KR20240077155A

KR20240077155A - Server rack cooling unit in data center

Info

Publication number: KR20240077155A
Application number: KR1020220159338A
Authority: KR
Inventors: 최병남; 정덕수; 고민건
Original assignee: 주식회사 삼화에이스
Priority date: 2022-11-24
Filing date: 2022-11-24
Publication date: 2024-05-31

Abstract

본 발명은 전산실 실내에 배치되고, 내부에 IT장치인 서버들이 다단으로 내장되는 복수 개의 서버랙 케이스; 상기 각각의 서버랙 케이스 내부에 구비되어, 해당 서버랙 케이스에서 토출되는 토출공기의 온도를 측정하는 복수 개의 온도센서; 상기 각각의 서버랙 케이스의 후방에 구비되어, 해당 서버랙 케이스 내부에서 발생한 토출공기의 열기를 냉각하여 배출하는 복수 개의 리어냉각유닛; 상기 각각의 리어냉각유닛과 연결되고, 상기 리어냉각유닛들로 냉매를 순환시키는 냉매순환라인; 및 상기 온도센서들 및 리어냉각유닛들과 전기적으로 연결되어, 상기 온도센서들에서 측정한 해당 서버랙 케이스의 내부온도로 해당 리어냉각유닛의 구동을 제어하는 제어부를 포함하여, 서버랙 단위로 냉각이 이루어지도록 한 데이터센터의 서버랙 냉각유닛을 제공한다.The present invention is disposed indoors in a computer room and includes a plurality of server rack cases in which servers, which are IT devices, are built in multiple stages; A plurality of temperature sensors provided inside each server rack case to measure the temperature of discharged air discharged from the server rack case; A plurality of rear cooling units provided at the rear of each server rack case to cool and discharge the heat of discharged air generated inside the server rack case; a refrigerant circulation line connected to each of the rear cooling units and circulating refrigerant to the rear cooling units; And a control unit that is electrically connected to the temperature sensors and the rear cooling units and controls the operation of the rear cooling unit based on the internal temperature of the server rack case measured by the temperature sensors, cooling the server rack unit. We provide a server rack cooling unit for the data center to make this happen.

Description

Server rack cooling unit in data center}

본 발명은 데이터센터의 서버랙 냉각유닛에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 내부에 다단으로 IT장비(서버)들이 내장되는 서버랙 케이스 후방측에 수직방향을 따라 복수 개의 열교환기와, 그 열교환기들에 대응하는 복수 개의 송풍팬을 포함하는 리어냉각유닛을 구비하여, 상기 리어냉각유닛을 통해 토출되는 해당 IT장비의 토출공기 온도 또는 해당 IT장비의 소모 전기량에 따라 해당 송풍팬의 RPM 및 해당 열교환기의 냉매 유량을 조절하여, 랙 단위로 IT장비(서버)들에서 토출되는 토출공기를 냉각하는 데이터센터의 서버랙 냉각유닛에 관한 것이다.The present invention relates to a server rack cooling unit in a data center, and more specifically, to a plurality of heat exchangers along the vertical direction on the rear side of a server rack case in which IT equipment (servers) are built in multiple stages, and to the heat exchangers. It is provided with a rear cooling unit including a plurality of blowing fans, and the RPM of the blowing fan and the refrigerant of the heat exchanger are adjusted according to the temperature of the discharge air of the IT equipment discharged through the rear cooling unit or the amount of electricity consumed by the IT equipment. This relates to a server rack cooling unit in a data center that cools the discharge air discharged from IT equipment (servers) on a rack-by-rack basis by controlling the flow rate.

일반적으로 데이터 센터는 사람이 거주하는 재실 공간이기보다는 IT 장비(서버)의 운영 환경을 최적의 상태로 유지시키는 것이 우선시되는 산업 건물에 가깝다.In general, a data center is closer to an industrial building where maintaining the operating environment of IT equipment (servers) in an optimal state is a priority rather than a space where people live.

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.In other words, the focus has been on environmental control rather than energy conservation to protect equipment and provide stable operating conditions. This does not consider active energy saving measures because the economic loss caused by errors or breakdowns in IT equipment (servers) is much greater than energy costs.

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.However, following global trends, securing sustainable growth through IT has become an important mission for companies. Recently, with the expansion of the cloud computing market, the computing environment has become highly integrated and a huge amount of servers are in operation. The rapidly increasing energy consumption of data centers, which consume up to 40 times more energy than regular buildings, is becoming a social issue.

