KR20160091606A

KR20160091606A - 데이터센터용 에너지절약 항온항습장치

Info

Publication number: KR20160091606A
Application number: KR1020150011908A
Authority: KR
Inventors: 이재호
Original assignee: 이재호
Priority date: 2015-01-26
Filing date: 2015-01-26
Publication date: 2016-08-03

Abstract

본 발명은 기존의 데이터센터용 전산실을 구성함에 있어 기존의 항온합습기에서 구현되지 못하던 외기냉방구간을 확대 운영할 수 있도록 하였으며, Containment Type의 전산센터에서 콜드존 상대습도 상승 등의 문제로 인하여 항온항습기 외기냉방이 구현이 불가능 했던 제 3모드 구역 즉 핫존의 공기상태와 비교하여 외기공기상태가 엔탈피는 낮으나 절대습도가 높은 계절에서도 데이터센터에서 요구하는 콜드존의 실내온도와 상대습도를 유지하며, 해당 기간의 외기조건기간에 대해서도 외기냉방을 구현하게 하므로써 사계절이 국가에서 혹서기를 제외한 대부분의 계절에 외기냉방을 통해 에너지절감 운전이 가능한 것이 특징이다. 본 개발품은 외기냉방 조건에 따라 항온항습기로 구현할 수 있는 최대의 에너지절약을 실현할 수 있도록 항온항습기장치를 제공하는데 목적이 있다.
또한 본 발명품을 적용하므로써 항온항습기 냉각공기를 믹싱공기토출판을 통해 전산실내부로 직접 토출도 가능토록 구성할 수 있어 기존 전산센터에 적용하는 하부 공기유동 통로인 이중마루(Access Floor)를 IT용 케이블 설치만 가능한 최소 높이로 구축 할 수 있어 건물의 층고를 낮출 수 있으며 이로 인한 건축비 절감을 기대 할 수 있는 장점을 갖는 데이터센터용 에너지절약 항온항습장치에 관한 것이다.

Description

데이터센터용 에너지절약 항온항습장치{Constant temperature-humidity oven}

본 발명은 데이터센터용 에너지절약 항온항습장체에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 전산실 작업공간부에 다수의 서버랙이 항온항습 기준으로 서버랙의 전단인 콜드존과 서버랙의 후단인 핫존으로 구획된 밀폐형식(Containment Type)의 데이터센터에서 항온항습기를 콜드존의 절대습도와 핫존의 엔탈피를 기준으로 최적의 외기냉방모드로 구분하고 실내절대습도 기준과 핫존의 엔탈피기준으로 절대습도보다 높고 핫존의 엔탈피보다 낮은 구간에서도 실내 온습도를 유지하며 외기냉방이 가능하도록 믹싱댐퍼와 바이패스댐퍼를 구성 각각의 모드에 따라 운전되는 외기 기상조건 중 최대 기간동안 에너지 절감을 실현할 수 있는 외기냉방이 가능한 에너지 절약형 항온항습장치에 관한 것이다.

일반적으로 공기 조화는 실내의 온도, 습도, 세균, 냄새, 기류 등의 조건을 그 장소의 사용 목적에 적합한 상태로 유지하여 주택, 호텔, 회관, 사무실, 전산 기계실, 인터넷데이터센터, 문서고, 시험실 및 각종 산업현장 등 에서 생활하는 실내의 사람을 쾌적한 상태로 만드는 것을 목적으로 기본 환경에서 반드시 일정 기준의 항온항습이 요구는 곳에 사용되고 있는 것으로서, 통상 순수 열부하를 냉각하는 현열냉각과정과 하절기 우기 때와 같이 습도가 높아지는 주변 환경 변화에 따라 냉각제습과정이 있으며, 낮은 온도의 가열과정과, 낮은 습도의 환경에는 가습과정을 센서의 감지에 의하여 조정해주는 기능을 갖고 있다.

통상적으로 사람에게 쾌적한 공기상태는 기후 조건, 복장, 생활수준, 건강상태 등 여러 가지 조건에 의하여 영향을 받게 되므로 일정한 값이 있는 것은 아니나, 여름에는 온도 26∼28℃, 상대습도 약 50%, 겨울에는 온도 20∼22℃, 상대습도 약 40%를 목표로 하는 것이 보통이다.

그러나 이와 같은 값은 절대적인 것은 아니며, 공장의 작업장, 창고, 실험실, 전산실 등의 장소가 그 기능을 충분히 달성하기 위해서는 거기서 생산되고 가공되며 저장 또는 시험되는 물건이나 해당 장소에서 운영중인 각종기기에 가장 알맞은 상태를 유지하도록 하여야 한다.

한편, 전산실은 서버에서 많은 에너지를 사용하는 시설로 항온항습이 요구되는 실이다. 서버에서 사용되는 전기에너지량은 동절기에 건물외부로 빠져 나가는 열에너지보다 크기 때문에 동절기에도 실내에는 많은 열이 발생하는 시설이다.

따라서, 데이터센터 전산실에는 동절기에도 실내온도 및 습도를 유지하기 위하여 항온항습장치라는 냉방장치를 설치하여 운영하며 이 항온항습장치는 전산실에서 서버를 제외하고 많은 냉방에너지(냉동기에서 발생된 냉수에너지)를 소비하는 장치중의 하나이다.

