KR102584496B1 - Lng 냉열이용 데이터센터 냉방시스템 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 LNG 냉열이용 데이터센터 냉방시스템에 관한 것으로, 전자기기를 수용하는 데이터센터; LNG가 저장되어 있는 LNG 탱크; 상기 LNG 탱크 내의 LNG를 공급받아 냉수(Brine)와 열교환하여 기화된 NG(Natural Gas)를 배출하고, 전자기기에 의한 발열을 냉각하는 냉수(Brine)를 회수하여 LNG와 냉수(Brine)의 열교환을 행하는 열교환기; 상기 열교환기와 상기 데이터센터 사이에서 냉수(Brine)를 순환시키며 공급라인에 구비되는 펌프; 상기 데이터센터로 냉수(Brine)가 공급되는 공급라인과 데이터센터로부터 열교환기로 냉수(Brine)가 회수되는 회수라인 사이에 구비되어 데이터센터로의 냉수(Brine) 순환 여부를 제어할 수 있는 바이패스 밸브; 및 상기 데이터센터 부하에 따른 LNG 공급 여부를 조절하는 유량조절밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 LNG 냉열 이용 데이터센터 냉방시스템을 제안한다.

Description

LNG 냉열이용 데이터센터 냉방시스템{Cooling System For a Data Center Employing LNG Cold Energy}
본 발명은 LNG를 배관 또는 탱크로리로 공급할 수 있는 데이터센터에 브라인(또는 냉수)와 열교환을 통하여 냉각을 수행할 수 있는 LNG 냉열이용 데이터센터 냉방시스템에 관한 것이다.
최근들어 기업의 IT화가 진행됨에 따라, 정보 시스템이나 네트워크의 효율적인 운용이 요구되고 있고, 데이터센터의 수요가 증가하고 있다. 데이터센터는, 예를들면 고객 기업의 컴퓨터, 서버 등의 전자 기기를 수용하고, 인터넷 접속 서비스, 그 유지 보수 및 운용 서비스 등을 제공하는 시설이다. 최근에는 건물 내에 설치하는 데이터센터 외에 휴대성, 확장성 등의 높은 경제성이나 범용성을 가지는 컨테이너형의 데이터 센터도 개발되기에 이르고 있다.
이러한 데이터센터에서는, 각 전자 기기의 가동에 의해 발생하는 열을 냉각하고, 각 전자 기기의 온도 상승에 의한 시스템 트러블을 방지하는 것이 중요하다. 이러한 전자 기기에 의한 발열을 냉각하는 종래의 냉각 방법으로서, 데이터 센터 내에 전용으로 배치된 공조 시스템을 가동시켜 행하는 방법이 있다.
그러나, 종래의 공조 시스템을 이용한 냉각 방법에서는, 공조 시스템의 사용 전력의 확보 및 그 전력 소비에 의한 에너지 비용의 증대가 문제가 되고 있다.
또한, 컨테이너형의 데이터 센터에서는, 서버 등의 전자 기기를 집약하여 배치하기 때문에, 공조 시스템만으로 충분한 냉각 효과를 발휘하는 것이 어렵다는 문제도 있다.
또한, 관련 선행문헌으로 일본 공개특허 제2010-267707호(2010.11.25.)에 데이터 센터 시스템 및 냉열발전 이용 데이터 센터 시스템을 공개하고 있다.
관련 선행문헌은 도 1에 도시된 바와 같이, LNG 탱크(1)와 LNG 기화기(2), LNG 가온기(3), 순환수단(4), 밸브(5) 및 데이터센터(6)를 포함하는 것을 개시하고 있다. 또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 종래 기술은 공조용이 아닌 냉동용 냉열이용 시스템을 확장한 2단 직렬 또는 3단 병렬 냉방시스템으로 다수의 열교환기와 순환 펌프를 요구하는 복잡한 시스템으로 공조용으로 비효율적이며, 데이터센터에서 요구되고 있는 비상 시 수전에서 UPS로 전환되는 스위치과정에서 버퍼용 냉방장치가 고려되지 않은 문제점이 있었다.