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.Therefore, operating a green Internet data center (Green IDC) system, which improves the operation method of a conventional Internet data center in an eco-friendly and energy-saving manner, has emerged as an inevitable task.

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 인터넷데이터 센터 내 냉방을 실시하기 위한 냉방용덕트와 서버 및 네트워크장치가 장착된 랙으로부터 발생하는 열을 효율적으로 외부로 배출하기 위한 환기용덕트와 이와 연계된 환기구가 구비된 파티션으로 이루어진다.Regarding the conventional green Internet data center air conditioning system, Korea Patent Publication No. 10-2011-0129514 discloses "Internet data center air conditioning system realizing a green computing environment," which uses air conditioning to maintain the indoor temperature of the Internet data center. and an air conditioner for ventilation and an air conditioner control device that controls the operation of the air conditioner, a temperature sensor that detects indoor and outdoor (ground and basement) temperatures and provides the information to the air conditioner control device, and an air conditioner. It consists of a partition equipped with a cooling duct for cooling the internet data center, a ventilation duct for efficiently discharging heat generated from racks equipped with servers and network devices to the outside, and ventilation holes connected thereto.

하지만, 이와 같은 종래의 인터넷 데이터 센터의 공조 시스템은 외기의 도입 및 환기에 있어서, 에너지 절약 방식이 전혀 고려되지 않은 문제점을 가지고 있었다.However, the air conditioning system of such a conventional internet data center had a problem in that energy saving methods were not taken into consideration at all when introducing and ventilating outside air.

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.In addition, the cooling method of a conventional Internet data center according to another example uses a general mechanical cooling cycle in which power is supplied to the compressor to compress the refrigerant, the compressed refrigerant discharges heat from the condenser, and absorbs heat from the evaporator. I'm doing it.

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.In order to actually cool the exhaust air of about 35℃ generated inside the Internet data center, an individual air-cooled thermo-hygrostat is used, or a water-cooled cooling tower is installed outside to supply cooled water to the thermo-humidifier to cool the room. This existing cooling method contributes to energy saving in that it is premised on consuming a large amount of power in the compressor, which accounts for the largest portion of the power consumption of the thermohygrostat, which must be operated 24 hours a day, 365 days a year. I had a problem with not being able to do it.

또한, 종래에는 핫존만을 별도로 제어하지 못하는 문제점이 있었고, 물을 이용한 냉각이라 열교환기 및 열매체가 유동하는 배관이 파손되면, 전산실에 구비된 IT장비가 물에 의해 파손되는 문제점이 있었다.In addition, in the past, there was a problem that only the hot zone could not be controlled separately, and since cooling was done using water, if the heat exchanger and the pipe through which the heat medium flows were damaged, there was a problem that IT equipment installed in the computer room was damaged by water.

본 발명은 내부에 다단으로 IT장비(서버)들이 내장되는 서버랙 케이스 후방측에 수직방향을 따라 복수 개의 열교환기와, 그 열교환기들에 대응하는 복수 개의 송풍팬을 포함하는 리어냉각유닛을 구비하여, 상기 리어냉각유닛을 통해 토출되는 해당 IT장비의 토출공기 온도 또는 해당 IT장비의 소모 전기량에 따라 해당 송풍팬의 RPM 및 해당 열교환기의 냉매 유량을 조절하여, 랙 단위로 IT장비(서버)들에서 토출되는 토출공기를 냉각하는 데이터센터의 서버랙 냉각유닛을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.The present invention is provided with a rear cooling unit including a plurality of heat exchangers along the vertical direction and a plurality of blowing fans corresponding to the heat exchangers at the rear side of the server rack case in which IT equipment (servers) are built in multiple stages, The RPM of the blower fan and the refrigerant flow rate of the heat exchanger are adjusted according to the temperature of the discharge air of the IT equipment discharged through the rear cooling unit or the amount of electricity consumed by the IT equipment, The purpose is to provide a data center server rack cooling unit that cools the discharged air.