상기 전산실에는 상기 항온항습장치의 에너지사용량을 줄이기 위해 여러 가지 방안이 시도되고 있으나 에너지보존의 법칙에 따라 서버에서 사용되는 전기 에너지는 대부분 열로 실내에 배출되며 발생된 열에너지를 제거하기 위해 냉방에너지도 동일한 양만큼 공급해야 하므로 냉방에너지를 줄이기 어려운 것이 현실이다.

또한, 서버는 사계절 변함없이 냉방부하를 발생시키므로 항온항습장치 또한 사계절 쉬지 않고 운전된다.

2000년대 이전까지만 해도 소규모 전산실로 구축되어 에너지절감에 민감하지 않았으나, 최근에는 수 년 동안 대규모 전산실이 건축되며 하나의 전산센터에서 어마어마한 전기에너지를 사용는 실정이다. 이 전산센터들은 기존 일반건물에서는 상상도 못할 에너지를 사용하며 데이터센터에서의 에너지절감이 중요한 이슈로 떠오르고 있다.

상기 데이터센터에서는 서버용 전력 사용량을 줄이기 위한 IT장치의 고효율화도 시도하고 있지만 이에 못지않게 항온항습장치에서 사용되는 에너지를 줄이기 위한 노력도 하고 있다. 최근에 구축되는 데이터센터는 동절기 낮은 외기 에너지를 이용하여 에너지를 줄이기 위해 외기냉방이 가능한 항온항습장치가 도입되고 있다.

그러나 현실은 외기냉방의 운전이 계획한 대로 잘 운영되지 않고 있으며 외기냉방시 과열냉각이나 실내상대습도가 상승하기도 하며, 이 것을 해결하기 위해 재열에너지(냉각코일 후단에 재가열하는 장치의 에너지) 사용과 같은 추가 에너지가 소요되는 문제들이 발생하여 원하는 만큼의 항온항습장치에서의 에너지절감이 구현되지 못하고 있는 실정이다.

최근의 데이터센터 전산실에 설치되는 항온항습기는 일반적인 100% 내기순환냉방모드와 일부 항온항습기는 에너지 절약을 위한 외기냉방운전이 가능한 기능을 갖추고 있다.

그러나 지금까지 개발된 항온항습기는 최근 데이터센터에 적용되는 서버밀폐형(Containment Type)전산실에서는 최근 개발되는 항온항습기로는 제어 할 수 없는 외기냉방 구간이 발생하고 있다.

이 구간은 외기공기 상태가 실내공기의 절대 습도보다 높고 핫존의 엔탈피보다 낮은 구간으로써 엔탈피가 낮은 외기공기를 실내로 유입 하므로써 에너지 절감이 가능하여야 하나 현재까지 개발 제공되는 항온항습기에서는 이 구간에서 외기 냉방이 불가능하며, 임의로(강제로) 외기를 도입하여 실내에 공급할 수는 있겠으나 습공기선도의 제어프로세스 기준으로 콜드존이 설정온도보다 과냉각되거나 콜드존 상대습도가 상승하는 문제가 발생된다.

현재 까지는 콜드존 기준으로 절대습도와 엔탈피가 낮은 경우에만 외기운전이 가능한 항온항습기는 있으나 외기공기상태가 콜드존의 절대습도 이상 그리고 핫존의 엔탈피 이하인 구간(기간)에서도 외기에너지를 활용한 외기냉방이 가능한 항온항습기는 제공되지 못하고 있다.

상기와 같은 문제점을 해결하기 위해서 본 발명은 전산실의 작업공간부에 서버랙의 전단(前端;콜드존), 후단(後端;핫존)에 설치된 온도 및 습도 센서와 외기공기의 온도와 습도센서를 제어부로 감지비교하여 제어부에서 전산실 작업공간부의 콜드존 실내온도 및 상대습도를 감지한 현재온도 및 상대습도와 사용자의 설정온도 및 상대습도를 비교하여 항온항습기장치를 제어부로 제어하고, 동시에 항온항습기장치에서 전산실 작업공간부의 서버랙의 전단(콜드존)의 공기상태점을 습공기선도상의 절대습도선을 기준하여 구분하고 그리고 서버랙의 후단(핫존)의 공기상태점을 습공기선도상의 엔탈피선으로 구분하여 핫존의 엔탈피보다 에너지가 낮으며(냉방에너지가 있는) 절대습도는 높은 구간을 포함한 핫존의 엔탈피보다 낮은 외기공기 상태의 모든 외기 공기상태에서 외기냉방이 가능하도록 제어 및 시스템이 구현될 수 있는 항온항습장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 우선적으로 습공기선도를 이해하여야 하며, 이 습공기 선도상에서 공기가 가지고 있는 에너지의 기준인 엔탈피와 데이터센터 전산실에서 요구하는 실내 조건 중에 상대습도와 절대습도를 구분할 수 있어야 한다.

