JP2017514095A - サーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムの製造方法 - Google Patents

サーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムの製造方法 Download PDF

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Abstract

ハウジングを設置する段階と、ハウジング内に１以上のフレームを設置する段階と、フレーム上に、ハウジング内部の空間を、２以上の空間に分離する隔壁部を設置する段階と、隔壁部によって形成されながら、外気をサーバ室に供給する供給部の一側に、外部から供給された外気にミストを噴射するミスト噴射部を形成する段階と、ミスト噴射部の一側に、外部から供給された外気をフィルタリングするフィルタ部を形成する段階と、フィルタ部の一側に、外気が流入する外気流入部を形成する段階と、を含むサーバ室冷却装置の製造方法である。

Description

本発明は、外部の自然空気を利用してサーバ室を冷却させるサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムの製造方法に関する。
データセンターに具備されるサーバ、ネットワーク装備、エンタープライズ装備などは、熱を発生させる。従って、かような装備を運用するデータセンターは、熱を冷却させるための大規模な設備も運用している。
データセンターの熱を冷却させるためには、冷たい空気をそれぞれの装備に供給しなければならず、一般的に、そのために、冷たい空気を生成する恒温器を利用している。
しかし、恒温器、及び恒温器と連繋される設備を稼動するために消耗するエネルギーは、データセンターで使用される全体電力の５０〜６０％ほどに該当する。従って、データセンターの冷却に投入されるエネルギー節減のために、建物外の冷たい空気をサーバ室に流入させ、装備の熱を冷却させる方式が最近導入されている。
それと関連して、韓国公開特許公報第１０−２０１１−０１２９５１４号（公開日２０１１年１２月２日）「グリーンコンピューティング環境を実現したインターネットデータセンター空調システム」などには、外部空気がデータセンターに流入するように制御し、冷却部を介して冷却し、データセンターの内部に流入するようにする技術などが開発されている。
前述の背景技術は、発明者が本発明の導出のために保有しているか、あるいは本発明の導出過程で習得した技術情報であり、必ずしも本発明の出願前に一般公衆に公開された公知技術とすることはできない。
本発明の実施形態は、外部空気を利用してデータセンターの適正温度及び適正湿度を維持させることができるサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムの製造方法を提供する。
また、本発明の実施形態は、データセンターの冷却に消耗するエネルギーを節減することができるサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムの製造方法を提供する。
また、本発明の実施形態は、外部空気を利用してデータセンターを冷却することができる期間を延長させることができるサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムの製造方法を提供する。
また、本発明の実施形態は、外部空気に含まれる異物をさらに効果的に遮断することができ、維持補修に消耗する費用を節減させることができるサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムの製造方法を提供する。
また、本発明の実施形態は、外部空気の温度／湿度状態による変化が多い環境条件に適するサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムの製造方法を提供する。
また、本発明の実施形態は、第１供給部が非常外気導入部の役割を行うように構成され、システム故障のような非常時に、外気を即座にサーバ室内部に供給し、サーバ室内の温度上昇を防止するサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムの製造方法を提供する。
また、本発明の実施形態は、サーバ室とサーバ室冷却装置との連結のために、既存のデータセンターの構造を変更せずにそのまま活用することができるサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムの製造方法を提供する。
また、本発明の実施形態は、恒温器設置及び冷気供給などのための別途の空間を形成する必要がなくなり、データセンター内部の空間活用度が向上するサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムの製造方法を提供する。
本発明の一実施形態は、ハウジングを設置する段階と、前記ハウジング内に１以上のフレームを設置する段階と、前記フレーム上に、前記ハウジング内部の空間を、２以上の空間に分離する隔壁部を設置する段階と、前記隔壁部によって形成されながら、外気をサーバ室に供給する供給部の一側に、外部から供給された外気にミスト（ｍｉｓｔ）を噴射するミスト噴射部を形成する段階と、前記ミスト噴射部の一側に、外部から供給された外気をフィルタリングするフィルタ部を形成する段階と、前記フィルタ部の一側に、外気が流入する外気流入部を形成する段階と、を含むサーバ室冷却装置の製造方法を開示する。
本発明の他の実施形態は、前記ある１項の製造方法によってサーバ室冷却装置を製造する段階と、前記サーバ室冷却装置の一側に、第１方向に沿って配置される複数個のサーバラックを具備するサーバ室を形成する段階と、を含むデータセンターの空調システムの製造方法を開示する。
前述のところ以外の他側面、特徴、利点が、以下の図面、特許請求の範囲、及び発明の詳細な説明から明確になるであろう。
本発明の実施形態によるサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムの製造方法によって、建物外部から引き込まれた外気にミストを噴霧して冷却された空気をサーバ室内部に供給することにより、温度／湿度状態による変化が多い環境条件でも、年中無中断運用が可能であり、従って、データセンターの冷却に消耗するエネルギーを画期的に節減することができる。
