JP2002168479A - 通信機器室等の空調方法および空調システム - Google Patents
通信機器室等の空調方法および空調システムInfo
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Abstract
いて,省スペース,省エネルギを図った空調を実施す
る。 【解決手段】 冷凍機3で作られる冷水を冷熱源とする
冷水コイル1を通信機器室Rの上部に設置する。冷水コ
イルの出口空気を全顕熱処理型のパッケージエアコン3
1で処理して,床下チャンバ51内に吹き出し,吹出し
口55から通信機器52を搭載したラック53内に吹き
出させる。複数の冷水コイル1の出口側は,兼用ダクト
DDによって複数のパッケージエアコン31の入口側と
連通している。異なった冷熱源の下で大温度差冷却がで
き,送風量,配管,空調機器の設置台数の低減が図られ
る。
Description
方法およびそのシステムに関するものである。
のほとんどが顕熱負荷となっており,その床面積当たり
の平均発熱密度は500W/m2程度である。このよう
な施設では,施工やメンテナンスの容易性,および熱源
を分散することができるなどの理由から,全顕熱処理型
のパッケージエアコンが多く使用されている。
源ケーブルや信号ケーブルを配線する必要があるためそ
の多くは二重床構造となっており,床下チャンバを配線
スペースとして利用している。パッケージエアコンによ
る空調においても床下チャンバを風道として利用するた
め,上部吸い込み・下部吹き出し方式としており,パッ
ケージエアコンで処理された低温空気を床下チャンバー
を通じて,電算機等の設置場所に搬送し,機器下部の開
口部から当該低温空気を機器筐体内部に供給して機器か
らの排熱の処理を行っている。
を図4に示す。使用される全顕熱処理型のパッケージエ
アコン101は,直膨コイル101aと送風機101b
とを有し,直膨コイル101aは,通信機器室Rの外に
設置されている室外機101cと冷媒配管101dで結
ばれている。この全顕熱処理型のパッケージエアコン1
01から吹き出される空気の温度は通常15〜20℃で
あり,機器筐体102からの排気と通信機器室R内の床
面103の室内への吹出し口103a,機器に対応する
吹出し口103bから吹き出された空気とが混合した空
気,すなわちパッケージエアコン101への戻り空気温
度は25℃程度である。したがって,全顕熱処理型のパ
ッケージエアコン101での処理温度差は,5〜10℃
程度となる。現在製品化されている全顕熱処理型のパッ
ケージエアコン1台当たりの冷却能力は10〜40kW
程度であり,施設内の室内壁面に沿って空調熱負荷に応
じた台数のパッケージエアコンを設置して室内空調を行
っている。
方法では,冷却装置として冷水コイルを内蔵した空調機
を用いる方法がある。この場合,熱源装置としては冷凍
機と冷却塔が用いられている。例えば,特許第2979
061号公報に開示されているものでは,空調機に2台
の冷却コイルを処理空気の流れに対して直列に配置し,
1次冷却+2次冷却を行っている。この公開技術では,
1次冷却コイルへの冷水供給を,冷凍機で作った冷水系
統と,冷却塔のフリークーリングによって作った冷水系
統とに切り替えて使用できるようにしている。後者は熱
負荷を処理するための熱交換器に,冷却塔で気液接触し
た後の水を導き冷却を行う方式である。そして冬期や中
間期の外気湿球温度が低い時期には,冷却塔のフリーク
ーリングにより冷水を供給することにより,冷凍機の運
転時間を低減して省エネルギを図っている。さらに1次
冷却および2次冷却用の二つの冷却コイルを直列に用い
ることにより,1次冷却に冷却塔のフリークーリング運
転を行った際の外気条件の変動による冷却能力変化分
を,2次冷却により補正しようとするものである。
ト等の通信技術の発展に伴い,多くの通信基地が建設さ
れている。これらの施設内の通信機器室等では,図5に
示されるように,サーバやルータなどの通信機器等を複