또한, 본 발명은 기존에 데이터센터용 항온항습기에 적용된 적이 없는 또는 시도되었으나 에너지 절약이 되지 않고 오히려 실내 상대습도를 높게 하거나 과냉되어 및 재열에너지를 필요로 하여 오히려 에너지손실이 발생되는 특정구간에서의 외기냉방 모드를 구현하는 것이다.

상기 해결과제에서 언급한 것과 같이 외기공기상태에 따라 습공기선도상에서 총 4개의 운전 모드로 구분하는 것이다. 본 발명에서 4개로 구분한 냉방 모드 중 기존의 항온항습기에서도 운전이 가능한 모드는 제 1모드, 제 2모드 및 제 4모드이며 이것은 일반적인 기술이다.

그러나 본 발명품은 최근에 개발된 항온항습기에서도 구현할 수 없는 제 3모드(외기냉방모드)를 포함 4개의 운전모드를 하나의 장치에서 각각의 외기조건에 따라 구현이 가능하도록 한 장치와 그에 따른 제어기를 구비한 항온항습장치를 개발하는 것이다.

이와 같은 목적을 달성하기 위해서, 본 발명은 상부 일측에 설치되고 외기댐퍼(11)를 구비한 외기유입구(12)와 상기 외기유입구(12)와 연통된 외기챔버(13)와, 상기 외기챔버(13)와 연통되어 설치되고 상기 외기챔버(13)의 타측과 연통된 거리를 두고 타측에 설치된 내기순환댐퍼(15)가 설치된 내기순환챔버(16)와 연통되어 구성된 제1믹싱챔버(17a)와, 상기 제1믹싱챔버(17a)의 내부에 에어필터(18a) 및 냉각부(18b)로 격벽을 이루어 상기 제1믹싱챔버(17a)의 타측에 설치되고, 상기 내기순환챔버(16)의 하부에 설치된 제3댐퍼(14c)와 연통되어 설치되며, 타측에 다수개의 송풍팬(19a) 및 믹싱공기토출판(19b)이 구비된 제2믹싱챔버(17b)로 구성된 항온항습장치(10)와; 상기 믹싱공기토출판(19b)에서 상기 제2믹싱챔버(17b)의 믹싱공기를 공급받도록 구성되고 상기 내기순환댐퍼(15)와 연통되며 다수개의 서버랙(21)이 설치되고 상부 타측에 내부의 내부공기를 배출하는 배출댐퍼(22)를 구비한 내기 배출구(23)가 설치된 전산실 작업공간부(20)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 전산실 작업공간부(20)에 설치된 다수개의 상기 서버랙(21)들 일측에서 타측으로 순차적으로 콜드존(a) 과 핫존(b)을 교대로 구성하고, 상기 콜드존(a)과 상기 핫존(b)에 설치되는 온도 및 습도센서(30)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각부(18b)의 타측에 설치된 가습기(18c)와, 상기 가습기(18c)와 연결된 가습밸브(18d)로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 냉각부(18b)와 연결되어 냉각수를 배출하도록 설치된 냉각밸브(18e)로 구성된 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 외기댐퍼(11) 상기 제1,2,3댐퍼(14a,14b,14c) 상기 내기순환댐퍼(15) 상기 에어필터(18a) 상기 냉각부(18b) 상기 송풍팬(19a) 상기 믹싱공기토출판(19b) 상기 배출댐퍼(22)와, 가습기(18c), 온도센서(30)를 제어하는 제어부(40)로 구성되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 전산실 작업공간부에 다수의 서버랙에 순차적으로 설치된 콜드존과 핫존에 연결된 온도 및 습도센서를 제어부로 감지비교하여 제어부에서 전산실 작업공간부의 실내온도 및 습도를 온도 및 습도센서를 통해 감지한 현재온도 및 습도와 사용자의 설정온도 및 습도를 비교하여 항온항습장치를 제어부로 제어함과 동시에 항온항습장치에서 전산실 작업공간부의 공기온도가 이슬점 이상에서 운전되도록 함으로써 과다한 제습을 억제할 수 있고, 또한 반대로 제습을 필요로 하는 경우에는 항온항습장치의 송풍팬의 풍량을 가변조정하여 믹싱공기토출판을 통해 저풍량으로 공급하여 전산실 작업공간부가 이슬점 온도 이하로 만들어 제습을 유도하여 항온항습장치의 에너지를 절약하는 효과가 있다.

또한, 본 발명품은 기존의 데이터센터용 항온합습기에서 실내 상대습도 상승으로 인하여 항온항습기 외기냉방이 구현이 불가능 했던 제 3모드 구역 즉 핫존의 공기상태와 비교하여 외기공기상태가 엔탈피는 낮으나 절대습도가 높은 계절에서도 데이터센터에서 요구하는 실내온도와 실내 상대습도를 유지하며, 기존 제품으로 가능한 외기냉방기간 외에도 추가 외기조건기간에 대해서도 외기냉방을 구현하게 하므로써 사계절이 국가에서 혹서기를 제외한 대부분의 계절에 외기냉방을 통해 에너지 절감운전이 가능한 것이 특징이다. 본 개발품은 외기냉방 조건에 따라 항온항습기로 구현할 수 있는 최대의 에너지절약을 실현할 수 있는 발명품이다.

