KR20210083890A - 에너지 절감을 위한 벽체형 crah 기반 냉각 시스템 - Google Patents

에너지 절감을 위한 벽체형 crah 기반 냉각 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명의 일 실시예에 의한 데이터센터 냉각 시스템은 고온의 공기가 발생되는 하나 이상의 서버랙이 설치되는 서버룸의 일측 벽에 벽체형으로 설치되는 데이터센터 냉각 시스템으로서, 상기 서버룸의 일측면에 형성되는 벽체; 상기 벽체를 통과하면서 냉각된 공기가 통과되도록 관통공이 형성되어 서버룸 하부로 상기 냉각된 공기를 공급하는 액세스 플로워; 상기 벽체에 형성된 제1댐퍼를 통해 공급된 상기 서버룸의 공기가 냉각벽을 통하여 직접 냉각되어 상기 액세스 플로워를 통해 다시 서버룸에 공급되도록 설치된 직접 냉각 통로; 상기 벽체에 형성된 제2 댐퍼를 통해 공급된 상기 서버룸의 공기가 외기와 열교환을 통하여 냉각된 히트파이프와의 간접 열교환을 통하여 냉각되어 상기 액세스 플로워를 통해 다시 서버룸에 공급되도록 설치된 간접 냉각 통로; 상기 벽체에 형성된 제2 댐퍼를 통해 공급된 상기 서버룸의 공기가 상기 액세스 플로워를 통해 다시 서버룸에 공급되도록 설치된 바이패스 통로; 및 상기 외기가 외부로 개구된 일측을 통해 유입되고 상기 히트파이프와 열교환을 통하여 상기 히트파이프의 내부에 포함된 냉매를 냉각시키고 다시 타측으로 유도되는 외기통로;를 포함한다.

Description

에너지 절감을 위한 벽체형 CRAH 기반 냉각 시스템{Wall-type CRAH based cooling system for energy saving}
본 발명은 데이터센터 냉각 시스템에 관한 것으로, 보다 상세하게는 냉각이 필요한 서버룸의 일측면에 벽체형으로 설치되어 외기를 서버룸의 공기를 냉각시키는 데 활용하여 서버룸의 냉각에 필요한 에너지를 절감할 수 있는 에너지 절감을 위한 벽체형 CRAH(computer room air handler) 기반 냉각 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 데이터센터는 기업 및 개인에게 전산 설비나 네크워크 설비를 임대하거나, 고객의 설비를 유치하여 유지, 보수 등의 서비스를 제공하며, 이러한 데이터센터의 서버룸에는 보통 통신기기를 포함하는 데이터 서버 및 데이터베이스를 탑재한 랙 복수개가 열을 이루어 설치되어 있으며, 작업자가 작업할 수 있는 작업공간을 포함하고 있다.
서버랙을 포함하는 기기는 데이터 서버에서 발생하는 열 때문에 주의의 공기의 온도가 상승하게 된다. 이 경우 고온환경에서 데이터 서버 등의 장비들이 원활하게 작동하지 않기 때문에 서버룸의 공기를 냉각시키는 냉각 시스템이 필요하다. 또한 서버룸에 설치된 다양한 전자기기의 부품이나 회로설비의 경우, 습기가 많으면 누전의 위험이 있고, 습기가 너무 적을 경우 정전기 발생 및 스파크 등에 의한 화재나 전자부품 파손 등의 문제가 발생할 수 있다.
이러한 문제를 해결하기 위해 냉각 및 항온항습을 위한 냉각 장치가 설치된다. 이러한 종래의 기술은 데이터센터의 항온항습을 유지하기 위해 외기를 유입하여 외기를 지정온도로 냉각 또는 히팅하여 공급하거나, 외기와 환기를 서로 혼합하거나, 냉매를 이용한 열교환기로 환기를 냉각하여 순환되도록 하였다.
그러나, 이러한 종래기술은 외기 및 환기를 냉각하기 위해 에너지의 소비가 많아지게 되고 급기로 전환되는 환기가 미세먼지 등에 의해 오염되는 문제가 있다. 또한, 냉각시스템의 복잡하여 차지하는 공간이 많으며 유지보수가 어려운 문제가 있다.
