JP2017026211A - 空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】 間接外気冷房装置において冷媒との間で熱交換された外気を効率的に利用する。
【解決手段】 空調システム１は、外気との間の熱交換により冷媒を冷却させる室外機３２を有すると共に当該冷媒によって冷房を行う間接外気冷房装置３と、室外機３２が設けられると共に外気を取り入れる取入口が設けられる室外機室である室外機置場２３と、室外機置場２３から熱交換後の外気を導入可能なように室外機置場２３と接続される外気利用室である暖房用室外機置場２５（居室２４の暖房用の暖房装置の暖房用室外機５が設置される部屋）とを備える。
【選択図】 図２

Description

本発明は、間接外気冷房装置を備えて構成される空調システムに関する。

従来から、データセンター等の室内顕熱発熱の大きい建物の冷却に間接外気冷房装置を用いることが提案されている（例えば、特許文献１参照）。間接外気冷房装置では、外気により冷却された冷媒によって、室内の空気が冷却される。

特開２００２−６１９１１号公報

しかしながら、従来の間接外気冷房装置では、冷媒との間で熱交換された外気は単に外部に排出されるだけで特段利用されていなかった。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、間接外気冷房装置において冷媒との間で熱交換された外気を効率的に利用することができる空調システムを提供することを目的とする。

上記の目的を達成するために、本発明に係る空調システムは、外気との間の熱交換により冷媒を冷却させる室外機を有し、当該冷媒によって冷房を行う間接外気冷房装置と、室外機が設けられると共に外気を取り入れる取入口が設けられる室外機室と、室外機室における熱交換後の外気を利用可能とする外気利用システムと、を備える。

本発明に係る空調システムでは、熱交換後の暖められた外気が外気利用システムによって、例えば、暖房等に利用される。間接外気冷房装置による冷房が行われる場所は、通常、外気の温度が低く寒い場所であるため、暖房が必要となることがあり、それに暖められた外気を利用することができる。即ち、本発明に係る空調システムによれば、熱交換後の外気を効率的に利用することができる。

外気利用システムは、室外機室から熱交換後の外気を導入可能なように室外機室と接続される外気利用室を含むこととしてもよい。この構成では、熱交換後の暖められた外気が外気利用室に導入されて、例えば、暖房等に利用される。間接外気冷房装置による冷房が行われる場所は、上記の通り、暖房が必要となる室が存在することがあり、それに暖められた外気を利用することができる。即ち、この構成によれば、熱交換後の外気を効率的に利用することができる。

室外機室に、室外機室に導入された外気を外部に排出する排出口と、排出口と室外機との間に設けられる遮流部材と、が設けられることとしてもよい。この構成にように、通常、室外機室には排出口が設けられるが、この構成によれば、熱交換後の外気が外部に排出されるまでの通り道を長くすることができ、外気利用室へ導入される熱交換後の外気が外部の寒気によって冷却されてしまうことを防止することができる。これにより、熱交換後の外気の効率的な利用を促進することができる。

外気利用室に、暖房装置の室外機、又はヒートポンプ式の給湯器が設けられることとしてもよい。この構成によれば、暖房装置又は給湯器を効率的に動作させることができる。

取入口は、室外機室の下面に設けられており、室外機室と外部とを仕切る壁は、下面よりも下まで延びている、こととしてもよい。この構成によれば、積雪等で取入口が塞がれることを防止することができる。これにより、外気利用が阻害されることを防止することができる。

間接外気冷房装置は、複数の室外機を有し、空調システムは、間接外気冷房装置の動作状態を検出して、検出した動作状態及び室外機それぞれが設けられた位置に応じて、室外機の動作を制御する制御手段を更に備えることとしてもよい。この構成によれば、複数の室外機が設けられる間接外気冷房装置を用いた場合に、効率的に間接外気冷房装置を動作させることができると共に熱交換後の外気の効率的な利用を行うことができる。

本発明では、熱交換後の暖められた外気が、例えば、暖房等に利用される。即ち、本発明によれば、熱交換後の外気を効率的に利用することができる。

本発明の実施形態に係る空調システムの一部を示す立断面図である。 本発明の実施形態に係る空調システムを示す平面図である。 本発明の実施形態の変形例に係る空調システムを示す平面図である。

以下、図面と共に本発明に係る空調システムの実施形態について詳細に説明する。なお、図面の説明においては同一要素には同一符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面の寸法比率は、説明のものと必ずしも一致しない。

