KR102128498B1 - 데이터센터 실내 냉각용 냉각분배기 - Google Patents

데이터센터 실내 냉각용 냉각분배기 Download PDF

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최병남
김우중
정덕수
고민건
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주식회사 삼화에이스
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Abstract

본 발명은 유로를 따라 제1냉매가 유동하면서 순환하는 제1냉매순환라인과, 유로를 따라 제2냉매가 유동하면서 순환하는 제2냉매순환라인과, 상기 제1냉매순환라인 및 제2냉매순환라인 각각에 중첩되어, 상기 제1냉매순환라인 및 제2냉매순환라인을 각각 유동하는 제1냉매와 제2냉매를 서로 간접 열교환시켜 제2냉매를 냉각하는 냉매열교환기와, 상기 제2냉매순환라인 상에 구비되며, 유입단측을 통해 유입된 제2냉매를 복수 개의 분배유로로 분배하여 유출하는 분배기, 및 데이터센터 실내에 일정한 간격을 두고 배치된 복수 개의 서버랙들 사이마다 배치되고, 상기 분배기의 분배유로에 구비되며, 유입단측을 통해 유입된 제2냉매와, 상기 데이터센터의 실내 공기를 서로 열교환 시켜, 상기 데이터센터의 실내 공기를 냉각하는 복수 개의 실내기를 포함하여, 냉매를 압축하는 압축기를 사용하지 않고, 액펌프로 액상의 냉매가 순환되도록 하여, 냉매의 증발온도를 높일 수 있어, 소비전력이 감소되어 성능계수가 증가되고, 내부 작동유체의 온도가 일정하여 입구온도를 높일 수 있으며, 서버실 내부 작동유체의 온도가 높아 응축수가 생기지 않고, 액펌프로 액상의 냉매가 순환되도록 하면서, 냉매를 분배하여 제공하는 분배기를 통해 복수 개의 서버랙들 사이마다 실내기의 배치가 가능하고, 배치된 실내기로 냉매의 분배가 용이하여, 공조부하 변동에 따라 능동적 대응이 가능하고, 설비확장이 용이한 데이터센터 실내 냉각용 냉각분배기를 제공한다.

Description

데이터센터 실내 냉각용 냉각분배기{Cooling device for data center indoor}
본 발명은 데이터센터 실내 냉각용 냉각분배기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 냉매를 압축하는 압축기를 사용하지 않고, 액펌프로 액상의 냉매가 순환되도록 하면서, 냉매를 분배하여 제공하는 분배기를 통해 복수 개의 서버랙들 사이마다 실내기의 배치가 가능하고, 배치된 실내기로 냉매의 분배가 용이하여, 공조부하 변동에 따라 능동적 대응이 가능하고, 설비확장이 용이한 데이터센터 실내 냉각용 냉각분배기에 관한 것이다.
일반적으로 데이터센터는 사람이 거주하는 재실 공간이기보다는 IT 장비(서버)의 운영 환경을 최적의 상태로 유지시키는 것이 우선시되는 산업 건물에 가깝다.
즉, 장비의 보호와 안정적인 가동 조건을 제공하기 위해 에너지 절약보다는 환경 조절에 중점을 두어 왔다. 이는 IT 장비(서버)의 에러나 고장에 의해 수반되는 경제적 손실이 에너지 비용보다 훨씬 크기 때문에 적극적인 에너지 절약 방안을 고려하지 않았다.
그러나 전세계적인 추세에 따라 IT를 통해 지속 가능한 성장을 확보하는 것이 기업의 중요한 임무가 되었으며, 최근에는 클라우드 컴퓨팅(Cloud computing) 시장 확대로 전산 환경이 고도로 집적화되고, 엄청난 양의 서버가 가동되고 있어, 일반 건물과 비교하여 최대 40배 이상의 에너지를 소비하는 데이터 센터의 급증하는 에너지 소모량이 사회적인 이슈가 되고 있는 실정이다.
따라서, 종래 인터넷 데이터 센터(Internet data center)의 운영방식을 친환경, 에너지 절약형 방식으로 개선한 그린 인터넷 데이터 센터(Green IDC)시스템으로 운영하는 것은 필연적인 과제로 등장하고 있다.