数台収納したラック111が室内に多数並べられてい
る。これらの施設も空調熱負荷のほとんどが顕熱負荷で
あり,その発熱密度は一般的な電算機室よりもかなり大
きくなってきている。この傾向は当分の間続くと予想さ
れ,床面積当たりの平均発熱密度は1000W/m2を
超えると予想される。
行う場合には,前記した従来の電算機室等で採用されて
いる従来の全顕熱処理型パッケージエアコンの設置台数
を熱負荷に応じて増加する方式では,パッケージエアコ
ンの設置台数が著しく増え,施設内の室内壁面だけでは
室内機を設置できなくなるおそれがある。またパッケー
ジエアコンの設置台数の増加に伴い,送風空気量も著し
く増加し,二重床の下部空間での送風抵抗が増加する。
したがって,従来型のパッケージエアコンを増設する方
式では,室内機の設置スペースの確保が難しくなるばか
りでなく,送風エネルギーの増加を招くことになる。
同系統の集中熱源であり,夏期の冷凍機のみによる運転
モードの場合に冷凍機廻りでの故障や事故が発生する
と,空調熱源が完全停止してしまうという危険性があ
る。また,空調機の修理やメンテナンスの場合には,空
調機1台を全停止させることになり,その空調機が受け
持つエリアの室温は上昇する。また,空調熱負荷が著し
く大きい施設では,設備容量も増加するため熱源機器
(冷凍機・冷却塔)設置スペースや配管の量が膨大とな
り,広い機械室やパイプシャフトスペースが必要となっ
てしまいレンタビリティが減少するという不具合も生じ
る。
であり,通信機器,電算機等,高密度の排熱がある各種
機器を設置している室の施設において,冷却装置の柔軟
な運転パターンが実施でき,かつ省スペース,省エネル
ギを図ることが可能な空調方法および空調システムを提
供することをその目的としている。
め,本発明によれば,通信機器室等の空気調和を行う方
法であって,冷熱源が異なった一次冷却装置と二次冷却
装置とを直列に接続して,一次冷却装置の出口空気を二
次冷却装置でさらに処理するようにし,二次冷却装置の
出口空気を給気として前記通信機器室等に供給すること
を特徴とする,通信機器室等の空調方法が提供される。
なお本明細書でいう通信機器等とは,通信機器,電算機
等,高密度の排熱がある各種機器をいい,通信機器室等
とは,そのような各種機器を設置している室をいう。
却装置と二次冷却装置とを直列に接続して,一次冷却装
置の出口空気を二次冷却装置でさらに処理するようにし
たので,大温度差冷却を実施することができ,送風量の
低減が図れる。また冷熱源に異なったものを使用してい
るので,柔軟な運転パターンが実施でき,故障やメンテ
ナンスの際にも全ての冷却装置を停止させる必要がな
い。一次冷却装置は例えば冷水を冷熱源とした中央処理
型,二次冷却装置は例えば空冷型のパッケージエアコン
などの分散型の空調装置が適している。
装置を複数台有し,一次冷却装置相互は並列に接続さ
れ,二次冷却装置相互は並列に接続することで,各一次
冷却装置,二次冷却装置を連通させることができ,例え
ばある一次冷却装置や二次冷却装置が何らの理由で停止
しても,停止していない他の全ての冷却装置を用いて常
に大温度差冷却,すなわち室内からの還気と,目的とす
る負荷である通信機器等への給気の温度差が大きい空調
を実施することが可能である。
ルを有する冷却装置が好ましく,また二次冷却装置は直
膨コイルを備えた全顕熱処理型パッケージエアコンが適
している。この場合,冷水コイルの冷水は,夏期には冷
凍機で作られる冷水を使用し,冬期又は中間期には冷却
塔のフリークーリングで作られる冷水を使用することに
より,省エネルギ効果の高い空調運転が行える。なお通
信機器室の還気は一次冷却装置で処理することがよい。
の保守作業をするための保守エリアが設けられているこ
とが多いが,当該エリアには大温度差冷却を実施するほ
どの発熱量はないので,一次冷却装置の出口空気の一部
を取りだして,当該保守エリアの空調用空気として用い
ることが実際的であり,エネルギの無駄な消費を抑える
ことができる。