図１は、本実施形態に係る空調システム１の一部を示す立断面図である。図２は、本実施形態に係る空調システム１を示す平面図である。図１及び図２に示すように、空調システム１は、建築物２に設けられるシステムである。建築物２には、複数の部屋（室）２１〜２５が設けられている。また、空調システム１は、建築物２の少なくとも何れかの部屋の冷房を行う間接外気冷房装置３を備えている。間接外気冷房装置３によって冷房を行うため、建築物２は、外気による冷房が可能な場所あるいは地域に建てられる。間接外気冷房装置３の間接外気冷房は、外気温度が十分に低い冬季等のみに行われることとしてもよい。

本実施形態では、建築物２は、データセンターである。また、間接外気冷房装置３によって冷房される部屋は、データセンターで管理されるコンピュータであるサーバが設置されるサーバルーム２１である。建築物２は、複数の階層からなるものであってもよい。例えば、図１に示すように、建築物２は２階建てとなっており、サーバルーム２１はそれぞれの階に設けられる。サーバルーム２１には、サーバラック４が配置されており、サーバラック４にサーバを格納して設置する。サーバの動作によって発熱が生じるが、間接外気冷房装置３による冷房でサーバルーム２１内の温度が概ね一定に保たれる。

建築物２には、サーバルーム２１以外に、空調機械室２２と、室外機置場（メカニカルバルコニー）２３と、居室２４と、暖房用室外機置場２５とが設けられている。空調機械室２２は、間接外気冷房装置３の空調機３１（間接外気冷房装置３の本体）が設けられる部屋である。空調機械室２２は、サーバルーム２１に隣接しており、サーバルーム２１と同様にそれぞれの階に設けられる。空調機械室２２は、サーバルーム２１の側壁（内壁）２ａを介して隣接する。また、空調機械室２２はサーバルーム２１の上壁２ｂの上部（天井裏空間）と連通している。サーバルーム２１の空調機械室２２に隣接する側壁２ａには、間接外気冷房装置３から吹き出される空気をサーバルーム２１内に取り込むことができる取込口（吹出口）２ｃが設けられている。取込口２ｃは、サーバルーム２１の側壁２ａだけでなく上壁２ｂにも、設けられていてもよい。また、サーバルーム２１の空調機械室２２に隣接する上壁（天井）の、取込口２ｃから離れた位置には、サーバルーム２１内の空気を空調機械室２２に排出することができる排出口（図示せず）２ｐが設けられている。

室外機置場２３は、間接外気冷房装置３の室外機３２が設置される室外機室であり、空調システム１の構成要素である。室外機置場２３は、サーバルーム２１に隣接する空調機械室２２の側壁２ａと向いあった側壁２ｄを介して、空調機械室２２に隣接している。また、室外機置場２３は、空調機械室２２に隣接する側壁２ｄと向いあった側壁（建築物２と外部とを仕切る外壁）２ｅを介して外部（建築物２の外側）に隣接している。室外機置場２３の床２ｆは、２階の空調機械室２２の床の高さと同様の高さに位置している。即ち、室外機置場２３は、本実施形態では２階にのみ設けられる。なお、室外機置場２３の床２ｆの高さは、２階の空調機械室２２等の２階の他の部屋の床の高さと異なっていてもよい。

室外機置場２３の外部に隣接する側壁２ｅは、高さ方向（鉛直方向）の１階の部分の途中（地面に接しない位置）まで延びている。即ち、側壁２ｅは、室外機３２が配置される下面である床２ｆよりも下まで延びている。また、室外機置場２３の室外機３２が配置される床２ｆは、室外機３２下部のみから外気が流入するよう、当該部分のみに、外気を取り入れる（導入する）取入口である開口が設けられた床材（例えば、ファインフロア）によって構成されている。また、室外機置場２３の室外機３２が配置される床２ｆの更に下は開口となっており（開放されており）、開口には外部から虫等が室外機置場２３に入りこむことを防ぐ等の目的で網（例えば、ＳＵＳメッシュ）２ｇを設けてもよい。このように、室外機置場２３には、外気を取り入れる取入口が設けられている。

