WO2015102247A1 - 서버실 냉각 장치, 외기 도입용 필터 모듈 및 이를 구비하는 데이터 센터의 공조 시스템 - Google Patents

서버실 냉각 장치, 외기 도입용 필터 모듈 및 이를 구비하는 데이터 센터의 공조 시스템 Download PDF

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WO2015102247A1
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outside air
server room
unit
air
supply
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이동주
박원기
구지현
류근호
고정범
지헌남
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네이버비즈니스플랫폼 주식회사
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    • H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
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    • H05K7/20709—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for server racks or cabinets; for data centers, e.g. 19-inch computer racks
    • H05K7/20718—Forced ventilation of a gaseous coolant
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    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
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    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
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    • F24F5/0007—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning
    • F24F5/0035—Air-conditioning systems or apparatus not covered by F24F1/00 or F24F3/00, e.g. using solar heat or combined with household units such as an oven or water heater cooling apparatus specially adapted for use in air-conditioning using evaporation
    • F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
    • F24—HEATING; RANGES; VENTILATING
    • F24F—AIR-CONDITIONING; AIR-HUMIDIFICATION; VENTILATION; USE OF AIR CURRENTS FOR SCREENING
    • F24F8/00—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying
    • F24F8/10—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by separation, e.g. by filtering
    • F24F8/108—Treatment, e.g. purification, of air supplied to human living or working spaces otherwise than by heating, cooling, humidifying or drying by separation, e.g. by filtering using dry filter elements
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    • H05K7/20709—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for server racks or cabinets; for data centers, e.g. 19-inch computer racks
    • H05K7/208—Liquid cooling with phase change

Definitions

  • Embodiments of the present invention relate to a server room cooling apparatus for cooling a server room using external natural air and an air conditioning system of a data center having the same.
  • cold air To cool the heat in the data center, cold air must be supplied to each piece of equipment, typically using a thermostat that generates cold air.
  • Korean Patent Publication No. 10-2011-0129514 published December 2, 2011
  • Internet data center air conditioning system that realizes a green computing environment
  • Technologies for cooling through the cooling unit to be introduced into the data center are being developed.
  • the background art described above is technical information possessed by the inventors for the derivation of the present invention or acquired during the derivation process of the present invention, and is not necessarily a publicly known technique disclosed to the general public before the application of the present invention.
  • Embodiments of the present invention provide a server room cooling apparatus capable of maintaining an appropriate temperature and humidity of a data center using external air, and an air conditioning system of a data center having the same.
  • embodiments of the present invention provides a server room cooling apparatus capable of reducing energy consumed for cooling the data center and an air conditioning system of the data center having the same.
  • embodiments of the present invention provide a server room cooling apparatus that can increase the period of time to cool the data center using the outside air and the air conditioning system of the data center having the same.
  • embodiments of the present invention provides a server room cooling apparatus and a data center air conditioning system having the same, which can more effectively block foreign substances included in the outside air and reduce the cost of maintenance.
  • embodiments of the present invention provides a server room cooling apparatus suitable for environmental conditions with a large change in the temperature / humidity of the outside air and a data center air conditioning system having the same.
  • embodiments of the present invention is configured so that the first supply portion serves as an emergency fresh air inlet, the server room cooling apparatus for supplying fresh air directly into the server room in the event of an emergency such as a system failure to prevent the temperature rise in the server room And it provides an air conditioning system of the data center having the same.
  • embodiments of the present invention provides a server room cooling apparatus and a data center air conditioning system including the same that can be utilized without changing the structure of the existing data center for connecting the server room and the server room cooling apparatus.
  • the embodiments of the present invention do not need to form a separate space for installing a thermostat and supplying cold air, and thus, a server room cooling device and a data center air conditioning system including the same, which improve space utilization inside the data center. to provide.
  • embodiments of the present invention is provided with an additional air filter module for supplying the outside air, to maximize the amount of air introduced into the data center, and to supply the fresh air directly into the server room in the event of an emergency such as a system failure in the server room Provide an air conditioning system in the data center to prevent temperature rise.
  • One embodiment of the present invention is formed on one side of the server room filter module for introducing the outside air to supply the outside air to the server room; And a server room cooling device which is formed at the other side of the server room and injects mist into the outside air introduced to the server room, and supplies the server room to the server room.
  • outside air may be supplied to the server room by the filter module for introducing the outside air.
