KR101742273B1 - 서버룸 냉복도 밀폐 환경에서 항온항습기의 최적 제어 시스템 및 그 제어 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 서버룸 냉복도 밀폐 환경에서 항온항습기의 최적 제어 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 서버랙의 냉각 환경을 조성함에 있어서, 내외부 환경에 따른 냉각 운전이 보다 탄력적으로 이루어지도록 하여 과잉 냉각 작용 등으로 인한 에너지 낭비를 방지할 수 있는 발명에 관한 것이다.
이러한 본 발명은 마주보는 두 개의 서버랙열 사이에 마련되며 서버랙으로 유입될 냉각공기가 유동하는 냉복도를 구비하는 밀폐실과; 상기 밀폐실이 지지되는 지지마루 하부에 마련되며 밀폐실로 유입될 공기를 안내하는 안내 공간과; 상기 지지마루에 마련되고 상기 안내 공간으로 유입될 공기의 온도와 습도를 조절하며 상호 독립적으로 구동하는 복수의 압축기를 구비하는 항온 항습기와, 상기 밀폐실에 마련되는 다수의 서버랙 각각의 상부와 하부에 마련되는 서버랙 온도 센서와, 상기 각각의 서버랙 온도 센서 및 상기 항온 항습기와 통신가능하게 마련되어 상기 밀폐실의 냉복도의 온도 범위가 설정 범위를 벗어나는 경우 상기 복수의 압축기의 운전 수량을 변화시켜서 냉복도 내의 온도를 제어하는 제어서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 서버룸 냉복도 밀폐 환경에서 항온항습기의 최적 제어 시스템 및 이의 제어 방법을 제공한다.

Description

서버룸 냉복도 밀폐 환경에서 항온항습기의 최적 제어 시스템 및 그 제어 방법{ A optimum control system of a clean room air conditioner in closed condition of cold corridor of server room and the control method thereof }

본 발명은 서버룸 냉복도 밀폐 환경에서 항온항습기의 최적 제어 시스템 및 그 제어 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 서버랙을 냉각 환경을 조성함에 있어서, 내외부 환경에 따른 냉각 운전이 보다 탄력적으로 이루어지도록 하여 과잉 냉각 작용 등으로 인한 에너지 낭비를 방지할 수 있는 발명에 관한 것이다.

일반적으로 데이터 센터 내부의 서버실에는 수많은 서버랙이 복수의 열과 행을 맞추어 배열된다.

서버랙 내부에는 서버가 층을 이루면서 상하 방향으로 배치되고, 각 서버랙은 좌우 방향으로 배열되어 하나의 그룹을 형성한다.

서버 동작시 고열이 발생하는데, 서버 유닛에서 배출되는 열이 제대로 신속하게 외부로 방출되지 않으면 서버 유닛에 열 부하가 가해져서 서버 유닛의 고장을 유발한다.

이를 위해서 서버실 내부에는 서버를 냉각시키기 위해서 항온항습기가 설치되어, 서버실 내부가 일정한 온도 범위와 습도 범위를 유지할 수 있도록 한다.

이러한 항온 항습기는 한국 특허등록 10-1439508에 개시되어 있다.

그런데, 항온 항습기를 이용하여 서버실을 냉각하는 경우, 사용자가 서버실 내부의 온도를 보고, 목표 냉각 온도를 조절한다.

그런데, 이와 같이 사용자에 선택에 의한 단일 설정온도 위주로 냉각 운전을 하는 경우, 서버실 내부가 충분히 냉각되었음에도 불구하고, 그 설정온도로 계속 진행되기 때문에 과도한 에너지 소비가 발생하는 문제점이 있었다.

본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 지나친 냉각 작용으로 인하여 낭비되는 전기 에너지를 절약할 수 있는 서버룸 냉복도 밀폐 환경에서 항온항습기의 최적 제어 시스템 및 그 제어 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.