居室２４は、例えば、データセンターの管理者が執務を行う事務室である。後述するように居室２４に熱交換後の外気が室外機置場２３から導入される構成では、居室２４は、空調システム１の構成要素（外気利用システムの一部）である。居室２４は、サーバルーム２１及び空調機械室２２の並び方向とは垂直なサーバルーム２１及び空調機械室２２の側壁２ｈを介して、サーバルーム２１及び空調機械室２２に隣接している。居室２４は、管理者等によって継続的に利用されるため冬季には暖房される。

暖房用室外機置場２５は、ルームエアコン等の居室２４の暖房用の暖房装置の暖房用室外機５（暖房用室外機５以外の暖房装置の構成は図示せず）が設置される部屋である。後述するように暖房用室外機置場２５に熱交換後の外気が室外機置場２３から導入される構成では、暖房用室外機置場２５は、空調システム１の構成要素（外気利用システムの一部）である。暖房用室外機置場２５は、空調機械室２２及び室外機置場２３の並び方向とは垂直な室外機置場２３の側壁２ｉを介して、室外機置場２３と隣接している。また、暖房用室外機置場２５は、室外機置場２３に隣接している側壁２ｉとは垂直な側壁２ｊで居室２４に隣接している。以上が、建築物２の各部屋２１〜２５である。

引き続いて、間接外気冷房装置３を説明する。間接外気冷房装置３は、外部（建築物２の外側）の空気である外気を利用して冷房を行う冷房装置である。間接外気冷房装置３は、空調機３１と、室外機３２とを備えて構成される。また、空調機３１と、室外機３２との間には、冷房を行うために用いられる冷媒を流通させる配管３３が設けられている。配管３３は、空調機３１から室外機３２へ冷媒を送るためのものと、室外機３２から空調機３１へ冷媒を送るためのものとの２つが設けられている。何れか一方向の配管３３には、冷媒を流通させるためのポンプ３４（図２では省略）が設けられている。冷媒は、例えば、不凍液である。

空調機３１は、冷媒により空気を冷却して、冷房対象の部屋であるサーバルーム２１の冷房を行う装置である。空調機械室２２に複数設置されていてもよく、その場合、例えば、空調機械室２２内でサーバルーム２１に隣接する側壁２ａに沿うように複数並べて設置される。

空調機３１は、第１の空調機コイル３１１と、第２の空調機コイル３１２と、空調機送風機３１３とを備えて構成されている。第１の空調機コイル３１１及び第２の空調機コイル３１２は、冷媒を流通させると共に空調機３１に吸い込まれた空気と冷媒との間で熱交換させて、空気を冷却する熱交換器である。冷却される空気は、サーバルーム２１でサーバの発熱等で暖められてサーバルーム２１から空調機械室２２に排出される空気である。第１の空調機コイル３１１は、冷却された冷媒を、室外機３２から配管３３を介して入力すると共に、熱交換されて暖まった冷媒を、配管３３を介して室外機３２に出力する。第２の空調機コイル３１２は、図示しない冷凍機によって冷却された冷媒を入力する。第２の空調機コイル３１２は、第１の空調機コイル３１１を用いた冷房が十分に行えない場合、例えば、外気の温度が間接外気冷房を行うのに十分に低くない場合に用いられてもよい。

空調機送風機３１３は、第１の空調機コイル３１１及び第２の空調機コイル３１２によって冷却された空気をサーバルーム２１に向けて送風する装置である。空調機送風機３１３は、複数台のファン、例えば、必要な風量の５０％の送風を行える２台のファンを備えて、１台が故障した際にも動作するようにするようにしておいてもよい（その他の送風機についても同様）。

室外機３２は、空調機３１から配管３３を介して冷媒を入力して、外気との間の熱交換により冷媒を冷却させる装置である。室外機３２は、１階及び２階のそれぞれの空調機３１毎に設けられる。室外機３２は、例えば、室外機置場２３内で空調機械室２２に隣接する側壁２ｄに沿うように複数並べて設置される。

室外機３２は、室外機コイル３２１と、室外機送風機３２２とを備えて構成されている。室外機コイル３２１は、冷媒を流通させると共に外気と冷媒との間で熱交換させて、冷媒を冷却する熱交換器である。室外機コイル３２１は、暖まった冷媒を、空調機３１から配管３３を介して入力すると共に、熱交換されて冷却された冷媒を、配管３３を介して空調機３１に出力する。室外機コイル３２１において熱交換される外気は、室外機置場２３の下側の開口（取入口）から室外機置場２３に流入する。