본 발명에 따른 데이터센터의 서버랙 냉각유닛은 전산실 실내에 배치되고, 내부에 IT장치인 서버들이 다단으로 내장되는 복수 개의 서버랙 케이스; 상기 각각의 서버랙 케이스 내부에 구비되어, 해당 서버랙 케이스에서 토출되는 토출공기의 온도를 측정하는 복수 개의 온도센서; 상기 각각의 서버랙 케이스의 후방에 구비되어, 해당 서버랙 케이스 내부에서 발생한 토출공기의 열기를 냉각하여 배출하는 복수 개의 리어냉각유닛; 상기 각각의 리어냉각유닛과 연결되고, 상기 리어냉각유닛들로 냉매를 순환시키는 냉매순환라인; 및 상기 온도센서들 및 리어냉각유닛들과 전기적으로 연결되어, 상기 온도센서들에서 측정한 해당 서버랙 케이스의 내부온도로 해당 리어냉각유닛의 구동을 제어하는 제어부를 포함하여, 서버랙 단위로 냉각이 이루어지도록 한다.The server rack cooling unit of a data center according to the present invention includes a plurality of server rack cases placed inside a computer room and inside which servers, which are IT devices, are built in multiple stages; A plurality of temperature sensors provided inside each server rack case to measure the temperature of discharged air discharged from the server rack case; A plurality of rear cooling units provided at the rear of each server rack case to cool and discharge the heat of discharged air generated inside the server rack case; a refrigerant circulation line connected to each of the rear cooling units and circulating refrigerant to the rear cooling units; And a control unit that is electrically connected to the temperature sensors and the rear cooling units and controls the operation of the rear cooling unit based on the internal temperature of the server rack case measured by the temperature sensors, cooling the server rack unit. Let this happen.

이때 본 발명에 따른 상기 리어냉각유닛은 상기 서버랙 케이스 후방에 연결되고, 내부에는 공간을 형성한 하우징과, 상기 하우징의 내부 공간에 수직방향 길이를 따라 일정한 간격으로 배열되는 복수 개의 열교환기와, 상기 하우징의 내부 공간 중 상기 열교환기들의 배후에 위치하고, 상기 열교환기들 각각의 위치에 대응하는 지점에 관통홀을 형성한 격벽체와, 상기 격벽체의 관통홀들에 각각 구비되고, 각각의 열교환기를 통과한 공기를 외부로 송풍하는 복수 개의 송풍기를 포함한다.At this time, the rear cooling unit according to the present invention is connected to the rear of the server rack case and includes a housing forming a space therein, a plurality of heat exchangers arranged at regular intervals along the vertical length in the inner space of the housing, and A partition wall body located behind the heat exchangers in the internal space of the housing and having through holes formed at points corresponding to the positions of each of the heat exchangers, each provided in the through holes of the partition wall body, and each heat exchanger It includes a plurality of blowers that blow the passed air to the outside.

여기서 본 발명에 따른 상기 하우징은 타공판으로 이루어진 것이 바람직하다.Here, the housing according to the present invention is preferably made of a perforated plate.

그리고 본 발명에 따른 상기 냉매순환라인은 상기 복수 개의 열교환기들과, 냉매가 병렬로 순환할 수 있도록 병렬로 연결되는 것이 바람직하다.Additionally, the refrigerant circulation line according to the present invention is preferably connected in parallel with the plurality of heat exchangers so that the refrigerant can circulate in parallel.

또한, 본 발명에 따른 상기 냉매순환라인에는 상기 냉매순환라인을 따라 유동하는 냉매의 유량을 조절하는 유량조절밸브를 구비하여, 상기 열부하에 따라 냉매의 유량을 제어한다.In addition, the refrigerant circulation line according to the present invention is provided with a flow rate control valve that regulates the flow rate of the refrigerant flowing along the refrigerant circulation line, and controls the flow rate of the refrigerant according to the heat load.

본 발명에 따른 데이터센터의 서버랙 냉각유닛에 의해 나타나는 효과는 다음과 같다.The effects exhibited by the server rack cooling unit of the data center according to the present invention are as follows.

내부에 다단으로 IT장비(서버)들이 내장되는 서버랙 케이스 후방측에 수직방향을 따라 복수 개의 열교환기와, 그 열교환기들에 대응하는 복수 개의 송풍팬을 포함하는 리어냉각유닛을 구비하여, 상기 리어냉각유닛을 통해 토출되는 해당 IT장비의 토출공기 온도 또는 해당 IT장비의 소모 전기량에 따라 해당 송풍팬의 RPM 및 해당 열교환기의 냉매 유량 조절에 대한 개별 제어가 가능하여, 랙 단위로 IT장비(서버)들에서 토출되는 토출공기를 냉각할 수 있으며, 부하 밸런스 조정이 가능하고, 서버랙 단위로 토출공기의 냉각이 가능해 에너지 소비를 최소화할 수 있는 이점이 있다.A rear cooling unit including a plurality of heat exchangers along a vertical direction and a plurality of blowing fans corresponding to the heat exchangers is provided at the rear of the server rack case, where IT equipment (servers) are built in multiple stages, and the rear cooling unit is provided. Depending on the temperature of the discharge air of the IT equipment discharged through the unit or the amount of electricity consumed by the IT equipment, individual control of the RPM of the blower fan and the refrigerant flow rate of the heat exchanger is possible, allowing IT equipment (server) to be installed on a rack-by-rack basis. The discharge air discharged from the field can be cooled, the load balance can be adjusted, and the discharge air can be cooled on a server rack basis, which has the advantage of minimizing energy consumption.