종래의 그린 인터넷 데이터 센터의 공조 시스템에 대해서 한국공개특허 제10-2011-0129514호의 "그린컴퓨팅 환경을 실현한 인터넷데이터센터 공조시스템"이 개시된 바 있는데, 이는 인터넷데이터센터의 실내 온도 유지를 위하여 냉방 및 환기를 위한 공기조화기와 공기조화기의 작동을 제어하는 공기조화기제어장치, 실내와 실외(지상층 및 지하층) 온도를 감지하여 공기조화기제어장치로 그 정보를 제공하는 온도감지기, 공기조화기로부터 인터넷데이터센터 내 냉방을 실시하기 위한 냉방용덕트와 서버 및 네트워크장치가 장착된 랙으로부터 발생하는 열을 효율적으로 외부로 배출하기 위한 환기용덕트와 이와 연계된 환기구가 구비된 파티션으로 이루어진다.
하지만, 이와 같은 종래의 인터넷 데이터 센터의 공조 시스템은 외기의 도입 및 환기에 있어서, 에너지 절약 방식이 전혀 고려되지 않은 문제점을 가지고 있었다.
또한, 다른 예에 따른 종래의 인터넷 데이터 센터의 냉각 방식으로는 압축기에 전력이 공급되어 냉매를 압축하고, 압축된 냉매가 응축기에서 열을 배출하고, 증발기에서 열을 흡수하는 일반적인 기계식 냉각 사이클을 사용하고 있다.
실질적으로 인터넷 데이터 센터의 내부에서 발생하는 약 35℃의 배출공기를 냉각시키기 위하여, 개별적으로 공랭식 항온항습기를 사용하거나, 외부에 냉각탑을 설치하여 냉각된 냉수를 항온항습기에 공급하여 실내를 냉각하는 수냉식 방법을 사용하고 있는데, 이러한 기존의 냉각방식은 24시간 365일 항상 가동해야 하는 항온항습기의 전력사용량 중 가장 큰 비중을 차지하는 압축기에서 많은 양의 전력소비를 전제로 하고 있다는 점에서, 에너지 절약에 기여하지 못하는 문제점을 가지고 있었다.
최근에는 인터넷 데이터 센터의 에너지 효율화 방안으로 동절기에 외부의 차가운 공기를 직접 인터넷 데이터 센터의 내부에 공급하는 외기 냉방시스템을 적용하고 있다.
그러나 외기의 직접 공급으로 인해 외부 공기 중에 포함된 미세먼지 농도의 자동 감지 등을 위한 자동화 시스템이 필요하며, 외부 공기의 소음과 습도가 직접 인터넷 데이터 센터 내부에 영향을 미치기 때문에 서버의 안정성을 해칠 수 있을 뿐만 아니라, 적정 온도 및 습도의 유지를 위하여, 오히려 전기 사용량이 증가하게 되고, 외부 공기의 습도에 대한 제습부하를 초래하는 문제점을 가지고 있었다.
본 발명은 냉매를 압축하는 압축기를 사용하지 않고, 액펌프로 액상의 냉매가 순환되도록 하여, 냉매의 증발온도를 높일 수 있어, 소비전력이 감소되어 성능계수가 증가되고, 내부 작동유체의 온도가 일정하여 입구온도를 높일 수 있으며, 서버실 내부 작동유체의 온도가 높아 응축수가 생기지 않고, 액펌프로 액상의 냉매가 순환되도록 하면서, 냉매를 분배하여 제공하는 분배기를 통해 복수 개의 서버랙들 사이마다 실내기의 배치가 가능하고, 배치된 실내기로 냉매의 분배가 용이하여, 공조부하 변동에 따라 능동적 대응이 가능하고, 설비확장이 용이한 데이터센터 실내 냉각용 냉각분배기를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
본 발명에 따른 데이터센터 실내 냉각용 냉각분배기는 유로를 따라 제1냉매가 유동하면서 순환하는 제1냉매순환라인과, 상기 제1냉매순환라인 상에 구비되고, 상기 제1냉매순환라인을 따라 유동하는 제1냉매를 유입단측을 통해 유입한 후, 가압하여 유출단측으로 유출하는 제1냉매펌프와, 유로를 따라 제2냉매가 유동하면서 순환하는 제2냉매순환라인과, 상기 제2냉매순환라인 상에 구비되고, 상기 제2냉매순환라인을 따라 유동하는 제2냉매를 유입단측을 통해 유입한 후, 가압하여 유출단측으로 유출하는 제2냉매펌프와, 상기 제1냉매순환라인 및 제2냉매순환라인 각각에 중첩되어, 상기 제1냉매순환라인 및 