また、本発明の実施形態によるサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムの製造方法によって、汚染度によって自動的に交替される二重フィルタを利用して、外気に含まれる異物を遮断することにより、さらに効果的に異物を遮断することができ、維持補修に消耗する費用を節減することができる。
また、本発明の実施形態によるサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムの製造方法によって、建物外部から引き入れられる外気の温度及び湿度を測定し、それを基にミストの噴霧量が調節されるように制御することにより、外部空気の温度／湿度状態による変化が多い環境条件でも、最適の運転が可能である。
また、本発明の実施形態によるサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムの製造方法によって、システム故障のような非常時に、外気を即座にサーバ室内部に供給し、サーバ室内の温度上昇を防止するという効果を得ることができる。
また、本発明の実施形態によるサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムの製造方法によって、データセンター内部の空間活用度が向上するという効果を得ることができる。
また、本発明の実施形態によるサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムの製造方法によって、サーバ室とサーバ室冷却装置との連結において、既存のデータセンターの構造を変更せずにそのまま活用することができる。
本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置の斜視図である。 図１のサーバ室冷却装置の側面図である。 図１のサーバ室冷却装置の外気流入部を詳細に示す斜視図である。 図１のサーバ室冷却装置のフィルタ部を詳細に示す斜視図である。 図１のサーバ室冷却装置のミスト噴射部及び冷却部を詳細に示す斜視図である。 図１のサーバ室冷却装置の第１供給部及び第２供給部を詳細に示す斜視図である。 本発明の一実施形態によるデータセンターの空調システムの斜視図である。 図７のデータセンターの空調システムの平面図である。 図７のデータセンターの空調システムのクールゾーンの側面図である。 図７のデータセンターの空調システムのホットゾーンの側面図である。 本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置の製造方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置の製造方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置の製造方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置の製造方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置の製造方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置の製造方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置の製造方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置の製造方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置の製造方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置の製造方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置の製造方法を示すフローチャートである。 本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置の製造方法を示すフローチャートである。 ハウジングのいずれか１側面を示す斜視図である。 図２３の一側面と噛み合わさるように形成されたハウジングの他側面を示す斜視図である。
本発明は、多様な変換を加えることができ、さまざまな実施形態を有することができるが、特定実施形態を図面に例示し、詳細な説明によって詳細に説明する。本発明の効果、特徴、及びそれらを達成する方法は、図面と共に詳細に説明する実施形態を参照すれば、明確になるであろう。しかし、本発明は、以下で開示される実施形態に限定されるものではなく、多様な形態に具現されるのである。以下の実施形態において、第１、第２のような用語は、限定的な意味ではなく、１つの構成要素を他の構成要素と区別する目的に使用された。また、単数の表現は、文脈上明白に異なって意味しない限り、複数の表現を含む。また、「含む」または「有する」というような用語は、明細書上に記載された特徴または構成要素が存在するということを意味するものであり、１以上の他の特徴または構成要素が付加される可能性をあらかじめ排除するものではない。また、図面においては、説明の便宜のために、構成要素がその大きさが誇張されていたり縮小されていたりする。例えば、図面に示された各構成の大きさ及び厚みは、説明の便宜のために任意に示されており、本発明は、必ずしも図示されたところに限定されるものではない。
以下、添付された図面を参照し、本発明の実施形態について詳細に説明することにし、図面を参照して説明するとき、同一であるか対応する構成要素は、同一図面符号を付し、それに係わる重複説明は省略する。
図１は、本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置の斜視図であり、図２は、図１のサーバ室冷却装置の側面図である。一方、図３は、図１のサーバ室冷却装置の外気流入部を詳細に示す斜視図であり、図４は、図１のサーバ室冷却装置のフィルタ部を詳細に示す斜視図であり、図５、は図１のサーバ室冷却装置のミスト噴射部及び冷却部を詳細に示す斜視図であり、図６は、図１のサーバ室冷却装置の第１供給部及び第２供給部を詳細に示す斜視図である。
まず、図１及び図２を参照すれば、本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置１００は、外気流入部１１０、フィルタ部１２０、ミスト噴射部１３０、冷却部１４０、第１供給部１５０及び第２供給部１６０を含む。