のように,通信機器室の空気調和を行うシステムであっ
て,複数の一次冷却装置と,前記一次冷却装置とは冷熱
源が異なった複数の二次冷却装置と,前記複数の一次冷
却装置の出口側を並列に結ぶ一次連通ダクトと,複数の
二次冷却装置の入口側を並列に結ぶ二次連通ダクトと,
前記一次連通ダクトと二次連通ダクトを接続する連通ダ
クトと,前記二次冷却装置の出口空気を前記通信機器室
内に供給する供給部とを有することを特徴とする,通信
機器室の空調システムが提供される。
クトのいずれかに,連通ダクトとしての機能を持たせて
もよい。さらにまた,後述の実施の形態のように,一次
連通ダクトと二次連通ダクトを兼用としてもよい。すな
わち,一次連通ダクト,二次連通ダクト,及び連通ダク
トは,少なくとも前記一次冷却装置の出口側又は前記二
次冷却装置の入口側を結ぶ兼用ダクトによって兼用され
ているように構成してもよい。
処理した空気をさらに二次冷却装置で処理して大温度差
冷却を実施することができ,また柔軟な運転パターンが
実施でき,故障やメンテナンスの際にも全ての冷却装置
を停止させる必要がない。しかも停止していない他の全
ての冷却装置を用いて,常に大温度差冷却を実施する事
が可能である。また連通ダクトによって処理空気が混合
されるため,熱負荷が偏在する場合に生ずる冷却量の不
足を緩和することができる。
一部を前記通信機器室内の保守エリアに供給する個別供
給部を備えれば,一次冷却装置の出口空気の一部を取り
だして,当該保守エリアの空調用空気として用いること
が可能になる。
給するための冷凍機と,前記冷凍機の凝縮器に冷却水を
供給する冷却塔を備え,前記冷却塔からの冷却水は,前
記冷水コイルユニットにも供給自在に構成すれば,冷水
コイルユニットで使用する冷水は,夏期には冷凍機で作
られる冷水を使用し,冬期又は中間期には冷却塔のフリ
ークーリングで作られる冷水を使用することで,省エネ
ルギ効果の高い空調運転が行える。前記直膨コイルを含
む二次冷却装置の冷媒サイクル中の凝縮器側の冷却は,
空冷方式がよい。
態について説明すると,図1は,本実施の形態にかかる
空調システム全体の構成の概略を示している。このシス
テムでは,一次冷却装置として,冷水コイル1を有する
冷水コイルユニット2を複数台有している。この各冷水
コイルユニット2は,ケーシングとダクト接続用フラン
ジ,必要に応じて冷水コイルの出入口まわりに自動弁を
備えており,その冷水コイル1には,往管4からの冷水
が流れ,冷水コイル1において処理空気と熱交換されて
昇温した冷水は,還管5で戻される。
らの冷水が供給される冷水往管6が接続され,還管5に
は冷水戻し管7が接続されている。冷水往管6,冷水戻
し管7には,各々弁V1,V2が介装されている。また
冷凍機3の凝縮器3bと冷却塔11との間には,昇温し
た冷却水の往管12,降温した冷却水の戻し管13が配
管されている。冷却水の往管12,冷却水の戻し管13
には,各々弁V3,V4が介装されている。また冷却水
の往管12,冷却水の戻し管13は,途中で接続管1
5,16を介して各々前記往管4,還管5とも接続され
ている。そして各接続管15,16には,弁V5,V6
が介装されている。なお図1では密閉式冷却塔が図示さ
れているが,開放式冷却塔でシステムを構成しても作用
は変わらない。
操作により,冷水コイル1には,冷凍機3の蒸発器3a
との間の循環系からの冷水と,冷却塔11との間の循環
系からの冷却水が供給可能である。
被処理空気の出口側には,冷水コイル1によって冷却さ
れた後の空気を送るための供給ダクト21が設けられて
おり,各供給ダクト21相互は,一次連通ダクト22に
よって連通している。なお各供給ダクト21には,ダン
パD1が介装されている。一次連通ダクト22は,複数
の連通ダクト23と接続されており,これら複数の連通
ダクト23は,二次連通ダクト24に接続されている。
一次連通ダクト22,二次連通ダクト24はヘッダーダ
クトを構成している。
装置である全顕熱処理型のパッケージエアコン31の直
