KR20210020588A

KR20210020588A - 데이터센터용 냉방 시스템

Info

Publication number: KR20210020588A
Application number: KR1020190100240A
Authority: KR
Inventors: 장대인; 오명석; 최병규
Original assignee: 장대인
Priority date: 2019-08-16
Filing date: 2019-08-16
Publication date: 2021-02-24
Also published as: KR102289404B1

Abstract

본 발명은, 고온의 공기를 유입하여 냉각시킨 후 배출하는 송풍라인을 갖고, 유입된 공기를 냉수와 열교환시켜 냉각시키는 제1 냉각부를 포함하는 공기조화기; 상기 제1 냉각부에 냉수를 공급하고 상기 공기와의 열교환을 통해 데워진 냉수를 환수하여 다시 냉각시키는 방식으로 냉수를 순환시키도록, 상기 제1 냉각부와 연통되어 있는 냉동기; 상기 냉동기에 냉각수를 공급하도록 상기 냉동기와 연통되어 있는 냉각탑; 및 상기 냉동기에서 배출되는 냉각수를 공급받도록 상기 냉동기와 연통되어 있고, 상기 제1 냉각부(12)에 진입하게되는 공기를 상기 냉동기(20)에서 배출되는 냉각수와 열교환시켜 사전 냉각시키도록 상기 송풍라인 상에서 상기 제1 냉각부 앞에 배치되어 있고, 상기 공기와의 열교환에 의해 데워진 냉각수를 다시 상기 냉각탑으로 공급하도록 상기 냉각탑과 연통되어 있는, 제2 냉각부를 포함하는 데이터센터용 냉방 시스템을 제공한다. 이를 통해 데이터센터에서 전력효율지수를 낮추어 전력효율이 우수한 데이터센터를 운영할 수 있다.

Description

데이터센터용 냉방 시스템{AIR COOLING SYSTEM FOR DATA CENTER}

본 발명은 데이터센터에서 사용되는 냉방 시스템에 관한 것으로서, 특히 공기조화기를 통해 고온공기를 냉각시킴에 있어서 냉동기와 냉각탑을 활용하여 하절기에 전력효율지수를 낮출수 있는 시스템에 관한 것이다.

데이터센터에서는 통신장비, 컴퓨터, 저장장치 등을 운영하는데 많은 전력이 소모되며, 특히 상당부분의 전력이 데이터센터에서 발생하는 고온의 공기를 냉각시키기 위해 냉동기를 가동하는데 사용된다. 데이터센터에 사용되는 냉동기는 대표적으로 공냉식 냉동기, 수냉식 냉동기, 냉수식 냉동기, 터보냉동기 등등이 사용된다. 데이터센터에서 전력효율지수(PUE; power usage effectiveness)를 낮추게 되면, 즉 전체전력량에서 정보기술관련장비에 쓰이는 전력량의 비율을 낮추게 되면, 데이터센터에 안정적인 전력수급체계를 확립할 수 있게 된다.

산업전반에 걸쳐서 인터넷통신량이 증가함에 따라, 기업체의 데이터의 관리위탁도 증가고 있고, 전력효율지수를 낮추는 것이 경쟁력을 가늠할 기준이 되고 있다. 또한, 정부에서 산업용 전기요금을 인상하는 상황에서 전력효율지수의 중요성이 매우 부각되는 상황에서, 앞으로 전력효율지수를 낮추는 것이 경쟁력을 갖추는 기준이 될 것이다.

전력효율지수를 낮추기 위해서 데이터센터 부근에 태양광 발전소를 짓는 등의 방법으로 신재생 에너지를 이용해 전력을 자체적으로 생산하고 수급하는 노력이 이루어지기도 한다. 그러나, 이러한 노력은 발전소를 짓는데 천문학적인 비용이 드는 등의 문제가 있어, 대규모의 시설을 제외하고는 그 이용가능성이 매우 낮다.

종래의 데이터센터의 공기조화장치들을 살펴보면 전력소모량을 감소시키기 위한 연구를 많이 이루어지는 것을 알 수 있다.

한 예로서, 등록특허 제10-1773946호에서는 외기냉방유닛을 사용하여 심야나 겨울철의 차가운 외기를 부가적으로 사용하여 에너지를 절감하는 공조장치를 개시하고 있다. 그러나, 이 종래기술은 겨울철과 같은 특정기간에만 사용할 수 있다는 제한이 있기 때문에, 특히 여름철을 포함한 다른 계절에는 효용성이 매우 떨어지는 문제가 있다.