일본 공개특허 제2010-267707호(2010.11.25.)
본 발명은 상기와 같은 문제점을 개선하기 위하여 발명된 것으로, 데이터센터에서 요구되고 있는 비상 시 수전에서 UPS로 전환되는 스위치과정에서의 버퍼용 냉방장치를 포함하며, 비상 시 완충 냉방 장치를 반영하여 냉방시스템의 효율을 증대할 수 있는 LNG 냉열이용 데이터센터 냉방시스템을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상술한 바와 같은 과제를 해결하기 위하여 본 발명에 따른 LNG 냉열 이용 데이터센터 냉방시스템은, 전자기기를 수용하는 데이터센터; LNG가 저장되어 있는 LNG 탱크; 상기 LNG 탱크 내의 LNG를 공급받아 냉수(Brine)와 열교환하여 기화된 NG(Natural Gas)를 배출하고, 전자기기에 의한 발열을 냉각하는 냉수(Brine)를 회수하여 LNG와 냉수(Brine)의 열교환을 행하는 열교환기; 상기 열교환기와 상기 데이터센터 사이에서 냉수(Brine)를 순환시키며 공급라인에 구비되는 펌프; 상기 데이터센터로 냉수(Brine)가 공급되는 공급라인과 데이터센터로부터 열교환기로 냉수(Brine)가 회수되는 회수라인 사이에 구비되어 데이터센터로의 냉수(Brine) 순환 여부를 제어할 수 있는 바이패스 밸브; 및 상기 데이터센터 부하에 따른 LNG 공급 여부를 조절하는 유량조절밸브를 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예로서, 상기 LNG 냉열 이용 데이터센터 냉방시스템은, 데이터센터에 공급되는 냉수(Brine) 공급라인에 냉수(Brine) 펌프 및 냉수(Brine) 공급 버퍼(buffer) 헤더를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
일 실시예로서, 상기 열교환기는, 판형 또는 컴팩트형 열교환기를 장착하여 냉수(Brine)측의 간극을 크게하고, LNG측의 간극을 작게하여 열용량비를 맞추는 것을 특징으로 한다.
일 실시예로서, 상기 열교환기는, IFV(Bi-EXs)형 열교환기를 장착하여 냉수(Brine)로부터 풀 비등(Pool boiling)에 의해 열을 공급받아 프로판가스로 증발하고 LNG에 의해서 응축되어, 무동력으로 반복순환되며, 하부의 일자형 튜브인 LPG 기화기의 튜브 수를 증가시켜, 열용량비를 맞추는 것을 특징으로 한다.
일 실시예로서, 상기 판형 또는 컴팩트형 열교환기는, 냉수 5℃를 공급하고 12℃로 회수하는 것을 특징으로 하는, LNG 냉열 이용 데이터센터 냉방시스템.
일 실시예로서, 상기 IFV(Bi-EXs)형 열교환기는 냉수 7℃를 공급하고 14℃로 회수하는 것을 특징으로 하는, LNG 냉열 이용 데이터센터 냉방시스템.
또한, 본 발명은 LNG와 냉수(Brine)의 열용량의 큰 편차를 판형 또는 컴팩트형 열교환기의 LNG 및 냉수(Brine)측의 간극차로 극복할 수 있으며, 또는 중간 매체식 열교환기의 LNG 및 냉수(Brine) 측의 튜브 수로 극복하고, 버퍼용 냉방용량은 냉수(Brine)의 공급헤드를 20분 이상 유지하도록 체적을 증가시켜 극복할 수 있다.
본 발명에 따른 LNG 냉열 이용 데이터센터 냉방시스템은, 전용 단독 열교환기를 적용하여 데이터센터 부하 조절 운전이 용이하고, 열교환기 감소 효과가 있으며, 냉수(Brine) 공급온도를 일정온도로 유지함으로써 순환량 및 순환펌프 소요동력을 감축시킴으로서 효율성 및 경제성이 우수한 효과를 가진다.