또한, 본 발명품을 적용하므로써 항온항습기 냉각공기를 믹싱공기토출판을 통해 전산실내부로 직접 토출토록하여 기존 항온항습실에 적용하는 하부 공기유동 통로인 이중마루(Access Floor)를 IT용 케이블 설치만 가능한 최소 높이로 구축 할 수 있어 건물의 층고를 낮출 수 있으며 이로 인한 건축비 절감을 기대 할 수 있는 장점도 있다.

도 1은 본 발명에 따른 개략도.
도 2는 본 발명에 따른 항온항습장치를 나타낸 개략도.
도 3은 본 발명의 기준이 되는 네가지의 냉방모드를 구분하는 습공기선도상의 구간을 나타낸 도표.
도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 전산실 작업공간부에 구성된 콜드존과 핫존을 구분하여 항온항습장치를 구동하였을 때 각각의 지점에서 공기혼합, 제습냉각, 냉각, 가습 상태를 알기 쉽게 습공기선도상에 표현한 도표.
도 4는 본 발명에 따른 제어부의 계통도.
도 5a 내지 도 5d는 각각의 운전모드에 따라 댐퍼 및 밸브 등으로 이루어진 항온항습장치 및 항온항습기에서 전산실 작업공간의 내기순환 및 외기순환관계를 나타낸 개략도.

본 발명을 충분히 이해하기 위해서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부 도면을 참조하여 설명한다.

본 발명의 실시예는 여러가지 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상세히 설명하는 실시예로 한정되는 것으로 해석되어서는 안된다. 본 실시예는 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 안전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이다.

따라서 도면에서의 요소의 형상 등은 보다 명확한 설명을 강조하기 위해서 과장되어 표현될 수 있다. 각 도면에서 동일한 부재는 동일한 참조부호로 도시한 경우가 있음을 유의하여야 한다.

도 1은 본 발명에 따른 개략도이고, 도 2는 본 발명에 따른 항온항습장치를 나타낸 개략도이고, 도 3은 본 발명의 기준이 되는 네가지의 냉방모드를 구분하는 습공기선도상의 구간을 나타낸 도표이고, 도 3a 내지 도 3d는 본 발명에 따른 전산실 작업공간부에 구성된 콜드존과 핫존을 구분하여 항온항습장치를 구동하였을 때 각각의 지점에서 공기혼합, 제습냉각, 냉각, 가습 상태를 알기 쉽게 습공기선도상에 표현한 도표이고, 도 4는 본 발명에 따른 제어부의 계통도이고, 도 5a 내지 도 5d는 각각의 운전모드에 따라 댐퍼 및 밸브 등으로 이루어진 항온항습장치를 나타낸 개략도이다.

본 발명에 따른 테이터센터용 에너지절약 항온항습장치는 도 1 내지 도 5에 도시된 것을 참고하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.

본 발명에 따른 데이터센터용 에너지절약 항온항습장치는 항온항습장치(10)와 전산실 작업공간부(20)로 구성된다.

상기 항온항습장치(10)는 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 상기 항온항습장치(10)는 외기챔버(13)와, 순환챔버(16)와, 제1믹싱챔버(17a)와, 제2믹싱챔버(17b)로 구성된다.

상기 외기챔버(13)는 상기 항온항습장치(10)의 상부 일측에 설치되고 외기댐퍼(11)를 구비한 외기유입구(12)로 구성된다.

상기 외기유입구(12)는 외부의 공기를 유입하여 상기 외기댐터(11)로 공기 유입을 제어하도록 구성된다.

상기 순환챔버(16)는상기 외기챔버(13)와 연통되어 설치되어 구성된다.

또한, 상기 순환챔버(16)는 상기 외기챔버(13)의 타측과 연통된 제1댐퍼(14a)와 상기 제1댐퍼(14a)와 마주하여 거리를 두고 타측에 설치된 내기댐퍼(15)가 설치되어 구성된다.

상기 내기댐퍼(15)는 후술되는 전산실 작업공간부(20)의 공기의 입출을 제어하도록 구성된다.

상기 제1믹싱챔버(17a)는 상기 외기챔버(13)의 하부 일측에 설치된 제2댐퍼(14b)와 연통되어 구성된다.

상기 제2믹싱챔버(17a)는 상기 제1믹싱챔버(17a)의 내부에 에어필터(18a) 및 냉각부(18b)로 격벽을 이루어 상기 제1믹싱챔버(17a)의 타측에 설치되어 구성된다.

또한, 상기 순환챔버(16)의 하부에 설치된 제3댐퍼(14c)와 연통되어 설치되어 구성된다.

상기 제2믹싱챔버(17a)의 타측에 다수개의 송풍팬(19a) 및 믹싱공기토출판(19b)이 구비되어 구성된다.

상기 믹싱공기토출판(19b)는 상기 송풍팬(19a)들로 인해 상기 제2믹싱챔버(17a)내에 외기 또는 외기와 내기가 혼합된 혼합공기를 후술되는 전산실 작업공간부(20)의 콜드존(a)으로 공급하도록 구성된다.

또한, 상기 냉각부(18b)의 타측에 설치된 가습기(18c)와, 상기 가습기(18c)와 연결된 가습밸브(18d)로 구성된다.