상기한 배경기술로서 설명된 사항들은 본 발명의 배경에 대한 이해 증진을 위한 것일 뿐, 이 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 이미 알려진 종래기술에 해당함을 인정하는 것으로 받아들여져서는 안 될 것이다.
대한민국 등록특허공보 제10-0478755호(2005.03.23.) 대한민국 등록특허공보 제10-1103394호(2012.01.05.) 대한민국 공개특허공보 제10-2010-0013312호(2010.02.09.) 대한민국 등록특허공보 제10-1437312호(2014.11.04.)
본 발명은 이러한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은, 서버룸에서 발생된 고온의 공기를 외기의 온도에 따라 냉각벽을 통한 직접냉각 모드, 외기를 이용한 간접 열교환을 통한 간접냉각 모드, 별도의 냉각을 하지 않는 바이패스 모드를 수행할 수 있는 에너지 절감을 위한 데이터센터 냉각 시스템을 제공하는 데 있다.
또한, 서버룸의 일측면에 설치하도록 벽체형으로 설치되어 보다 간단한 설비로서 유지 보수가 간편한 에너지 절감을 위한 벽체형 CRAH 기반 냉각 시스템 을 제공하는 데 있다.
위 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터센터 냉각 시스템은 고온의 공기가 발생되는 하나 이상의 서버랙이 설치되는 서버룸의 일측 벽에 벽체형으로 설치되는 데이터센터 냉각 시스템으로서, 상기 서버룸의 일측면에 형성되는 벽체; 상기 벽체를 통과하면서 냉각된 공기가 통과되도록 관통공이 형성되어 서버룸 하부로 상기 냉각된 공기를 공급하는 액세스 플로워; 상기 벽체에 형성된 제1댐퍼를 통해 공급된 상기 서버룸의 공기가 냉각벽을 통하여 직접 냉각되어 상기 액세스 플로워를 통해 다시 서버룸에 공급되도록 설치된 직접 냉각 통로; 상기 벽체에 형성된 제2 댐퍼를 통해 공급된 상기 서버룸의 공기가 외기와 열교환을 통하여 냉각된 히트파이프와의 간접 열교환을 통하여 냉각되어 상기 액세스 플로워를 통해 다시 서버룸에 공급되도록 설치된 간접 냉각 통로; 상기 벽체에 형성된 제2 댐퍼를 통해 공급된 상기 서버룸의 공기가 상기 액세스 플로워를 통해 다시 서버룸에 공급되도록 설치된 바이패스 통로; 및 상기 외기가 외부로 개구된 일측을 통해 유입되고 상기 히트파이프와 열교환을 통하여 상기 히트파이프의 내부에 포함된 냉매를 냉각시키고 다시 타측으로 유도되는 외기통로;를 포함한다.
상기 직접 냉각 통로는 서버룸에서 공급되는 공기량을 조절하도록 개폐되는 제1댐퍼; 및 상기 서버룸에서 공급되는 공기의 이동방향으로 제1댐퍼 뒤에 설치되어 상기 서버룸에서 공급되는 공기가 통과되면서 직접 냉각되는 냉각벽;을 포함하고, 상기 냉각벽을 통하여 냉각된 공기는 액세스 플로워 측으로 이동될 수 있다.
상기 간접 냉각 통로는 상기 서버룸에서 공급되는 공기량을 조절하도록 개폐되는 제2댐퍼; 및 상기 서버룸에서 공급되는 공기의 이동방향의 제1댐퍼 뒤 쪽에 설치되어 상기 히트파이프가 일부가 관통되어 설치되는 간접열교환부;를 포함하며 상기 간접열교환부를 통해 냉각된 공기가 상기 액세스 플로워 측으로 이동될 수 있다.
상기 바이패스 통로는 상기 간접열교환부의 하부에 개폐되도록 설치되는 바이패스 댐퍼를 포함하고, 상기 바이패스 댐퍼를 통해 공급된 공기가 상기 액세스 플로워 측으로 이동될 수 있다.
상기 외기통로는 상기 벽체의 반대측에 설치되어 내부로 외기가 유입되는 외기유입구; 상기 외기유입구를 통해 공급되는 외기가 외부로 배출되는 외기배출구; 및 상기 유입되는 외기를 이송하는 송풍팬을 포함하고
상기 히트파이프의 상부와 외기가 통과하면서 열교환 되도록 상기 히트파이프의 상부측이 외기 이동부분에 위치할 수 있다.