本発明の一実施形態による、外気を利用したサーバ室冷却装置１００は、データセンター（ｄａｔａ ｃｅｎｔｅｒ）のように、熱を冷却させる必要がある場所に、冷たい外部空気を供給することにより、温度／湿度状態による変化が多い環境条件でも、年中無中断で、外部（例えば、建物外側）の空気を利用して、さらに低コストでサーバ室（ｓｅｒｖｅｒ ｒｏｏｍ）内部を冷却させることを一特徴とする。以下では、それについてさらに詳細に説明する。
図１、図２及び図３を参照すれば、外気流入部１１０は、サーバ室冷却装置１００外部の空気を、サーバ室冷却装置１００内部に流入させる役割を行う。かような外気流入部１１０は、ＯＡダンパ（ｏｕｔｓｉｄｅ ａｉｒ ｄａｍｐｅｒ）１１１、デミステアフィルタ（ｄｅｍｉｓｔｅｒ ｆｉｌｔｅｒ）１１３、格子部（ｇｒａｔｉｎｇ）１１５及びＲＡダンパ（ｒｅｔｕｒｎ ａｉｒ ｄａｍｐｅｒ）１１７を含む。また、図面には図示されていないが、ＯＡダンパ１１１とデミステアフィルタ１１３との間に、所定のメッシュ（ｍｅｓｈ）（図示せず）をさらに具備することができる。
ＯＡダンパ１１１は、外気流入部１１０の開閉を制御し、外気流入部１１０を介して流入する外気の量を制御する役割を行う。かようなＯＡダンパ１１１の一例として、電動モータ、または空気圧によって自動的に開閉されるモータダンパ（ＭＤ：ｍｏｔｏｒ ｄａｍｐｅｒ）が具備されてもよい。
デミステアフィルタ１１３は、蒸気中の水気または異物を除去する装置であり、網を幾重にも重ねるか、あるいは纎維状の物体を充填するような方法で構成される。かようなデミステアフィルタ１１３は、抵抗が小さくて集塵効率が高く、高度の耐食性を有するように形成され、簡単に掃除が可能であって軽量であるので、取り扱いが簡便であるという長所を有する。
ここで、本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置１００の外気流入部１１０は、外気が流入するＯＡダンパ１１１にすぐに隣接するように、メッシュ（図示せず）とデミステアフィルタ１１３とを具備し、サーバ室冷却装置１００内部に、外気内に含まれた異物が入り込まないようにすることを一特徴とする。すなわち、ＯＡダンパ１１１にすぐに隣接するようにメッシュ（図示せず）を具備し、鳥やその他大きい虫の入り込みを防止し、その内側には、デミステアフィルタ１１３を具備し、サーバ室冷却装置１００内部に入り込む異物を除去するのである。そのとき、デミステアフィルタ１１３は、複数個具備され、図３に図示されているように、大風量を処理するために、複数個のデミステアフィルタ１１３がジグザグ配列で設置され、設置面積を広げることができる。
外気流入部１１０の下部底面、すなわち、フィルタ部１２０と連結される面には、多数の開口部が形成された格子部１１５が具備され、外気流入部１１０に流入した外気をフィルタ部１２０に通過させることができる。
一方、外気流入部１１０の一側には、サーバ室内を通過したリターン空気が供給されるリターンダクト部１７０が連結され、外気流入部１１０とリターンダクト部１７０との間には、外気流入部１１０とリターンダクト部１７０との空気流動を制御するためのＲＡダンパ）１１７がさらに形成されてもよい。かようなＲＡダンパ１１７によって、外気とリターン空気との混合比率を調節することにより、サーバ室冷却装置１００内部に供給される空気の温度を適切なレベルに制御することができるのである。
一方、外気流入部１１０の外形をなすケースは、例えば、ウレタンなどの材質から形成され、全体の内外部シーリング作業を行い、空気流出がないように設置される。また、図面には図示されていないが、外気流入部１１０内には、フィルタの差圧を確認するように、デミステアフィルタ用差圧ケージ（図示せず）が追加して設置されてもよい。
前述の外気流入部１１０のデミステアフィルタ１１３と、フィルタ部１２０のロールフィルタ（ｒｏｌｌ ｆｉｌｔｅｒ）１２１は、外気に含まれたほこりのような異物を遮断し、サーバ室に具備されるサーバ、ネットワーク装備、エンタープライズ装備などに障害が発生することを防止する役割を行うことができる。
次に、図１、図２及び図４を参照すれば、フィルタ部１２０は、外気流入部１１０の一側に配置され、外気流入部１１０を介して供給された外気をフィルタリングする役割を行う。かようなフィルタ部１２０は、外気流入部１１０の下方に配置され、従って、外気流入部１１０の外気流入方向と実質的に垂直である方向に形成されてもよい。
フィルタ部１２０は、ロールフィルタ１２１を具備することができる。ロールフィルタ１２１は、外気内に含まれた異物をさらに一度濾過する役割を行うことができる。ここで、ロールフィルタ１２１は、巻き取り型に形成され、フィルタの汚染度によって、自動的に交替され、従って、１回装着で長期間使用することができ、濾過部材の交替が簡単であり、交替時間を節減することができる。かようなロールフィルタ１２１は、別途のコントローラ（図示せず）を設置し、フィルタの前後差圧によって運転されるように構成することができ、例えば、圧力損失７ｍｍＡｑ〜２０ｍｍＡｑ範囲で、差圧センサによって、自動的に運転可能になるように設定されてもよい。またそのとき、差圧範囲をユーザが指定することも可能であろう。かようなロールフィルタ１２１は、耐久性にすぐれるステンレススチール、及び陽極酸化処理したアルミニウムなどの材質から形成され、また濾過部材の種類によって、何回も洗浄して再使用が可能になるように形成されてもよい。
次に、図１、図２及び図５を参照すれば、ミスト噴射部１３０は、フィルタ部１２０の一側に配置され、フィルタ部１２０を通過した外気にミストを噴射する役割を行う。詳細には、ミスト噴射部１３０は、噴射ノズル１３１を具備し、サーバ室内部の温度及び湿度が適正状態に維持されるように、外気流入部１１０を介して引き込まれた外気に、微細な粒子の水、すなわち、ミストを噴射する。すなわち、ミスト噴射部１３０は、外気にミストを噴射することにより、外気の特徴である低い湿度を高め、温度は低め、装備運用に適する空気をサーバ室内部に供給する。かようなミスト噴射部１３０は、ポンプで水圧を上げ、噴射ノズル１３１を介して、ミスト噴射部１３０を通過する外気に、直接噴射方式でミストを噴射することができる。ここで、ミスト噴射の効果を最大化させるために、噴射ノズル１３１と、冷却部１４０の冷却部材１４１との距離は、最適化される。そのように、外気にミストを直接噴射することだけでも、外気の温度を約２〜４℃ほど低くすることができるので、冷却部１４０の作動時間を短縮させ、エネルギーを節減するという効果を得ることができる。