이를 달성하기 위한 본 발명은 마주보는 두 개의 서버랙열 사이에 마련되며 서버랙으로 유입될 냉각공기가 유동하는 냉복도를 구비하는 밀폐실과; 상기 밀폐실이 지지되는 지지마루 하부에 마련되며 밀폐실로 유입될 공기를 안내하는 안내 공간과;상기 지지마루에 마련되고 상기 안내 공간으로 유입될 공기의 온도와 습도를 조절하며 상호 독립적으로 구동하는 복수의 압축기를 구비하는 항온 항습기와, 상기 밀폐실에 마련되는 다수의 서버랙 각각의 상부와 하부에 마련되는 서버랙 온도 센서와, 상기 각각의 서버랙 온도 센서 및 상기 항온 항습기와 통신가능하게 마련되어 상기 밀폐실의 냉복도의 온도 범위가 설정 범위를 벗어나는 경우 상기 복수의 압축기의 운전 수량을 변화시켜서 냉복도 내의 온도를 제어하는 제어서버를 포함하는 것을 특징으로 하는 서버룸 냉복도 밀폐 환경에서 항온항습기의 최적 제어 시스템을 제공한다.

상기 제어서버는 절기 또는 주야간 상황에 따라서 최고 설정 온도 및 최저 설정 온도를 변화시키는 것을 특징으로 한다.

상기 제어서버는 하나의 밀폐실에 있는 모든 온도센서에서 감지된 온도 중 적어도 어느 하나가 최고 설정 온도 이상인 경우, 압축기 모두를 가동하는 것을 특징으로 한다.

서버랙에는 서버랙의 상부에 복수의 상부 온도 센서와, 서버랙의 하부에 직렬로 연결되는 복수의 하부 온도 센서를 포함하되, 복수의 상부 온도 센서가 측정한 온도 값 중 적어도 하나 이상이 최고 설정 온도 이상인 경우, 압축기 모두를 가동하는 것을 특징으로 한다.

상기 상부 온도 센서들은 상부 온도 센서끼리 직렬 연결되고, 하부 온도 센서들은 하부 온도 센서끼리 직렬 연결되며, 가장 외측에 있는 상부 온도 센서와 가장 외측의 하부 온도센서가 연결됨으로써, 상부 온도 센서와, 하부 온도 센서가 전체적으로 직렬 연결되는 것을 특징으로 한다.

상기 제어서버는 하나의 밀폐실에 있는 모든 온도센서에서 감지된 온도 중 적어도 어느 하나가 최저 설정 온도 이하인 경우, 항온 항습기의 냉각 기능이 절반 이하가 되도록 복수의 압축기 중 일부만 가동시키는 것을 특징으로 한다.

서버랙에는 서버랙의 상부에 직렬로 연결되는 복수의 상부 온도 센서와, 서버랙의 하부에 직렬로 연결되는 복수의 하부 온도 센서를 포함하되, 복수의 하부 온도 센서가 측정한 온도 값 중 적어도 하나 이상이 최저 설정 온도 이하인 경우, 현재 구동 중인 복수의 압축기 일부의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 한다.

밀폐실에서 토출되어 상기 항온 항습기로 리턴되는 공기의 온도를 측정하는 리턴 공기 온도 센서를 더 포함하되, 상기 제어 서버는 하나의 밀폐실에 있는 모든 온도 센서에서 감지된 온도가 최저 설정온도와 최고 설정 온도 사이에 있으나, 항온 항습기로 리턴되는 공기의 온도가 리턴 설정 온도 미만인 경우, 항온 항습기의 냉각 기능이 절반 이하가 되도록 복수의 압축기 중 일부분 가동시키는 것을 특징으로 한다.

복수의 압축기를 구비하는 항온 항습기의 제어 정보 및 성능 정보를 수집하는 단계와; 냉복도에 있는 서버랙의 상부 온도를 수집하는 단계와; 최적화 제어 모드가 설정되었는지 판단하고, 최적화 제어 모드가 설정된 경우 상부 온도가 최고 설정 온도 이상이라고 판단되면, 모든 압축기를 동작시키는 단계와; 하부 온도가 최저 설정 온도 이하라고 판단되면, 현재 작동 중인 압축기 중 일부를 정지시키는 단계와; 위 최적화 제어 모드를 소정 시간 동안 유지하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상부 온도가 최고 설정 온도 미만이고, 하부 온도가 최저 설정 온도 초과하는 상태에서 항온 항습기로 리턴하는 공기의 온도가 리턴 공기 설정 온도 미만인 경우, 현재 작동 중인 압축기 중 일부를 정지시키는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 최적 제어 시스템의 제어 방법.

이러한 본 발명에 의하면, 밀폐식 냉복도 내부의 온도 상태에서 따라서 항온 항습기를 탄력적으로 운용할 수 있다.

즉, 최적의 온도 조건에 맞춰서 운용할 수 있기 때문에, 냉복도 내부가 과도하게 냉각되는 것을 방지함으로써, 전기 소비를 줄일 수 있어서 에너지 절감에 기여할 수 있다.