상기 냉각벽의 일측에 공기정화 필터가 설치될 수 있다.
상기 히트파이프는 내부에 외기 온도와 서버룸에서 공급되는 공기의 온도사이에서 작동하는 냉매가 충진되며, 상기 간접냉각통로 및 상기 외기통로에 하나이상 설치될 수 있다.
상기 히트파이프에서 상기 간접냉각통로에 노출되는 부분을 공기의 유량에 따라 조정 가능하게 하여 열교환의 유량을 조절할 수 있다.
본 발명에 의한 데이터센터 냉각 시스템에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
첫째, 냉각 시스템을 서버룸의 일측 벽에 설치하는 벽체형으로 도입함으로써 별도의 케이스를 사용하는 경우 보다 간단한 구성으로 유지 보수가 쉬운 효과가 있다.
둘째, 외기온도에 따라 작동모드를 다양하게 변경하여 냉각벽을 통하여 직접냉각모드에 사용되는 에너지를 조절할 수 있어 냉각에 필요한 에너지를 절감시키는 효과가 있다.
셋째, 각 공기 이동통로에 설치된 댐퍼의 개폐상태를 조절함으로써 최적의 운영상태를 도출할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터센터 냉각 시스템을 나타낸 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터센터냉각 시스템을 서버룸 측의 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터센터 냉각 시스템의 외기 출입구 측을 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터센터 냉각 시스템의 평면방향 단면도이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터센터 냉각 시스템의 측면방향 단면도이다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터센터 냉각 시스템의 직접냉각모드를 나타낸 도면이다.
도 7는 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터센터 냉각 시스템의 직접냉각모드를 나타낸 도면이다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터센터 냉각 시스템의 간접냉각모드를 나타낸 도면이다.
도 9은 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터센터 냉각 시스템의 간접냉각모드를 나타낸 도면이다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터센터 냉각 시스템의 직접 및 간접냉각모드를 나타낸 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터센터 냉각 시스템의 직접 및 간접냉각모드를 나타낸 도면이다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터센터 냉각 시스템의 바이패스 모드를 나타낸 도면이다.
도 13은 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터센터 냉각 시스템의 바이패스 모드를 나타낸 도면이다.
여기서 사용되는 전문용어는 단지 특정 실시예를 언급하기 위한 것이며, 본 발명을 한정하는 것을 의도하지 않는다. 여기서 사용되는 단수 형태들은 문구들이 이와 명백히 반대의 의미를 나타내지 않는 한 복수 형태들도 포함한다. 명세서에서 사용되는 "포함하는"의 의미는 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소 및/또는 성분을 구체화하며, 다른 특정 특성, 영역, 정수, 단계, 동작, 요소, 성분 및/또는 군의 존재나 부가를 제외시키는 것은 아니다.
다르게 정의하지는 않았지만, 여기에 사용되는 기술용어 및 과학용어를 포함하는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 일반적으로 이해하는 의미와 동일한 의미를 가진다. 보통 사용되는 사전에 정의된 용어들은 관련기술문헌과 현재 개시된 내용에 부합하는 의미를 가지는 것으로 추가 해석되고, 정의되지 않는 한 이상적이거나 매우 공식적인 의미로 해석되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 의한 데이터센터 냉각 시스템에 대하여 설명하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터센터 냉각 시스템을 나타낸 사시도이다. 도 2는 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터센터 냉각 시스템을 서버룸 측의 사시도이다. 도 3은 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터센터 냉각 시스템의 외기 출입구 측을 나타낸 도면이다. 도 4는 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터센터 냉각 시스템의 평면방향 단면도이다. 도 5는 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터센터 냉각 시스템의 측면방향 단면도이다.
도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터센터 냉각 시스템(100)은 고온의 공기가 발생되는 하나 이상의 서버랙이 설치되는 서버룸(10)의 일측 벽에 벽체형으로 설치된다. 이는 기존의 케이스형에 비해 보다 단순한 형태로 보다 간단한 구성으로 유지 보수가 간편할 수 있다.