아울러, 등록특허 제10-1341790호에서는 데이터센터, 이동통신교환국, 전산센터, 대형백화점 등의 냉방이 필요한 건물에서 사용하는 압축식냉동기를 개시하고 있다. 이 역시, 저온의 외기를 이용하는 점에서 사용시 계절적인 제한이 있고, 별도의 외기용 열교환기를 설치해야하는 점에서 설치비용이 높아지는 문제가 있다.

따라서, 데이터센터에서 사용되는 냉방 시스템과 관련하여 특별한 제약없이 사용하면서도 효율적으로 전력효율지수를 낮추기 위한 다른 노력이 필요하다.

등록특허 제10-1773946호 등록특허 제10-1341790호

데이터센터에서 전력효율지수를 낮추어 전력효율이 우수한 데이터센터를 운영하기 위해서는, 데이터센터의 냉동기에서 사용되는 전력사용량을 효율적으로 관리하는 것을 고려할 수 있다.

본 발명에서는 냉동기의 응축기와 열교환 후 배출되어 냉각탑으로 환수되는 냉각수를 열원으로 활용하여, 특히 흡열원으로 활용하여, 냉동기의 응축기와 증발기가 하는 일을 줄임으로써 냉동기의 효율을 높이는 것을 목적으로 한다.

아울러, 냉각탑에 보충되는 보급수를 열원으로 활용하여, 특히 흡열원으로 활용하여, 다른 시스템의 냉동기가 하는 일을 줄임으로써 냉동기의 효율을 높이는 것을 목적으로 한다.

본 발명은 데이터센터의 냉방 시스템에 있어서, 별도의 시설비용을 크게 들이지 않고 본래의 시스템에서 사용되는 열원을 최대한으로 활용하는 방식으로 효율적으로 시스템을 관리하여, 전력사용량을 줄여 전기비용을 절감하는 것을 목적으로 한다.

본 발명이 해결하고자 하는 과제들은 상술한 과제들로 한정되는 것은 아니며, 언급되지 않은 다른 과제들은 아래에서 설명하는 내용으로부터 당업자가 명확하게 이해할 수 있다.

상술한 목적을 달성하기 위해, 본 발명은,

데이터센터에서 환기되는 공기를 유입하여 냉각시킨 후 배출하는 송풍라인을 갖고, 유입된 공기를 냉수와 열교환시켜 냉각시키는 제1 냉각부를 포함하는 공기조화기;

상기 제1 냉각부에 냉수를 공급하고 상기 공기와의 열교환을 통해 데워진 냉수를 환수하여 다시 냉각시키는 방식으로 냉수를 순환시키도록, 상기 제1 냉각부와 연통되어 있는 냉동기;

상기 냉동기에 냉각수를 공급하도록 상기 냉동기와 연통되어 있는 냉각탑; 및

상기 냉동기에서 배출되는 냉각수를 공급받도록 상기 냉동기와 연통되어 있고, 상기 냉동기에서 배출되는 냉각수와 상기 제1 냉각부에 진입하는 공기를 열교환시켜 냉각시키도록 상기 송풍라인 상에서 상기 제1 냉각부 앞에 배치되어 있고, 상기 공기와의 열교환에 의해 데워진 냉각수를 다시 상기 냉각탑으로 공급하도록 상기 냉각탑과 연통되어 있는, 제2 냉각부를 포함하는 시스템을 제공할 수 있다.

바람직하게, 상기 냉동기는 터보 냉동기이며, 상기 냉수는 상기 냉동기의 압축기에서 냉매와의 열교환을 통해 냉각되고, 상기 냉각수는 상기 냉동기의 응축기에서 냉매와 열교환을 통해 데워질 수 있다.

바람직하게, 상기 제1냉각부는 상기 냉수가 유동하는 코일을 포함하고, 상기 제2냉각부는 상기 냉각수가 유동하는 코일을 포함하며, 상기 공기조화기에 유입되어 배출되는 공기는 상기 제1냉각부의 코일 및 상기 제2냉각부의 코일과의 접촉에 의해 열교환이 이루어질 수 있다.