一方、ミスト噴射部１３０には、凝縮された水を捕集するためのドレイン部１３３がさらに形成されてもよい。かようなドレイン部１３３は、ミスト噴射部１３０下部に形成され、凝縮されて底にたまった水を円滑に外部に排出する役割を行うことができる。
一方、冷却部１４０は、ミスト噴射部１３０と第１供給部１５０との間に配置され、ミスト噴射部１３０を通過した外気をさらに一度冷却する役割を行う。冷却部１４０は、冷却コイル形態の冷却部材１４１を具備することができ、ここで、冷却部材１４１は、楕円形コイル（ｏｖａｌ ｃｏｉｌ）でもある。すなわち、冷却部材１４１は、楕円形の銅管から形成されて空気抵抗を最小化させると共に、コイル後方の冷却性能が改善するように形成される。かような楕円形コイルは、高風速にも低い定圧を維持することができ、エネルギー節減に適する。
従来のデータセンターの空調システムの場合、サーバ室冷却装置とは別途に、サーバ室の一側に、冷たい空気を生成する恒温器を具備することが一般的であった。その場合、サーバ室の一側に、恒温器が具備されなければならないので、データセンター内に恒温器を配置するための別途の空間が必要であり、また、サーバ室と恒温器との連結のために、サーバ室の構造を変更しなければならないような問題点が存在した。
それに比べ、本発明の一実施形態による、サーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムの場合、恒温器の役割を行う冷却部１４０を、サーバ室冷却装置１００内部に具備し、恒温器配置のための別途の空間が不要になることにより、データセンター内部の空間活用度が向上するという効果を得ることができる。さらには、サーバ室と恒温器との連結のために、サーバ室構造を変更する必要がなくなるので、既存のデータセンターの構造を変更せずに、そのまま活用するという効果を得ることができる。
次に、図１、図２及び図６を参照すれば、第１供給部１５０は、ミスト噴射部１３０または冷却部１４０の一側に配置され、ミスト噴射部１３０または冷却部１４０を通過した外気を、サーバ室、特に、サーバ室の下部に供給する役割を行う。第１供給部１５０は、第１供給ダンパ１５１を具備し、第１供給ダンパ１５１は、第１供給部１５０の開閉を制御し、第１供給部１５０を介してサーバ室に供給される空気の量を制御する役割を行う。かような第１供給ダンパ１５１の一例として、電動モータ、または空気圧によって自動的に開閉されるモータダンパ（ＭＤ）が具備されてもよい。かような第１供給ダンパ１５１は、システム故障のような非常時に、外気を即座にサーバ室内部に供給し、サーバ室内の温度上昇を防止する役割を行うこともできる。
第２供給部１６０は、第１供給部１５０の一側に配置され、ミスト噴射部１３０または冷却部１４０を通過した外気を、サーバ室、特に、サーバ室の上部に供給する役割を行う。かような第２供給部１６０は、第１供給部１５０の上方に形成されてもよい。かような第２供給部１６０は、送風ファン１６１及び第２供給ダンパ１６３を具備することができる。
送風ファン１６１は、外気流入部１１０を介して流入した外気を、第２供給部１６０の方に吸い込む役割を行う。すなわち、一直線上に配置されたフィルタ部１２０、ミスト噴射部１３０、冷却部１４０及び第１供給部１５０に沿って移動する自然な空気流路の上部に送風ファン１６１を設置することにより、送風ファン１６１の逆回転を防止することができ、第１供給部１５０から第２供給部１６０への転換運転時に、遅延時間が必要なくなるという長所を有することができる。
後述するように、本発明の一実施形態によるデータセンターの空調システム１は、複数個の送風ファン１６１を具備することができ、それぞれの送風ファン１６１の風量を個別的に調節することができるように形成されることにより、一部の送風ファン１６１に故障が発生しても、残りの送風ファン１６１の風量を高め、全体風量を一定に維持するようにすることもできる。
一方、第２供給ダンパ１６３は、第２供給部１６０の開閉を制御し、第２供給部１６０を介してサーバ室に供給される空気の量を制御する役割を行う。かような第２供給ダンパ１６３の一例として、電動モータ、または空気圧によって自動的に開閉されるモータダンパ（ＭＤ）が具備されてもよい。
そのように、サーバ室冷却装置１００下部に配置される第１供給部１５０と、サーバ室冷却装置１００の上部に配置される第２供給部１６０とを共に具備することにより、サーバラック２１０（図７）の構成によって、外気の供給構造を異にするという効果を得ることができる。さらに、サーバ室冷却装置１００下部に配置される第１供給部１５０を形成することにより、従来冷気供給配管として使用された、サーバラック２１０（図７）の下部空間を、サーバラック２１０（図７）の一部として活用することができるようになることにより、サーバ室２００空間を追加して確保するという効果を得ることができる。
すなわち、従来のデータセンターの空調システムの場合、サーバ室に冷気を供給するために、サーバ室の下部に冷気供給のための空間が形成されなければならなかった。従って、サーバ室下部に一定程度空間を残しておき、その上にサーバを配置するための底面を形成しなければならず、従って、冷却方式の変更時、サーバ室の構造を変更しなければならないという問題点が存在した。また、サーバ室下部に形成された空間ほど、サーバ室内部の空間が減り、空間活用度の低くなるという問題点が存在した。
それに比べ、本発明の一実施形態による、サーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムの場合、サーバ室冷却装置１００下部に配置される第１供給部１５０と、サーバ室冷却装置１００の上部に配置される第２供給部１６０とを共に具備することにより、サーバ室下部に、冷気供給のための別途の空間を形成する必要がなくなり、データセンター内部の空間活用度が大きく向上するという効果を得ることができる。さらには、サーバ室とサーバ室冷却装置との連結のために、サーバ室構造を変更する必要がなくなるので、既存のデータセンターの構造を変更せずに、そのまま活用するという効果を得ることができる。