기본적으로 벽체(110), 액세스 플로워(151), 직접냉각통로, 간접냉각통로, 바이패스통로, 외기통로를 포함할 수 있다. 따라서, 직접냉각통로, 간접냉각통로 및 바이패스통로를 통하여 서버룸(10)의 공기를 냉각시에 다양한 형태로 운영하는 것이 가능하다.
벽체(110)는 서버룸(10)의 일측면에 형성된다. 벽체(110)의 일부분에는 서버룸(10)의 공기가 통과할 수 있도록 제1댐퍼(111) 및 제2댐퍼(121)가 형성될 수 있다. 상기 제1댐퍼(111)와 제2댐퍼(121)는 수동 또는 제어기를 통하여 자동으로 개폐정도를 결정할 수 있다. 제1댐퍼(111)와 제2댐퍼(121)의 개폐정도에 따라 직접냉각통로, 간접냉각통로 및 바이패스통로로 통하여 공급되는 공기의 양을 조절하는 것이 가능하다.
제1댐퍼(111)의 후면 측에는 냉각벽(112)이 설치될 수 있다. 냉각벽(112)은 다양한 형태로 공기를 냉각할 수 있는 부분에 해당한다. 기본적으로 서버룸(10)에서 공급되는 공기보다 찬 냉매가 지나가는 유로가 설치될 수 도 있으며, 냉동사이클의 냉동기 부분이 설치될 수 있다. 냉각벽(112)에 설치되는 형태는 다양한 형태가 변형될 수 있으며, 에너지 효율 측면에서는 냉동사이클의 냉동기 부분이 설치되는 것이 바람직하다.
냉각벽(112)을 통과한 공기가 하방으로 이동하여 통로에 설치된 송풍기(미도시)를 통하여 다시 서버룸의 하부로 공급될 수 있도록 바닥에 엑세스 플로워(151)가 설치된다. 액세스 플로워(151)는 냉각된 찬공기가 바닥부분에서 다시 서버룸(10)의 하부로 공급할 수 있도록 관통공이 형성되어 있다. 이때 다양한 필터를 설치하여 냉각된 공기에 포함될 수 있는 미세입자 또는 먼지 등을 제거하는 것도 가능하다.
액세스 플로워(151)를 통하여 공급된 공기를 이송할 수 있도록 액세스 플로워(151)와 서버룸 중간의 통로에 송풍기(미도시)가 설치될 수 있다. 다양한 형태의 송풍기가 설치될 수 있으면 바람직하게는 다수의 팬 유닛이 액세스 플로워 하부에 설치될 수 있다.
상기 냉각벽의 일측에는 공기정화 필터(113)가 설치될 수 있다. 냉각벽의 오염이나 파손을 방지하기 위해 공기정화 필터(113)는 서버룸 방향의 일측면에 설치되는 것이 바람직하다.
상기 직접 냉각 통로는 제1댐퍼(111) -> 냉각벽(112) -> 엑세스 플로워(151)로 형성되는 통로이며, 최종적으로 서버룸(10)의 하부 공간으로 냉각된 공기를 공급하게 된다.
외부의 온도가 약 섭씨 15도 이하인 경우에는 외기를 이용하여 서버룸(10)의 공기를 냉각하는 것이 에너지 절감 측면에서 바람직하다. 이를 위해 본 발명에서는 외기를 도입할 수 있는 외기통로와 간접열교환을 통하여 서버룸의 공기를 냉각하기 위한 간접냉각통로 및 외기와 서버룸의 공기의 간접열교환을 위한 히트파이프(122)가 설치될 수 있다.
우선 간접냉각통로에는 공기가 진행하는 방향으로 제2댐퍼(121), 히트파이프(122)가 설치된다. 제2댐퍼(121)는 제1댐퍼(111)와 같이 벽체(110)에 설치되어 간접냉각통로로 공급되는 공기양을 조절한다. 제2댐퍼(121)를 지나는 공기 통로에는 히트파이프(122)가 설치된다. 이때 설치 공간을 고려하여 엑세스 플로워(151)의 측면 상방으로 설치될 수 있다. 따라서, 간접냉각통로는 제2댐퍼(121)를 통하여 공급된 공기가 중앙 측으로 꺽여지는 형태가 될 수 있다.