室外機送風機３２２は、室外機コイル３２１によって熱交換されて暖められた外気を送風する装置である。室外機送風機３２２による送風は、室外機置場２３の上方に向けて行われる。室外機置場２３の上方に暖められた外気が送風されることで、上記のように外部から新たな外気（これから熱交換される外気）が室外機置場２３の下側の開口（取入口）を通って室外機置場２３に取り入れられる（流入する）。

なお、上記の間接外気冷房装置３自体は、従来の装置と同様のものを用いてもよい。また、室外機送風機３２２の動作、例えば、ファンの回転数を、冷媒の温度（循環水水温）に基づいて可変制御し、室外機送風機３２２の動力を削減することとしてもよい。また、サーバルーム２１内の室内温度に基づいて、ポンプ３４の回転数を可変制御し、ポンプ３４の動力を削減することとしてもよい。

本実施形態に係る空調システム１は、熱交換後の暖められた外気（暖気）に係る構成として、以下の構成を有している。図１に示すように、室外機置場２３の外部に面した側壁２ｅの上方には、熱交換後の外気を外部に排出（放出）する排出口であるガラリ２ｋが設けられている。ガラリ２ｋの羽根板は、水平方向に設けられていてもよく、高さ方向に設けられていてもよい。また、ガラリ２ｋの内側には、ガラリ２ｋと室外機３２との間を遮る遮流部材である遮流板２ｍが設けられている。遮流板２ｍの一方の端辺はガラリ２ｋの下端に固定されており、もう一方の端辺は側壁２ｄに向かって斜め上方向に延びている。遮流板２ｍの上下方向の長さは、概ねガラリ２ｋの上下方向の長さと同程度とされる。遮流板２ｍが設けられることで、室外機３２から送風される暖められた外気が、一旦ガラリ２ｋよりも高い位置まで移動し、ガラリ２ｋから外部に排出される。また、遮流板２ｍは、ガラリ２ｋから雪や雨等が室外機置場２３内に侵入することを防止する雪返し板にもなっている。

また、本実施形態では、熱交換後の暖められた外気を別の部屋で利用する。即ち、空調システム１は、室外機置場２３における熱交換後の外気を利用可能とする外気利用システムを備える。具体的には暖房用室外機置場２５で利用する。そのために、室外機置場２３と暖房用室外機置場２５との間が、室外機置場２３から暖房用室外機置場２５に暖められた外気が導入可能なように接続される。具体的には、図２に示すように、室外機置場２３と暖房用室外機置場２５との間の側壁２ｉに暖められた外気の導入口２ｎとなる開口が設けられる。また、当該導入口２ｎには、室外機置場２３から暖房用室外機置場２５に外気が導入されるように（導入されやすくするため）送風機が設けられていてもよい。

暖房用室外機置場２５に暖められた外気が導入されると、暖房用室外機５のヒートポンプ効率を向上させることができ、暖房装置を効率的に動作させることができる。この場合、暖房用室外機置場２５が、暖められた外気が利用される外気利用室となる。

また、熱交換後の暖められた外気を居室２４で利用する構成としてもよい。そのために、室外機置場２３と居室２４との間が、室外機置場２３から居室２４に暖められた外気が導入可能なように接続される。具体的には、室外機置場２３と暖房用室外機置場２５との間の側壁２ｉに暖められた外気の導入口２ｎが設けられ、当該導入口２ｎから居室２４までつながるダクトが設けられる。この場合も、暖房用室外機置場２５と同様に、当該導入口２ｎには、外気を導入するための送風機が設けられる。

居室２４に暖められた外気が導入されると、居室２４が暖房される。この場合、居室２４が、暖められた外気が利用される外気利用室である。以上が、本実施形態に係る空調システム１の構成である。

引き続いて、本実施形態に係る空調システム１の動作を説明する。図１に示すように、空調システム１では、間接外気冷房装置３の空調機３１に吸い込まれた空気Ａ１が、第１の空調機コイル３１１と第２の空調機コイル３１２とによって冷却され、空調機送風機３１３によって送風される。送風された空気Ａ２は、取込口２ｃからサーバルーム２１に取り込まれて、サーバルーム２１を冷房する。サーバルーム２１で暖められた空気は、排出口２ｐから空調機械室２２に排出される。空調機械室２２に排出された空気Ａ３，Ａ４は、再度、空調機３１に吸い込まれて冷房に用いられる。