膨コイル33の入口に処理空気を導入するための複数の
導入ダクト32が接続されている。なお各導入ダクト3
2には,ダンパD2が介装されている。
は,導入ダクト32から導入された空気,すなわち,冷
水コイルユニット2で処理された後の空気と,直膨コイ
ル33との間で熱交換してこれを降温させ,給気として
送風機34によって吹き出す構成を有している。各全顕
熱処理型のパッケージエアコン31は,室外機35を有
しており,冷媒配管36を通じて直膨コイル33との間
で冷媒の循環が行われ,ファン37によって凝縮熱が放
熱される空冷タイプである。そして圧縮機と膨張弁など
の減圧装置を介して直膨コイル内で冷媒が膨張し,蒸発
による冷却を行うように構成されている。さらに図示し
ないが,被処理空気の潜熱は処理しないが全ての顕熱を
処理するような制御機構を備えている。また図示では室
外機35に圧縮機を有し,複数の室内機をまかなう,い
わゆるマルチ方式を採用しているが,室内機に圧縮機を
もつ方式でもよい。また室内機と室外機を一体にした,
例えばウォールスルー型エアコンでも構わない。
ット2の出口空気を直接供給するための供給ダクト38
が別途接続されている。送風機39によって,所定の保
守エリアに冷水コイルユニット2の出口空気を供給する
ことが可能になっている。
体としての概要は,以上のような構成を有している。か
かる構成により,1次冷却装置としての冷水コイル2
は,例えば通信機器室内の上部空間の高温空気を吸引
し,中温度域にまで冷却を行い,次に2次冷却装置とし
てのパッケージエアコン31の直膨コイル33では中温
度域の空気を低温度域にまで冷却する。例えば,高温度
域の空気が40℃の場合,40℃(高温度域)→25℃
(中温度域)→15℃(低温度域)のステップで大温度
差冷却を行うことが可能になっている。なお図示しない
外気調和機及び排気ファンが,適宜のダクト(図示せ
ず)を介して,外気導入口及び排気口に連結されて室の
壁部に設けられている。外気調和機では外気の減湿や加
湿をまかない,一次冷却装置および二次冷却装置では,
できるだけ被処理空気に湿度の変動を起こさないように
運転する。次に図2,3を参照して,通信機器室に適用
した構成についてさらに詳しく説明する。
通信機器室Rの床は,二重床構造となっており,床下チ
ャンバ51を有している。そして床面Fには,サーバ等
の各種の通信機器52を多段に搭載したラック53が所
定間隔で室内に設置されている。ラック53の上部に
は,ラック内の雰囲気を上方に吹き上げるためのファン
54が設けられている。ラック53相互間のスペース,
及び室の内壁とラック53との間のスペースは保守エリ
アMを創出している。
は,通信機器室R内の壁面に設置され,その上部空間に
冷水コイル1(一次冷却装置)が設置されている。複数
の冷水コイル1の処理空気の出口空間は一次連通ダクト
22,連通ダクト23及び二次連通ダクト24とを兼用
とした,兼用ダクトDDとなっており,この兼用ダクト
DDに,各全顕熱処理型のパッケージエアコン31の導
入ダクト32が接続されている。冷水コイルユニット2
は,通信機器室Rの奥行き方向に空気吸込口を,接続ダ
クト32に向けて空気吐出口を有し,他の面は閉鎖され
ている。
下部から送風機34によって吹き出された低温空気は,
床下チャンバ51に吹き出され,通信機器室Rのラック
53の下部であって,ラック53の底面開口位置に合わ
せて形成された吹出し口55からラック53内に流入す
るようになっている。
置40が設置されており,前記導入ダクト32における
ダンパD2の上流側に接続された供給ダクト38からの
空調空気を送風機39によって保守エリアMに吹き出す
ことが可能になっている。吹出し装置40は,拡散板を
備えるなどして,拡散機能のある吹出口フェースを備
え,他は導入ダクト32との接続口を除いて閉鎖された
ケーシングである。吹出口フェースからは,調和空気が
室の奥行き方向に向けて室内を均一温度にするように吹
き出される。必要に応じて送風機39を内蔵してもよ