또한, 본 발명에 따르면, 데이터센터 비상 상황 발생으로 인한 비상 운전 전환 시에 요구되는 20분 이상의 냉방용량을 확보할 수 있어, 냉수(Brine) 공급 완충 헤더 장착과 더불어 데이터센터의 고층화에 따른 층별 유량분배의 불균형을 해소할 수 있는 효과를 가진다.
도 1은 종래 2단 직렬 열교환기를 통한 LNG 냉열이용 데이터센터 냉방시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 종래 3단 병렬 열교환기를 통한 LNG 냉열이용 데이터센터 냉방시스템을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전용 단독 열교환기를 통한 LNG 냉열이용 데이터센터 냉방시스템을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 완충헤더가 장착된 확장된 개념의 LNG 냉열이용 데이터센터 냉방시스템을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 열용량비에 따른 간극 조정 개념을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 도 3의 간극 조정 개념이 적용된 열교환기의 형태를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 열용량비에 따른 튜브 수 조정 개념을 나타내는 도면이다.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 버퍼 헤더의 구성을 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명에 따른 LNG 냉열이용 데이터센터 냉방시스템을 첨부도면을 참조로 상세히 설명한다.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것을 달성하는 방법은 첨부된 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다.
그러나 본 발명은 이하에 개시되는 실시예들에 의해 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 것이며, 단지 본 실시예들은 본 발명의 개시가 완전하도록하며, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다.
또한, 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기술 등이 본 발명의 요지를 흐리게 할 수 있다고 판단되는 경우, 그에 관한 자세한 설명은 생략하기로 한다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 전용 단독 열교환기를 통한 LNG 냉열이용 데이터센터 냉방시스템을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 완충헤더가 장착된 확장된 개념의 LNG 냉열이용 데이터센터 냉방시스템을 나타내는 도면이고, 도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 열용량비에 따른 간극 조정 개념을 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 도 3의 간극 조정 개념이 적용된 열교환기의 형태를 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 열교환기의 열용량비에 따른 튜브 수 조정 개념을 나타내는 도면이고, 도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 버퍼 헤더의 구성을 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 LNG 냉열이용 데이터센터 냉방시스템은, LNG를 배관 또는 탱크로리로 공급할 수 있는 데이터센터에 냉수(brine)와 열교환을 통하여 냉각을 수행할 수 있는 냉방시스템이다.
도 3 내지 도 8을 참조하면, 본 발명은 전자기기를 수용하는 데이터센터(200)와 LNG가 저장되어 있는 LNG 탱크(100)와 LNG 탱크(100) 내의 극저온 액화가스(LNG)를 공급받아 냉수(Brine)와 열교환하여 기화된 NG(Natural Gas)를 배출하고, 전자기기에 의한 발열을 냉각하는 냉수(Brine)를 회수하여 냉수(Brine)와 LNG탱크(100)로부터 공급된 LNG 사이에서 열교환을 행하는 열교환기(150)와, 열교환기(150)와 데이터센터(200) 사이에서 냉수(Brine)를 순환시키며 공급라인에 구비되는 펌프(160)와 데이터센터(200)로 냉수(Brine)가 공급되는 공급라인과 데이터센터(200)로부터 열교환기(150)로 냉수(Brine)가 회수되는 회수라인 사이에 구비되어 데이터센터(200)로의 냉수(Brine) 순환 여부를 제어할 수 있는 바이패스 밸브(170)와 데이터센터 부하에 따른 LNG 공급 여부를 조절하는 유량조절밸브(110)를 포함할 수 있다.
따라서 본 발명에 따르면, 전용 단독 열교환기(150)를 적용하여 유량조절밸브(110, FCV)에 의한 데이터센터(200)의 부하 조절 운전이 용이하고, 2단 직렬방식에 비해 0.5기 및 3단 병렬방식에 비해 2기정도의 열교환기 감소 효과가 있으며, 냉수(Brine) 공급 온도를 5℃로 유지함으로써 순환량 28% 감축 및 순환펌프 소요동력 30% 이상 감축시킴으로서 효율성 및 경제성이 우수하다.