다시 말해, 제2댐퍼(121)가 제1댐퍼(111)의 좌,우측의 한쌍으로 설치되고 이로써 형성되는 간접냉각통로는 엑세스 플로워(151)의 양측면의 상부방향으로 설치된 히트파이프에 의해 중앙 측으로 꺾여지는 형태이다.
이러한 구성을 통하여 간접냉각통로는 엑세스 플로워(151) 측으로 통하게 되며 간접냉각통로에서 히트파이프(122)를 통하여 냉각된 공기는 엑세스 플로워(151) 측으로 공급되며 송풍팬을 통하여 다시 서버룸(10)의 하부로 공급될 수 있다.
간접냉각통로에 설치된 히트파이프(122)는 하부는 간접냉각통로에 일부는 상부는 외기통로에 설치된다. 히트파이프(122)는 외기의 온도와 서버룸의 공기온도 사이에 작동할 수 있는 냉매로 충진된다. 상기 냉매는 외부 공기에 의해 냉각되어 하부로 이동하게 되고 하부에서 간접냉각통로로 공급되는 서버룸의 공기에 의해 가열되어 다시 상부로 이동하게 된다. 즉 외기와 간접냉각통로에 공급되는 서버룸(10)의 공기가 간접 열교환을 하게 되고 냉각된 공기는 엑세스 플로워(151)를 통하여 다시 서버룸(10)으로 공급될 수 있다.
즉 간접냉각통로는 제2댐퍼(121) -> 히트파이프(122) -> 엑세스 플로워(151)로 형성되는 통로이며, 최종적으로 서버룸(10)의 하부 공간으로 냉각된 공기를 공급하게 된다.
이때, 히트파이프(122)는 외기의 작동온도에 따라 간접냉각통로에 노출되는 공기의 유량에 따라 조정을 가능하게 하여 열교환의 유량을 조절할 수 있는데 본 실시예에서는 공기 유량을 고려하여 노출 정도를 50% 정도로 설정하였다.
바이패스 통로에는 제2댐퍼(122)를 통과한 공기가 엑세스 플로워(151) 측으로 바로 공급될 수 있도록 바이패스 댐퍼(131)를 포함할 수 있다. 바이패스 댐퍼(131)는 수동 또는 자동으로 통과하는 공기 유량을 조절할 수 있다. 바이패스 댐퍼(131)는 히트파이프(122)가 설치된 하부 위치에 설치될 수 있다. 즉 제2댐퍼(121)에서 통과된 서버룸(10)의 공기가 양측으로 분기되어 일부분은 간접냉각통로를 통하여 이동하고, 나머지 부분은 바이패스 통로를 통하여 이동하게 된다. 바이패스 통로로 이동하는 공기는 별도의 냉각이 이루어지지는 않지만, 엑세스 플로워(151)의 상측부분과 엑세스 플로워(151)와 서버룸(10)의 하부공간까지의 공간에서 다른 냉각된 공기와 혼합되어 냉각될 수 있는 효과가 있다.
따라서, 서버룸의 온도가 과하지 않게 높은 상태에서는 바이패스 통로를 활용하게 되면 에너지 절감효과를 더욱 높일 수 있다.
외기통로에는 외기유입구(141), 외기배출구(142), 송풍팬(145)을 포함하고 히트파이프(122)의 상부측이 외기통로에 위치하게 된다. 외기유입구(141) 및 외기배출구(142)에는 각각 외기유입댐퍼(142), 외기배출댐퍼(144)가 설치되어 외기의 유량을 조절할 수 있게 된다. 본 실시예에서는 외기유입구(141)가 양측에 한 쌍이 설치되며, 유입된 외기가 각각 설치된 히트파이프(122)를 통하여 열교환이 이루어진 후 다시 중앙부에 설치된 외기배출구(142) 측으로 모여 배출하는 구조로 되어 있다. 이러한 구조는 외기를 통하 열교환율을 높이기 위한 것이다.
이하 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터센터 냉각 시스템의 작동관계를 설명한다.
도 6는 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터센터 냉각 시스템의 직접냉각모드를 나타낸 도면이다. 도 7는 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터센터 냉각 시스템의 직접냉각모드를 나타낸 도면이다.