또한, 상기 냉각부(18b)와 연결되어 냉각수를 순환하도록 설치된 냉각밸브(18e)로 구성된다.

상기 전산실 작업공간부(20)는 도 1 및 도 2에 도시하는 바와 같이, 상기 전산실 작업공간부(20)는 상기 믹싱공기토출판(19b)에서 상기 제2믹싱챔버(17b)의 믹싱공기를 공급받도록 구성된다.

상기 전산실 작업공간부(20)는 상기 내기댐퍼(15)와 연통되며 다수개의 서버랙(21)이 설치되어 구성된다.

상기 전산실 작업공간부(20)의 상부 타측에 내부의 내부공기를 배출하는 배출댐퍼(22)를 구비한 내기 배출구(23)가 설치되어 구성된다.

한편, 상기 전산실 작업공간부(20)에 설치된 다수개의 상기 서버랙(21)들 일측에서 타측으로 순차적으로 콜드존(a) 과 핫존(b)을 교대로 구성된다.

또한, 상기 콜드존(a)과 상기 핫존(b)에 설치되는 온도 및 습도센서(30)로 구성된다.

상기 온도 및 습도센서(30)는 상기 콜드존(a) 및 상기 핫존(b)의 온도 및 습도를 후술되는 제어부(40)로 감지비교하여 상기 항온항습장치(10)의 상기 외기챔버(13)의 외부공기와, 상기 순환챔버(16)의 상기 전산실 작업공간부(20)의 내부공기와 외부공기가 서로혼합된 혼합공기와, 상기 전산실 작업공간부(20)의 내부공기와, 상기 제1믹싱챔버(17a)의 외부공기와, 상기 제2믹싱챔버(17b)의 상기 전산실 작업공간부(20)의 내부공기와 외부공기가 서로 혼합된 혼합공기 또는 외부공기를 선택적으로 선택하여 상기 제2믹싱챔버(17b)의 상기 믹싱공기토출판(19b)을 통해 상기 전산실 작업공간부(20)의 콜드존(a)으로 공급하여 상기 전산실 작업공간부(20)의 내부 상기 콜드존(a) 및 상기 핫존(b)의 온도 및 습도를 조절하도록 구성된다.

한편, 도 4에 도시하는 바와 같이, 상기 제어부(40)는 상기 외기댐퍼(11) 상기 제1,2,3댐퍼(14a,14b,14c) 상기 내기댐퍼(15) 상기 에어필터(18a) 상기 냉각부(18b) 상기 송풍팬(19a) 상기 믹싱공기토출판(19b) 상기 배출댐퍼(22)와, 가습기(18c), 온도센서(30)를 제어하도록 구성된다.

또한, 도 3a에 도시하는 바와 같이, 상기 전산실 작업공간부(20)에 구성된 상기 콜드존(a)과 상기 핫존(b)을 구분하여 상기 제어부(40)으로 상기 항온항습장치를 구동하는 것을 그래프로 나타낸 것으로서, 습공기 선로상에 냉방모드조건으로 구분하여 구분정의주요기준은 상기 전산실 작업공간부(20)의 실내온도의 상기 콜드존(a) 핫존(b) 두지점의 공기상태점 가와 나를 기준으로 하여 상기 가 및 나의 두지점의 절대습도가 같은 것으로 정의한다.

가지점을 중심으로 상부 및 하부로 경사선으로 형성된 상부경사선(1)으로 구성하여 상기 상부경사선(1)을 상기 핫존(a)의 경계선으로 나타내고, 가지점을 중심으로 상부 및 하부로 경사선으로 형성된 하부경사선(2)으로 구성하여 상기 하부경사선(2)을 상기 콜드존(b)의 경계선으로 나타내도록 한다.

나지점을 중심으로 엔탈피를 기준으로 하는 상부(1a) 및 하부(1b)로 경사선으로 형성된 상부경사선(1)으로 구성하여 상기 상부경사선(1)을 상기 핫존(b)의 엔탈피 경계선으로 나타내고, 가지점을 중심으로 하부경사선(2) 구성하여 상기 하부경사선(2)을 상기 콜드존(a)의 경계선으로 나타내도록 한다.

상기 상부경사선(1)의 상부를 제1모드로 구성하고 상기 상부경사선(1)의 하부선(1b)과 상기 하부경사선(2)의 상부 및 상기 가지점과 상기 나지점을 연결한 직선부(3)의 하부를 제4모드로 구성하고, 상기 하부경사선(2)의 하부와 상기 가지점의 일측의 형성된 직선부(3a)의 하부와 상기 직선부(3a)와 상기 상부경사선(1)이 만난 가지점의 하부를 제2모드로 구성하며, 상기 하부경사선(2)의 하부와 상기 가지점의 일측의 형성된 직선부(3a)의 하부를 제2모드로 구성하며,

상기 나지점의 가와 나지점을 연결한 직선부(3)의 하부와 상기 상부경사선(1)의 하부선(1b)의 하부를 제3모드부로 구성된다.

상기 나지점의 가와 나지점을 연결한 직선부 (3)의 상부와 상기 상부경사선(1)의 상부선(1a)의 하부를 제3모드부로 구성된다.