바람직하게, 다른 냉방 시스템의 제2냉동기에 냉각수를 공급하는 제2냉각탑에서 생성한 냉각수의 온도를 추가로 낮추도록, 상기 냉각탑에 공급되는 보급수와 상기 제2냉각탑에서 배출되는 냉각수를 열교환시키는 열교환기를 더 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 냉각탑과 상기 다른 냉각탑 중 하나 이상에 공급되는 보급수를 저장하는 저수조를 더 포함할 수 있다.

바람직하게, 상기 제2냉각탑과 상기 제2냉동기를 연결하는 냉각수 공급라인은 분기라인을 포함하고, 상기 분기라인은 상기 열교환기를 경유하여 다시 냉각수 공급라인에 합류할 수 있다.

본 발명에 의하면, 기본적으로 데이터센터의 냉동기의 부하율을 낮춤으로써, 냉동기의 소비동력을 줄여서, 전력사용량 및 전기요금을 크게 낮출 수 있다. 이처럼, 데이터센터에서 냉동기의 소비동력을 줄임으로써 전력효율지수를 낮출 수 있는 바, 전력효율이 우수한 데이터센터를 운영할 수 있다.

냉동기의 응축기와 증발기가 하는 일을 감소시켜 냉동기의 효율을 높일 수 있을 뿐만 아니라, 본래의 시스템에서 사용되는 열원을 최대한으로 활용하는 방식으로 시스템을 관리할 수 있어서, 별도의 시설비용을 크게 추가하지 않고도 데이터센터를 효율적으로 운영할 수 있다.

본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과들로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 아래에서 설명하는 내용들로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 시스템을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 다른 실시예에 따른 시스템을 나타내는 도면이다.

이하, 첨부된 도면들에 기재된 내용들을 참조하여 본 발명에 따른 예시적 실시예를 상세하게 설명한다. 다만, 본 발명이 예시적 실시예들에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 실질적으로 동일한 기능을 수행하는 부재를 나타낸다.

도 1에 본 발명의 데이터센터용 냉방 시스템이 도시되어 있다. 본 발명의 냉방 시스템은 공기조화기(10), 냉동기(20), 냉각탑(30) 및 제2냉각부(40)를 포함한다.

보다 구제척으로, 본 발명의 냉방 시스템은, 데이터센터에서 환기되는 공기를 유입하여 냉각시킨 후 배출하는 송풍라인을 갖고, 유입된 공기를 냉수와 열교환시켜 냉각시키는 제1 냉각부(12)를 포함하는 공기조화기(10); 상기 제1 냉각부(12)에 냉수를 공급하고 상기 공기와의 열교환을 통해 데워진 냉수를 환수하여 다시 냉각시키는 방식으로 냉수를 순환시키도록, 상기 제1 냉각부(12)와 연통되어 있는 냉동기(20); 상기 냉동기(20)에 냉각수를 공급하도록 상기 냉동기(20)와 연통되어 있는 냉각탑(30); 상기 냉동기(20)에서 배출되는 냉각수를 공급받도록 상기 냉동기와 연통되어 있고, 상기 제1 냉각부(12)에 진입하게되는 공기를 상기 냉동기(20)에서 배출되는 냉각수와 열교환시켜 사전 냉각시키도록 상기 송풍라인 상에서 상기 제1 냉각부 앞에 배치되어 있고, 상기 공기와의 열교환에 의해 데워진 냉각수를 다시 상기 냉각탑(30)으로 공급하도록 상기 냉각탑(30)과 연통되어 있는, 제2 냉각부(40)를 포함한다.

본 발명의 공기조화기(10)는 데이터센터에서 사용되는 컴퓨터실 공기조화기(CRAC; computer room air conditioner)를 지칭한다. 이러한 공기조화기(10)는 기본적으로 공기의 온도와 습도를 조절하는 장치로서, 기본적으로 데이터센터에서 발생하는 뜨거운 공기를 유입한 후 냉각시키고, 이렇게 냉각된 공기를 배출하여 서버룸으로 공급함으로써, 서버룸에 적합한 공기를 공급할 수 있다. 공기조화기(10)는 기본적으로 데이터센터에서 발생하는 고온의 공기를 냉각시켜, 온도가 낮아진 공기를 배출하는 장치로서, 공기조화기(10)는 공기를 유입하는 공기유입구(13)와 공기를 배출하는 공기배출구(14)를 포함한다. 이러한 공기조화기는 공기를 유입하여 배출하기 위해 팬(15)을 구비하고 있으며, 습도를 조절하는 습도조절기(16)를 포함할 수 있다. 공기조화기에 대한 기본적인 구성은 널리 알려져 있는바 구체적인 설명은 생략하기로 한다.