第１の空調機コイル３１１によって空気Ａ１を冷却するために用いられて暖められた冷媒は、第１の空調機コイル３１１から配管３３を通って室外機３２に出力される。当該冷媒は、室外機３２の室外機コイル３２１に入力される。室外機３２には外部から流入した外気Ａ５が、室外機コイル３２１によって、冷媒を冷却するために用いられる。冷却された冷媒は、室外機コイル３２１から配管３３を通って空調機３１に出力される。当該冷媒は、第１の空調機コイル３１１による空気の冷却に用いられる。

室外機３２の室外機コイル３２１による熱交換後の外気（の一部）Ａ６，Ａ７，Ａ８は、室外機送風機３２２によって送風されて、ガラリ２ｋから外部に放出される。一方、図２に示すように熱交換後の外気（の一部）Ａ９は、導入口２ｎから暖房用室外機置場２５に導入される。導入された外気は、暖房装置を効率的に動作させるのに利用される。あるいは、熱交換後の外気Ａ９は、導入口２ｎから居室２４に導入される。導入された外気は、居室２４の暖房に利用される。以上が、本実施形態に係る空調システム１の動作である。

上述したように本実施形態では、熱交換後の暖められた外気が、暖房用室外機置場２５あるいは居室２４といった外気利用室に導入されて、例えば、暖房等に利用される。間接外気冷房装置３による冷房が行われる場所は、通常、外気の温度が低く寒い場所であるため、暖房が必要となることがあり、それに暖められた外気を利用することができる。また、間接外気冷房装置３では、外気が汚染されることがないため、外気を暖房用室外機置場２５又は居室２４に導入しても問題は生じない。即ち、本実施形態によれば、熱交換後の外気を効率的に利用することができる。

また、上記のように、室外機置場２３の床２ｆの室外機３２下部のみに開口を設けることで、外部から室外機置場２３に流入する外気全てが、室外機３２を経由して取り入れられる。即ち、外部からの外気が室外機３２に直接する流入する構成とすることができる。これにより、室外機置場２３内に室外機３２を経由しない空気が流入することを防止し、室外機置場２３内の室外機３２を経由した熱交換後の外気が、室外機３２を経由しない空気により冷却されてしまうことを防止することができる。また、室外機３２を経由した熱交換後の外気が室外機置場２３の床２ｆから外部に流出することを防止することができる。当該流出が生じると、流出した熱交換後の外気が再度、室外機３２に取り入れられてしまい、室外機３２が取り入れる外気の温度が上昇して室外機３２の熱交換効率が低下する（室外機３２による冷媒の冷却効果が阻害される（ショート−サーキット））。上記のように当該流出を防止することで熱交換効率の低下を防止することができる。以上のように、この構成によれば、熱交換後の外気（の熱エネルギー）利用が阻害されることを低減することができる。

また、本実施形態のように室外機置場２３において、ガラリ２ｋと遮流板２ｍとを設けることとしてもよい。通常、間接外気冷房装置の室外機置場には外気の排出口が設けられる。また、熱交換後の暖められた外気全てを外気利用室に導入するのは難しいため、外気の排出口が必要となる。このように外気の排出口が設けられている場合、排出口からの寒気で熱交換後の暖められた外気が冷却されてしまい、暖められた外気の利用に支障をきたすことが考えられる。しかし、本実施形態のように遮流板２ｍを設ける構成とすれば、熱交換後の外気が外部に排出されるまでの通り道を長くすることができ、外気利用室へ導入される熱交換後の外気が外部の寒気によって冷却されてしまうことを防止することができる。これにより、熱交換後の外気の効率的な利用を促進することができる。また、本実施形態の遮流板２ｍは、雪や雨等の室外機置場２３内への侵入を防止することができるので、機器の長寿命化を図ることができる。

また、本実施形態のように熱交換後の外気を、暖房用室外機置場２５に導入することとしてもよい。この構成によれば、上述したように暖房装置を効率的に動作させることができる。また、熱交換器の外気を居室２４に導入して直接的に暖房に用いることとしてもよい。また、上記以外にも、暖められた空気が用いられる部屋であれば、どのような部屋に導入されてもよい。また、熱交換後の外気（の熱エネルギー）を利用する装置（熱交換後の外気との間で熱交換する装置）は、必ずしも上記のように暖房用室外機５でなくてもよい。例えば、当該装置は、ヒートポンプ式の給湯器であり、暖房用室外機置場２５に加えて、あるいは代えて、ヒートポンプ式の給湯器が設けられる部屋に熱交換後の外気を導入する構成となっていてもよい。この構成によれば、給湯器を効率的に動作させることができる。また、熱交換後の外気は、必ずしも、室外機置場２３以外の部屋である外気利用室で利用される必要はなく、室外機置場２３において利用されてもよい。例えば、外気利用システムは、室外機置場２３に設置される暖房用室外機５やヒートポンプ式の給湯器等の熱交換後の外気を利用する装置を備える構成（室外機置場２３に当該装置が設置される構成）となっていてもよい。