상기와 같이 외기공기상태점에 따라 제1 내지 제4모드로 구휙분할하여 각각의 다른모드를 운전하도록하여 외기에너지를 최대로 활용하도록 한다.

상기 제1 내지 제4모드에서 콜드존의 실내온도 및 상대습도를 유지할 수 있도록 상기 항온항습기(10)를 구동하도록 한다.

- 제1모드 -

핫존(b) 공기를 순환하여 냉각한 후 콜드존에 공급 콜드존의 온습도를 유지한다.

- 제2모드 -

도 3b에 도시하는 바와 같이, 외기공기상태점이 상기 콜드존(a)의 공기상태점 가지점과 비교하여 절대습도도 낮고 엔탈피도 낮은 경우로 별도의 냉각열원 없이 실내온도습도를 유지할 수 있는 구간으로서, 공기 프로세스가 움직인다.

또한, 외기공기와 상기 핫존(b)의 공기가 상기 내기순환댐퍼(15), 상기 외기댐퍼(11)와 상기 배출댐퍼(22)를 상기 제어부(40)로 비례제어하여 상기 콜드존(a)의 공기 엔탈피를 검출하여 설정된 상기 콜드존(a)의 상태점에 맞게 비례제어한다.

혼합된 공기는 상기 콜드존(a)으로 취출하기전 수가습(상기 가습밸브(18d)로 제어)되어 상기 콜드존(a) 상대습도를 일정하게 유지한다.

- 제3모드 -

도 3c에 도시하는 바와 같이, 외기공기상태점이 상기 핫존(b)공기 상기 나지점을 비교하여 절대습도는 높고 엔탈피는 낮은 경우로 외기에너지를 일부활용하여 냉각에너지를 줄이는 구간이다.

상기 외기댐퍼(11), 상기 바이패스댐퍼(14c)와 상기 배출댐퍼(22)를 상기 제어부(40)로 제어하여 외기공기와 상기 핫존(b)의 공기량을 비례제어한다.

이러한 비례제어기준은 상기 콜드존(a)의 설정온도를 기준으로 비례제어한다.

이렇게 유입된 외기공기는 상기 냉각부(18b)를 통과하여 설정된 절대습도까지 냉각감습된 후 비례제어된 상기 핫존(b)의 공기와 혼합하여 상기 전산실 작업공간부(20)로 콜드존(a)으로 공급하여 콜드존의 온도와 상대습도를 일정하게 유지한다.

- 제4모드 -

도 3d에 도시하는 바와 같이, 외기공기상태점이 절대습도는 낮고 상기 콜드존(a)과 상기 핫존(b)의 엔탈피사이에 있는 구간으로 전체외기를 도입하며 상기 냉각부(18b)를 통해 냉각되어 설정된 콜드존(a)의 엔탈피선까지 냉각된다.

이렇게 냉각된 공기는 상기 가습기(18c)의 수가습에 의해 냉각가습되어 상기 전산실 작업공간부(20)의 상기 콜드존(a)에 공급되어 콜드존(a)의 온도와 상대습도를 제어한다.

상술하는 바와 같이, 도 3a 내지 도 3d에 도시하는 작용으로 인해 상기 제어부(40)가 상기 전산실 작업공간부(20)의 상기 콜드존(a)과 상기 핫존(b)과 연결된 상기 온도 및 습도센서를 감지비교하여 상기 항온항습장치(10)를 구동하여 상기 항온항습장치(10)에서 공급되는 외기, 외기+내기순환=혼합기, 순환등을 선택적으로 선별하여 상기 전산실 작업공간부(20) 콜드존(a)으로 공급하여 상기 전산실 작업공간부(20)의 상기 콜드존(a)과 상기 핫존(b)의 온도와 습도를 보다 효율적으로 제어하여 최대한 상기 항온항습장치(10)를 외기냉방 운영하여 냉방에너지(냉동기)를 최소한으로 구동하여서 상기 전산실 작업공간부(20)의 온도 및 습도를 제어하도록 하여 에너지를 효율적으로 절약 하도록 한다.

한편 도 5a 내지 도 5d는 본 발명에 따른 항온항습기 및 항온항습기에서 전산실 작업공간의 내기순환 및 외기순환관계를 나타낸 다른 실시예를 나타낸 것으로서,

도 5a는 상기 전산실 작업공간부(20)와 연결된 상기 항온항습장치(10)는 상부 일측에 수직으로 복수개의 외기유입구(12-1)에 각각 외기댐퍼(11a,11b)가 설치되고, 상기 외기댐퍼(11a)와 마주하여 거리를 두고 내기순환댐퍼(15a)이 타측설치되고, 상기 외기댐퍼(11a)와 상기 내기순환댐퍼(15a)의 사이에는 외기챔버(13-1)가 형성되고, 상기 외기댐퍼(11a)와 마주하여 상기 외기챔버(13-1)의 1/3지점하부에 제1댐퍼(14a')가 설치되고, 상기 외기챔버(13-1)의 타측하부에설치된 제2댐퍼(14b')가 설치되며, 상기 외기챔버(13-1)의 하부일측에 제1믹싱챔버(17a-1)가 형성되고, 그 타측에 에어필터(18a-1)와, 냉각부(18b-1)로 격벽으로 이루어 상기 제1믹싱챔버(17a-1)의 타측에 제2믹싱챔버(17b-1)이 형성되며, 상기 제2믹싱챔버(17b-1)의 타측에 다수개의 송풍팬(19a-1)이 구비된 믹싱공기토출판(19b-1)이 상기 전산실작업공간부(20)와 연통되어 설치되어 구성된다.