제2냉매순환라인을 각각 유동하는 제1냉매와 제2냉매를 서로 간접 열교환시켜 제2냉매를 냉각하는 냉매열교환기, 및 데이터센터 실내에 일정한 간격을 두고 배치된 복수 개의 서버랙들 사이마다 각각 배치되고, 유입단측을 통해 상기 제2냉매펌프에서 유출된 제2냉매를 유입하고, 유입된 제2냉매와, 상기 데이터센터의 실내 공기를 서로 열교환 시켜, 상기 데이터센터의 실내 공기를 냉각하는 복수 개의 실내기를 포함하고, 상기 실내기는 데이터센터 실내에 배치된 서버랙과 같은 높이를 갖고, 내부에는 공간을 형성하며, 일측에는 실내의 공기가 유입되는 유입구, 대향진 타측에는 내부공간을 통과한 공기를 유출하는 유출구가 형성된 실내기하우징과, 상기 실내기하우징의 유입구 측에 구비되고, 상기 실내기하우징 내부공간으로 유입된 실내공기에서 먼지, 이물질을 필터링하는 필터와, 상기 실내기하우징 중 내부공간에 높이를 따라 적층 구비되어, 상기 필터를 통과한 실내공기를 통과시켜, 튜브를 따라 유동하는 제2냉매와의 열교환으로 실내공기를 냉각하는 복수 개의 실내열교환기와, 상기 실내기하우징 중 유출구 측에 높이를 따라 적층 구비되고, 상기 실내열교환기를 통과하여 냉각된 실내공기를 데이터센터 실내로 송풍하는 복수 개의 실내송풍수단을 포함하며, 상기 제1냉매순환라인 상에 구비되고, 유입단측을 통해 유입된 제1냉매를 외기와 열교환으로 냉각하여, 냉각된 제1냉매를 유출단측으로 유출하는 실외기와, 상기 제1냉매순환라인 중 상기 제1냉매펌프의 유출단 측에서 분기되면서, 상기 실외기의 유입단 측에 합류되는 제1냉매측로와, 상기 제2냉매순환라인 중 상기 냉매열교환기의 유출단 측에서 분기되면서, 상기 제2냉매펌프의 유입단 측에 합류되는 제2냉매측로와, 상기 제1냉매측로 상에 구비되고, 유입단측을 통해 유입된 제1냉매에 응축열을 전도한 후, 응축열의 전도로 가열된 제1냉매를 유출단으로 유츨하는 응축기와, 상기 제2냉매측로 상에 구비되고, 유입단측을 통해 유입된 제2냉매에서 증발열을 흡열한 후, 증발열의 흡열로 냉각된 제2냉매를 유출단으로 유츨하는 증발기가 구비된 냉동기와, 상기 제2냉매순환라인 중 상기 실내기의 유출단 측에서 분기되면서, 상기 제2냉매순환라인 중 냉매열교환기의 유출단 측에 합류되는 제3냉매측로를 포함한다.
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또한, 본 발명에 따른 상기 제1냉매순환라인 중 상기 제1냉매펌프의 유출단에 구비되어, 상기 제1냉매순환라인을 따라 유동하는 제1냉매의 역류를 방지하는 제1체크밸브와, 상기 제1냉매순환라인 중 제1체크밸브 후방에 구비되어, 상기 제1냉매순환라인을 유동하는 제1냉매 중 액상의 냉매만을 분리하여 유동시키는 세퍼레이터와, 상기 제2냉매순환라인 중 상기 제2냉매펌프의 유출단에 구비되어, 상기 제2냉매순환라인을 따라 유동하는 제2냉매의 역류를 방지하는 제2체크밸브를 포함한다.
더불어 본 발명에 따른 상기 제1냉매순환라인 중 제1냉매측로가 분기되는 분기지점에 구비되어, 선택적으로 상기 제1냉매순환라인 및 제1냉매측로의 유로개폐 및 유로전환하는 제1삼방밸브와, 상기 제2냉매순환라인 중 제2냉매측로가 합류하는 합류지점에 구비되어, 상기 제2냉매순환라인 및 제2냉매측로의 유로개폐 및 유로전환하는 제2삼방밸브와, 상기 제2냉매순환라인 중 제3냉매측로가 합류하는 합류지점에 구비되어, 상기 제2냉매순환라인 및 제3냉매측로의 유로개폐 및 유로전환하는 제3삼방밸브와, 상기 제1삼방밸브, 제2삼방밸브, 제3삼방밸브와 전기적으로 연결되어, 동절기 운전모드, 간절기 운전모드, 하절기 운전모드 중 어느 하나의 운전모드에 따라 상기 제1삼방밸브, 제2삼방밸브, 제3삼방밸브의 유로개폐 및 유로전환을 제어하는 제어부를 포함한다.