공기는 공기조화기(10)를 통과하면서 냉각되는데, 이를 위해 냉각부가 설치되어 있다. 예를 들어 냉각부로서 도 1에 도시된 제1냉각부(12)를 볼 수 있다. 제1냉각부(12)는 냉수가 흐르는 배관으로 구성된 냉각코일을 포함한다. 냉각코일에는 냉수가 흐르며, 냉수가 흐르는 냉각코일의 표면과 뜨거운 공기가 접촉하여 열교환을 한다. 냉각코일에는 냉동기(20)에서 배출된 냉수(CWS)가 들어와서, 열교환을 통해 데워진 후 데워진 냉수(CWR)로 배출되고, 데워진 냉수(CWR)는 다시 냉동기(20)로 돌아간다.

공기조화기(10)의 제1냉각부(12)는 라인(L1, L2)을 통해 냉동기(20)와 연통되어, 냉수가 제1냉각부와 냉동기 사이에서 순환한다. 바람직하게, 냉동기(20)는 터보냉동기일 수 있다. 터보냉동기와 같은 냉동기(20)는 널리 알려진 장치로서, 응축기, 증발기 및 압축기와 같은 요소를 포함한다. 증발기에서 액체상태의 냉매를 증기로 증발시킴으로써 냉수를 냉각시키며, 증발된 냉매는 압축기에서 압축되어 응축기로 들어간다. 응축기에서는 기체상태의 냉매가 액체로 상변환되는데 이때 냉동기에 들어온 냉각수(CS)는 냉매로부터 열을 빼앗아 온도가 상승된 상태의 냉각수(CR)로 배출된다. 냉동기(20)는 터보냉동기로 한정되는 것은 아니고, 다른 종류의 냉동기를 사용할 수 있다.

냉동기(20)의 증발기를 통해 냉수가 냉각되어 차가운 냉수(CWS)가 배출되며, 이 냉수(CWS)는 공기조화기의 제1냉각부(12)에 공급된다. 제1냉각부(12)에 공급된 냉수(CWS)는 유입된 공기의 온도(Ta1)를 낮추어 낮은 온도(Ta2)를 갖는 공기로 배출한다. 제1냉각부(12)에서 공기로부터 열을 빼았은 냉수는 데워진 냉수(CWR)로 배출되어 다시 냉동기(20)로 돌아와서, 증발기와의 열교환을 통해 다시 차가워진 냉수(CWS)가 된다.

한편, 냉동기(20)는 냉각수를 공급받도록 냉각탑(30)과 연결되어 있다. 냉각탑(30)에서는 라인(L3)을 통해 차가운 냉각수(CS)를 냉동기(20)에 공급하고, 냉동기의 응축기에서 열교환을 통해 데워진 후 데워진 냉각수(CR)로서 냉동기에서 배출된다. 데워진 냉각수(CR)는 다시 냉각탑(30)으로 돌아가서, 냉각된 후 차가운 냉각수(CS)로 배출된다.

바람직하게, 냉동기에서 배출되는 냉각수(CR)는 냉각탑(30)으로 돌아가기 전에 우회하여 공기조화기(10)를 경유한다. 이와 관련하여, 공기조화기(10)에는 제2냉각부(40)가 설치될 수 있다 제2냉각부(40)는 냉각수가 흐르는 배관으로 구성된 냉각코일을 포함한다. 제2냉각부(40)는 공기가 흐르는 송풍라인 상에서 제1냉각부(12)의 앞에 설치될 수 있다. 즉, 데이터센터에서 발생한 공기는 제2냉각부(40)를 먼저 경유한 후 제1냉각부(12)를 거쳐 외부로 배출될 수 있다.

제2냉각부(40)에 유입되는 냉각수(CR)의 온도가 고온의 공기보다 낮은 경우, 제2냉각부의 냉각코일에 흐르는 냉각수(CR)는 공기로부터 열을 빼앗아 데워진다. 한편, 공기는 제2냉각부(40)와 열교환을 하여 온도가 낮아진 상태에서 제1냉각부(12)로 들어간다. 제1냉각부(12)는 제2냉각부(40)가 없는 경우와 비교하여 상대적으로 낮아진 온도(Tam)를 갖는 공기와 열교환을 하게 된다. 따라서, 제1냉각부(12)에 공급된 냉수(CWS)는 제2냉각부가 없는 경우보다 상대적으로 낮은 온도로 데워진 냉수(CWR)를 배출하게 된다.