一方、図面には図示されていないが、サーバ室冷却装置１００には、外気流入部１１０から引き入れられる外気の温度及び湿度を測定する測定部（図示せず）がさらに具備されてもよい。測定部は、一例として、温度を測定する温度センサ、及び湿度を測定する湿度センサを含んでもよい。測定部で測定された外気の温度及び湿度についての情報は、制御部（図示せず）に伝送される。
制御部（図示せず）は、測定部（図示せず）から受信した、外気の温度及び湿度についての情報を基に、外気流入部１１０を介して引き込まれた外気が、適正温度／湿度になるように、ミスト噴射部１３０で噴射されるミストの噴射量を調節し、流入した外気が冷却または加湿されるようにする。
例えば、制御部（図示せず）は、サーバ室内部の温度／湿度についての情報と、外気の温度／湿度についての情報とを比較し、サーバ室内部の冷却が必要であると判断される場合、ミストの噴射量を調節することにより、外気の温度を低くすることができる。反対に、制御部が、サーバ室内部の温度は適正温度であるが、加湿が必要であると判断される場合、ミストの噴射量を調節することにより、サーバ室内部に供給される外気の湿度を高めることもできる。
図７は、本発明の一実施形態による、データセンターの空調システムの斜視図であり、図８は、図７のデータセンターの空調システムの平面図である。図９は、図７のデータセンターの空調システムのクールゾーンの側面図であり、図１０は、図７のデータセンターの空調システムのホットゾーンの側面図である。
ここで、図９の冷たい空気（ＳＡ：ｓｕｐｐｌｙ ａｉｒ）は、クールゾーン（ＣＺ：ｃｏｏｌ ｚｏｎｅ）での空気フローを示し、図１０の熱い空気（ＲＡ：ｒｅｔｕｒｎ ａｉｒ）は、ホットゾーン（ＨＺ：ｈｏｔ ｚｏｎｅ）での空気フローを示すのである。
図７、図８、図９及び図１０を参照すれば、サーバ室冷却装置１００を具備するデータセンターの空調システム１は、サーバ室２００、サーバ室２００内に第１方向（Ａ方向）に沿って配列された複数個のサーバラック２１０、及びサーバ室２００の一側に形成され、外部から外気が流入し、それをサーバ室２００に供給する１以上のサーバ室冷却装置１００を含む。
そのとき、それぞれのサーバラック２１０には、複数個のサーバが具備され、各サーバラック２１０間の空間は、相互にホットゾーン（ＨＺ）とクールゾーン（ＣＺ）とになる。ここで、クールゾーン（ＣＺ）は、サーバ室冷却装置１００と連結され、サーバ室冷却装置１００から冷たい空気を供給される。クールゾーン（ＣＺ）に供給された冷たい空気は、サーバラック２１０に流入し、サーバラック２１０に具備される複数個のサーバを通過しながら、それによって加熱された後、ホットゾーン（ＨＺ）、及びそれと連結された排気部２２０を経て外部に排出されるか、あるいはサーバ室冷却装置１００に再び供給される。従って、クールゾーン（ＣＺ）は、サーバ室冷却装置１００と連結されてオープンされており、ホットゾーン（ＨＺ）は、サーバ室冷却装置１００に対して遮断されている。ここで、図７には、ホットゾーン（ＨＺ）とクールゾーン（ＣＺ）とが互いに連通されているように図示されているが、それは、図示の便宜のためのものであり、ホットゾーン（ＨＺ）とクールゾーン（ＣＺ）とが互いに連通されることもあるが、効率的なサーバの冷却のためには、ホットゾーン（ＨＺ）とクールゾーン（ＣＺ）とが互いに遮断され、クールゾーン（ＣＺ）は、サーバ室冷却装置１００と連結されてサーバ室冷却装置１００から冷たい空気（ＳＡ）が供給され、ホットゾーン（ＨＺ）は、サーバ室冷却装置１００に対して遮断され、熱い空気（ＲＡ）を、サーバ室２００上部に具備された排気部２２０に排気するように形成されてもよい。
それについてさらに詳細に説明すれば、サーバ室２００のクールゾーン（ＣＺ）に供給される冷たい空気（ＳＡ）は、それぞれの一連のサーバラック２１０に供給され、サーバラック２１０から排出される熱い空気（ＲＡ）は、ホットゾーン（ＨＺ）を介して、サーバ室２００上部に具備された排気部２２０に流入する。排気部２２０に流入した空気は、必要によって、サーバ室冷却装置１００に再び流入するか、またはサーバ室２００外部に排気される。
ここで、排気部２２０は、サーバ室２００上部に設置され、サーバ室２００内部の空気を排気する。排気部２２０は、一例として、ダクト（ｄｕｃｋ）によって具現されるが、サーバ室冷却装置１００から供給された冷たい空気が、サーバ室２００に具備されたサーバラック２１０を介して加熱され、サーバ室２００上部に上がれば、それを吸気し、サーバ室２００外部に排気することができる。
かようなサーバ室２００の排気部２２０は、サーバ室冷却装置１００のリターンダクト部１７０と連結されている。従って、制御部の制御によって、サーバ室２００に排出された熱い空気は、排気部２２０及びリターンダクト部１７０を介して、サーバ室冷却装置１００に流入することにより、外気と、サーバ室２００内部の空気とが混合する。その場合、ミスト噴射部１３０は、混合された空気にミストを噴霧することにより、さらに効率的にサーバ室２００が冷却または加湿されるようにする。
一方、サーバ室冷却装置１００は、第１方向（図７のＡ方向）に沿って複数個が具備されてもよい。また、複数個のサーバ室冷却装置１００は、相互間に空気の流動が可能になるようにオープンされて形成されてもよい。すなわち、それぞれのサーバ室冷却装置１００は、相互間に空気の流動が可能になるように、互いに隣接するサーバ室冷却装置１００の側壁は、いずれも開放されて形成されてもよい。従って、複数個のサーバ室冷却装置１００を具備したデータセンターの空調システム１全体が、一体として作動することができるのである。すなわち、前述のように、複数個の送風ファン１６１が、それぞれの送風ファン１６１の風量を個別的に調節することができるように形成されることにより、一部の送風ファン１６１に故障が発生しても、残りの送風ファン１６１の風量を高め、全体風量を一定に維持するようにすることもできる。
そのように、互いに通孔された複数個のサーバ室冷却装置１００を具備し、サーバ室２００外側の空間全体を、１つの冷却装置として使用することが可能になることにより、空気抵抗を減らし、搬送動力を節減することができ、冷却装置内部にダクトがなく、周囲環境が複雑ではなく、維持補修空間を確保することが可能になる。さらには、気流の安定化により、装備内の騒音及び振動を最小化させることができ、装備の寿命も延長し、安定した空気フローにより、定圧損失を最小化させることができる。また、本発明の一実施形態による空調システム１は、ビルトアップ（ｂｕｉｌｔ ｕｐ）方式とパッケージ（ｐａｃｋａｇｅ）方式とを混合した構造で、ビルトアップ方式の長所である空間活用の優秀性と、パッケージ方式の長所である気密及び断熱の優秀性とをいずれも得ることができるという効果を有する。