도 6 및 도 7을 참조하면, 직접냉각모드는 제1댐퍼(111)를 열고, 제2댐퍼(112)를 닫은 상태에서 작동하게 된다. 제1댐퍼를 통하여 공급되는 공기는 공기정화 필터(113)을 통하여 미세먼지와 같은 미립자가 제거되고 냉각벽(112)을 통하여 이동한다. 이때 냉각된 공기에 바닥에 설치된 엑세스 플로워(151)를 통하여 서버룸(10)의 하부로 공급된다. 이 경우는 여름철과 같이 외기의 온도가 높아 냉각 작용을 할 수 없는 경우에 해당한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터센터 냉각 시스템의 간접냉각모드를 나타낸 도면이다. 도 9은 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터센터 냉각 시스템의 간접냉각모드를 나타낸 도면이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 간접냉각모드는 제1댐퍼(111)를 닫고, 제2댐퍼(112)를 닫은 상태에서 작동하게 된다. 이 때 필요에 따라 바이패스 댐퍼(131)의 활용여부를 결정할 수 있다. 우선 바이패스 댐퍼(131)를 닫은 상태에서 운영하게 되면 제2댐퍼(121)를 통하여 공급된 서버룸(10)의 공기는 히트파이프(122)를 통과하면서 외기와 열교환이 이루어져 냉각된다. 냉각된 공기는 바닥에 설치된 엑세스 플로워(151)를 통하여 서버룸의 하부로 공급된다. 외기통로를 통하여 이동한 공기는 히트파이프(122)의 상부 측을 통하여 열교환이 이루어진다. 이 때 공급되는 외기의 유량을 외기유입댐퍼(143), 외기배출댐퍼(144), 송풍기(145)를 통하여 조절하는 것이 가능하다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터센터 냉각 시스템의 직접 및 간접냉각모드를 나타낸 도면이다. 도 11은 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터센터 냉각 시스템의 직접 및 간접냉각모드를 나타낸 도면이다.
도 10 및 도 11에 도시한 바와 같이 외기만으로는 냉각이 충분히 이루어지지 않는 경우에는 직접 및 간접냉각모드를 동시에 구현하는 것이 가능하다. 이 때 제1댐퍼(111)와 제2댐퍼(121)의 개폐정도를 조절하여 직접냉각모드에 투입되는 공기유량과 간접냉각모드에 투입되는 공기유량을 조절할 수 있다. 최적의 상태에서 공기를 냉각하는 경우 에너지 절감을 최대화시킬 수 있다.
이 때, 간접냉각모드에서 냉각된 공기가 충분이 냉각이 이루어지지 않는다고 하더라도 엑세스 플로워(151) 상부 측에서 양 공기가 혼합되어 서버룸(10) 하부로 공급되기 때문에 직접냉각모드에서 과냉각되는 경우 이를 활용할 수 있는 이점이 있다.
도 12는 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터센터 냉각 시스템의 바이패스모드를 나타낸 도면이다. 도 13은 본 발명의 일 실시예에 의한 데이터센터 냉각 시스템의 바이패스모드를 나타낸 도면이다. 도 12 및 13를 참조하면, 바이패스모드는 제2댐퍼와 바이패스 댐퍼를 동시에 개방한 상태에서 운영이 된다. 바이패스 통로롤 통하여 이동하는 공기는 외부 열매체를 통하여 냉각되는 효과는 없으나, 직접냉각모드 또는 간접냉각모드를 통하여 냉각된 공기와 혼합되어 냉각될 수 있다.
이와 같이, 벽체형의 간단한 구조로서 직접냉각모드, 간접냉각모드, 바이패스모드를 단독 또는 혼합하여 운영함으로써 서버룸의 냉각에 필요한 에너지를 절감시키는 것이 가능하다.
이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다.