제2냉각부(40)를 사용함으로써, 제1냉각부(12)에서 배출되는 냉수(CWR)의 온도를 낮출 수 있게 되는데, 이는 냉동기(20)에서 냉수를 냉각시키는데 필요한 부하를 낮출 수 있게 되는 것이다. 결국 냉동기(20)에서 소모되는 전력을 줄일 수 있는 효과를 얻게 된다. 이러한 효과는, 별도의 시설을 추가하지 않고 이미 설치된 냉각탑(30)과 냉동기(20) 사이에서 순환하는 냉각수를 바이패스시키는 방식을 통해 달성할 수 있기 때문에, 저비용 고효율의 에너지절약효과를 달성하는 것이다.

냉동기(20)는 부하율에 따라 소비전력이 달라지는데, 이해를 돕기 위해 터보냉동기의 부하율에 따른 소비동력을 나타내는 사양정보를 아래에 표 1로 제시한다.

부하율	냉방용량	소비동력 (kW)	COP	냉수				냉각수
부하율	냉방용량	소비동력 (kW)	COP	입구 (℃)	출구 (℃)	온도차 (℃)	유량 (lpm)	입구 (℃)	출구 (℃)	온도차 (℃)	유량 (lpm)
100%	1000 USRT	396.6	8.87	26	18	7.2	6,318	32	37	5	11,304
90%	900 USRT	346.7	9.13	25.2	18	18	6,318	32	36.49	4.49	11,304
80%	800 USRT	315.9	8.91	24.4	18	6.4	6,318	32	36	4	11,304
75%	750 USRT	301.5	8.8	24.0	18	6	6,318	32	35.75	3.75	11,304
70%	700 USRT	287.6	8.56	23.6	18	5.6	6,318	32	35.51	3.51	11,304
60%	600 USRT	310.5	6.79	22.8	18	4.8	6,318	32	35.09	3.09	11,304
50%	500 USRT	261.2	6.73	22	18	4	6,318	32	34.58	2.58	11,304

표 1을 참고하여 터보냉동기의 특성을 살펴보면 터보냉동기의 부하율이 낮아지면 소비동력도 낮아지는데, 부하율이 낮아질 때 소비동력이 낮아진다는 사실을 알 수 있다. 즉, 부하율 100%에 대한 소비동력은 396.6kW이지만, 부하율 50%에 대한 소비동력은 261.2kW이다.

예 1: 냉동기의 완전운전

먼저, 냉동기의 부하율이 100%로 작동하는 경우, 즉 냉동기에서 배출하는 냉각수(CR)를 직접 냉각탑(30)으로 보내는 경우를 살펴보도록 한다.

터보냉동기에서 배출하는 냉수(CWS)의 온도는 18℃로 설정되어 있다. 공기조화기로 유입되는 공기의 온도(Ta1))가 40℃인 경우, 제1냉각부(12)에서 공기와 냉수(CWS)의 열교환에 의해, 냉수는 26℃로 데워져서 라인(L2)을 통해 냉동기(20)로 들어간다. 냉각탑에서 생성된 냉각수(CS)의 온도는 32℃로 설정되어 있다. 냉동기(20)로 들어간 냉각수는 냉동기의 응축기로부터 열을 전달받아 37℃로 상승되어 배출된다. 이 경우, 냉동기의 부하율은 100%로서 396.6kW의 동력을 소비한다.

예 2: 냉동기의 부분운전

반면, 냉동기의 부하율이 낮아지는 경우, 즉 냉동기에서 배출하는 냉각수(CR)를 바이패스시켜 제2냉각부(40)로 보내는 경우를 살펴보도록 한다.