い。運転例としては,例えば低速で床を這うように吹出
すようにして,室内に温度成層を保持した室内環境を形
成する例が挙げられる。
上の構成を有しており,例えば夏期の通常運転の場合に
は,冷凍機3からの冷水が各冷水コイル1に送られ,通
信機器室R内の上部の高温空気を処理して,例えば25
℃程度にまで冷却する。各冷水コイル1によって処理さ
れた空気は,兼用ダクトDD内に送られ,導入ダクト3
2を介して,今度は全顕熱処理型のパッケージエアコン
31によって冷却され,例えば15℃程度にまで冷却さ
れ,床下チャンバ51に吹き出される。
気は,吹出し口55からラック53内に流入して,ラッ
ク53内の通信機器52の発熱を処理して,ラック53
上部のファン54により通信機器室Rの上方に排気され
る。排気された高温空気は,通信機器室Rの上部空間に
滞留しながら移動し,冷水コイル1に吸い込まれ,再び
冷水コイル1による1次冷却,全顕熱処理型のパッケー
ジエアコン31による2次冷却によって大温度差冷却が
行われ,再び床下チャンバ51に吹き出されるのであ
る。したがって,まず本実施の形態によれば,そのよう
な一次冷却+二次冷却による大温度差冷却によって通信
機器室Rの空調が実施されているので,送風量が少なく
て済み,パッケージエアコン31の設置台数も従来より
も少なくて済む。したがって,レンタブル比が向上す
る。
熱処理型のパッケージエアコン31による二次冷却と
は,異なる冷熱源であるから,不測の事態によっていず
れか一方の運転が停止した場合にでも,通信機器室Rに
対する空調が全て停止するわけではない。また,メンテ
ナンスや故障により二次冷却装置であるパッケージエア
コン31の一部が停止した場合でも,一次冷却装置とし
ての冷水コイル1は全て利用できる。
ケージエアコン31の処理空気入口側は,それぞれ兼用
ダクトDDで接続されて連通しており,かつパッケージ
エアコン31毎に導入ダクト32及びダンパD1を備え
ているので,これらの機器は,前述の有利さを保ちなが
ら,通信機器室R内をいくつかのゾーンに分割し,ゾー
ン毎の負荷をまかなわせることもできる。それによっ
て,ゾーン内の冷水コイル1,パッケージエアコン31
の台数制御運転を行う場合にも,停止していない他の全
ての冷水コイル1,パッケージエアコン31を用いて1
次冷却+2次冷却による大温度差冷却が可能となってい
る。
つつ,パッケージエアコン31の台数制御運転や送風運
転(圧縮機のみ停止して送風機34を稼働させる)な
ど,様々な運転パターンを実施することが出来る。また
兼用ダクトDDによって処理空気が混合されるため,熱
負荷が著しく偏在する場合に,還気の温度差によって生
じる局所的な冷却量の不足を緩和することができる。
に,夏期には冷凍機3で作られる冷水を使用していた
が,外気湿球温度が低い冬期や中間期には,弁V1〜V
6を切り換えて,冷却塔11からの冷却水を直接冷熱源
として使用して,いわゆるフリークーリングで作る冷水
を用いることができ,省エネルギー運転も図ることがで
きる。一次冷却装置の冷却能力の変動は,二段目の直膨
コイルでまかなうこととしているため,フリークーリン
グの時期を長くとれ,年間の冷凍機運転費をより抑える
ことが可能である。このように一次冷却装置を冷水コイ
ルとすることで,フリークーリングによる省エネルギー
効果をより高めることができる。
二次冷却装置のパッケージエアコン31の直膨コイル3
3の冷水温度および冷媒蒸発温度は,コイル表面に結露
が生じない温度に制御を行うことが好ましく,それによ
って通信機器室R内のラックに収納されている通信機器
等にとって常に好ましい湿度雰囲気とすることが可能で
ある。
1の室外機35の凝縮器は空冷方式であるので,各通信
機器室Rのベランダなどに分散して設置することがで
き,スペースを有効に使用することが可能である。
ては,別途適正温度の空調空気が吹出し装置40によっ
て供給されているので,エネルギを有効に使用して,無
駄のない好適な保守環境が実現されている。