또한, 데이터센터 비상 상황 발생으로 인한 비상 운전 전환 시에 요구되는 20분 이상의 냉방용량을 확보할 수 있도록 냉수(Brine) 공급 버퍼(buffer) 헤더(180)를 장착하여, 데이터센터(200)의 고층화에 따른 층별 유량분배의 불균형을 해소할 수 있는 실효성 있는 냉방시스템으로 데이터센터를 위한 LNG 냉열공급 사업추진에 크게 기여할 수 있다.
도 4에 도시된 바와 같이, 데이터센터(200)로 냉수(Brine)가 공급되는 공급라인에 냉수(Brine) 공급 버퍼(buffer) 헤더(180)와 비상용 냉수(Brine) 펌프(190)를 구비할 수 있으며, 이것에 의해 비상 운전 전환 시에 요구되는 20분 이상의 냉방용량을 확보할 수 있다.
본 발명에서 LNG와 냉수(Brine)의 열교환기(150)는 LNG측 및 냉수(Brine)측 온도차가 크기 때문에 이에 따른 열용량비가 수학식 1과 같이 매우 크다.
큰 열용량비를 극복할 수 있는 열교환기(150)는 판형(Plate) 또는 컴팩트형(Compact) 그리고 IFV(Bi-EXs)형 만이 가능하다.
우선 판형 또는 컴팩트형에서는 열용량비가 큰 냉수(Brine)측의 간극을 크게하고 상대적으로 열용량비가 작은 LNG측의 간극을 작게 만들어 열용량비를 맞추게 된다. 예를들어, LNG 1을 열교환기(150)로 통과 시킬 때 냉수(Brine)는 22.14를 통과시킨다.
도 5에 도시된 바와 같이, 열용량비가 큰 냉수(Brine)측 간극 D2는 크게 형성되고 LNG 측의 간극 D1은 작게 형성되어 열용량비를 맞출 수 있다.
따라서, LNG(-155℃)가 공급되면 열교환에 의해 NG(above 0℃)가 배출되며, 냉수(Brine)가 데이터센터를 냉각시킨 후 12℃로 회수되고 열교환에 의해 5℃의 냉수(Brine)가 공급된다.
도 5를 참조하여 살펴본 열용량비에 따른 간극 조정 개념이 적용 가능한 상용 열교환기는 도 6에 도시된 바와 같이, 도 6(a)의 SPP의 Plate type 또는 도 6(b)의 Plate-fin type이 있으며, 도 6(c)의 Kobe의 DCHE(Double bonded Compact Heat Exchanger)가 있다.
또한, 도 7에 도시된 바와 같이, IFV(Intermediate Fluid Vaporizer)는 중간매체식 기화기로 열용량비가 클 경우 Shell 내부에 있는 각각의 열교환기 튜브수를 다르게 조정할 수 있다.
LNG 기화기(Vaporizer)는 상부의 U-tube구조로 LNG측은 포화상태의 프로판가스로부터 열을 공급받아 0℃ 이상으로 기화되며, 프로판 가스는 응축된다.
LPG 기화기(Vaporizer)는 하부의 일자형 튜브로 구성되어 있으며, 응축된 액체프로판은 14℃의 냉수(Brine)로부터 풀 비등(Pool boiling)에 의해 열을 공급받아 프로판 가스로 증발하여 무동력으로 반복순환되는 방식이다. 열용량비를 맞추기 위해서는 하부의 LPG 기화기(Vaporizer)의 튜브수를 증가시키게된다.
특히, 프로판은 냉수(Brine)의 열공급량과 LNG의 열제거량의 균형에 의해서 포화온도를 갖게되는데, 설계 시 포화조건을 결정하게 되고, 열용량비에 맞게 LNG / LNG 기화기(vaporizer)의 튜브수를 다르게 결정하게 된다.
도 7(a)는 IFV(Bi-EXs)형의 튜브 수 조정 개념도를 나타내며, 적용 가능한 상용 열교환기는 도 7(b)에 도시된 Kobe의 IFV(Tri-EXs)가 있다.