본 발명에 따른 데이터센터 실내 냉각용 냉각분배기에 의해 나타나는 효과는 다음과 같다.
첫째, 냉매를 압축하는 압축기를 사용하지 않고, 액펌프로 액상의 냉매가 순환되도록 하면서, 냉매를 분배하여 제공하는 분배기를 통해 복수 개의 서버랙들 사이마다 실내기의 배치가 가능하고, 배치된 실내기로 냉매의 분배가 용이하여, 공조부하 변동에 따라 능동적 대응이 가능하고, 설비확장이 용이하다.
둘째, 냉매를 압축하는 압축기를 사용하지 않고, 액펌프로 액상의 냉매가 순환되도록 하여, 냉매의 증발온도를 높일 수 있어, 소비전력이 감소되어 성능계수가 증가되고, 내부 작동유체의 온도가 일정하여 입구온도를 높일 수 있으며, 서버실 내부 작동유체의 온도가 높아 응축수가 생기지 않는 효과를 가진다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터센터 실내 냉각용 냉각분배기를 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터센터의 실내 냉각용 냉각분배기의 제1냉매 및 제2냉매가 유동하는 유로를 보인 예시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터센터 실내 냉각용 냉각분배기 중 실내기를 보인 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들은 대체할 수 있는 균등한 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
본 발명은 냉매를 압축하는 압축기를 사용하지 않고, 액펌프로 액상의 냉매가 순환되도록 하면서, 냉매를 분배하여 제공하는 분배기를 통해 복수 개의 서버랙들 사이마다 실내기의 배치가 가능하고, 배치된 실내기로 냉매의 분배가 용이하여, 공조부하 변동에 따라 능동적 대응이 가능하고, 설비확장이 용이한 데이터센터 실내 냉각용 냉각분배기에 관한 것으로, 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터센터 실내 냉각용 냉각분배기는 제1냉매순환라인(100)과, 제1냉매펌프(110)와, 실외기(120)와, 제2냉매순환라인(200)과, 제2냉매펌프(210)와, 실내기(220)와, 냉매열교환기(300)가 포함되는데, 먼저 상기 제1냉매순환라인(100)은 액상의 제1냉매가 유로를 따라 순환하는 것으로, 상기 제1냉매가 순환하는 제1냉매순환라인(100) 상에는 제1냉매펌프(110)와, 실외기(120)가 구비된다.
여기서 상기 제1냉매펌프(110)는 상기 제1냉매순환라인(100) 상에서 유입단측을 통해 상기 제1냉매순환라인(100)을 따라 유동하는 제1냉매를 유입한 후 가압하여, 가압된 제1냉매를 유출단측으로 유출한다.
상기와 같이 상기 제1냉매펌프(110)에 의해 가압된 제1냉매는 상기 제1냉매순환라인(100)을 따라 순환하게 되는 동력을 얻게 되고, 상기 실외기(120)는 상기 제1냉매순환라인(100) 상에서 유입단측을 통해 상기 제1냉매순환라인(100)을 따라 유동하는 제1냉매를 유입한 후 외기와 열교환 시켜, 외기와의 열교환으로 냉각된 제1냉매를 유출단측으로 유출한다.
여기서 상기 실외기(120)는 통상의 실외기와 같이 실외기하우징(도시하지 않음) 내부에 외기가 유입되는 유입구 측에 제1냉매가 유동하는 실외열교환기(도시하지 않음)를 구비시켜, 외기가 실외기하우징(도시하지 않음) 내부로 유입될 시, 외기가 상기 실외열교환기(도시하지 않음)를 통과시켜, 상기 실외열교환기(도시하지 않음)에서 제1냉매가 외기와의 열교환으로 냉각되어 유출된다.
또한, 상기 실외기(120)에는 선택적으로 냉각수가 분사되는 복수 개의 노즐이 구비되어, 상기 실외열교환기를 통과하기 전의 외기에 냉각수가 분사되어, 외기를 증발잠열로 선 냉각 후 실외열교환기를 통과 시킬 수 있다.