また、本実施形態のように室外機置場２３を２階に設け、側壁２ｅを１階の部分の途中まで延びている構成を取ることとしてもよい。この構成によれば、積雪等で外気の室外機置場２３への取入口が塞がれることを防止することができる。これにより、外気利用が阻害されることを防止することができる。

引き続いて、本発明の実施形態の変形例を説明する。本変形例では、室外機３２の動作を制御する。なお、以下において説明しない点については、上述した実施形態と同様である。図３は、本変形例に係る空調システム１００を示す平面図である。本変形例に係る空調システム１００に含まれる間接外気冷房装置３００には、上述した実施形態と同様に室外機置場２３に複数の室外機３２が設けられている。

上述した実施形態では、空調機３１と室外機３２とが一対一で配管３３により接続されていたが、本変形例では、全ての空調機３１と全ての室外機３２とが統合化された配管で接続される。具体的には、以下のように構成される。図３に示すように、空調機３１側の冷水ヘッダ１１０と室外機３２側の冷水ヘッダ１２０とが設けられ、それらの間を接続する配管１３０が設けられる。空調機３１側の冷水ヘッダ１１０には各空調機３１からの配管１１１が接続される。室外機３２側の冷水ヘッダ１２０には各室外機３２からの配管１２１が接続される。互いに接続された冷水ヘッダ１１０，１２０及び配管１３０，１１１，１２１内は、冷媒が流通することができる。この構成により、任意の空調機３１で熱交換に用いられる冷媒を、任意の室外機３２で冷却することができる。

冷水ヘッダ１１０，１２０及び配管１３０，１１１，１２１は、上述した実施形態と同様に、空調機３１から室外機３２へ冷媒を送るためのものと、室外機３２から空調機３１へ冷媒を送るためのものとの２つが設けられている。何れか一方向の配管１３０には、冷媒を流通させるためのポンプ１４０が設けられる。なお、図３では、空調機３１側の冷水ヘッダ１１０と室外機３２側の冷水ヘッダ１２０とを接続する配管１３０は、１つしか示されていないが、複数の配管１３０が設けられていてもよい。

冷水ヘッダ１１０に配管１１１が接続される部分、及び冷水ヘッダ１２０に配管１２１が接続される部分には、バルブが設けられている。動作していない空調機３１及び室外機３２に対応する配管１１１及び配管１２１のバルブを閉めることで、当該空調機３１及び室外機３２での冷媒の入出力を行わなくすることができる。

本変形例の構成のように、任意の室外機３２で冷媒を冷却することができる場合、間接外気冷房装置３００の動作状態、即ち、空調機３１の動作状態によっては、全ての室外機３２を動作させる必要がないことがある。例えば、サーバの稼動率が低い、あるいは実装台数が少ない場合には、全ての空調機３１を動作させる必要はない。その場合、それに応じて全ての室外機３２を動作させる必要がない。動作する室外機３２が少ない場合には、熱交換後の暖められた外気の発生が少なくなる。本変形例は、そのような場合であっても、効率的に間接外気冷房装置３００を動作させることができると共に熱交換後の外気の効率的な利用を行うことができるようにするものである。

なお、動作させる空調機３１及びどの程度の負荷（強度）で空調機３１を動作させるかについては、予めデータセンターの管理者等によって設定される。あるいは、それらは、サーバルーム２１内の温度等に応じて、自動的に制御が行われてもよい。

上記を実現するために、本変形例では、空調システム１００は、温度センサ１５０と、流量センサ１６０と、自動制御盤１７０とを備えて構成される。温度センサ１５０と、流量センサ１６０と、自動制御盤１７０とは、ハードウェアとしては従来の装置と同様のものを用いることができる。自動制御盤１７０は、温度センサ１５０及び流量センサ１６０にそれぞれ接続されており、それらのセンサ１５０，１６０から情報を受信できるようになっている。また、自動制御盤１７０は、各室外機３２、及び各配管１１１，１２１のバルブにそれぞれ接続されており、制御信号を送信して動作を制御できるようになっている。

