焓湿图是使等相对湿度线画曲线的图,其横轴表示干球温度,纵 轴表示绝对湿度。
[0109] 在电子设备44设定有保证其动作的温度范围心〜!^和湿度范围m〜H2,但在图7中 由动作保证区域S示出该温度范围和湿度范围的内侧区域。动作保证区域S的分界线根据电 子设备44的种类而不同。
[0110] 以下,例如将温度范围Ti〜T2设为10°C〜35°C,湿度范围设为10%〜85%。该温度 范围的下限值和上限值是电子设备44内的未图示的半导体集成电路能够正常动作的极限 值。另外,湿度范围的下限值是因干燥的空气引起的静电而电子设备44受到损伤的约值,湿 度范围的上限值是可能在电子设备44产生高湿空气为原因的结露的值。
[0111] 在将外部空气A的干球温度Ta和相对湿度Ha作为坐标点的状态点P处于该动作保证 范围S内的情况下,能够直接利用外部空气A对电子设备44进行气冷。
[0112]另一方面,在状态点P处于动作保证范围S的外侧的情况下,调整外部空气A以使状 态点P位于动作保证范围S的内侧。
[0113]本实施方式的数据中心20根据外部空气A的状态点P位于焓湿图的某位置,如以下 那样以第1〜第4动作模式运转。
[0114](第丨动作模式)
[0115]图10 (a)是表示第1动作模式中的状态点P的位置的焓湿图。而且,图1〇⑹是第1动 作模式中的数据中心20的俯视图。
[0116]如图10 (a)所示,第1动作模式是外部空气A的状态点P处于动作保证范围S的内侧 的情况的模式。
[0117]该情况不需要调整外部空气A,所以如图10(b)那样,在控制部90的控制下使空调 机31的风扇36停止,并且使电磁阀35 (参照图6)成为关闭状态来停止水W向元件34的滴落。 [0118]另外,在控制部90的控制下使第1以及第2开闭部51、52成为关闭状态,以使不会由 于与排气流E的混合而导致气流C的温度上升。
[0119]根据本模式,在无需调整外部空气A时,使风扇36停止,所以不会浪费风扇36的电 力,能够实现模块化数据中心20的节能化。
[0120]并且,空调机31专有第1进气口21a,所以在本模式中,风扇36停止的期间,外部空 气A不在第1进气口 21a流通,也能够使到第1进气口 21a的过滤器27 (参照图4)堵塞的期间比 图1的情况长。
[G121](第2动作模式)
[0122]图n⑸是表示第2动作模式中的状态点P的位置的焓湿图。而且,图11⑹是第2动 作模式中的数据中心20的俯视图。
[0123]如图11 (a)所示,第2动作模式是通过外部空气A的温度Ta超过动作保证范围S的上 限温度T2,从而外部空气A的状态点P处于动作保证范围s的右侧的情况的动作模式。
[0124] 该情况下冷却外部空气A,所以如图11⑹那样在控制部90的控制下使空调机31的 风扇36 (参照图5)动作,并且使电磁阀35 (参照图6)成为打开状态使水w从喷嘴33向元件34 滴落。
[0125]由此,通过被空调机31冷却的第1气流B1,混合气流C的温度下降,能够将该混合气 流C的状态点控制在动作保证范围S的内侧。
[0126]此外,即使在本模式下在控制部90的控制下使第1以及第2开闭部51、52成为关闭 状态,以使不会由于与排气流E的混合而导致气流C的温度上升。
[0127]另外,本模式中的风扇36的转速并不特别限定,既可以使该转速恒定,也可以通过 控制部90来控制其转速。在控制转速的情况下,例如,优选通过控制部90对转速进行反馈控 制,以使第3湿度信息SH2 (参照图7)所包含的混合气流C的湿度与动作保证范围S内的目标湿 度Ho相等。
[0128](第3动作模式)
[0129]图12 (a)是表示第3动作模式中的状态点P的位置的焓湿图。而且,图12〇))是第2动 作模式中的数据中心20的俯视图。
[0130]如图12 (a)所示,第3动作模式是外部空气A的温度Ta比动作保证范围S的下限温度 1\低所以外部空气A的状态点P处于动作保证范围S的左侧的情况的动作模式。
[0131]该情况下,如图12⑹所示,停止空调机31的风扇36的旋转。并且,为了用排气流E 加热气流C,在控制部90的控制下使第2开闭部52成为打开状态。