예 1과 동일한 조건으로서 공기의 온도는 40℃이고, 냉동기의 사양내역에 따르면 냉동기는 냉수를 18℃로 배출하고, 냉각탑으로부터 32℃의 냉각수를 공급받는다. 공기조화기에 유입되는 40℃의 공기는 제2냉각부(40)에서 37℃의 냉각수와 먼저 열교환을 하여, 37℃로 낮아진 온도(Tam)에서 제1냉각부(12)로 들어간다. 제1냉각부(12)에서 코일에 흐르는 18℃의 냉수는 37℃의 공기와 열교환을 하면서 데워진다. 제1냉각부에 유입되는 공기의 온도가 제2냉각부를 거치지 않은 경우와 비교하여 3℃ 정도 낮아졌기 때문에, 제1냉각부에서 데워져서 배출되는 냉수의 온도는 26℃보다 낮은 온도가 된다. 온도가 낮아진 냉수가 냉동기에 유입됨으로써, 냉수를 냉각시키는데 냉동기 측면에서 하는 일이 적어지게 되며, 즉 냉동기의 증발기의 효율이 높아져서, 냉동기의 부하율은 낮아지게 된다. 이어서, 냉동기에서 배출되는 냉동기에서 배출하는 냉각수(CR)의 온도가 낮아지게 되는데, 냉동기의 응축기가 하는 일이 적어지는 것이다. 나아가, 더 낮아진 온도의 냉각수(CR)를 공급받는 제2냉각부(40)는 공기의 온도를 더 낮출 수 있게 되고, 결국 제2냉각부(40)를 통과하여 제1냉각부로 유입되는 공기의 온도(Tam)가 더 낮아지게 된다. 위와 같은 사이클이 반복되면서, 제1냉각부(12)에서 배출하는 냉수의 온도도 점점 낮아지게 되어, 냉동기의 부하율도 점점 낮아지게 된다.

상술한 것처럼, 냉동기에서 배출되어 냉각탑으로 환수되는 냉각수(CR)를 공기조화기로 바이패스시키는 방법을 통해, 냉동기의 부하율을 낮출 수 있다. 큰 시설을 별도로 설치하거나 큰 비용을 들이지 않고, 매우 효율적으로 냉동기의 부하율을 낮추어 소비동력을 절약할 수 있기 때문에, 결국 데이터센터에서 전력효율지수를 낮추어 데이터센터에 안정적인 전력수급체계를 확립할 수 있고 운전비용도 크게 절약할 수 있다.

이어서, 도 2에서는 본 발명에 따른 다른 실시예를 설명하고자 한다.

데이터센터와 같은 시설에는, 다른 유틸리티용 공기조화기와 냉각탑이 설치되어 있을 수 있다. 본 발명에서는 냉각탑에 공급되는 보급수를 활용하여 다른 냉각탑에서 생성되는 냉각수의 온도를 추가로 낮출 수 있는 새로운 방안을 제시한다.

냉각탑에는 순환하는 냉각수가 증발되는 만큼 보충하기 위해 보급수가 유입된다. 보급수는 보통 상수를 저수조에 저장해두고 필요시에 냉각탑에 공급한다. 보급수는 상수를 사용하므로 보통 25℃ 정도로 유지되며, 냉각탑에서 배출되는 냉각수의 온도보다 낮다. 다른 시스템에서 사용되는 제2 냉각탑에서 배출되는 냉각수를 보급수와 열교환시키면, 냉각수의 온도를 더욱 낮출 수 있으므로 냉동기의 효율을 높일 수 있다.

도 2를 보면, 저수조(50)와 냉각탑(30, 30A) 사이에 열교환기(60)가 설치되어 있다. 저수조(50)로부터 보급수 공급라인(L6)을 통해 냉각탑으로 보급수가 공급된다. 제2냉각탑(30A)으로부터 제2냉동기(20A)로 냉각수 공급라인(L7)을 통해 냉각수가 공급된다. 냉각수 공급라인(L7)에는 냉각수를 열교환기(60)로 보낸 후 다시 환수하도록 분기된 분기라인(L8)이 제공된다.

보급수 공급라인(L6)과 분기라인(L8)은 열교환기(60)를 통과하며, 보급수와 냉각수 사이에서 서로 열교환이 발생하도록 열교환기(60) 내에 나란히 설치되어 있다. 예를 들어, 25℃의 보급수와 32℃의 냉각수는 열교환을 통해, 보급수는 31.5℃로 온도가 상승하고, 냉각수는 26℃로 온도가 하강한다.

분기라인(L8)은 열교환기를 거쳐 다시 냉각수 공급라인(L7)에 합류된다. 따라서, 분기라인(L8)을 통해 열교환기에서 26℃로 낮아진 냉각수는, 다시 냉각수 공급라인(L7)으로 유입되면서 냉각수 공급라인(L7)에 흐르는 32℃의 냉각수와 합쳐져서, 최종적으로 제2냉동기에 유입되는 냉각수의 온도는 31.3℃ 정도로 낮아질 수 있다.