  • the server room cooling apparatus the outside air inflow unit through which the outside air flows;
  • a mist injector disposed on one side of the outside air inlet and injecting a mist to the outside air passing through the outside air inlet;
  • a supply unit disposed at one side of the mist injection unit and supplying the outside air that has passed through the mist injection unit to the server room.
  • the server room cooling apparatus may further include a filter unit disposed between the outside air inlet and the mist injector to filter outside air supplied through the outside air inlet.
  • it may further include a constant temperature unit for cooling the air or the outside air inside the server room, by operating the constant temperature unit according to the temperature and humidity of the outside air can be controlled to cool the air inside the server room.
  • Another embodiment of the present invention is an outdoor air inlet unit for entering the outside air; A filter unit disposed at one side of the outside air inlet and filtering outside air supplied through the outside air inlet; A mist injector disposed on one side of the filter unit and injecting mist into the outside air passing through the filter unit; And a supply unit disposed at one side of the mist injector and supplying outside air having passed through the mist injector to the server room.
  • the outside air inlet may include a first damper for controlling the opening and closing of the outside air inlet.
  • the outside air inlet may include a demister filter for blocking water or foreign matter contained in the outside air, and the demister filter may be disposed at one side of the first damper. .
  • a plurality of demister filters may be provided, and the plurality of demister filters may be disposed in a zigzag manner on one side of the first damper.
  • a return duct part to which return air passing through the server room is supplied may be connected to the outside air inlet.
  • a second damper may be interposed between the outside air inlet and the return duct to control the air flow between the outside air inlet and the return duct.
  • the filter portion may be formed in a direction substantially perpendicular to the outside air inflow direction of the outside air inflow portion with respect to the outside air inflow portion.
  • the cooling device may further include a cooling unit disposed between the mist injection unit and the supply unit to cool outside air passing through the mist injection unit.
  • the cooling unit may be formed in the server room cooling apparatus.
  • the supply unit may include a first supply unit disposed at one side of the mist injection unit and supplying outside air that has passed through the mist injection unit to the server room.
  • a first supply damper may be interposed between the first supply part and the server room to control the air flow between the first supply part and the server room.
  • outside air introduced through the outside air inlet may be supplied into the server room.
  • the second supply unit may further include a second supply unit formed at one side of the first supply unit and supplying at least a portion of the outside air passing through the mist injection unit to the server room.
  • the second supply unit may be provided with a blowing fan for guiding the flow of the outside air so that at least a part of the outside air passing through the mist injection unit is supplied to the server room.
  • the second supply portion may be formed in a direction substantially perpendicular to the outside air inflow direction of the outside air inflow portion with respect to the first supply portion.
  • a second supply damper may be interposed between the second supply part and the server room for controlling the air flow between the second supply part and the server room.
  • the filter unit, the mist injection unit and the supply unit may be arranged in a straight line.
  • Another embodiment of the present invention includes the server room cooling device according to any one of the above-described apparatuses, and the server room cooling device is formed at one side of the server room having a plurality of server racks arranged along a first direction.
  • An air conditioning system of a data center is provided, wherein the outside air is supplied to the server room.
  • one or more cool zones formed in a space between the server racks adjacent to each other and receiving external air from the server room cooling device are open to the server room cooling device, and are adjacent to each other.
  • One or more hot zones formed in a space between the server racks and exhausted after passing outside air introduced into the cool zone through the servers provided in the server rack are blocked to the server room cooling device.
  • the cool zone and the hot zone may be alternately arranged.
  • the air conditioning system of the data center may further include an exhaust unit configured to discharge external air supplied from the server room cooling apparatus to the outside, and the exhaust unit may be connected to the hot zone.
  • one side of the exhaust part is connected to the return duct part of the server room cooling device, and at least a part of the outside air supplied from the server room cooling device is supplied back to the server room cooling device through the return duct part. It may be possible.
  • the air conditioning system of the data center includes a plurality of server room cooling devices disposed along the first direction, and the plurality of server room cooling devices are open to allow flow of air to each other. Can be.
  • At least a part of the supply part may be formed to face the server rack in the server room.
  • the existing server room structure can be utilized as it is.
  • the amount of air remaining in the remaining supply unit may be increased to keep the entire air amount constant.
  • Another embodiment of the present invention is formed on one side of the server room, the filter module for introducing one or more outside air to supply the outside air to the server room, the filter or the outside air to block moisture or foreign matter contained in the outside air
  • a filter module for introducing external air including a damper for controlling the inflow of water.
  • the filter may be a demister filter or a roll filter to block water or foreign matter contained in the outside air.
  • a plurality of filter modules for introducing outside air may be provided and arranged side by side in a first direction.