그리고, 항온 항습기로 리턴되는 공기의 온도를 체크하여 이를 항온 항습기 제어에 반영하여, 리턴 온도가 설정 온도보다 낮은 경우, 항온 항습기의 냉각 능력을 낮출 수 있어서, 전력 소비량을 줄일 수 있다는 장점도 있다.

한편, 계절과 시간대에 따라서 외기 온도가 달라지고, 이에 의하여 서버실 내부의 온도가 달라질 수 있는 바, 이를 반영하여 서버실 내부의 목표 설정온도를 조절할 수 있다.

도1은 서버실 내부의 온도 분포를 나타내는 상태도이다.
도2는 서버실에 되는 밀폐식 냉복도 및 밀폐식 냉복도에서의 공기 흐름을 도시한 사시도이다.
도3은 본 발명에 적용되는 항온항습기의 내부 구조 사진이다.
도4는 본 발명에서 항온 항습기와, 제어서버, 모니터링 서버의 연결을 도시한 측단면도이다.
도5는 본 발명에서 항온 항습기와, 제어서버, 모니터링 서버의 연결을 도시한 평면도이다.
도6은 본 발명에 의한 항온항습기의 최적 제어 시스템의 제어블록도이다.
도7은 본 발명에 의한 제1실시예의 제어 흐름도이다.
도8은 본 발명에 의한 제2실시예의 제어 흐름도이다.
도9는 계절과 시간대를 고려한 목표 온도의 조정치를 도시한 표이다.

본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.

그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.

또한, 본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다.

본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함한다(comprises)" 및/또는 "포함하는(comprising)"은 언급된 구성요소 이외의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.

다른 정의가 없다면, 본 명세서에서 사용되는 모든 용어(기술 및 과학적 용어를 포함)는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 공통적으로 이해될 수 있는 의미로 사용될 수 있을 것이다.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 대해서 설명하기로 하겠다.

도1에서 나타난 바와 같이, 서버실(1) 내에는 다수의 서버랙(10)이 하나의 열을 이루면서, 다수의 서버랙 열이 이격되게 마주보도록 배열된다.

서버의 특성상 많은 열을 발생시키기 때문에, 서버 과열로 인한 문제를 방지하기 위해서 서버 온도가 특정 온도 이상으로 올라가지 않도록 꾸준하게 냉각 공기를 제공하는 것이 중요하다.

이를 위해서 특정한 서버랙 열과, 인접한 서버랙 열 사이에 냉각된 공기를 공급하는데, 이러한 냉각된 공기가 공급되는 공간을 냉복도(20)라고 정의한다. 도1에서 ⓒ로 표시된 영역이 냉복도이고,ⓗ로 표시된 부분은 각각의 서버와 열교환되어 가열된 열이 방출되는 열복도(30)이다.

냉각 효율 및 냉각 공기의 집중도를 높이기 위해서 냉복도(20)가 밀폐된 공간을 이루도록, 밀폐실(200)을 구현할 수 있다.

밀폐실(200)은 도2과 같이 구현된다.

도2에서 도시한 바와 같이 특정한 서버랙 열(10a)과, 이와 이격되어 마주보는 이웃한 서버랙 열(10b) 사이에 냉복도(20)가 형성된다.

냉복도(20) 상면에는 상부 파티션(210)이 마련되고, 냉복도의 전방과 후방은 슬라이딩 도어(220)로 차단된다. 이에 의하여 냉복도(20)는 밀폐실 형태로 구현된다.

그리고, 서버랙열(10a, 10b) 및 밀폐실(200)은 지지 마루(300)에 의하여 지지되는데, 지지 마루(300)은 서버랙열 및 밀폐실이 서버실을 구성하는 건물의 층 바닥면(310)으로부터 이격되도록 지지하는 역할을 한다.

지지마루(300) 하부에는 냉각된 공기가 유동하며 이 냉각 공기가 밀폐실 내부에 유입되도록 안내하는 안내공간(320)이 마련된다.

지지 마루(300)는 다시 복수의 기둥부(330)에 의하여 지지되어 건물 공간의 바닥면과 이격된다. 안내 공간을 따라서 이동하는 냉각된 공기는 후술할 항온항습기(400)에 의하여 그 온도와 습도가 조절된다.