[0132]由此,将外部空气A的流动方向作为基准,排气流E流入风扇单元38的上游,该排气 流E与外部空气A混合,所以混合气流C的温度上升从而能将该混合气流C的状态点P控制在 动作保证范围S。
[0133] 此外,为了使状态点P—直处于动作保证范围S内,优选控制部90控制第2开闭部52 的开度,调节在第2开闭部52流通的排气流E的流量。该情况下,控制部对第2开闭部52进行 反馈控制,以使第3温度中心75渗照图7)的第3温度信息St3所包含的混合气流C的温度与动 作保证范围S内的目标温度To相等即可。
[0134](第4动作模式)
[0135]图I3⑸是表示第4动作模式中的状态点P的位置的焓湿图。而且,图13⑹是第2动 作模式中的数据中心20的俯视图。
[0136]如图13 (a)所示,第4动作模式是外部空气A的温度Ta比动作保证范围S的下限温度 1^低并且外部空气A的湿度Ha比动作保证范围S的下限湿度出低的情况的模式。该情况下,夕卜 部空气A的状态点P位于动作保证范围S的左下。
[0137]本模式中,如图13⑹所示,在控制部90的控制下使空调机31的风扇36 (参照图5) 动作来生成第1气流B1,并且使电磁阀35 (参照图6)成为打开状态使水W从喷嘴33向元件34 滴落。
[0138]另外,为了利用排气流E加热外部空气A,在控制部90的控制下使第1开闭部51成为 打开状态。
[0139]由此,排气流E经由导管57被引进空调机31,能够通过该排气流E使混合气流C的温 度提高。另外,这样排气流E经由空调机31,从而水分被引进第1气流B1,混合气流C的湿度也 被提尚。
[0M0]其结果,混合气流C的温度与湿度双方均变高,能够使该混合气流C的状态点控制 在动作保证范围S,并且通过混合气流c对电子设备44进行加湿和加温。
[0141] 此外,第2开闭部52既可以为关闭状态,也可以在来自苐1开闭部51的排气流E少的 情况下在控制部90的控制下控制第2开闭部52的开度。这样利用空调机31对排气流E进行加 湿,从而与使用温度和湿度均低的外部空气A的情况相比,能够高效地对混合气流C进行加 湿。
[0142] 另外,本模式中,通过使风扇36旋转从而某程度量的外部空气A从第1进气口 21a被 引进集装箱21内,与该外部空气A相比,从导管57供给的排气流E占优势,所以混合气流C的 温度不会降低。
[0143] 该数据中心20的动作并不局限于上述。
[0144] 图14是用于对数据中心20的控制方法的其他的例进行说明的流程图。
[0145] 最初的步骤P1中,控制部90根据图7的第1温度信息Sn和第1湿度信息SH1,来判断 外部空气A的状态点P (Ta,Ha)是否处于动作保证范围S内。
[0146] 这里,在判断为状态点P(Ta,Ha)处于动作保证范围S内(是)的情况下,移至步骤P2, 以前文所述的第1动作模式(参照图1〇 (b))运转。
[0147] 另一方面,在步骤P1中判断为状态点P(Ta,Ha)不在动作保证范围S内(否)的情况 下,移至步骤P5。
[0148] 在该步骤P5中,控制部90根据上述的第1温度信息ST1和第1湿度信息SH1,来判断外 部空气A的温度Ta和湿度Ha。
[0149] 在该判断的结果为外部空气A的温度Ta超过动作保证范围S的上限温度T2,并且在 外部空气A的湿度Ha比动作保证范围S的下限湿度Ti低的情况下,移至步骤洲。
[0150] 在该步骤P6中,使空调机31的风扇36 (参照图5)旋转,并且打开电磁阀35 (参照图 6)向元件34供给水W,来对高温并且低湿的外部空气A进行冷却和加湿。
[0151] 另一方面,在步骤P5中,在判断为外部空气A的温度Ta比动作保证范围S的下限温 度。低的情况下,移至步骤P7打开第1开闭部51 (参照图5)。由此,排气E通过第1开闭部51到 达风扇单元38的上游侧,能够通过该排气E加热混合气流C。
[0152] 此外,在结束了步骤P6和步骤P7之后,再次返回步骤P1。
[0153] 另外,在步骤P2中执行第1动作模式后,在经过了规定时间的情况下,移至步骤P3。
[0154] 在该步骤P3中,控制部90根据前文所述的第1压力信息SPf和第2压力信息SPb,判断 进气面44a的压力Pf与排气面44b的压力Pb的压力差A P (=Pf—Pb)是否在OPa以上。