以下では、かようなデータセンターの空調システム１の作動方法について、さらに詳細に説明する。
データセンター外部の外気は、サーバ室冷却装置１００の外気流入部１１０を介して、サーバ室冷却装置１００内部に引き入れられる。そのとき、外気に含まれる異物は、外気流入部１１０及びフィルタ部１２０を介して遮断される。異物が遮断された外気は、サーバ室冷却装置１００のミスト噴射部１３０を通過しながら、ミスト噴射部１３０で噴霧されるミストによって、冷却または加湿される。その後、冷却または加湿された外気は、サーバ室冷却装置１００の一側に具備される第１供給部１５０及び／または第２供給部１６０を介して、サーバ室２００に供給される。そのとき、サーバ室冷却装置１００は、外気の温度が、既設定の値以上である場合、サーバ室冷却装置１００の冷却部１４０に具備される冷却部材１４１を稼動させることにより、サーバ室２００内部に、さらに冷たい空気が供給されるようにする。
次に、サーバ室２００のクールゾーン（ＣＺ）に供給された冷たい空気は、サーバ室２００に具備されたサーバラック２１０に流入し、サーバラック２１０に含まれる複数個のサーバによって加熱された後、ホットゾーン（ＨＺ）に排出され、ホットゾーン（ＨＺ）の上側に具備された排気部２２０を介して、サーバ室２００外部に排気される。そのとき、必要によって、排気部２２０に排出された空気の一部は、サーバ室冷却装置１００のリターンダクト部１７０を介して、外気流入部１１０に再び供給されてもよい。
かような本発明によって、データセンターの空調システムに具備される装備数量を減らすことにより、空間の効率的活用が可能になるという効果を得ることができる。また、ミスト噴射部１３０と冷却部１４０との間隔を最適化させることにより、ミスト噴射による冷却効率を向上させるという効果を得ることができる。また、外気流路の屈曲を最小化させ、自然気流空間を確保し、外気を流動させるための動力を低減するという効果を得ることができる。さらには、一次の動力電気なしに、二次の排気動力だけで冷却が可能になることにより、サーバ室内の外気供給確保率上昇によって、エネルギーをさらに低減するという効果を得ることができる。
以下では、かようなサーバ室冷却装置１００、及びそれを具備するデータセンターの空調システム１の製造方法について、さらに詳細に説明する。
図１１ないし図２２は、本発明の一実施形態による、サーバ室冷却装置１００の製造方法を示すフローチャートである。
前述の図面と、図１１ないし図２２とを参照すれば、本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置１００の製造方法は、ハウジングが設置される段階、前記ハウジング内に、冷却水供給配管が設置される段階、前記ハウジングの基底面に、底部が設置される段階、前記ハウジングの外側壁に沿って内側壁が設置される段階、前記ハウジング内に、フレームが設置される段階、前記フレーム上に、隔壁部が設置される段階、前記隔壁部によって形成された第２供給部に、送風ファンが設置される段階、前記フレームに沿って、冷却部が設置される段階、前記冷却部の一側に、ミスト噴射部及びフィルタ部が設置される段階、前記フィルタ部の一側に、格子部が設置される段階、前記格子部の一側に、外気流入部が設置される段階、前記外気流入部と連通されるように、リターンダクト部が設置される段階を含む。
それらについてさらに詳細に説明すれば、次の通りである。
まず、図１１を参照すれば、地面上に、ハウジング１１が設置される。ハウジング１１は、サーバ室冷却装置１００の全体外形をなし、その内部に、図１などに図示された、外気流入部１１０、フィルタ部１２０、ミスト噴射部１３０、冷却部１４０、第１供給部１５０及び第２供給部１６０などが配置される。
ハウジング１１は、底面を形成する基底部１３、上部面を形成する上板部１９、基底部１３と上板部１９との間に形成され、それらを支持する第１外側壁１５、及び第２外側壁１７を含む。ここで、第１外側壁１５及び第２外側壁１７は、それぞれ外部及びサーバ室２００と連通されるように、一部がオープンされて形成されてもよい。そして、ハウジング１１は、全体内外部シーリング作業を行い、空気流出がないように地面上に設置される。
一方、前述のように、サーバ室冷却装置１００は、第１方向（図７のＡ方向）に沿って複数個が具備され、その場合、互いに隣接するサーバ室冷却装置１００のハウジング１１は、互いに連結されて結合可能になるように形成されなければならない。そのために、隣接するハウジング１１の側面部は、互いに噛み合う形状に形成され、それについては、図２３及び図２４でさらに詳細に説明する。
次に、図１２を参照すれば、ハウジング１１内、に冷却水供給配管２１が設置される。冷却水供給配管２１は、地面と垂直である方向に沿って形成され、冷却部１４０（図１）に、所定の冷却水を供給する役割を行うことができる。
次に、図１３を参照すれば、ハウジング１１の基底部１３に、底部２３が設置される。そのとき、底部２３は、ミスト噴射部１３０（図１）のドレイン部１３３（図１）を含み、ドレイン部１３３は、ミスト噴射部１３０下部に形成されて凝縮され、底にたまった水を円滑に外部に排出する役割を行うことができる。それ以外にも、各構成要素の設置、または排水などに係わる多様な構成要素が底部２３に含まれる。
次に、図１４を参照すれば、ハウジング１１の外側壁１５，１７に沿って、内側壁２５，２７が設置される。ここで、第１内側壁２５及び第２内側壁２７は、それぞれ外部及びサーバ室２００と連通されるように、第１外側壁１５及び第２外側壁１７と対応し、一部がオープンされて形成されてもよい。
次に、図１５を参照すれば、ハウジング１１内にフレーム３１が設置される。ここで、フレーム３１は、大体、ビーム状あるいは柱状に形成され、図１などに図示された、外気流入部１１０、フィルタ部１２０、ミスト噴射部１３０、冷却部１４０、第１供給部１５０及び第２供給部１６０などの各構成要素を区画する役割を行う。
次に、図１６を参照すれば、フレーム３１上に、隔壁部３３が設置される。隔壁部３３は、１以上のプレートから形成され、ハウジング１１内の空間を分離する役割を行い、外部から流入した外気の流動経路を定義する役割を行う。すなわち、隔壁部３３によって、外気がサーバ室２００（図７）に移動する経路（すなわち、外気流入部１１０、フィルタ部１２０、ミスト噴射部１３０、冷却部１４０、第１供給部１５０及び第２供給部１６０）と、その以外の空間とが分離される。