그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변경된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
10: 서버룸 100: 데이터센터 냉각 시스템
110: 벽체 111: 제1댐퍼
112: 냉각벽 113: 공기정화 필터
121: 제2댐퍼 122: 히트파이프
131: 바이어스 댐퍼 141: 외기유입구
142: 외기배출구 143: 외기유입댐퍼
144: 외기배출댐퍼 145: 송풍팬
151: 엑세스 플로워

Claims (8)

  1. 고온의 공기가 발생되는 하나 이상의 서버랙이 설치되는 서버룸의 일측 벽에 벽체형으로 설치되는 데이터센터 냉각 시스템으로서,
    상기 서버룸의 일측면에 형성되는 벽체;
    상기 벽체를 통과하면서 냉각된 공기가 통과되도록 관통공이 형성되어 서버룸 하부로 상기 냉각된 공기를 공급하는 액세스 플로워;
    상기 벽체에 형성된 제1댐퍼를 통해 공급된 상기 서버룸의 공기가 냉각벽을 통하여 직접 냉각되어 상기 액세스 플로워를 통해 다시 서버룸에 공급되도록 설치된 직접 냉각 통로;
    상기 벽체에 형성된 제2 댐퍼를 통해 공급된 상기 서버룸의 공기가 외기와 열교환을 통하여 냉각된 히트파이프와의 간접 열교환을 통하여 냉각되어 상기 액세스 플로워를 통해 다시 서버룸에 공급되도록 설치된 간접 냉각 통로;
    상기 벽체에 형성된 제2 댐퍼를 통해 공급된 상기 서버룸의 공기가 상기 액세스 플로워를 통해 다시 서버룸에 공급되도록 설치된 바이패스 통로; 및
    상기 외기가 외부로 개구된 일측을 통해 유입되고 상기 히트파이프와 열교환을 통하여 상기 히트파이프의 내부에 포함된 냉매를 냉각시키고 다시 타측으로 유도되는 외기통로;를 포함하는 에너지 절감을 위한 벽체형 CRAH 기반 냉각 시스템.
  2. 청구항1에 있어서,
    상기 직접 냉각 통로는
    서버룸에서 공급되는 공기량을 조절하도록 개폐되는 제1댐퍼; 및
    상기 서버룸에서 공급되는 공기의 이동방향으로 제1댐퍼 뒤에 설치되어 상기 서버룸에서 공급되는 공기가 통과되면서 직접 냉각되는 냉각벽;을 포함하고,
    상기 냉각벽을 통하여 냉각된 공기는 액세스 플로워 측으로 이동되는 에너지 절감을 위한 벽체형 CRAH 기반 냉각 시스템.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 간접 냉각 통로는
    상기 서버룸에서 공급되는 공기량을 조절하도록 개폐되는 제2댐퍼;
    상기 서버룸에서 공급되는 공기의 이동방향의 제1댐퍼 뒤 쪽에 설치되어 상기 히트파이프가 일부가 관통되어 설치되는 간접열교환부;를 포함하며
    상기 간접열교환부를 통해 냉각된 공기가 상기 액세스 플로워 측으로 이동되는 에너지 절감을 위한 벽체형 CRAH 기반 냉각 시스템.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 바이패스 통로는 상기 간접열교환부의 하부에 개폐되도록 설치되는 바이패스 댐퍼를 포함하고,
    상기 바이패스 댐퍼를 통해 공급된 공기가 상기 액세스 플로워 측으로 이동되는 에너지 절감을 위한 벽체형 CRAH 기반 냉각 시스템 .
  5. 청구항1에 있어서,
    상기 외기통로는
    상기 벽체의 반대측에 설치되어 내부로 외기가 유입되는 외기유입구;
    상기 외기유입구를 통해 공급되는 외기가 외부로 배출되는 외기배출구; 및
    상기 유입되는 외기를 이송하는 송풍팬을 포함하고
    상기 히트파이프의 상부와 외기가 통과하면서 열교환 되도록 상기 히트파이프의 상부측이 외기 이동부분에 위치하는 에너지 절감을 위한 벽체형 CRAH 기반 냉각 시스템.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 냉각벽의 일측에 공기정화 필터가 설치되는 것을 특징으로 하는 에너지 절감을 위한 벽체형 CRAH 기반 냉각 시스템.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 히트파이프는 내부에 외기 온도와 서버룸에서 공급되는 공기의 온도사이에서 작동하는 냉매가 충진되며, 상기 간접냉각통로 및 상기 외기통로에 하나이상 설치되는 것을 특징으로 하는 에너지 절감을 위한 벽체형 CRAH 기반 냉각 시스템.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 히트파이프에서 상기 간접냉각통로에 노출되는 부분을 공기의 유량에 따라 조정 가능하게 하여 열교환의 유량을 조절할 수 있도록 하는 것을 특징으로 하는 에너지 절감을 위한 벽체형 CRAH 기반 냉각 시스템.
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