[0155] 这里,在判断为OPa以上(是)的情况下返回步骤PI。
[0156] 另一方面,在步骤P3中判断为不在OPa以上(否)的情况下,认为得不到冷却各个电 子设备44所需的充分流速的混合气流C。因此,在该情况下,移至步骤P4来控制风扇单元38, 使该风扇单元38的风扇38a (参照图5)的转速增加。
[0157] 步骤P4中的风扇的控制方法并不特别限定。例如,控制部90测定进气面44a与排气 面44b之间的温度差A T,控制部9〇从未图示的表格读取适于该温度差A T的风扇38a的转 速,能够以该转速使风扇38a旋转。
[0158] 该情况下,上述的温度差A T能够由控制部90使用图7所示的第3温度传感器73输 出的第3温度信息ST3、和第4温度传感器84输出的第4温度信息ST4来计算。
[0159]或者也可以代替此而控制部90根据各机架40的发热量对风扇单元38的风扇38a的 转速进行反馈控制,以使温度差A T与管理温度T。相等。该情况的管理温度Tc例如为8。(:左 右。
[0160] 然后,在步骤P4结束之后再次进行步骤P1。
[0161]到此结束本实施方式的数据中心的控制方法的基本步骤。
[0162]根据上述的本实施方式,如图2所示,将用于空调机31引进外部空气A的第i进气口 21a、以及用于风扇单兀38引进外部空气A的第2进气m2lb设在集装箱21的不同面。
[0163]因此,即使对集装箱21的任意面吹强风,在第1进气口 21a和第2进气口 21b的一方 中,与另一方比较难以接受强风,所以能够容易引进外部空气A。
[0164]并且,空调机31专有第1进气口 21a,所以空调机31的风扇36 (参照图5)停止的期 间,外部空气A不在第1进气2la流通,也能够使到过滤器w (参照图4)堵塞的期间比图1的情 况长。
[0165]并且,如图5所示,与空调机31分开设置风扇单元38,从而在利用风扇单元38引进 外部空气A时,该外部空气A的流通不被风扇单元38的元件34 (参照图6)阻碍。因此,能够使 得到规定流速的混合气流C所需的风扇单元38的电力比图1的情况减少,能够实现模块化数 据中心20的低功耗。
[0166]本申请发明人调查了在本实施方式中能够减少多少电力。
[0167]在图15示出该调查结果。此外,在图15也一并记载了图1所示的模块化数据中心丄 的电力消耗作为比较例。
[0168]在该调查中,调查了风扇单元38从第2进气口 21b引进外部空气A,生成92〇〇m:yh的 风量的气流所需的电力消耗。外部空气A在进气口 2lb的入口与出口处的压力差约为15Pa左 右。在这种情况下,风扇单元38所消耗的电力约为540W。
[0169] 另一方面,比较例中空调机3 (参照图1)的入口与出口处的压力差较大为丨5〇pa。这 是因为如前文所述空调机3内的元件3b阻碍外部空气A流通。为了在该压力差下生成与本实 施方式相同的9200m3/h的风量的气流,比较例的空调机3的电力消耗为1〇〇洲。
[0170] 根据该结果,明显可知,本实施方式的电力消耗为比较例的46%,实现了大幅度的 电力减少。
[0171] 并且,在本实施方式中,通过使空调机31的风扇36与风扇单元38独立动作,从而能 够在如第1动作模式(图10 (a)、(b))那样无需使风扇36旋转的情况下使风扇36停止。其结 果,能够抑制风扇36中额外的电力消耗,能够实现更加的节能化。
[0172] (第2实施方式)
[0173]第1实施方式中,如图3所示在集装箱21的背面21w设置了排气口 21c。
[0174]与此相对,在第2实施方式中,如以下那样在集装箱21的前表面设置排气口21c。 [0175]图16是本实施方式的模块化数据中心的外观图。此外,在图16中,对与第丨实施方 式中说明的相同的要素附与第1实施方式中的相同的附图标记,以下省略其说明。
[0176]如图16所示,本实施方式的模块化数据中心1〇〇中,在集装箱21的前表面21^中比 第1进气口 21a靠上侧的部位设置排气口 21c。此外,在集装箱21的背面不设置开口。