상기 실외기(120)에서 냉각되어 유출된 제1냉매는 상기 제1냉매펌프(110)로 재유입되도록 순환유로를 이룬다.
그리고 상기 제1냉매순환라인(100) 중 상기 제1냉매펌프(110)의 유출단에는 제1체크밸브(140)가 구비되는데, 상기 제1체크밸브(140)는 상기 제1냉매순환라인(100)을 따라 유동하는 제1냉매의 역류를 방지하고, 상기 제1냉매순환라인(100) 중 제1체크밸브(140) 후방에는 세퍼레이터(150)가 구비되는데, 상기 세퍼레이터(150)는 상기 제1냉매순환라인(100)을 유동하는 제1냉매 중 액상의 냉매만을 분리하여 유동시킨다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 제2냉매순환라인(200)은 제2냉매가 유로를 따라 순환하는 것으로, 상기 제2냉매순환라인(200) 상에는 제2냉매펌프(210)와, 실내기(220)가 구비된다.
이때 상기 제2냉매펌프(210)는 상기 제2냉매순환라인(200) 상에서 유입단측을 통해 상기 제2냉매순환라인(200)을 따라 유동하는 제2냉매를 유입한 후 가압하여, 가압된 제2냉매를 유출단측으로 유출한다.
상기와 같이 상기 제2냉매펌프(210)에 의해 가압된 후 유출되는 제2냉매는 상기 제2냉매순환라인(200)을 따라 유동하면서 순환하게 되고, 상기 실내기(220)는 유입단측을 통해 상기 제2냉매순환라인(200)을 따라 유동하는 제2냉매를 유입한 후, 유입된 제2냉매로 데이터센터의 실내인 서버실을 냉각한다.
여기서 상기 실내기(220)는 서버실 내부에 배치된 복수 개의 서버랙 사이에 각각 구비되어, 상기 서버실 내부의 공기를 통과시켜 제2냉매와의 열교환으로 서버실 내부의 공기를 냉각한다.
상기 실내기(220)는 실내기하우징(221)과, 필터(222)와, 실내열교환기(223)와, 실내송풍수단(224)이 포함되는데, 상기 하우징(221)은 내부 공간을 갖고 높이가 긴 직육면체로, 서버랙 사이에 배치될 수 있도록 상기 서버랙과 같은 높이로 형성되며, 일측에는 서버실 내부의 공기가 유입되는 유입구가 형성되고, 대향진 타측에는 냉각된 공기를 서버실 내부로 유출하는 유출구가 형성된다.
상기 하우징(221)의 내부공간 중 유입구 측에는 필터(222)가 구비되어, 상기 유입구를 통해 유입되는 서버실 내부의 공기에서 먼지 등의 이물질이 필터링되도록 한다.
그리고 상기 하우징(221)의 내부공간 중 상기 필터(222)에 인접하여 실내열교환기(223)가 배치되는데, 상기 실내열교환기(223)는 상기 필터(222)를 통과한 공기를 유입하여 통과시키면서, 통과하는 공기를 제2냉매와의 열교환으로, 상기 제2냉매가 공기의 열을 흡열하여 공기가 냉각되도록 한다.
상기 실내송풍수단(224)은 상기 실내열교환기(223)를 통과하면서 냉각된 공기를 서버실 내부로 송풍한다.
본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 제1냉매순환라인(100) 및 제2냉매순환라인(200)에는 상기 냉매열교환기(300)가 중첩되는데, 상기 냉매열교환기(300)는 상기 제1냉매순환라인(100)과, 제2냉매순환라인(200) 상에 각각 중첩되어, 상기 제1냉매순환라인(100)을 따라 유동하는 제1냉매와, 상기 제2냉매순환라인(200)을 따라 유동하는 제2냉매를 서로 열교환시켜 제1냉매로 제2냉매를 냉각시킨다.
이때 상기 냉매열교환기(300)는 판형 열교환기로 다수 개의 판들이 서로 적층되어 열교환기를 이루고, 상기 열교환기를 기준으로 일측에는 제1냉매가 유동하는 튜브가 구비되며, 타측에는 제2냉매가 유동하는 튜브가 구비된 것으로, 일측의 튜브에 제1냉매가 유동하고, 타측의 튜브에 제2냉매가 유동하면, 다수 개의 판들이 적층된 열교환기를 통해 제2냉매의 열이 제1냉매로 전도되어, 상기 제2냉매가 냉각된다.