次に、図１７を参照すれば、隔壁部３３によって形成された第２供給部１６０内に、送風ファン１６１が設置される。ここで、送風ファン１６１は、外気流入部１１０を介して流入した外気を、第２供給部１６０側に吸い込む役割を行う。すなわち、一直線上に配置された、フィルタ部１２０、ミスト噴射部１３０、冷却部１４０及び第１供給部１５０に沿って移動する自然な空気流路の上部に、送風ファン１６１を設置することにより、送風ファン１６１の逆回転を防止することができ、第１供給部１５０から第２供給部１６０への転換運転時、遅延時間が必要なくなるという長所を有することができる。
次に、図１８を参照すれば、第１供給部１５０及び第２供給部１６０の一側に、フレーム３１に沿って、冷却部１４０が設置される。ここで、冷却部１４０は、続けて配置されるミスト噴射部１３０と、前述の第１供給部１５０との間に配置され、ミスト噴射部１３０を通過した外気をさらに一度冷却する役割を行う。冷却部１４０は、冷却コイル形態の冷却部材１４１を具備することができ、ここで、冷却部材１４１は、楕円形コイルでもある。一方、図面には図示されていないが、冷却部１４０は、底部２３を介して冷却水供給配管２１と連結され、それを介して、冷却に必要な冷却水を供給される。
次に、図１９を参照すれば、冷却部１４０の一側に、ミスト噴射部１３０及びフィルタ部１２０が形成される。まず、冷却部１４０の一側に、ミスト噴射部１３０の噴射ノズル１３１が設置される。詳細には、ミスト噴射部１３０の噴射ノズル１３１は、サーバ室内部の温度及び湿度が適正状態に維持されるように、外気流入部１１０を介して引き込まれた外気に、微細な粒子の水、すなわち、ミストを噴射する。すなわち、ミスト噴射部１３０は、外気にミストを噴射することにより、外気の特徴である低い湿度を高め、温度は低め、装備運用に適する空気をサーバ室内部に供給する。かようなミスト噴射部１３０は、ポンプで水圧を上げ、噴射ノズル１３１を介して、ミスト噴射部１３０を通過する外気に直接噴射方式でミストを噴射することができる。
一方、ミスト噴射部１３０の一側には、フィルタ部１２０のロールフィルタ１２１が設置される。ロールフィルタ１２１は、外気内に含まれた異物をさらに一度濾過する役割を行うことができ、巻き取り型に形成され、フィルタの汚染度によって自動的に交替される。従って、１回装着で長期間使用することができ、濾過部材の交替が簡単であり、交替時間を節減することができる。
次に、図２０を参照すれば、フィルタ部１２０の一側（上側）に、格子部１１５が設置される。格子部１１５は、フィルタ部１２０と外気流入部１１０とを分離させることができ、外気流入部１１０に流入した外気は、格子部１１５を通過し、フィルタ部１２０に移動することができる。
次に、図２１を参照すれば、格子部１１５の一側に、外気流入部１１０のＯＡダンパ１１１、デミステアフィルタ１１３及びＲＡダンパ１１７が設置される。その後、外気流入部１１０の一側に、リターンダクト部１７０が設置され、そのとき、外気流入部１１０とリターンダクト部１７０は、ＲＡダンパ１１７を介して連通されてもよい。
ここで、ＯＡダンパ１１１は、外気流入部１１０の開閉を制御し、外気流入部１１０を介して流入する外気の量を制御する役割を行う。そして、デミステアフィルタ１１３は、蒸気中の水気または異物を除去する装置であり、網を幾重にも重ねるか、あるいは纎維状の物体を充填するような方法で構成される。
一方、外気流入部１１０の一側には、サーバ室２００（図７）内を通過したリターン空気が供給されるリターンダクト部１７０が形成され、外気流入部１１０とリターンダクト部１７０との間には、外気流入部１１０とリターンダクト部１７０との空気流動を制御するためのＲＡダンパ１１７がさらに形成されてもよい。かようなＲＡダンパ１１７によって、外気とリターン空気との混合比率を調節することにより、サーバ室冷却装置１００内部に供給される空気の温度を適切なレベルに制御することができる。
図２３は、ハウジングのいずれか１側面を示す斜視図であり、図２４は、前記一側面と噛み合わさるように形成されたハウジングの他側面を示す斜視図である。
図２３及び図２４を参照すれば、ハウジング１１の一側面及び他側面は、互いに噛み合う形状に形成されてもよい。例えば、ハウジング１１の一側面１３ａの中心部に突起１３ａａが形成され、その両側に溝が形成されたならば、ハウジング１１の他側面１３ｂの中心部には、それと噛み合う形状の溝１３ｂｂが形成され、その両側に突起が形成されるのである。すなわち、一般的なサーバ室冷却装置の場合、ハウジングの両側面は、それぞれ偏平に形成され、接合材などでそれを接合した。しかし、その場合、互いに隣接するハウジング間の結合力が弱く、結合されたハウジングが互いに離脱するような問題点が発生した。かような問題点を解決するために、本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置１００は、ハウジング１１の一側面及び他側面が互いに噛み合う形状に形成されるようにし、互いに隣接するハウジング１１が、互いに鋸歯形態に締結されるようにすることにより、互いに隣接するハウジング間の締結力を強化し、サーバ室冷却装置１００の耐久性が強化されるという効果を得ることができる。
かような工程を経て製造されたサーバ室冷却装置１００が、図２２に図示されている。本発明の一実施形態によるサーバ室冷却装置１００の製造方法によれば、所定の最適化された順序によって、各構成要素別にパッケージング化してサーバ室冷却装置を製造することにより、サーバ室冷却装置の製造工程が簡単になり、製作時間が短縮され、製作効率が向上するという効果を得ることができる。またかような方法によって製造されたサーバ室冷却装置１００が多数個結合し、データセンターの空調システム１の構成において、多数個のサーバ室冷却装置１００間の結合が容易になり、全体的なデータセンターの空調システム１の耐久性が強化されるという効果を得ることができる。
また、かような製造方法によって製造されたサーバ室冷却装置１００、及びそれを具備するデータセンターの空調システム１は、建物外部から引き込まれた外気にミストを噴霧し、冷却された空気をサーバ室内部に供給することにより、温度／湿度状態による変化が多い環境条件でも、年中無中断運用が可能であり、従って、データセンターの冷却に消耗するエネルギーを画期的に節減することができる。また、かような本発明の製造方法によって製造されたサーバ室冷却装置１００、及びそれを具備するデータセンターの空調システム１によって、システム故障のような非常時に、外気を即座にサーバ室内部に供給し、サーバ室内の温度上昇を防止し、さらには、データセンター内部の空間活用度が向上するという効果を得ることができる。