[0177]通过这样在前表面21y设置排气口21c,即使在集装箱21的背面侧有建筑物等的壁 98的情况下,从排气口 21c排出的排气流E的流动也不被壁98阻碍,能够将集装箱21内的废 热迅速地运送到外部。
[0178]其结果,对集装箱21的设置场所的条件被放宽,能够给予用户方便。 L〇179」^17疋表不该棂块化数据中心100的集装箱m的内部结构的立体图。此外,在图17 中,对与第1实施方式中说明的相同的要素附与第1实施方式中的相同的附图标记,以下省 略其说明。
[0180]如图17所示,在本实施方式中,不设置第i实施方式的分隔板53(参照图5),使顶板 50从冷通道39上延伸到集装箱21的前表面21y。
[0181]此外,该顶板50与集装箱21的内部形状相符地制作,所以通过顶板50上的排气流E 不会从顶板50的外缘向风扇单元38的上游漏出。
[0182]并且,在该顶板50设有在第1实施方式中说明的第2开闭部52。
[0183]该模块化数据中心100也能够与第1实施方式相同地如以下那样以第L〜第4动作 模式运转。
[0_ 图18(a)、图19(a)、图20⑸以及图21 (a)是分别表示第1〜第4动作模式中的状态 点P的位置的焓湿图。
[0185]另外,图1S⑹、图I9⑹、图20⑹以及图21⑹是每一个第1〜第4动作模式中的数 据中心100的剖视图。
[0186](第1动作模式)
[0187]如图18 (a)所示,第1动作模式中,外部空气六的状态点P处于动作保证范围s的内 侦L所以无需调整外部空气A。
[0酬该情况下,如图1S⑹那样,在控制部90的控制下使空调机31的风扇36 (参照图5) 停止,并且使电磁阀35 (参照图6)成为关闭状态停止水w向元件34的滴落。
[0189]另外,在控制部90的控制下使第1以及第2开闭部51、52成为关闭状态,以使不会由 于与排气流E的混合而导致气流C的温度上升。
[0190]与第1实施方式相同,根据本模式,能够停止风扇%实现节能化,并且能够通过停 止外部空气A向第1进气口 21a (参照图17)的流通来抑制过滤器27 (参照图4)的堵塞。
[0191](第2动作模式)
[0192]如图19 (a)所示,第2动作模式下,外部空气A的状态点P位于动作保证范围S的右 侧。
[0193]该情况下,因为冷却外部空气A,所以如图19⑹那样,在控制部90的控制下使空调 机31的风扇36 (参照图5)动作,并且使电磁阀35 (参照图6)成为打开状态使水w向元件34滴 落。
[0194]由此,通过被空调机31冷却的第1气流B1,混合气流C的温度下降,能够将该混合气 流C的状态点控制在动作保证范围S的内侧。
[0195]此外,在本模式下,也在控制部9〇的控制下使第1以及第2开闭部51、52成为关闭状 态,以使不会由于与排气流E的混合而导致气流C的温度上升。
[0196](第3动作模式)
[0197]如图20 (a)所示,第3动作模式下,外部空气A的状态点P位于动作保证范围s的左 侧。
[0198]该情况下,如图20 (b)所示,停止空调机31的动作来停止第1气流B1的生成。并且, 在控制部90的控制下使第2开闭部52成为打开状态,利用排气流E加热气流C。
[0199]由此,混合气流c的温度上升,能够将该混合气流C的状态点P控制在动作保证范围 bo
[0200](第4动作模式)
[0201]如图21 (a)所示,在第4动作模式中,外部空气々的状态点P位于动作保证范围s的左 下。
[0202]该况下,如图21⑹所不,为了用排气流£加热混合气流c,而在控制部9〇的控制 下使第1开闭部51和第2开闭部52这双方均成为打开状态。另外,通过使空调机31动作来对 混合气流C进行加湿。
[0203]由此,能够将混合气流C的状态点P控制在动作保证范围S。

Claims (19)

1. 一种模块化数据中心,其特征在于,具备: 箱体; 第1进气口,其设置于所述箱体; 第2进气口,其在所述箱体上设置于与所述第1进气口不同的面; 排气口,其设置于所述面; 空调机,其设于所述箱体内,从所述第1进气口引进外部空气,并且使该外部空气与制 冷剂直接接触来生成第1气流; 风扇单元,其设于所述箱体内,从所述第2进气口引进外部空气来生成第2气流; 电子设备,其设于所述箱体内,曝露于所述第1气流与所述第2气流的混合气流,并且使 包含该混合气流的排气流在所述排气口放掉; 冷通道,其设置于所述电子设备与所述风扇单元之间;以及 分隔部件,其分隔所述冷通道的顶部,并且从所述电子设备延伸至所述风扇单元。