  • outside air may be supplied to the server room by the filter module for introducing air.
  • the existing server room structure can be utilized as it is.
  • the server room cooling apparatus and the air conditioning system of the data center including the same according to the embodiments of the present invention, by spraying the mist to the outside air drawn from the outside of the building by supplying the cooled air into the server room in the temperature / humidity state
  • the result is a year-round, non-disruptive operation even under the most varied environmental conditions, which can dramatically reduce the energy consumed in cooling the data center.
  • the server room cooling apparatus and the air conditioning system of the data center having the same according to the embodiments of the present invention, by measuring the temperature and humidity of the outside air introduced from the outside of the building by controlling the amount of mist sprayed on the basis Optimum operation is possible even in environmental conditions where there are many changes according to the temperature / humidity of the outside air.
  • the server room cooling apparatus according to the embodiments of the present invention and the air conditioning system of the data center having the same, the effect of preventing the temperature rise in the server room by supplying the outside air directly into the server room in the event of an emergency such as a system failure Can be obtained.
  • server room cooling apparatus and the air conditioning system of the data center including the same according to the embodiments of the present invention, it is possible to obtain the effect of improving the space utilization in the data center.
  • server room cooling apparatus and the air conditioning system of the data center including the same according to the embodiments of the present invention, in connecting the server room and the server room cooling apparatus can be utilized as it is without changing the structure of the existing data center.
  • the air conditioning system of the data center maximizes the amount of air introduced into the data center and prevents the temperature increase in the server room by supplying the outside air directly into the server room in an emergency such as a system failure. You can get the effect.
  • FIG. 1 is a perspective view of a server room cooling apparatus according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a side view of the server room cooling apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 3 is a perspective view illustrating in detail an outside air inlet of the server room cooling apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 4 is a perspective view illustrating in detail a filter unit of the server room cooling apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating in detail a mist spray unit and a cooling unit of the server room cooling apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 5 is a perspective view illustrating in detail a mist spray unit and a cooling unit of the server room cooling apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 6 is a perspective view illustrating in detail a first supply part and a second supply part of the server room cooling apparatus of FIG. 1.
  • FIG. 7 is a perspective view of an air conditioning system of a data center according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a plan view of an air conditioning system of the data center of FIG. 7.
  • FIG. 9 is a side view of the cool zone of the air conditioning system of the data center of FIG.
  • FIG. 10 is a side view of a hot zone of the air conditioning system of the data center of FIG. 7.
  • FIG. 1 is a perspective view of a server room cooling apparatus according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 2 is a side view of the server room cooling apparatus of FIG. 1.
  • 3 is a perspective view showing in detail the outside air inlet of the server room cooling apparatus of FIG. 1
  • FIG. 4 is a perspective view showing the filter unit of the server room cooling apparatus of FIG. 1 in detail
  • FIG. 5 is a view of the server room cooling apparatus of FIG. 1. It is a perspective view showing the mist injection part and a cooling part in detail
  • FIG. 6: is a perspective view showing the 1st supply part and the 2nd supply part of the server room cooling apparatus of FIG.
  • the server room cooling apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, the outside air inlet 110, filter unit 120, mist injection unit 130, cooling unit 140, a first supply part 150, and a second supply part 160.
  • the server room cooling apparatus 100 using the outside air is to supply cool external air to a place where it is necessary to cool the heat, such as a data center, according to a temperature / humidity state. It is characterized by cooling the inside of the server room at a lower cost by using air from the outside (for example, outside the building) without interruption throughout the year even in a lot of changing environmental conditions. This will be described in more detail below.
  • the outside air inlet 110 serves to introduce air from the outside of the server room cooling apparatus 100 into the server room cooling apparatus 100.
  • the outside air inlet 110 may include an OA damper 111, a demister filter 113, a grating 115, and an RA air damper 117. It includes.
  • a predetermined mesh (not shown) may be further provided between the OA damper 111 and the demister filter 113.
  • the OA damper 111 controls the opening and closing of the outside air inlet 110 to control the amount of outside air introduced through the outside air inlet 110.
  • a motor damper (MD) that is automatically opened and closed by an electric motor or air pressure may be provided.
  • Demister filter 113 is a device for removing moisture or foreign matter in the steam, it is composed of a method such as overlapping the mesh layer or filling a fiber-like object. Such a demister filter 113 is small in resistance, high in dust collection efficiency, is formed to have a high corrosion resistance, and has the advantage of easy handling because it is simple to clean and lightweight.