또한, 본 발명에서 냉수(Brine) 공급 버퍼(buffer) 헤더는 데이터센터(200)에 냉열을 공급할 때, 비상상황이 발생하여 비상용 냉방설비 가동에 소요되는 시간을 감안하여 20분 이상 데이터센터(200)에 냉방을 유지시키기 위하여, 냉수(Brine) 공급 버퍼(buffer) 헤더(180)와 비상용 냉수(Brine) 펌프(190)를 더 포함할 수 있다.
예를 들어 데이터센터(200)의 경우 서버실 온도가 36℃ 이상되면, 서버 hot zone의 온도가 70℃ 이상으로 상승하여 서버가 다운될 수 있다.
따라서 데이터센터(200)의 냉수(Brine) 공급 버퍼 헤더의 구비는 매우 중요하며, 수학식 2를 참조하여 버퍼 헤더의 직경을 결정할 수 있다.
여기서, ρ, CP는 냉수(Brine)의 밀도와 정압비열, ΔT는 설계 시의 공급 및 회수온도 차로 결정한다.
Di, LT는 공급 및 회수배관의 직경 및 길이, DHi, LH는 버퍼(buffer) 헤더의 직경 및 길이를 나타낸다.
상기 수학식 2에서 결정된 버퍼(buffer) 헤더의 직경이 수력학적 균등분배 직경보다 클 경우에만 적용하게 된다.
도 8(a)는 치수 적용 구간을 나타내며, 도 8(b)는 버퍼 헤더 라인의 정면도와 측면도를 나타낸다.
버퍼 헤더 라인은 정상 시에는 냉수(Brine) 펌프에 의해서 발생되는 수력학적 균등분배를 위한 역할을 하게되며, 비상 시(냉열공급처 공급불능으로 냉수(Brine) 펌프 정지 시)에는 데이터센터(200)의 전원공급을 받는 비상용 냉수(Brine) 펌프(190)가 작동되어 공급, 회수 및 버퍼 헤더 라인 공간의 잔존 냉열을 이용하여 20분 이상 데이터센터를 냉각시키게 된다.
따라서 본 발명에 따른 LNG 냉열이용 데이터센터 냉방시스템은, 종래기술인 도 1(종래기술1) 및 도 2(종래기술2)에 도시된 냉방시스템과 비교했을 때 표 1 과 같은 차이점이 있다.
구분 도 1(종래기술 1) 도 2(종래기술 2) 도 3 및 4(본 발명)
열교환기 2기 3기 1기
순환량지수 1.28 3 1
소요동력지수 1.30 1.5 1
비상용버퍼헤더 X X O
따라서 본 발명에 따르면, 전용 단독 열교환기 적용 시, FCV에 의한 데이터센터 부하 조절운전이 용이하고, 2단 직렬방식에 비해 0.5기 및 3단 병렬방식에 비해 2기 정도의 열교환기 감소 효과가 있으며, 냉수(Brine) 공급온도를 5℃로 유지함으로서 순환량 28% 감축 및 순환펌프 소요동력 30% 이상 감축시킴으로서 효율성 및 경제성이 우수하다. 특히, 데이터센터 비상 상황 발생으로 인한 비상 운전 전환 시에 요구되는 20분 이상의 냉방용량을 확보할 수 있어, 냉수(Brine) 공급 완충 헤더 장착과 더불어 데이터센터의 고층화에 따른 층별 유량분배의 불균형을 해소할 수 있는 실효성이 있는 냉방시스템으로 데이터센터를 위한 LNG 냉열공급 사업추진에 크게 기여할 수 있는 효과를 가진다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당해 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함은 명백하다고 할 것이다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.