또한, 상기 서버랙 케이스의 후방에 리어냉각유닛이 구비됨에 따라 핫존의 구간이 협소해지기 때문에 핫존 최소화로 전산실 환경 조성에 유리하고, 또한 전산실 실내 전체를 냉각하기 위한 대용량의 냉각장치를 설치하지 않아도 되기 때문에, 같은 공간의 전산실에 더 많은 서버랙을 구축할 수 있는 이점이 있다.In addition, as the rear cooling unit is provided at the rear of the server rack case, the hot zone section becomes narrower, so it is advantageous to create a computer room environment by minimizing the hot zone, and there is no need to install a large-capacity cooling device to cool the entire computer room interior. Therefore, there is an advantage in being able to build more server racks in the same space of the computer room.

그리고 열교환기에 냉매만이 순환하기 때문에 냉매가 순환하는 온도가 전산실 운영 이슬점보다 높은 이점이 있어, 전산실 실내의 제로워터(zero water)시스템 구성이 가능하고, 상기 전산실에 냉매의 누출이 발생하여도, 냉매가 증발됨에 따라 물에 의한 IT장비가 파손되는 것을 방지할 수 있다.In addition, since only the refrigerant circulates in the heat exchanger, the temperature at which the refrigerant circulates has the advantage of being higher than the computer room operating dew point, making it possible to configure a zero water system inside the computer room, and even if a refrigerant leak occurs in the computer room, As the refrigerant evaporates, damage to IT equipment caused by water can be prevented.

도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터센터의 서버랙 냉각유닛을 보인 예시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터센터의 서버랙 냉각유닛의 리어냉각유닛을 보인 예시도이다.Figure 1 is an exemplary diagram showing a server rack cooling unit in a data center according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is an exemplary diagram showing a rear cooling unit of a server rack cooling unit in a data center according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 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.Hereinafter, preferred embodiments according to the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. Prior to this, the terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their usual or dictionary meanings, and the inventor should appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. Based on the principle of definability, it must be interpreted with meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

따라서 본 명세서에 기재된 실시 예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 실시 예에 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.Therefore, the embodiments described in this specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and do not represent the entire technical idea of the present invention, so at the time of filing this application, they can be replaced by equivalent equivalents. It should be understood that variations may exist.

본 발명은 내부에 다단으로 IT장비(서버)들이 내장되는 서버랙 케이스 후방측에 수직방향을 따라 복수 개의 열교환기와, 그 열교환기들에 대응하는 복수 개의 송풍팬을 포함하는 리어냉각유닛을 구비하여, 상기 리어냉각유닛을 통해 토출되는 해당 IT장비의 토출공기 온도 또는 해당 IT장비의 소모 전기량에 따라 해당 송풍팬의 RPM 및 해당 열교환기의 냉매 유량을 조절하여, 랙 단위로 IT장비(서버)들에서 토출되는 토출공기를 냉각하는 데이터센터의 서버랙 냉각유닛에 관한 것으로, 도면을 참조하여 살펴보면 다음과 같다.The present invention is provided with a rear cooling unit including a plurality of heat exchangers along the vertical direction and a plurality of blowing fans corresponding to the heat exchangers at the rear side of the server rack case in which IT equipment (servers) are built in multiple stages, The RPM of the blower fan and the refrigerant flow rate of the heat exchanger are adjusted according to the temperature of the discharge air of the IT equipment discharged through the rear cooling unit or the amount of electricity consumed by the IT equipment, This relates to a server rack cooling unit in a data center that cools the discharged air. When examined with reference to the drawings, it is as follows.

도 1 및 도 2를 참조한 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터센터의 서버랙 냉각유닛은 데이터센터 중 전산실 실내에 배치된 서버랙들을 랙 단위 및 IT장비 별로 냉각하는 데이터센터의 서버랙 냉각유닛에 관한 것으로, 서버랙 케이스(100)와, 온도센서(110)와, 리어냉각유닛(200)과, 냉매순환라인(300)과, 제어부(400)를 포함한다.The server rack cooling unit of the data center according to an embodiment of the present invention with reference to FIGS. 1 and 2 is a server rack cooling unit of the data center that cools server racks placed inside the computer room of the data center on a rack-by-rack basis and by IT equipment. Related to this, it includes a server rack case 100, a temperature sensor 110, a rear cooling unit 200, a refrigerant circulation line 300, and a control unit 400.