2. 根据权利要求1所述的模块化数据中心,其特征在于, 所述空调机具备与所述风扇单元独立地动作的风扇,通过该风扇来生成所述第1气流。
3. 根据权利要求2所述的模块化数据中心,其特征在于, 在所述外部空气的温度处于保证所述电子设备动作的温度范围内的情况下,所述空调 机的所述风扇停止。
4. 根据权利要求2或者3所述的模块化数据中心,其特征在于, 在所述外部空气的湿度处于保证所述电子设备动作的湿度范围内的情况下,所述空调 机的所述风扇停止。
5. 根据权利要求2所述的模块化数据中心,其特征在于, 在所述外部空气的温度超过保证所述电子设备动作的温度的情况下,所述空调机的所 述风扇动作。
6. 根据权利要求5所述的模块化数据中心,其特征在于, 还具有控制部,所述控制部控制所述风扇的转速,以使所述混合气流的湿度成为目标 湿度。
7. 根据权利要求1所述的模块化数据中心,其特征在于,所述空调机具备: 浸渍所述制冷剂并且曝露于所述外部空气的元件;以及 向所述元件供给所述制冷剂的阀, 在所述外部空气的湿度超过规定值的情况下,所述阀为关闭状态。
8.根据权利要求1所述的模块化数据中心,其特征在于,还具有: 第1流路,其与所述第1进气口连通,并且使所述排气流流向该第1进气口;以及 第1开闭部,其设于所述第1流路,使该第1流路成为打开状态或者关闭状态。
9.根据权利要求8所述的模块化数据中心,其特征在于, 所述第1流路是导管,所述第1开闭部是第1阻尼器。
10.根据权利要求8或者9所述的模块化数据中心,其特征在于,还具有: 第2流路,其与所述第1流路相隔离,将所述排气流导向所述风扇单元的上游;以及 第2开闭部,其设于所述第2流路,使该第2流路成为打开状态或者关闭状态。
11.根据权利要求1〇所述的模块化数据中心,其特征在于, 所述第2开闭部连续或者断续地调节在所述第2流路中流动的所述排气流的流量。
12. 根据权利要求10所述的模块化数据中心,其特征在于, 所述第2开闭部是第2阻尼器。
13. 根据权利要求10所述的模块化数据中心,其特征在于, 在所述外部空气的温度处于保证所述电子设备动作的温度范围内的情况下,所述第1 开闭部与所述第2开闭部成为关闭状态。
14. 根据权利要求10所述的模块化数据中心,其特征在于, 在所述外部空气的温度比保证所述电子设备动作的温度低的情况下,所述第2开闭部 成为打开状态。
15. 根据权利要求14所述的模块化数据中心,其特征在于, 还具有控制部,所述控制部控制所述第2开闭部的开度,以使所述混合气流的温度成为 目标温度。
16. 根据权利要求8所述的模块化数据中心,其特征在于, 在所述外部空气的温度比保证所述电子设备动作的温度低并且所述外部空气的湿度 比保证所述电子设备动作的湿度低的情况下,所述第1开闭部成为打开状态。
17. 根据权利要求1所述的模块化数据中心,其特征在于, 所述箱体的外形是长方体,所述第1进气口设于所述长方体的侧面,所述第2进气口设 于所述长方体的前表面。
18. 根据权利要求1所述的模块化数据中心,其特征在于, 在所述第1进气口与所述第2进气口中的至少一方设有过滤器。
19. 一种模块化数据中心的控制方法,其特征在于,具有: 从设于箱体的第1进气口引进外部空气,使该外部空气与制冷剂直接接触来生成第1气 流的步骤; 在所述箱体中从设于与所述第1进气口不同的面的第2进气口引进外部空气来生成第2 气流的步骤; 使所述第1气流与所述第2气流的混合气流通过冷通道从风扇单元送至电子设备,所述 冷通道设置在被设于所述箱体内的所述电子设备和所述风扇单元之间,并且顶部被从所述 电子设备延伸至所述风扇单元的分隔部件分隔; 使所述电子设备曝露于所述混合气流的步骤;以及 所述电子设备使包含所述混合气流的排气流在设于所述面的排气口放掉的步骤。
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