지지 마루(300) 중 밀폐실 하부에 있는 지지마루에는 공기가 통과할 수 있는 구조(메쉬 또는 다수의 홀, 미도시)가 형성되어 있고, 그 외의 영역은 막혀 있다.

따라서 안내 공간(320)을 따라서 이동하는 냉각 공기는 그 통과 구조를 통하여 냉복도(20)로 유입되고, 냉복도(20)로 들어간 공기는 각 서버랙열(10a,10b)의 전면으로 유입된 후, 그 후방으로 방출된다.

이 과정에서 냉각된 공기는 각 서버랙열(10a, 10b)에 있는 각 서버를 냉각시키고, 이에 따른 열교환 과정을 거쳐서 온도가 상승되어 열복도(30)로 방출된다.

여기서 파란색 화살표는 서버를 냉각시킬 냉각 공기를 의미하고, 빨간색 화살표는 서버를 냉각시킨 후에 온도가 상승한 가열된 공기를 의미한다.

후술하겠지만, 도4에서 도시한 바와 같이, 각각의 서버랙열(10)의 상부와 하부에는 상부 온도 센서(51)와 하부 온도 센서(52)가 마련되고, 이러한 상부 온도 센서(51)는 복수개로 마련되어 상호 직렬적으로 연결되고, 하부 온도 센서(52)도 복수개로 마련되어 상호 직렬적으로 마련되며, 가장 끝단부에 있는 하부 온도 센서와 상부 온도 센서가 연결됨으로써 하나의 서버랙 열(10)에 있는 상부 온도 센서(51)와 하부 온도 센서(52)가 직렬적으로 연결된다.

한편, 하나의 냉복도에는 하나의 항온 항습기(400)가 매칭되어 배치된다.

항온 항습기(400)는 냉복도 내부의 공기의 온도와 습도가 일정한 범위 내에서 유지될 수 있도록 하는 공조 장치의 한 종류이다.

도3에서 도시한 바와 같이, 항온 항습기(400)는 프레임(410)과, 프레임(410) 상부 공간에 마련되는 컨트롤 패널(420)과, 프레임(410) 중앙 공간에 마련되는 증발기(430) 및 복수(예, 2개)개의 압축기(430)가 마련된다. 편의상 압축기가 2개인 경우, 압축기(430)를 제1압축기(431), 제2압축기(432)로 구분한다.

프레임 중앙 공간에는 항온 항습기(400)의 상태를 표시하는 디스플레이부(440) 및 압축기(430)와 연결되어 각 압축기로 들어가는 냉매를 단속하는 냉매 밸브(450)가 마련된다.

압축기(430)는 냉복도 내부의 온도 상태(서버에 부착된 온도 센서에서 읽어들이는 온도 상태)에 따라서 모두가 동작할 수 있거나, 일부만 동작할 수 있다.

프레임(410)의 하단부에는 증발기(430)에 의해서 냉각된 공기를 지지마루 하부에 마련되는 안내 공간으로 송풍하는 송풍기(460)가 마련된다. 여기서 송풍기(460)는 복수 개로 마련되고 독립적으로 구동되어 안내 공간으로 유입되는 풍량을 조절할 수 있다.

본 도면에서는 제1송풍기(461)와, 제2송풍기(462)가 구비되는 것으로 도시하였으나, 수량은 이에 한정되지 않는다.

도4에서 도시한 바와 같이, 지지 마루(300)에는 복수의 서버랙열(10)이 설치되고, 두 개의 마주보는 서버랙열 사이에 밀폐된 냉복도(도2참조, 200)가 형성된다.

그리고, 각각의 냉복도(200) 내부의 온도는 매칭된 각각의 항온 항습기(400)가 제어한다.

각각의 서버랙 열(10)의 상부와 하부에는 각각 상부 온도 센서(51)와, 하부 온도 센서(52)들이 상호 이격되게 복수개로 마련되고, 상부 온도 센서(51) 들은 상부 온도 센서(51) 끼리 연결선(53)에 의하여 직렬 연결되고, 하부 온도 센서들(52)은 하부 온도 센서(52) 끼리도 연결선(53)에 의해서 직렬 연결된다.

그리고, 가장 외측에 있는 상부 온도 센서(51)와 하부 온도센서(52)가 연결됨으로써, 상부 온도 센서(51)와, 하부 온도 센서(52)가 전체적으로 직렬 연결된다.