이처럼, 냉각탑에 사용되는 보급수를 다른 냉각탑의 냉각수로부터 열을 빼앗는 열원으로 활용하여, 다른 제2냉동기에 공급되는 냉각수의 온도를 추가로 낮출 수 있고, 이로써 제2냉동기의 효율을 높일 수 있다.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하였다. 본 명에서에서 설명하는 실시예와 도면에 도시된 구성은 바람직한 하나의 실시예에 불과할 뿐 본 발명의 모든 기술적 사상을 나타내는 것은 아니다. 본 발명의 실시예들을 대체할 수 있는 여러가지 균등물과 변형된 실시예들이 있을 수 있다. 따라서, 상술한 실시예들은 예시적인 것을 뿐 한정적인 것이 아닌것으로 이해하여야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타나며 특허청구범위의 의미와 범위 및 등가개념으로부터 도출되는 모든 변형물은 본 발명의 범위에 포함된다.

10: 공기조화기
12: 제1냉각부
20: 냉동기
30: 냉각탑
40: 제2냉각부
50: 저수조
60: 열교환기

Claims

데이터센터에서 환기되는 공기를 유입하여 냉각시킨 후 배출하는 송풍라인을 갖고, 유입된 공기를 냉수와 열교환시켜 냉각시키는 제1 냉각부(12)를 포함하는 공기조화기(10);
상기 제1 냉각부(12)에 냉수를 공급하고 상기 공기와의 열교환을 통해 데워진 냉수를 환수하여 다시 냉각시키는 방식으로 냉수를 순환시키도록, 상기 제1 냉각부(12)와 연통되어 있는 냉동기(20);
상기 냉동기(20)에 냉각수를 공급하도록 상기 냉동기(20)와 연통되어 있는 냉각탑(30);
상기 냉동기(20)에서 배출되는 냉각수를 공급받도록 상기 냉동기와 연통되어 있고, 상기 제1 냉각부(12)에 진입하게되는 공기를 상기 냉동기(20)에서 배출되는 냉각수와 열교환시켜 사전 냉각시키도록 상기 송풍라인 상에서 상기 제1 냉각부 앞에 배치되어 있고, 상기 공기와의 열교환에 의해 데워진 냉각수를 다시 상기 냉각탑(30)으로 공급하도록 상기 냉각탑(30)과 연통되어 있는, 제2 냉각부(40)를 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터센터용 냉방 시스템.
제1항에 있어서,
상기 냉동기(20)는 터보 냉동기이며, 상기 냉수는 상기 냉동기의 증발기에서 냉매와의 열교환을 통해 냉각되고, 상기 냉각수는 상기 냉동기의 응축기에서 냉매와 열교환을 통해 데워지는 것을 특징으로 하는 데이터센터용 냉방 시스템.
제1항에 있어서,
상기 제1냉각부(12)는 상기 냉수가 유동하는 코일을 포함하고, 상기 제2냉각부(40)는 상기 냉각수가 유동하는 코일을 포함하며, 상기 공기조화기에 유입되어 배출되는 공기는 상기 제1냉각부의 코일 및 상기 제2냉각부의 코일과의 접촉에 의해 열교환이 이루어지는 것을 특징으로 하는 데이터센터용 냉방 시스템.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
다른 냉방 시스템의 제2냉동기(20A)에 냉각수를 공급하는 제2냉각탑(30A)에서 생성한 냉각수의 온도를 추가로 낮추도록, 상기 냉각탑(30)에 공급되는 보급수와 상기 제2냉각탑(30A)에서 배출되는 냉각수를 열교환시키는 열교환기(60)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터센터용 냉방 시스템.
제4항에 있어서,
상기 냉각탑(30)과 상기 다른 냉각탑(30A) 중 하나 이상에 공급되는 보급수를 저장하는 저수조(50)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 데이터센터용 냉방 시스템.
제4항에 있어서,
상기 제2냉각탑(30A)과 상기 제2냉동기(20A)를 연결하는 냉각수 공급라인(L7)은 분기라인을 포함하고, 상기 분기라인(L8)은 상기 열교환기(60)를 경유하여 다시 냉각수 공급라인(L7)에 합류하는 것을 특징으로 하는 데이터센터용 냉방 시스템.