따라서 상기 냉매열교환기(300)에 의해 제1냉매와의 열교환으로 냉각된 제2냉매는 상기 제2냉매펌프(210)로 유입되어 가압된 후, 실내열교환기(223)로 유입되어, 제2냉매가 상기 실내열교환기(223)를 통해 서버실 내부 공기와 열교환으로 서버실 내부 공기를 냉각한다.
그리고 상기 제2냉매순환라인(200) 중 상기 제2냉매펌프(210)의 유출단에는 제2체크밸브(240)가 구비되는데, 상기 제2체크밸브(240)는 상기 제2냉매순환라인(200)을 따라 유동하는 제2냉매의 역류를 방지한다.
또한, 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터센터 실내 냉각용 냉각분배기는 제1냉매측로(101), 제2냉매측로(201), 제3냉매측로(202), 응축기(130) 및 증발기(230)가 구비된 냉동기(310)가 더 포함되는데, 상기 제1냉매측로(101)는 상기 제1냉매순환라인(100) 중 상기 제1냉매펌프(110)의 유출단 측에서 분기되면서, 상기 실외기(120)의 유입단 측에 합류되고, 상기 제1냉매순환라인(100) 중 제1냉매측로(101)가 분기되는 분기지점에는 제1삼방밸브(410)가 구비되어, 선택적으로 상기 제1냉매순환라인(100) 및 제1냉매측로(101)의 유로개폐 및 유로전환한다.
이때 상기 제1냉매측로(101) 상에는 상기 냉동기(310)의 응축기(130)가 구비되는데, 상기 응축기(130)는 유입단측을 통해 유입된 제1냉매에 응축열을 전도한 후, 응축열의 전도로 가열된 제1냉매를 유출단으로 유츨한다.
이때 상기 응축기(130)를 통과하는 제1냉매는 상 변화없이 응축열만 흡열하여 가열된다.
따라서 상기 제1냉매펌프(110)에서 유출된 제1냉매는 상기 제1삼방밸브(410)의 선택적인 유로개폐 및 유로전환으로, 상기 제1냉매순환라인(100) 단독으로 유동하여 상기 냉매열교환기(300), 실외기(120) 순으로 유동한 후, 다시 제1냉매펌프(110)로 유입되는 순환 유로를 이루거나, 또는 제1냉매측로(101) 단독으로 유동하여 상기 냉동기(310)의 응축기(130), 실외기(120) 순으로 유동한 후, 다시 제1냉매펌프(110)로 유입되는 순환 유로를 이루거나, 또는 상기 제1냉매순환라인(100) 및 제1냉매측로(101) 모두를 유동하여, 상기 냉매열교환기(300) 및 응축기(130) 각각 유동한 후 실외기(120)로 합류하여 유동한 후, 다시 제1냉매펌프(110)로 유입되는 순환 유로를 이룰 수 있다.
또한, 상기 제2냉매측로(201)는 상기 제2냉매순환라인(200) 중 상기 냉매열교환기(300)의 유출단 측에서 분기되면서, 상기 제2냉매펌프(210)의 유입단 측에 합류되고, 상기 제2냉매순환라인(200) 중 제2냉매측로(201)가 합류하는 합류지점에는 제2삼방밸브(420)가 구비되는데, 상기 제2삼방밸브(420)는 상기 제2냉매순환라인(200) 및 제2냉매측로(201)의 유로개폐 및 유로전환한다.
이때 상기 제2냉매측로(201) 상에는 상기 냉동기(310)의 증발기(230)가 구비되는데, 상기 증발기(230)는 유입단측을 통해 유입된 제2냉매에서 증발열을 흡열한 후, 증발열의 흡열로 냉각된 제2냉매를 유출단으로 유츨한다.
여기서 상기 증발기(230)를 통과하는 제2냉매는 상 변화없이 증발열만 방열하고, 증발열의 방열로 제2냉매가 냉각된다.
상기 제3냉매측로(202)는 상기 제2냉매순환라인(200) 중 상기 실내기(220)의 유출단 측에서 분기되면서, 상기 제2냉매순환라인(200) 중 냉매열교환기(300)의 유출단 측에 합류되고, 상기 제2냉매순환라인(200) 중 제3냉매측로(202)가 합류하는 합류지점에는 제3삼방밸브(430)가 구비되는데, 상기 제3삼방밸브(430)는 상기 제2냉매순환라인(200) 및 제3냉매측로(202)의 유로개폐 및 유로전환한다.