먼저, 상기 서버랙 케이스(100)는 그 내부 공간에 서버와 같은 IT장비(101)들을 내장하며, 복수 개의 상기 서버랙 케이스(100)가 전산실 실내에서 복수 개의 행열로 배치된다.First, the server rack case 100 embeds IT equipment 101 such as servers in its internal space, and a plurality of the server rack cases 100 are arranged in a plurality of rows in a computer room.

상기 서버랙 케이스(100)를 상세하게 살펴보면, 상기 서버랙 케이스(100)는 통상의 서버랙과 같이 전체적인 형태가 높이가 가로, 세로 너비보다 긴 직육면체를 이루고, 내부에는 서버와 같은 IT장비(101)들이 다단으로 층을 이루도록 내장된다.Looking at the server rack case 100 in detail, the server rack case 100, like a normal server rack, has an overall shape of a rectangular parallelepiped with a height longer than the width and length, and inside is IT equipment such as a server (101). ) are built in multiple layers.

이때 상기 서버랙 케이스(100)의 전면 또는 좌, 우측면에는 전산실의 실내 공기가 유입되는 유입부를 형성하는 바람직하고, 상기 서버랙 케이스(100)의 후면은 IT장비(101)에 연결될 통신선(랜선) 및 전원선을 연결할 수 있도록 개방되는 것이 바람직하다. At this time, it is desirable to form an inlet through which the indoor air of the computer room flows in on the front or left and right sides of the server rack case 100, and the rear of the server rack case 100 is a communication line (LAN cable) to be connected to the IT equipment 101. and is preferably open so that the power line can be connected.

그리고 전산실에 구비된 각각의 서버랙 케이스(100) 내부에는 온도센서(110)를 구비하는데, 상기 온도센서(110)는 해당 서버랙 케이스(100)에서 토출되는 토출공기의 온도를 측정한다.Additionally, a temperature sensor 110 is installed inside each server rack case 100 provided in the computer room, and the temperature sensor 110 measures the temperature of the discharged air discharged from the corresponding server rack case 100.

이때 각각의 서버랙 케이스(100) 내부에 구비된 온도센서(110)들은 제어부(400)와 전기적으로 연결되어, 해당 서버랙 케이스(100)에서 토출되는 토출공기의 온도를 측정하여 이를 상기 제어부(400)로 송출한다.At this time, the temperature sensors 110 provided inside each server rack case 100 are electrically connected to the control unit 400, measure the temperature of the discharge air discharged from the server rack case 100, and measure the temperature of the discharge air discharged from the server rack case 100. 400).

여기서 상기 제어부(400)는 상기 온도센서(110)에서 측정한 토출공기의 온도와, 해당 IT장비의 소모 전기량을 기반으로, 상기 리어냉각유닛(200)의 구동을 제어할 수 있다.Here, the control unit 400 can control the operation of the rear cooling unit 200 based on the temperature of the discharged air measured by the temperature sensor 110 and the amount of electricity consumed by the corresponding IT equipment.

상기 리어냉각유닛(200)은 상기 서버랙 케이스(100)의 후방에 구비되는 것으로, 상기 리어냉각유닛(200)은 해당 서버랙 케이스(100) 내부에서 외부로 토출되는 토출공기를 냉각하여, 냉각된 토출공기가 상기 전산실의 실내로 토출되도록 한다. The rear cooling unit 200 is provided at the rear of the server rack case 100. The rear cooling unit 200 cools the discharge air discharged from the inside of the server rack case 100 to the outside, thereby cooling the server rack case 100. The discharged air is discharged into the interior of the computer room.

본 발명의 일 실시 예에 따른 상기 리어냉각유닛(200)을 보다 상세하게 살펴보면 다음과 같다.Looking at the rear cooling unit 200 according to an embodiment of the present invention in more detail, as follows.

상기 리어냉각유닛(200)은 하우징(210)과, 열교환기(220)와, 격벽체(230)와, 송풍기(240)를 포함하는데, 상기 하우징(210)은 상기 서버랙 케이스(100) 후방에 연결되고, 내부에는 공간을 형성한다.The rear cooling unit 200 includes a housing 210, a heat exchanger 220, a partition wall 230, and a blower 240. The housing 210 is located at the rear of the server rack case 100. It is connected to and forms a space inside.