以上、本発明は、図面に図示された一実施形態を参照して説明したが、それらは例示的なものに過ぎず、当該分野において当業者であるならば、それらから多様な変形、及び実施形態の変形が可能であるという点を理解するであろう。従って、本発明の真の技術的保護範囲は、特許請求の範囲の技術的思想によって決まらなければならないのである。
本発明の実施形態は、外部の自然空気を利用してサーバ室を冷却させるサーバ室冷却装置、及びそれを具備するデータセンターの空調システムの製造方法に利用可能である。

Claims (19)

  1. ハウジングを設置する段階と、
    前記ハウジング内に１以上のフレームを設置する段階と、
    前記フレーム上に、前記ハウジング内部の空間を、２以上の空間に分離する隔壁部を設置する段階と、
    前記隔壁部によって形成されながら、外気をサーバ室に供給する供給部の一側に、外部から供給された外気にミストを噴射するミスト噴射部を形成する段階と、
    前記ミスト噴射部の一側に、外部から供給された外気をフィルタリングするフィルタ部を形成する段階と、
    前記フィルタ部の一側に、外気が流入する外気流入部を形成する段階と、
    を含むサーバ室冷却装置の製造方法。
  2. 前記ハウジングを設置する段階後、前記ハウジングの基底面上に、前記ミスト噴射部で凝縮された水を外部に排出するドレイン部を含む底部を形成する段階をさらに含むことを特徴とする
    請求項１に記載のサーバ室冷却装置の製造方法。
  3. 前記供給部は、
    前記ミスト噴射部の一側に配置され、前記ミスト噴射部を通過した外気を、前記サーバ室に供給する第１供給部と、
    前記ミスト噴射部を通過した外気の少なくとも一部を、前記サーバ室に供給する第２供給部と、を含むことを特徴とする
    請求項１に記載のサーバ室冷却装置の製造方法。
  4. 前記隔壁部を設置する段階後、前記第２供給部に送風ファンを設置する段階をさらに含むことを特徴とする請求項３に記載のサーバ室冷却装置の製造方法。
  5. 前記第２供給部は、前記第１供給部に対して、前記外気流入部の外気流入方向と実質的に垂直である方向に形成されることを特徴とする
    請求項３に記載のサーバ室冷却装置の製造方法。
  6. 前記隔壁部を設置する段階後、前記供給部と前記ミスト噴射部との間に前記ミスト噴射部を通過した外気を冷却する冷却部を形成する段階をさらに含むことを特徴とする請求項１に記載のサーバ室冷却装置の製造方法。
  7. 前記ハウジングを設置する段階後、
    前記ハウジング内に冷却水供給配管を設置する段階をさらに含み、
    前記冷却水供給配管を介して、前記冷却部に冷却水が供給されることを特徴とする
    請求項６に記載のサーバ室冷却装置の製造方法。
  8. 前記外気流入部を形成する段階後、前記外気流入部と連通されるように、リターンダクト部を形成する段階をさらに含むことを特徴とする
    請求項１に記載のサーバ室冷却装置の製造方法。
  9. 前記隔壁部によって、前記外気流入部を介して外部から流入した外気の流動経路が定義されることを特徴とする請求項１に記載のサーバ室冷却装置の製造方法。
  10. 前記フィルタ部は、前記外気流入部に対して、前記外気流入部の外気流入方向と実質的に垂直である方向に形成されることを特徴とする
    請求項１に記載のサーバ室冷却装置の製造方法。
  11. 前記フィルタ部、前記ミスト噴射部及び前記供給部は、一直線上に配置されるように形成されることを特徴とする請求項１に記載のサーバ室冷却装置の製造方法。
  12. 請求項１ないし１１のうちいずれか１項に記載の製造方法によってサーバ室冷却装置を製造する段階と、
    前記サーバ室冷却装置の一側に、第１方向に沿って配置される複数個のサーバラックを具備するサーバ室を形成する段階と、
    を含むデータセンターの空調システムの製造方法。
  13. 前記サーバ室冷却装置を製造する段階は、前記第１方向に沿って複数個のサーバ室冷却装置を形成して結合する段階を含むことを特徴とする
    請求項１２に記載のデータセンターの空調システムの製造方法。
  14. 互いに隣接する２つのサーバ室冷却装置の互いに当接する面は、相互噛み合う形状に形成されることを特徴とする
    請求項１３に記載のデータセンターの空調システムの製造方法。
  15. 互いに隣接する２つのサーバ室冷却装置のうちいずれか１つの一側面には、溝が形成され、他の１つの一側面には、前記溝と噛み合う形状の突起が形成されることを特徴とする請求項１３に記載のデータセンターの空調システムの製造方法。
  16. 前記複数個のサーバ室冷却装置は、相互間に空気の流動が可能になるようにオープンされて形成されることを特徴とする
    請求項１３に記載のデータセンターの空調システムの製造方法。
  17. 前記サーバ室を形成する段階は、互いに隣接する前記サーバラック間の空間に形成され、前記サーバ室冷却装置から外気を供給される１以上のクールゾーン（ＣＺ）と、互いに隣接する前記サーバラック間の空間に形成され、前記クールゾーンに流入した外気が、前記サーバラックに具備されたサーバを通過した後で排気される１以上のホットゾーン（ＨＺ）が相互に配置されるように形成することを特徴とする
    請求項１２に記載のデータセンターの空調システムの製造方法。
  18. 前記サーバ室を形成する段階は、
    前記サーバ室冷却装置から供給された外気を外部に排出する排気部を形成する段階を含むことを特徴とする
    請求項１２に記載のデータセンターの空調システムの製造方法。
  19. 前記排気部の一側は、前記サーバ室冷却装置のリターンダクト部と連結され、
    前記サーバ室冷却装置に供給された外気の少なくとも一部は、前記リターンダクト部を介して、再び前記サーバ室冷却装置に供給されるように形成されることを特徴とする
    請求項１８に記載のデータセンターの空調システムの製造方法。
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