따라서 상기 제2냉매펌프(210)에서 유출된 제2냉매는 상기 제2삼방밸브(420)및 제3삼방밸브(430)의 선택적인 유로개폐 및 유로전환으로, 상기 제2냉매순환라인(200) 단독으로 유동하여 상기 실내기(220), 냉매열교환기(300) 순으로 유동한 후, 다시 제2냉매펌프(210)로 유입되는 순환 유로를 이루거나, 또는 제3냉매측로(202)를 통해 제2냉매측로(201)로 유동하여 상기 실내기(220), 증발기(230) 순으로 유동한 후, 다시 제2냉매펌프(210)로 유입되는 순환 유로를 이루거나, 또는 상기 제2냉매순환라인(200)을 통해 제2냉매측로(201)로 유동하여, 상기 실내기(220), 냉매열교환기(300)를 통해 증발기(230) 순으로 유동한 후, 다시 제2냉매펌프(210)로 유입되는 순환 유로를 이룰 수 있다.
여기서 상기 응축기(130) 및 증발기(230)는 서로 인접하면서 냉매가 유동하는 냉매관으로 연결되어, 상기 냉매의 순환 사이클에 의해 응축과, 증발로 제1냉매를 가열하거나, 제2냉매를 냉각하는 것이 바람직하다.
그리고 상기 제1삼방밸브(410), 제2삼방밸브(420), 제3삼방밸브(430) 각각은 제어부(400)와 전기적으로 연결되는데, 상기 제어부(400)는 외기 온도를 기준으로 하는 동절기 운전모드, 간절기 운전모드, 하절기 운전모드 중 어느 하나의 운전모드가 선택되면, 그 운전모드에 따라 상기 제1삼방밸브(410), 제2삼방밸브(420), 제3삼방밸브(430)의 유로개폐 및 유로전환을 제어한다.
따라서 상기 제어부(400)가 상기 제1삼방밸브(410), 제2삼방밸브(420), 제3삼방밸브(430) 각각을 동절기 운전모드, 간절기 운전모드, 하절기 운전모드 중 어느 하나의 운전모드로 제어함에 따라 제1냉매 및 제2냉매의 유동 경로가 결정된다.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
100: 제1냉매순환라인 101: 제1냉매측로
110: 제1냉매펌프 120: 실외기
130: 응축기 140: 제1체크밸브
150: 세퍼레이터 200: 제2냉매순환라인
201: 제2냉매측로 202: 제3냉매측로
210: 제2냉매펌프 220: 실내기
221: 하우징 222: 필터
223: 실내열교환기 224: 실내송풍수단
230: 증발기 240: 제2체크밸브
300: 냉매열교환기 310: 냉동기
400: 제어부 410: 제1삼방밸브
420: 제2삼방밸브 430: 제3삼방밸브

Claims (5)

  1. 유로를 따라 제1냉매가 유동하면서 순환하는 제1냉매순환라인;
    상기 제1냉매순환라인 상에 구비되고, 상기 제1냉매순환라인을 따라 유동하는 제1냉매를 유입단측을 통해 유입한 후, 가압하여 유출단측으로 유출하는 제1냉매펌프;
    유로를 따라 제2냉매가 유동하면서 순환하는 제2냉매순환라인;
    상기 제2냉매순환라인 상에 구비되고, 상기 제2냉매순환라인을 따라 유동하는 제2냉매를 유입단측을 통해 유입한 후, 가압하여 유출단측으로 유출하는 제2냉매펌프;
    상기 제1냉매순환라인 및 제2냉매순환라인 각각에 중첩되어, 상기 제1냉매순환라인 및 제2냉매순환라인을 각각 유동하는 제1냉매와 제2냉매를 서로 간접 열교환시켜 제2냉매를 냉각하는 냉매열교환기; 및
    데이터센터 실내에 일정한 간격을 두고 배치된 복수 개의 서버랙들 사이마다 각각 배치되고, 유입단측을 통해 상기 제2냉매펌프에서 유출된 제2냉매를 유입하고, 유입된 제2냉매와, 상기 데이터센터의 실내 공기를 서로 열교환 시켜, 상기 데이터센터의 실내 공기를 냉각하는 복수 개의 실내기;를 포함하고,
    상기 실내기는