상기 하우징(210)은 공기의 유동을 저해하지 않도록 타공판으로 이루어지는 것이 바람직하고, 상기 서버랙 케이스(100)의 후방 형상에 대응하도록, 전체적인 형태가 높이가 가로, 세로 너비보다 긴 직육면체를 이루며, 상기 서버랙 케이스(100)의 후면과 연결되는 전면은 개방된 형태를 이룬다. The housing 210 is preferably made of a perforated plate so as not to impede the flow of air, and the overall shape forms a rectangular parallelepiped with a height longer than the width and length to correspond to the rear shape of the server rack case 100. The front connected to the rear of the server rack case 100 is open.

여기서 상기 하우징(210)의 개방된 전면의 일측변은 상기 서버랙 케이스(100)의 후방측 일측변과 힌지로 연결되어, 상기 힌지를 축으로 회전하여 상기 서버랙 케이스(100)의 후면이 개폐 가능하도록 한다.Here, one side of the open front of the housing 210 is connected to one side of the rear side of the server rack case 100 by a hinge, and the rear of the server rack case 100 is opened and closed by rotating the hinge about its axis. Make it possible.

그리고 상기 하우징(210)의 내부에는 열교환기(220)와, 격벽체(230)와, 송풍기(240)가 구비되는데, 먼저 상기 열교환기(220)는 복수 개로, 상기 서버랙 케이스(100)의 내부에 내장된 IT장비(101)들에 대응하는 개수로 구비되거나, 상기 서버랙 케이스(100)의 구획된 내부공간에 대응하는 개수로 구비될 수 있도록, 상기 하우징(210)의 내부 공간에 수직방향 길이를 따라 일정한 간격으로 배열된다.And the inside of the housing 210 is provided with a heat exchanger 220, a partition wall 230, and a blower 240. First, the heat exchanger 220 is plural, and the server rack case 100 is provided with a heat exchanger 220. It can be provided in a number corresponding to the IT equipment 101 built inside, or perpendicular to the inner space of the housing 210 so that it can be provided in a number corresponding to the partitioned inner space of the server rack case 100. They are arranged at regular intervals along the length of the direction.

상기 열교환기(220)는 다단으로 적층된 냉각핀들 내부로 액상의 냉매가 순환하고, 상기 열교환기(220)를 순환하는 냉매는 냉각핀 사이로 유동하는 토출공기와 열교환으로 상기 토출공기가 가진 열을 흡열하여, 상기 서버랙 케이스(100)의 내부에서 외부로 토출되는 토출공기를 냉각한다.The heat exchanger 220 circulates liquid refrigerant inside cooling fins stacked in multiple stages, and the refrigerant circulating in the heat exchanger 220 exchanges heat with the discharge air flowing between the cooling fins, thereby dissipating the heat possessed by the discharge air. By absorbing heat, the discharged air discharged from the inside of the server rack case 100 to the outside is cooled.

상기 하우징(210)의 내부 공간 중 상기 열교환기(220)들의 배후에는 격벽체(230)가 위치하는데, 상기 격벽체(230)는 판 상으로, 상기 열교환기(220)들 각각의 위치에 대응하는 지점에 관통홀(231)을 형성한다. A partition wall 230 is located behind the heat exchangers 220 in the internal space of the housing 210. The partition wall body 230 is plate-shaped and corresponds to each position of the heat exchangers 220. A through hole 231 is formed at the point.

상기 격벽체(230)의 관통홀(231)들 각각에는 송풍기(240)가 구비되는데, 상기 송풍기(240) 역시 복수 개로, 상기 격벽체(230)에 형성된 각각의 관통홀(231)의 후방측에 구비되어, 각각의 열교환기(220)를 통과한 공기가 외부로 토출되도록 송풍한다.Each of the through holes 231 of the partition wall body 230 is provided with a blower 240. The plurality of blowers 240 are also installed on the rear side of each through hole 231 formed in the partition wall body 230. It is provided in and blows the air that has passed through each heat exchanger 220 so that it is discharged to the outside.

이때 상기 송풍기(240)들은 상기 제어부(400)와 전기적으로 연결되어, 상기 제어부(400)에서 선택적으로 인가하는 전원에 의해 그 구동이 제어된다. At this time, the blowers 240 are electrically connected to the control unit 400, and their driving is controlled by power selectively applied by the control unit 400.