도 5b는 상기 전산실 작업공간부(20)와 연결된 상기 항온항습장치(10)는 상부 일측에 외기유입구(12-2)에 각각 외기댐퍼(11a-1)가 설치되고, 상기 외기댐퍼(11a-1)와 마주하여 거리를 두고 내기순환댐퍼(15-1)이 타측설치되고, 상기 외기댐퍼(11a-1)와 상기 내기순환댐퍼(15-1)의 사이에 제1믹싱챔버(17a-2)가 형성되며, 상기 제1믹싱챔버(17a-1)의 일측에 연통구(15b)가 형성되며, 상기 제1믹싱챔버(17a-2)의 하부에 형성된 제2믹싱챔버(17b-2)가 형성되고, 상기 제2믹싱챔버(17b-2)의 중앙에 에어필터(18a-2)와 냉각부(18b-2)로 경계하여 상기 제2믹싱챔버(17b-2)의 일측에 제3믹싱챔버(17b'-2)가 형성되며, 상기 내순환댐퍼(15-1)의 하부에는 상기 제2믹싱챔버(17b-2)의 타측상부에 위치하여 내기순환댐터(15-2)가 설치되고, 상기 제2믹싱챔버(17b-2)의 타측에는 다수개의 송풍팬(19a-2)이 구비된 믹싱공기토출판(19b-2)이 상기 전산실작업공간부(20)와 연통되어 설치되어 구성된다.

도 5c는 상기 전산실 작업공간부(20)와 연결된 상기 항온항습장치(10)는 상부 일측에 외기유입구(12-3)에 각각 외기댐퍼(11a-2)가 설치되고, 상기 외기댐퍼(11a-2)와 마주하여 거리를 두고 내기순환댐퍼(15-3)이 타측설치되고, 상기 외기댐퍼(11a-2)와 상기 내기순환댐퍼(15a-3)의 사이에 제1믹싱챔버(17a-3)가 형성되며, 상기 제1믹싱챔버(17a-3)의 하부에 형성된 제2믹싱챔버(17b-3)와, 상기 제1,2믹싱챔버(17a-3,17b-3)을 경계짓도록 상기 제1,2믹싱챔버(17a-3,17b-3)사이에 에어필터(18a-3) 및 냉각부(18b-3)가 설치되고, 상기 제2믹싱챔버(17b-3)의 타측상부에 필러(c)를 구비한 내기순환댐퍼(15-4)가 설치되며, 상기 전산실 작업공간부(20)의 타측상부에 배출구(23-1)가 형성되고, 상기 배출구(23-1)에 배출댐퍼(22-1)가 설치되고, 상기 상기 제2믹싱챔버(17b-3)의 하부에 배출송풍팬(19a-3)이 상기 전산실 작업공간부(20)와 연통되어 설치되어 구성된다.

도 5d는 상기 전산실 작업공간부(20)와 연결된 상기 항온항습장치(10)는 상부 일측에 외기유입구(12-4)에 각각 외기댐퍼(11a-3)가 설치되고, 상기 외기댐퍼(11a-3)와 마주하여 거리를 두고 내기순환댐퍼(15-5)이 타측설치되고, 상기 외기댐퍼(11a-3)와 상기 내기순환댐퍼(15a-5)의 사이에 제1믹싱챔버(17a-4)가 형성되며, 상기 제1믹싱챔버(17a-4)의 하부에 형성된 제2믹싱챔버(17b-4)와, 상기 제1,2믹싱챔버(17a-4,17b-4)을 경계짓도록 상기 제1,2믹싱챔버(17a-4,17b-4)사이에 에어필터(18a-4) 및 냉각부(18b-4)가 설치되고, 상기 제2믹싱챔버(17b-4의 타측하부에 필러(c)를 구비한 내기순환댐퍼(15-6)가 설치되며, 상기 전산실 작업공간부(20)의 타측상부에 배출구(23-2)가 형성되고, 상기 배출구(23-2)에 배출댐퍼(22-2)가 설치되고,상기 제2믹싱챔버(17b-34의 하부에 배출송풍팬(19a-4)이 상기 전산실 작업공간부(20)와 연통되어 설치되어 구성된다.