冷却を実施しているので,前記した通信機器室をはじめ
として,その他電算機や各種の高密度発熱機器の設置さ
れている室の空調に要する空気送風量の大幅な低減を実
現することができる。しかも空調機器の設置面積の低減
を図ることができる。
度の排熱がある施設において,冷却装置の柔軟な運転パ
ターンが実施でき,かつ省スペース,省エネルギを図る
ことが可能である。
体の構成の概略を示す説明図である。
かる空調システムの構成の概略を示す説明図である。
Claims (12)
- 【請求項1】 通信機器室等の空気調和を行う方法であ
って,冷熱源が異なった一次冷却装置と二次冷却装置と
を直列に接続し,一次冷却装置は冷水により,二次冷却
装置は直膨作用により被処理空気を冷却するようにし,
一次冷却装置の出口空気を二次冷却装置でさらに処理す
るようにし,二次冷却装置の出口空気を給気として前記
通信機器室等に供給することを特徴とする,通信機器室
等の空調方法。 - 【請求項2】 一次冷却装置を複数台有し,二次冷却装
置を複数台有し,一次冷却装置相互は並列に接続され,
二次冷却装置相互は並列に接続されていることを特徴と
する,請求項1に記載の通信機器室等の空調方法。 - 【請求項3】 一次冷却装置は冷水コイルを有する冷却
装置であり,二次冷却装置は直膨コイルを備えかつ導入
される空気の顕熱のみを処理する装置あることを特徴と
する,請求項1又は2に記載の通信機器室等の空調方
法。 - 【請求項4】 前記冷水コイルの冷水は,夏期には冷凍
機で作られる冷水を使用し,冬期又は中間期には冷却塔
のフリークーリングで作られる冷水を使用することを特
徴とする,請求項3に記載の通信機器室等の空調方法。 - 【請求項5】 通信機器室等の還気は一次冷却装置で処
理することを特徴とする,請求項1,2,3又は4のい
ずれかに記載の通信機器室等の空調方法。 - 【請求項6】 一次冷却装置の出口空気の一部を取りだ
し,通信機器室等の保守エリアの空調用空気として用い
ることを特徴とする,請求項1,2,3,4又は5のい
ずれかに記載の通信機器室等の空調方法。 - 【請求項7】 通信機器室等の空気調和を行うシステム
であって,複数の一次冷却装置と,前記一次冷却装置と
は冷熱源が異なった複数の二次冷却装置と,少なくとも
前記複数の一次冷却装置の出口側を並列に結ぶ一次連通
ダクトと,複数の二次冷却装置の入口側を並列に結ぶ二
次連通ダクトと,前記一次連通ダクトと二次連通ダクト
を接続する連通ダクトと,前記二次冷却装置の出口空気
を前記通信機器室等内に供給する供給部とを有すること
を特徴とする,通信機器室等の空調システム。 - 【請求項8】 前記一次連通ダクト,二次連通ダクト,
及び連通ダクトは,少なくとも前記一次冷却装置の出口
側又は前記二次冷却装置の入口側を結ぶ兼用ダクトによ
って兼用されていることを特徴とする,請求項7に記載
の通信機器室等の空調方法。 - 【請求項9】 前記一次冷却装置の出口空気の一部を前
記通信機器室等内の保守エリアに供給する個別供給部を
有することを特徴とする,請求項7又は8に記載の通信
機器室等の空調システム。 - 【請求項10】 一次冷却装置は冷水コイルを有する冷
却装置であり,二次冷却装置は直膨コイルを備えた全顕
熱処理型パッケージエアコンであることを特徴とする,
請求項7,8又は9に記載の通信機器室等の空調システ
ム。 - 【請求項11】 さらに前記冷水コイルに冷水を供給す
るための冷凍機と,前記冷凍機の凝縮器に冷却水を供給
する冷却塔を,配管を介して接続し,前記冷却塔からの
冷却水は,前記冷水コイルにも供給自在に構成されてい
ることを特徴とする,請求項10に記載の通信機器室等
の空調システム。 - 【請求項12】 前記直膨コイルを含む二次冷却装置の
冷媒サイクル中の凝縮器側の冷却は,空冷方式であるこ
とを特徴とする,請求項10又は11に記載の通信機器
室等の空調システム。
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