温度センサ１５０は、配管１３０に設けられており、配管１３０内部の冷媒の温度（℃）を検出する、制御手段の一機能である。温度センサ１５０は、空調機３１から室外機３２へ冷媒を送るための配管１３０と、室外機３２から空調機３１へ冷媒を送るための配管１３０とのそれぞれに設けられており、それぞれの温度を検出する。温度センサ１５０は、検出したそれぞれの温度を、空調機３１の動作状態を示す情報として自動制御盤１７０に通知する。

流量センサ１６０は、空調機３１から室外機３２へ冷媒を送るための配管１３０に設けられており、配管１３０内部の冷媒の流量（ｌ／ｍｉｎ）を検出する、制御手段の一機能である。流量センサ１６０は、検出した流量を、空調機３１の動作状態を示す情報として自動制御盤１７０に通知する。

自動制御盤１７０は、温度センサ１５０及び流量センサ１６０から通知された空調機３１の動作状態及び室外機３２それぞれが設けられた位置に応じて、室外機３２の動作を制御する、制御手段の一機能である。自動制御盤１７０は、例えば、空調機械室２２の側面に設置されており、ＣＰＵ（Central Processing Unit）及びメモリを備えるコンピュータを含んで構成されている。具体的には、自動制御盤１７０は、以下のように制御を行う。

自動制御盤１７０は、温度センサ１５０及び流量センサ１６０から通知された情報に基づいて、空調機３１の動作に係る熱量を算出する。まず、自動制御盤１７０は、温度センサ１５０からの通知に基づき、室外機３２から空調機３１へ冷媒の温度と空調機３１から室外機３２へ冷媒の温度の温度差を算出する。続いて、自動制御盤１７０は、算出した温度差と流量センサ１６０から通知された流量との積を算出することで、熱量（ｋＷ）を算出する。

自動制御盤１７０には、予め、熱量と動作させる室外機３２の数との対応関係を記憶させておく。この対応関係は、熱量が大きいほど、動作させる室外機３２の数が大きいものである。自動制御盤１７０は、記憶した対応関係において、算出した熱量と対応している室外機３２の数を動作させる室外機３２の数に決定する。自動制御盤１７０は、決定した室外機３２の数の分だけ、外気の導入口２ｎから近い場所に設置された順に室外機３２を動作させると決定する。なお、自動制御盤１７０には、予め、外気の導入口２ｎから近い場所に設置された順に室外機３２を記憶させておく。

例えば、３台の室外機３２を動作させると決定した場合、図３にハッチングで示したように、外気の導入口２ｎから近い場所に設置された順に３台の室外機３２を動作させると決定する。自動制御盤１７０は、動作させると決定した室外機３２に対して、動作させる制御信号（例えば、電源をオンして動作を開始させる制御信号）を送信する。自動制御盤１７０は、動作させると決定した室外機３２以外の室外機３２に対して、動作を停止させる制御信号（例えば、動作を終了して電源をオフさせる制御信号）を送信する。上記の制御によって、室外機３２の運転台数を、例えば、サーバルーム２１での排熱（発熱）に応じて決定（削減）することができる。

自動制御盤１７０は、例えば、予め設定した一定時間間隔毎に上記の制御を行う。なお、自動制御盤１７０は、動作させると決定した室外機３２が既に動作していた場合、あるいは、動作させると決定した室外機３２以外の室外機３２が動作していなかった場合には、その室外機３２には制御信号を送信しないこととしてもよい。

また、動作させる室外機３２と空調機３１との間で冷媒が入出力できるようにするため、自動制御盤１７０は、動作させる室外機３２に接続された配管１２１のバルブを開ける制御を行う。一方、自動制御盤１７０は、動作させない室外機３２に接続された配管１２１のバルブを閉める制御を行う。また、冷水ヘッダ１１０，１２０間を接続する配管１３０が複数設けられている場合には、自動制御盤１７０は、配管１３０に設けられるバルブを制御して、動作させる室外機３２に近い配管１３０のみが用いられるようにしてもよい。以上が、本変形例に係る空調システム１００の構成である。