이와 같이 모든 온도 센서(51, 52)를 직렬 연결하면, 일부 연결선에 문제가 생기거나, 끊어지더라도, 다른 선을 통해서 문제가 생긴 선 주위의 온도 센서의 측정값이 제어 서버로 전달될 수 있다는 장점이 있다.

한편, 각각의 냉복도를 담당하는 각각의 항온 항습기(400)는 이들의 동작을 모니터링하는 모니터링 서버(500)에 연결된다.

모니터링 서버(500)는 각각의 항온 항습기(400)의 제어 동작 상태나, 압축기(430)의 이상 유무 상태, 압축기(430)의 구동 상태 등을 모니터링하는 기능을 하고, 이러한 정보를 제어서버(600)에 전달한다.

한편, 지지 마루(300) 하부의 안내 공간에는 풍속계(340)가 설치되어 있으며, 풍속계(340)에서 취득한 풍속 정보는 제어 서버(600)로 전달되어 현재 안내 공간 내부의 풍속 정보를 인식하고, 이를 토대로 풍속을 제어할 수 있다.

그리고, 도시되지는 않았지만, 냉복도(20) 내부에는 습도 센서가 마련되어 냉복도 내부의 습도 정보를 취득하여 제어 서버(600)에 전달한다.

이를 통해서 제어 서버(600)는 냉복도 내부의 온도 정보 뿐만 아니라 습도 정보를 인식하고, 이를 기반으로 각 항온 항습기(400)를 제어하여 냉복도 내부의 온도와 습도가 일정한 범위를 유지할 수 있도록 제어할 수 있다.

도5는 제어 서버에 각각의 항온 항습기(400)가 연결된 상태를 도시한 것이다.

도5에서 도시한 바와 같이 서버실(1)에는 복수의 서버랙 열(10)이 마련되고, 서로 마주보는 부분 사이의 공간에는 냉복도(20)가 밀폐식으로 형성된다.

여기서 냉복도(20)의 영역에 해당되는 부분은 ⓒ 로 표시된다.

도5에서 나타난 온도 분포는 본 발명에 의한 항온 항습기(400)의 온도 제어가 최적화 제어가 아니라, 온도 분포를 보고 수작업을 하다가, 과도하게 냉각을 하거나, 아니면 냉각 시기를 놓친 경우를 나타낸다.

도5에서 온도 수준은 색상으로 표시되는데, 여기서 붉은 색으로 표시된 영역은 온도가 대략 27~28℃ 인 영역이고, 노란색으로 표시된 영역은 약 23~26℃ 영역이며, 연두색은 대략 20~22℃ 영역을 의미한다.

그리고, 파란색은 20℃ 이하의 과냉 영역을 의미한다.

CRAC(Clean room air conditioner)의 이니셜 문자로서 항온 항습기(400)를 의미한다.

온도 분포표를 보면 냉복도(20)에서 노란색으로 표시된 영역이 각 서버를 냉각시키기에 적절한 온도 기준이되고, 연두색이나, 파란색으로 표시된 영역은 과냉 영역을 의미하기 때문에 그 부분의 온도를 올릴 필요가 있다.

그리하여, 연두색이나 파란색으로 표시된 영역을 담당하는 항온 항습기(400)에는 (+) 표시가 되었고 이는 온도를 상향 조정할 필요성이 있는 항온 항습기를 의미한다.

그리고, 냉복도에서 빨간색으로 표시된 영역은 온도가 하향 조정되어야 할 부분이므로, 이를 담당하는 항온 항습기에는 (-) 표시를 하였다.

이와 같이, 서버실 관리자가 온도 체크를 육안으로 하고, 수작업으로 많은 항온 항습기를 제어하여 냉복도의 온도를 제어하면 과냉으로 인하여 에너지 낭비가 될 수 있고, 또는 과열로 인하여 서버에 문제가 발생할 수 있다.

본 발명의 경우, 도6과 같은 제어블록도에서 나타난 바와 같이, 제어 서버(600)가 각 서버랙 열(10)에 부착된 다수의 상부 온도센서(51)와 하부 온도 센서(52)에서 취득한 온도값을 기반으로 하여, 각 항온 항습기(400)를 최적제어하여 냉복도의 온도가 설정한 범위 안에 지속적으로 속하게 한다.

더 나아가 습도 센서(650)와 풍속계(340)와 연결됨으로써, 적정한 습도 범위 및 풍속 범위 내에서 냉복도 내에서의 습도 및 안내 공간에서의 풍속이 유지될 수 있게 한다.