    데이터센터 실내에 배치된 서버랙과 같은 높이를 갖고, 내부에는 공간을 형성하며, 일측에는 실내의 공기가 유입되는 유입구, 대향진 타측에는 내부공간을 통과한 공기를 유출하는 유출구가 형성된 실내기하우징과;
    상기 실내기하우징의 유입구 측에 구비되고, 상기 실내기하우징 내부공간으로 유입된 실내공기에서 먼지, 이물질을 필터링하는 필터와;
    상기 실내기하우징 중 내부공간에 높이를 따라 적층 구비되어, 상기 필터를 통과한 실내공기를 통과시켜, 튜브를 따라 유동하는 제2냉매와의 열교환으로 실내공기를 냉각하는 복수 개의 실내열교환기와;
    상기 실내기하우징 중 유출구 측에 높이를 따라 적층 구비되고, 상기 실내열교환기를 통과하여 냉각된 실내공기를 데이터센터 실내로 송풍하는 복수 개의 실내송풍수단;을 포함하며,
    상기 제1냉매순환라인 상에 구비되고, 유입단측을 통해 유입된 제1냉매를 외기와 열교환으로 냉각하여, 냉각된 제1냉매를 유출단측으로 유출하는 실외기와;
    상기 제1냉매순환라인 중 상기 제1냉매펌프의 유출단 측에서 분기되면서, 상기 실외기의 유입단 측에 합류되는 제1냉매측로와;
    상기 제2냉매순환라인 중 상기 냉매열교환기의 유출단 측에서 분기되면서, 상기 제2냉매펌프의 유입단 측에 합류되는 제2냉매측로와;
    상기 제1냉매측로 상에 구비되고, 유입단측을 통해 유입된 제1냉매에 응축열을 전도한 후, 응축열의 전도로 가열된 제1냉매를 유출단으로 유츨하는 응축기와, 상기 제2냉매측로 상에 구비되고, 유입단측을 통해 유입된 제2냉매에서 증발열을 흡열한 후, 증발열의 흡열로 냉각된 제2냉매를 유출단으로 유츨하는 증발기가 구비된 냉동기와;
    상기 제2냉매순환라인 중 상기 실내기의 유출단 측에서 분기되면서, 상기 제2냉매순환라인 중 냉매열교환기의 유출단 측에 합류되는 제3냉매측로;를 포함하는 데이터센터 실내 냉각용 냉각분배기.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1냉매순환라인 중 상기 제1냉매펌프의 유출단에 구비되어, 상기 제1냉매순환라인을 따라 유동하는 제1냉매의 역류를 방지하는 제1체크밸브와;
    상기 제1냉매순환라인 중 제1체크밸브 후방에 구비되어, 상기 제1냉매순환라인을 유동하는 제1냉매 중 액상의 냉매만을 분리하여 유동시키는 세퍼레이터와;
    상기 제2냉매순환라인 중 상기 제2냉매펌프의 유출단에 구비되어, 상기 제2냉매순환라인을 따라 유동하는 제2냉매의 역류를 방지하는 제2체크밸브;를 포함하는 데이터센터 실내 냉각용 냉각분배기.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 제1냉매순환라인 중 제1냉매측로가 분기되는 분기지점에 구비되어, 선택적으로 상기 제1냉매순환라인 및 제1냉매측로의 유로개폐 및 유로전환하는 제1삼방밸브와;
    상기 제2냉매순환라인 중 제2냉매측로가 합류하는 합류지점에 구비되어, 상기 제2냉매순환라인 및 제2냉매측로의 유로개폐 및 유로전환하는 제2삼방밸브와;
    상기 제2냉매순환라인 중 제3냉매측로가 합류하는 합류지점에 구비되어, 상기 제2냉매순환라인 및 제3냉매측로의 유로개폐 및 유로전환하는 제3삼방밸브와;
    상기 제1삼방밸브, 제2삼방밸브, 제3삼방밸브와 전기적으로 연결되어, 동절기 운전모드, 간절기 운전모드, 하절기 운전모드 중 어느 하나의 운전모드에 따라 상기 제1삼방밸브, 제2삼방밸브, 제3삼방밸브의 유로개폐 및 유로전환을 제어하는 제어부;를 포함하는 데이터센터 실내 냉각용 냉각분배기.
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