그리고 상기 리어냉각유닛(200) 각각의 열교환기(220)는 냉매순환라인(300)과 연결되는데, 상기 냉매순환라인(300)은 각 해당 리어냉각유닛(200)의 열교환기(220)로 냉매가 순환되도록 한다.And the heat exchanger 220 of each of the rear cooling units 200 is connected to the refrigerant circulation line 300, and the refrigerant circulation line 300 supplies refrigerant to the heat exchanger 220 of each rear cooling unit 200. Let it circulate.

이때 상기 냉매순환라인(300)은 냉매의 순환이 가능하게 한 쌍으로 구비되는 것이 바람직하고, 냉매분배기를 통해 한 쌍의 상기 냉매순환라인(300)을 따라 유동하는 냉매는 상기 리어냉각유닛(200)의 열교환기(220)로 냉매를 유입시키거나, 상기 열교환기(220)에서 유출된 냉매가 냉매분배기로 순환되도록 한다. At this time, the refrigerant circulation lines 300 are preferably provided in pairs to enable circulation of the refrigerant, and the refrigerant flowing along the pair of refrigerant circulation lines 300 through the refrigerant distributor is connected to the rear cooling unit 200. ), or the refrigerant flowing out of the heat exchanger 220 is circulated to the refrigerant distributor.

여기서 상기 냉매순환라인(300)은 복수 개의 리어냉각유닛(200)의 열교환기들과 병렬로 연결되는 것이 바람직하다.Here, the refrigerant circulation line 300 is preferably connected in parallel with the heat exchangers of the plurality of rear cooling units 200.

또한, 상기 냉매순환라인(300)에는 냉매의 유량을 선택적으로 조절하는 유량조절밸브(310)를 구비하는데, 상기 유량조절밸브(310)는 상기 제어부(400)와 전기적으로 연결되어, 상기 제어부(400)의 제어로 상기 냉매순환라인(300)을 유동하는 냉매의 유량을 제어한다. In addition, the refrigerant circulation line 300 is provided with a flow rate control valve 310 that selectively controls the flow rate of the refrigerant. The flow rate control valve 310 is electrically connected to the control unit 400, and the control unit ( The flow rate of the refrigerant flowing through the refrigerant circulation line 300 is controlled by control of 400).

상기 제어부(400)는 상기 온도센서들(110) 및 리어냉각유닛들(200)과 전기적으로 연결되어, 상기 온도센서들(110)에서 측정한 해당 서버랙 케이스(100)의 내부에서 토출되는 토출공기의 온도로 해당 리어냉각유닛(200)의 구동을 제어한다.The control unit 400 is electrically connected to the temperature sensors 110 and the rear cooling units 200, and discharges the discharge from the inside of the server rack case 100 measured by the temperature sensors 110. The operation of the rear cooling unit 200 is controlled by the temperature of the air.

또한, 상기 제어부(400)는 상기 IT장비들(101)의 전력계와 연결되어 해당 IT장비(101)들이 소모하는 전기량으로 해당 리어냉각유닛(200)의 구동을 제어한다.In addition, the control unit 400 is connected to the power system of the IT equipment 101 and controls the operation of the rear cooling unit 200 using the amount of electricity consumed by the IT equipment 101.

따라서 본 발명의 일 실시 예에 따른 데이터센터의 서버랙 냉각유닛은 내부에 다단으로 IT장비(서버: 101)들이 내장되는 서버랙 케이스(100) 후방측에 수직방향을 따라 복수 개의 열교환기(220)와, 그 열교환기(220)들에 대응하는 복수 개의 송풍팬(240)을 포함하는 리어냉각유닛(200)을 구비하여, 상기 리어냉각유닛(200)을 통해 토출되는 해당 IT장비(101)의 토출공기 온도 또는 해당 IT장비(101)의 소모 전기량에 따라 해당 송풍팬(240)의 RPM 및 해당 열교환기(220)의 냉매 유량을 조절하여, 랙 단위로 IT장비(서버)들에서 토출되는 토출공기를 냉각한다.Therefore, the server rack cooling unit of a data center according to an embodiment of the present invention includes a plurality of heat exchangers (220) along the vertical direction at the rear of the server rack case (100) in which IT equipment (servers: 101) is built in multiple stages. ) and a rear cooling unit 200 including a plurality of blowing fans 240 corresponding to the heat exchangers 220, and the corresponding IT equipment 101 is discharged through the rear cooling unit 200. By adjusting the RPM of the blower fan 240 and the refrigerant flow rate of the heat exchanger 220 according to the discharge air temperature or the amount of electricity consumed by the IT equipment 101, the discharged air from the IT equipment (servers) on a rack basis is adjusted. Cool the discharge air.