引き続いて、本変形例に係る空調システム１００の動作を説明する。空調システム１００では、温度センサ１５０によって配管１３０内部の冷媒の温度が検出されて、検出された温度が自動制御盤１７０に通知される。また、流量センサ１６０によって配管１３０内部の冷媒の流量が検出されて、検出された流量が自動制御盤１７０に通知される。続いて、自動制御盤１７０によって、温度センサ１５０及び流量センサ１６０から通知された情報に基づいて、動作される室外機３２が決定されて、決定された室外機３２が動作するように制御が行われる。

上記の制御以外、本変形例に係る空調システム１００は、上述した実施形態に係る空調システム１と同様に動作する。即ち、動作している室外機３２から送風される熱交換後の外気Ａ９が、導入口２ｎから暖房用室外機置場２５あるいは居室２４に導入される。室外機３２は導入口２ｎに近いものから順に動作するように制御されるため、導入口２ｎに近い位置で熱交換後の外気Ａ９が送風される。以上が、本変形例に係る空調システム１００の動作である。

本変形例の構成によれば、複数の室外機３２が設けられる間接外気冷房装置３００を用いた場合に、間接外気冷房装置３００の（空調機３１の）動作に合わせた必要な室外機３２のみを動作させることができる。即ち、効率的に間接外気冷房装置３００を動作させることができる。また、動作させる室外機３２を室外機３２が設置される位置、具体的には、導入口２ｎからの距離に応じて決定されるため、上記の通り、導入口２ｎに近い位置で熱交換後の外気が送風される。従って、熱交換後の外気が導入口２ｎに到達するまでに冷やされなくすることができる。即ち、例えば、サーバの稼動率が低い、あるいは実装台数が少ない等により、サーバルーム２１での排熱が不足する場合であっても、熱交換後の外気の効率的な利用を行うことができる。

また、外気を外気利用室へ導入するための導入口２ｎは、必ずしも室外機置場２３の側壁２ｉに設けられる必要はない。例えば、ダクト等を用いることで、室外機置場２３内の任意の位置に導入口２ｎを設けることができる。この場合でも、上述した変形例と同様に、当該任意の位置に設けられた導入口２ｎに近い位置に設置された室外機３２を動作させて、熱交換後の外気の効率的な利用を行うことができる。

１，１００…空調システム、２…建築物、２１…サーバルーム、２２…空調機械室、２３…室外機置場、２４…居室、２５…暖房用室外機置場、２ｃ…取込口、２ｆ…床、２ｋ…ガラリ、２ｍ…遮流板、２ｎ…導入口、３，３００…間接外気冷房装置、３１…空調機、３１１…第１の空調機コイル、３１２…第２の空調機コイル、３１３…空調機送風機、３２…室外機、３２１…室外機コイル、３２２…室外機送風機、３３…配管、３４…ポンプ、４…サーバラック、５…暖房用室外機、１１０，１２０…冷水ヘッダ、１１１，１２１，１３０…配管、１４０…ポンプ、１５０…温度センサ、１６０…流量センサ、１７０…自動制御盤。

Claims (6)

1. 外気との間の熱交換により冷媒を冷却させる室外機を有し、当該冷媒によって冷房を行う間接外気冷房装置と、
   前記室外機が設けられると共に外気を取り入れる取入口が設けられる室外機室と、
   前記室外機室における熱交換後の外気を利用可能とする外気利用システムと、
   を備える空調システム。
2. 前記外気利用システムは、前記室外機室から熱交換後の外気を導入可能なように前記室外機室と接続される外気利用室を含む請求項１に記載の空調システム。
3. 前記外気利用室に、暖房装置の室外機、又はヒートポンプ式の給湯器が設けられる請求項２に記載の空調システム。
4. 前記室外機室に、
   前記室外機室に導入された外気を外部に排出する排出口と、
   前記排出口と前記室外機との間に設けられる遮流部材と、
   が設けられる請求項１〜３の何れか一項に記載の空調システム。
5. 前記取入口は、室外機室の下面に設けられており、
   室外機室と外部とを仕切る壁は、前記下面よりも下まで延びている、請求項１〜４の何れか一項に記載の空調システム。
6. 前記間接外気冷房装置は、複数の前記室外機を有し、
   前記間接外気冷房装置の動作状態を検出して、検出した動作状態及び前記室外機それぞれが設けられた位置に応じて、室外機の動作を制御する制御手段を更に備える請求項１〜５の何れか一項に記載の空調システム。

Images