100: LNG 탱크
110: 유량조절밸브(FCV)
150: 열교환기
160: 냉수(Brine) 펌프
170: 바이패스(Bypass) 밸브
180: 냉수(Brine) 공급 버퍼(buffer) 헤더
190: 비상용 냉수(Brine) 펌프
200: 데이터센터

Claims (6)

  1. LNG 냉열 이용 데이터센터 냉방시스템에 있어서,
    전자기기를 수용하는 데이터센터;
    LNG가 저장되어 있는 LNG 탱크;
    상기 LNG 탱크 내의 LNG를 공급받아 냉수(Brine)와 열교환하여 기화된 NG(Natural Gas)를 배출하고, 전자기기에 의한 발열을 냉각하는 냉수(Brine)를 회수하여 LNG와 냉수(Brine)의 열교환을 행하는 열교환기;
    상기 열교환기와 상기 데이터센터 사이에서 냉수(Brine)를 순환시키며 공급라인에 구비되는 펌프;
    상기 데이터센터로 냉수(Brine)가 공급되는 공급라인과 데이터센터로부터 열교환기로 냉수(Brine)가 회수되는 회수라인 사이에 구비되어 데이터센터로의 냉수(Brine) 순환 여부를 제어할 수 있는 바이패스 밸브; 및
    상기 데이터센터 부하에 따른 LNG 공급 여부를 조절하는 유량조절밸브를 포함하며;
    상기 열교환기는, 판형 또는 컴팩트형 열교환기를 장착하여 냉수(Brine)측의 간극을 크게하고, LNG측의 간극을 작게하여 열용량비를 맞추는 것을 특징으로 하는, LNG 냉열 이용 데이터센터 냉방시스템.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 LNG 냉열 이용 데이터센터 냉방시스템은,
    데이터센터에 공급되는 냉수(Brine) 공급라인에 냉수(Brine) 펌프 및 냉수(Brine) 공급 버퍼(buffer) 헤더를 더 포함하는 것을 특징으로 하는, LNG 냉열 이용 데이터센터 냉방시스템.
  3. 삭제
  4. LNG 냉열 이용 데이터센터 냉방시스템에 있어서,
    전자기기를 수용하는 데이터센터;
    LNG가 저장되어 있는 LNG 탱크;
    상기 LNG 탱크 내의 LNG를 공급받아 냉수(Brine)와 열교환하여 기화된 NG(Natural Gas)를 배출하고, 전자기기에 의한 발열을 냉각하는 냉수(Brine)를 회수하여 LNG와 냉수(Brine)의 열교환을 행하는 열교환기;
    상기 열교환기와 상기 데이터센터 사이에서 냉수(Brine)를 순환시키며 공급라인에 구비되는 펌프;
    상기 데이터센터로 냉수(Brine)가 공급되는 공급라인과 데이터센터로부터 열교환기로 냉수(Brine)가 회수되는 회수라인 사이에 구비되어 데이터센터로의 냉수(Brine) 순환 여부를 제어할 수 있는 바이패스 밸브; 및
    상기 데이터센터 부하에 따른 LNG 공급 여부를 조절하는 유량조절밸브를 포함하며;
    상기 열교환기는, IFV(Bi-EXs)형 열교환기를 장착하여 냉수(Brine)로부터 풀 비등(Pool boiling)에 의해 열을 공급받아 프로판가스로 증발하고 LNG에 의해서 응축되어, 무동력으로 반복순환되며, 하부의 일자형 튜브인 LPG 기화기의 튜브 수를 증가시켜, 열용량비를 맞추는 것을 특징으로 하는, LNG 냉열 이용 데이터센터 냉방시스템.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 판형 또는 컴팩트형 열교환기는, 냉수 5℃를 공급하고 12℃로 회수하는 것을 특징으로 하는, LNG 냉열 이용 데이터센터 냉방시스템.
  6. 청구항 4에 있어서,
    상기 IFV(Bi-EXs)형 열교환기는 냉수 7℃를 공급하고 14℃로 회수하는 것을 특징으로 하는, LNG 냉열 이용 데이터센터 냉방시스템.
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010267707A (ja) * 2009-05-13 2010-11-25 Kobe Steel Ltd データセンタシステム、および冷熱発電利用データセンタシステム
WO2021005701A1 (ja) * 2019-07-09 2021-01-14 日本電気株式会社 冷却システム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102525128B1 (ko) * 2019-09-11 2023-04-25 황명회 Lng 냉열을 이용한 데이터센터 서버의 쿨링시스템

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010267707A (ja) * 2009-05-13 2010-11-25 Kobe Steel Ltd データセンタシステム、および冷熱発電利用データセンタシステム
WO2021005701A1 (ja) * 2019-07-09 2021-01-14 日本電気株式会社 冷却システム

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