상술하는 바와 같이, 상기 전산실 작업공간부(20)에 다수의 상기 서버랙(21)에 순차적으로 설치된 상기 콜드존(a)과 핫존(b)에 연결된 상기 온도 및 습도센서(30)를 상기 제어부(40)로 감지비교하여 상기 제어부(40)에서 상기 전산실 작업공간부(20)의 실내온도 및 습도를 상기 온도 및 습도센서(30)를 통해 감지한 현재온도 및 습도와 사용자의 설정온도 및 습도를 비교하여 상기 항온항습장치(10)를 상기 제어부(40)로 제어함과 동시에 상기 항온항습장치(10)에서 상기 전산실 작업공간부(20)의 공기온도가 이슬점 이상에서 운전되도록 함으로써 과다한 제습을 억제할 수 있고, 또한 반대로 제습을 필요로 하는 경우에는 상기 항온항습장치(10)의 상기 송풍팬(19a)의 풍량을 가변조정하여 상기 믹싱공기토출판(19b)을 통해 저풍량으로 공급하여 상기 전산실 작업공간부(20)가 이슬점 온도 이하로 만들어 제습을 유도하여 상기 항온항습장치(10)의 에너지를 절약하도록 하는 것이다.

상기 항온항습장치(10)에서 상기 전산실의 작업공간부(20)를 서버랙의 전단(前端;콜드존)과 후단(後端;핫존)으로 구분하여 콜드존(a)과 핫존(b)에 설치된 온도 및 습도 센서와 외기공기의 온도와 습도센서를 제어부로 감지비교하여 외기공기상태가 엔탈피는 낮으나 절대습도가 높은 계절에도 데이터센터에서 요구하는 실내온도와 실내 상대습도를 유지하며 상기 외기조건기간에 대해서도 외기냉방을 구현하게 하므로써 혹서기를 제외한 대부분의 계절에 외기냉방을 통해 에너지 절감운전이 가능한 것이 특징이다. 본 개발품은 외기냉방 조건에 따라 항온항습기장치로 구현할 수 있는 최대의 에너지절약을 실현할 수 있도록 하는 것이다.

이상에서 설명된 본 발명에 따른 실시예는 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로 부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

10: 항온항습장치 11: 외기댐퍼
12: 외기유입구 13: 외기챔버
14a: 제1댐퍼 14b: 제2댐퍼
14c: 제3댐퍼 15: 내기순환댐퍼
16: 내기순환챔버 17a: 제1믹싱챔버
17b: 제2믹싱챔버 18a: 에어필터
18b: 냉각부 18c: 가습기
18d: 가습밸브 18e: 냉각밸브
19a: 송풍팬 19b: 믹싱공기토출판
20: 전산실 작업공간부 21: 서버랙
30: 온도 및 습도센서 40: 제어부
a: 콜드존 b: 핫존

Claims

상부 일측에 설치되고 외기댐퍼(11)를 구비한 외기유입구(12)와 상기 외기유입구(12)와 연통된 외기챔버(13)와, 상기 외기챔버(13)와 연통되어 설치되고 상기 외기챔버(13)의 타측과 연통된 거리를 두고 타측에 설치된 내기순환댐퍼(15)가 설치된 내기순환챔버(16)와 연통되어 구성된 제1믹싱챔버(17a)와, 상기 제1믹싱챔버(17a)의 내부에 에어필터(18a) 및 냉각부(18b)로 격벽을 이루어 상기 제1믹싱챔버(17a)의 타측에 설치되고, 상기 내기순환챔버(16)의 하부에 설치된 제3댐퍼(14c)와 연통되어 설치되며, 타측에 다수개의 송풍팬(19a) 및 믹싱공기토출판(19b)이 구비된 제2믹싱챔버(17b)로 구성된 항온항습장치(10)와;
상기 믹싱공기토출판(19b)에서 상기 제2믹싱챔버(17b)의 믹싱공기를 공급받도록 구성되고 상기 내기순환댐퍼(15)와 연통되며 다수개의 서버랙(21)이 설치되고 상부 타측에 내부의 내부공기를 배출하는 배출댐퍼(22)를 구비한 내기 배출구(23)가 설치된 전산실 작업공간부(20)로 구성되는 것을 특징으로 하는 데이터센터용 에너지절약 항온항습장치.
제 1항에 있어서,
상기 전산실 작업공간부(20)에 설치된 다수개의 상기 서버랙(21)들 일측에서 타측으로 순차적으로 콜드존(a) 과 핫존(b)을 교대로 구성하고, 상기 콜드존(a)과 상기 핫존(b)에 설치되는 온도 및 습도센서(30)로 구성되는 것을 특징으로 하는 데이터센터용 에너지절약 항온항습장치.
제 1항에 있어서,
상기 냉각부(18b)의 타측에 설치된 가습기(18c)와, 상기 가습기(18c)와 연결된 가습밸브(18d)로 구성된 것을 특징으로 하는 데이터센터용 에너지절약 항온항습장치.
제 1항에 있어서,
상기 냉각부(18b)와 연결되어 냉각수를 배출하도록 설치된 냉각밸브(18e)로 구성된 것을 특징으로 하는 데이터센터용 에너지절약 항온항습장치.
제 1항에 있어서,
상기 외기댐퍼(11) 상기 제1,2,3댐퍼(14a,14b,14c) 상기 내기순환댐퍼(15) 상기 에어필터(18a) 상기 냉각부(18b) 상기 송풍팬(19a) 상기 믹싱공기토출판(19b) 상기 배출댐퍼(22)와, 가습기(18c), 온도센서(30)를 제어하는 제어부(40)로 구성되는 것을 특징으로 하는 데이터센터용 에너지절약 항온항습장치.