또한, 항온 항습기(400)로 다시 리턴하는 공기의 온도를 측정하는 리턴 공기 온도 센서(660)가 마련되어 항온 항습기(400)로 재유입되는 공기의 온도를 감지한다.

본 발명의 구체적인 제어 로직은 도7 및 도8에서 나타난 바와 같다.

도7은 기본 제어 흐름도이고, 도8은 기본 제어 흐름에 계절과 시간대를 고려하여 추가적인 제어 흐름이 포함된 것을 의미한다.

도7과 도8의 내용은 거의 동일하고, 계절과 시간대를 고려한 흐름만 추가된 것이므로 설명은 도7을 위주로 하고, 추가된 내용에 대해서는 해당 사항과 관련된 부분에서 첨언하도록 하겠다.

즉, 우선, 제어 서버는 모니터링 서버와 연결되어 이를 통해서 각 항온 항습기의 제어 정보 및 성능 정보를 수집한다(S10, S20).

여기서 제어 정보는 현재 항온 항습기의 운전 상태, 최적화 제어 선택 여부 등을 의미하고, 성능 정보는 현재 항온 항습기가 가지고 있는 냉각 능력, 압축기의 냉매 압축 능력, 송풍팬 유닛의 송풍 능력을 의미한다.

이 상태에서 제어 서버는 서버랙의 상/하부 온도를 수집한다(S30). 서버랙의 상부 온도는 특정한 냉복도 옆에 설치되는 서버랙열에 이격되어 배치되는 상부 온도 센서에서 측정한 온도 값이고, 서버랙의 하부 온도는 특정한 냉복도 옆에 설치되는 서버랙열에 이격되어 배치되는 하부 온도 센서에서 측정한 온도 값이다.

공기의 특성상 높은 온도의 공기가 위에 위치하기 때문에 최고 설정온도와 비교하기 위한 온도로서, 상부 온도 센서에서 취득한 상부 온도 값을 필요로 하고, 상대적으로 찬 공기가 아래 위치하기 때문에 최저 설정 온도와 비교하기 위한 온도로서 하부 온도 센서에서 취득한 하부 온도값을 필요로 한다.

그리고, 최적화 제어가 설정되었는지 여부를 판단하여(S40), 최적화 제어가 설정된 경우, 최적화 제어 모드로 동작한다.

최적화 제어 모드는 아래와 같다.

여기서 상부 온도 센서에서 측정된 온도 값은 하부 온도 센서보다 높을 것이므로 실질적으로 상부 온도 센서에서 측정된 온도가 최고 설정 온도 이상인지 여부를 체크한다(S50).

본 실시예에서는 압축기가 2대 이므로, 압축기 2대가 모두 가동되도록 한다(S51)..

한편, 제어 서버는 하나의 밀폐실에 있는 모든 온도센서에서 감지된 온도 중 적어도 어느 하나가 최저 설정 온도 이하인 경우(S60), 항온 항습기의 냉각 기능이 절반 이하가 되도록 복수의 압축기 중 일부만 가동시키도록 한다(S61).

즉, 냉복도가 최저 설정 온도 이하라는 것은 실질적으로 압축기 2대가 완전하게 가동하여 냉방 능력이 최대가 되는 경우를 의미하므로, 구동중인 압축기 중 한 대를 정지 시키고, 나머지 한 대로만 냉각 동작이 이루어지도록 한다.

상술한 바와 같이, 냉복도의 아래의 온도가 위의 온도보다 낮기 때문에, 이 경우에는 실질적으로 하부 온도 센서에서 측정된 온도가 최저 설정 온도 이상인지 여부를 체크한다.

한편, 제어 서버는 하나의 냉복도에 있는 모든 온도 센서에서 감지된 온도가 최저 설정온도와 최고 설정 온도 사이에 있으나, 항온 항습기로 리턴되는 공기의 온도가 리턴 설정 온도 이하인 경우(S70), 항온 항습기의 냉각 기능이 절반 이하가 되도록 복수의 압축기 중 일부분 가동시킬 수 도 있다.

예를 들어서 냉복도 내부의 설정 온도 범위가 23~26℃ 이어서, 운전 동작의 변화가 있을 필요가 없으나, 서버를 거쳐서 가열되어 항온 항습기로 다시 회귀하는 공기의 온도가 리턴 설정 온도인 29℃보다 낮은 28℃ 인 경우에도 에너지 절감을 위해서 두 대의 압축기가 가동중 인경우에는 한 대의 압축기 만으로 냉각 동작을 수행할 수 있다.