그리고 상기 서버랙 케이스(100)의 내부에 내장된 각 IT장비(101)들 간의 냉각 부하에 따라 송풍팬(240)의 RPM 및 해당 열교환기(220)의 냉매 유량 조절에 대한 개별 제어가 가능하여, 부하 밸런스 조정이 가능하고, 서버랙 단위로 토출공기의 냉각이 가능해 에너지 소비를 최소화할 수 있는 이점이 있다.In addition, individual control of the RPM of the blower fan 240 and the refrigerant flow rate of the heat exchanger 220 can be individually controlled according to the cooling load between each IT equipment 101 built inside the server rack case 100. , load balance can be adjusted, and discharge air can be cooled for each server rack, which has the advantage of minimizing energy consumption.

또한, 전산실 실내 중 IT장비에서 토출되는 토출공기에 의해 상대적으로 온도가 높은 지점을 핫존(hot zone)이라 부르는데, 상기와 같이 상기 서버랙 케이스(100)의 후방에 리어냉각유닛(200)이 구비됨에 따라 핫존의 구간이 협소해지기 때문에 핫존 최소화로 전산실 환경 조성에 유리하고, 또한 전산실 실내 전체를 냉각하기 위한 대용량의 냉각장치를 설치하지 않아도 되기 때문에, 같은 공간의 전산실에 더 많은 서버랙을 구축할 수 있는 이점이 있다.In addition, the point inside the computer room where the temperature is relatively high due to the discharge air discharged from IT equipment is called a hot zone. As described above, a rear cooling unit 200 is provided at the rear of the server rack case 100. As the area of the hot zone becomes narrower, it is advantageous to create a computer room environment by minimizing the hot zone. Also, since there is no need to install a large-capacity cooling device to cool the entire computer room, more server racks can be built in the computer room in the same space. There are benefits to doing this.

본 발명은 도면에 도시된 실시 예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술분야의 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.The present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, but these are merely illustrative, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true scope of technical protection of the present invention should be determined by the technical spirit of the attached patent claims.

100: 서버랙 케이스
101: IT장비
110: 온도센서
200: 리어냉각유닛
210: 하우징
220: 열교환기
230: 격벽체
231: 관통홀
240: 송풍기
300: 냉매순환라인
310: 유량조절밸브
400: 제어부100: Server rack case
101: IT equipment
110: Temperature sensor
200: Rear cooling unit
210: housing
220: heat exchanger
230: partition wall
231: Through hole
240: blower
300: Refrigerant circulation line
310: Flow control valve
400: Control unit

Claims

In the server rack unit cooling unit that cools the server rack provided in the computer room of the data center,
A plurality of server rack cases placed inside the computer room and inside which servers, which are IT devices, are built in multiple stages;
A plurality of temperature sensors provided inside each server rack case to measure the temperature of discharged air discharged from the server rack case;
A plurality of rear cooling units provided at the rear of each server rack case to cool and discharge heat from discharged air generated inside the server rack case;
a refrigerant circulation line connected to each of the rear cooling units and circulating refrigerant to the rear cooling units; and
It includes a control unit that is electrically connected to the temperature sensors and the rear cooling units and controls the operation of the rear cooling unit based on the internal temperature of the server rack case measured by the temperature sensors, so that cooling is performed on a server rack basis. A server rack cooling unit in a data center.

In claim 1,
The rear cooling unit is
A housing connected to the rear of the server rack case and forming a space inside,
A plurality of heat exchangers arranged at regular intervals along the vertical length in the internal space of the housing,
A partition wall located behind the heat exchangers in the internal space of the housing and having through holes formed at points corresponding to positions of each of the heat exchangers;
A server rack cooling unit in a data center including a plurality of blowers provided in the through holes of the partition wall and blowing air that has passed through each heat exchanger to the outside.

In claim 2,
The housing is
A data center server rack cooling unit made of perforated plates.

In claim 2,
The refrigerant circulation line is
A server rack cooling unit in a data center connected in parallel so that the plurality of heat exchangers and refrigerant can circulate in parallel.

In claim 4,
In the refrigerant circulation line,
A server rack cooling unit in a data center that has a flow rate control valve that regulates the flow rate of the refrigerant flowing along the refrigerant circulation line, and controls the flow rate of the refrigerant according to the heat load.