이를 위해서 항온 항습기의 리턴관에는 리턴되는 공기의 온도를 측정하는 리턴 공기 온도 센서가 부착될 수 있다.

이와 같이 리턴되는 공기의 온도가 리턴 설정 온도보다 낮다는 의미는 서버가 그만큼 잘 냉각되었다는 의미이다.

따라서 만약에 압축기 2대로 냉각 과정을 수행하고 있는 과정에서 현재 냉복도의 최고 온도가 설정 온도 범위에 있는 경우에, 이 과정에서 불필요하게 소비되는 에너지를 절약하기 위해서 리턴 온도를 리턴 설정 온도와 비교하여 이보다 낮은 경우, 압축기를 1개로 운전하도록 한다.

그리고, 위와 같은 운전 제어 과정이 모든 항온 항습기에 대해서 다 이루어졌는지 판단하고(S80), 그러하다면, 설정 시간(예, 30분) 동안 위에서 설정된 제어방식대로 항온 항습기를 운전한다(S90).

그리고, 그 설정시간이 경과되면 위에서 언급한 제어 흐름을 다시 반복하여 지속적인 항온 항습기의 최적화 제어가 되도록 한다.

한편, 도8에서 도시한 바와 같이, 최적화 제어가 설정된 경우(S40)에는 절기 또는 주야간에 따른 최고/최저 설정 온도를 보정한다(S41).

도9에서 도시한 바와 같이, 절기는 동절기와, 비동절기로 나누고, .시간은 주간과 야간으로 나눈다.

여기서 비동절기의 주간에서의 적정 설정 온도 범위를 23~26℃로 설정한 경우, 비동절기 야간에서의 적정 설정 온도 범위는 이보다 0.5℃정도 올리도록 설정할 수 있다.

그리고, 동절기 주간에는 비동절기 주간의 적정 설정 온도 범위보다 1℃ 정도 올리고, 동절기 야간에는 비동절기 야간의 적정 설정 온도 범위보다 1.5℃ 정도 올리는 것이 바람직하다.

주간보다는 야간의 외부 온도가 낮아지고, 비동절기 보다는 동절기의 온도가 낮아지기 때문에, 이를 고려하여 적정 설정 온도 범위를 올리더라도 냉복도 내부 온도가 상승하는 속도나 폭이 줄어들기 때문에 위와 같이 적정 설정 온도 범위를 보정하는 것이 바람직하다.

보통 온도를 1℃올리면 에너지 절감률이 7% 정도 되기 때문에 이와 같이 시간대별, 절기별로 구분하여 탄력적으로 조정하는 경우, 에너지를 현저하게 절감할 수 있는 효과를 볼 수 있다.

절기 또는 주야간에 따른 최고/최저 설정 온도를 보정한 후, 제어서버는 하나의 밀폐실 냉복도에 있는 모든 온도센서에서 감지된 온도 중 적어도 어느 하나가 최고 설정 온도 이상인 경우, 압축기 모두를 가동하도록 한다

절기 및 시간대 변화에 따른 제어동작을 제외한 모든 부분은 도7에서의 설명과 동일하므로 중어 반복을 위해서 생략하도록 하겠다.

이상과 같이 본 발명을 도면에 도시한 실시예를 참고하여 설명하였으나, 이는 발명을 설명하기 위한 것일 뿐이며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 발명의 상세한 설명으로부터 다양한 변형 또는 균등한 실시예가 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 권리범위는 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 결정되어야 한다.

51: 상부 온도 센서 52: 하부 온도 센서
400: 항온 항습기 431, 432: 제1,2압축기
461, 462: 제1,2송풍기 500: 모니터링 서버
600: 제어 서버

Claims (10)

1. 마주보는 두 개의 서버랙열 사이에 마련되며 서버랙으로 유입될 냉각공기가 유동하는 냉복도를 구비하는 밀폐실과;
   상기 밀폐실이 지지되는 지지마루 하부에 마련되며 밀폐실로 유입될 공기를 안내하는 안내 공간과;
   상기 지지마루에 마련되고 상기 안내 공간으로 유입될 공기의 온도와 습도를 조절하며 상호 독립적으로 구동하는 복수의 압축기를 구비하는 항온 항습기와,
   상기 밀폐실에 마련되는 다수의 서버랙 각각의 상부와 하부에 마련되는 서버랙 온도 센서와,
   상기 각각의 서버랙 온도 센서 및 상기 항온 항습기와 통신가능하게 마련되어 상기 밀폐실의 냉복도의 온도 범위가 설정 범위를 벗어나는 경우 상기 복수의 압축기의 운전 수량을 변화시켜서 냉복도 내의 온도를 제어하는 제어서버를 포함하며,
   서버랙에는 서버랙의 상부에 복수의 상부 온도 센서와, 서버랙의 하부에 직렬로 연결되는 복수의 하부 온도 센서를 포함하되,
   상기 상부 온도 센서들은 상부 온도 센서끼리 직렬 연결되고, 하부 온도 센서들은 하부 온도 센서끼리 직렬 연결되며, 가장 외측에 있는 상부 온도 센서와 가장 외측의 하부 온도센서가 연결됨으로써, 상부 온도 센서와, 하부 온도 센서가 전체적으로 직렬 연결되고,
   밀폐실에서 토출되어 상기 항온 항습기로 리턴되는 공기의 온도를 측정하는 리턴 공기 온도 센서를 더 포함하되,
   상기 제어 서버는 하나의 밀폐실에 있는 모든 온도 센서에서 감지된 온도가 최저 설정온도와 최고 설정 온도 사이에 있으나, 항온 항습기로 리턴되는 공기의 온도가 리턴 설정 온도 미만인 경우, 항온 항습기의 냉각 기능을 감소시키는 것을 특징으로 하는 서버룸 냉복도 밀폐 환경에서 항온항습기의 최적 제어 시스템.
2. 제1항에 있어서,
   상기 제어서버는 절기 또는 주야간 상황에 따라서 최고 설정 온도 및 최저 설정 온도를 변화시키는 것을 특징으로 하는 서버룸 냉복도 밀폐 환경에서 항온항습기의 최적 제어 시스템.
3. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제어서버는 하나의 밀폐실에 있는 모든 온도센서에서 감지된 온도 중 적어도 어느 하나가 최고 설정 온도 이상인 경우, 압축기 모두를 가동하는 것을 특징으로 하는 서버룸 냉복도 밀폐 환경에서 항온항습기의 최적 제어 시스템.
4. 삭제
5. 삭제
6. 제1항 또는 제2항에 있어서,
   상기 제어서버는 하나의 밀폐실에 있는 모든 온도센서에서 감지된 온도 중 적어도 어느 하나가 최저 설정 온도 이하인 경우, 항온 항습기의 냉각 기능이 절반 이하가 되도록 복수의 압축기 중 일부만 가동시키는 것을 특징으로 하는 서버룸 냉복도 밀폐 환경에서 항온항습기의 최적 제어 시스템.
7. 제6항에 있어서,
   서버랙에는 서버랙의 상부에 직렬로 연결되는 복수의 상부 온도 센서와, 서버랙의 하부에 직렬로 연결되는 복수의 하부 온도 센서를 포함하되,
   복수의 하부 온도 센서가 측정한 온도 값 중 적어도 하나 이상이 최저 설정 온도 이하인 경우, 현재 구동 중인 복수의 압축기 일부의 구동을 정지시키는 것을 특징으로 하는 서버룸 냉복도 밀폐 환경에서 항온항습기의 최적 제어 시스템.
8. 삭제
9. 복수의 압축기를 구비하는 항온 항습기의 제어 정보 및 성능 정보를 수집하는 단계와;
   냉복도에 있는 서버랙의 상부 온도를 수집하는 단계와;
   최적화 제어 모드가 설정되었는지 판단하고, 최적화 제어 모드가 설정된 경우 상부 온도가 최고 설정 온도 이상이라고 판단되면, 모든 압축기를 동작시키는 단계와;
   하부 온도가 최저 설정 온도 이하라고 판단되면, 현재 작동 중인 압축기 중 일부를 정지시키는 단계와;
   위 최적화 제어 모드를 소정 시간 동안 유지하는 단계와,
   상부 온도가 최고 설정 온도 미만이고, 하부 온도가 최저 설정 온도 초과하는 상태에서 항온 항습기로 리턴하는 공기의 온도가 리턴 공기 설정 온도 미만인 경우, 항온 항습기의 냉각 기능을 감소시키는 것을 특징으로 하는 최적 제어 시스템의 제어 방법.
   
   
   
   
10. 삭제

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