  • the outside air inlet 110 of the server room cooling apparatus 100 is a mesh (not shown) and a demister filter immediately adjacent to the OA damper 111 into which outside air is introduced. It is characterized in that the 113 is provided, so that foreign matters contained in the outside air do not enter into the server room cooling apparatus 100. That is, a mesh (not shown) is provided immediately adjacent to the OA damper 111 to prevent the introduction of birds or other large insects, and a demister filter 113 is provided inside the server room cooling apparatus. (100) to remove the foreign matter coming into the interior. In this case, a plurality of demister filters 113 may be provided, and as shown in FIG. 3, a plurality of demister filters 113 may be installed in a zigzag arrangement to increase the installation area.
  • a lower bottom surface of the outside air inlet 110 that is, a surface connected to the filter unit 120, is provided with a grating 115 having a plurality of openings, and the outside air introduced into the outside air inlet 110 is provided.
  • the filter unit 120 may be passed through.
  • one side of the outside air inlet 110 may be connected to the return duct unit 170 is supplied with the return air passed through the server room, between the outside air inlet 110 and return duct unit 170 inlet air
  • a return air damper 117 may be further formed to control the air flow between the section 110 and the return duct section 170.
  • the case forming the external air inlet 110 is formed of a material such as urethane and may be installed so that there is no air leakage by performing the entire inner, outer sealing operation.
  • a differential pressure gauge for a demister filter (not shown) may be additionally installed in the outside air inlet 110 so as to check the differential pressure of the filter.
  • the demister filter 113 of the outside air inlet 110 and the roll filter 121 of the filter unit 120 block foreign substances such as dust contained in the outside air, thereby providing a server, network equipment, It can play a role of preventing failure of enterprise equipment.
  • the filter unit 120 is disposed at one side of the outside air inlet 110 and performs a role of filtering the outside air supplied through the outside air inlet 110. do.
  • the filter unit 120 is disposed below the outside air inlet 110, and thus may be formed in a direction substantially perpendicular to the outside air inflow direction of the outside air inlet 110.
  • the filter unit 120 may include a roll filter 121.
  • the roll filter 121 may serve to filter the foreign matter contained in the outside air once again.
  • the roll filter 121 is formed in a winding type and can be automatically replaced according to the degree of contamination of the filter. Therefore, the roll filter 121 can be used for a long time by being installed once, and the replacement of the filtration member can be simplified to reduce the replacement time.
  • Such a roll filter 121 may be configured to be operated by a differential pressure before and after the filter by installing a separate controller (not shown), for example, the pressure loss in the range of 7mmAq ⁇ 20mmAq automatically operated by the differential pressure sensor It can be set to enable. It will also be possible for the user to specify the differential pressure range at this time.
  • the roll filter 121 may be formed of a material such as stainless steel and aluminum, which have excellent durability, and may be formed to be reused by washing several times depending on the type of filtration member.
  • the mist injector 130 is disposed on one side of the filter unit 120, and sprays mist to the outside air that has passed through the filter unit 120.
  • the mist spray unit 130 includes a spray nozzle 131, and the water of the fine particles in the outside air introduced through the outside air inlet unit 110, that is, the temperature and humidity inside the server room are maintained at an appropriate state.
  • Spray mist That is, the mist spray unit 130 by spraying the mist to the outside to increase the low humidity and the temperature of the characteristics of the outside air, to supply the air suitable for operating the equipment inside the server room.
  • the mist spray unit 130 may spray the mist by direct injection to the outside air passing through the mist spray unit 130 through the spray nozzle 131 by raising the pressure of water with a pump.
  • the distance between the spray nozzle 131 and the cooling member 141 of the cooling unit 140 may be optimized. As such, since the temperature of the outside air can be lowered by about 2 to 4 ° C. only by directly injecting mist into the outside air, energy saving can be obtained by reducing the operating time of the cooling unit 140.
  • the mist sprayer 130 may further include a drain 133 for collecting the condensed water.
  • the drain 133 may be formed under the mist injector 130 to condense and smoothly discharge water accumulated on the bottom to the outside.
  • the cooling unit 140 is disposed between the mist injection unit 130 and the first supply unit 150, and serves to cool the outside air once passed through the mist injection unit 130.
  • the cooling unit 140 may include a cooling member 141 in the form of a cooling coil, where the cooling member 141 may be an oval coil. That is, the cooling member 141 may be formed of an elliptic copper tube to minimize air resistance and to improve cooling performance behind the coil. This elliptical coil is suitable for energy saving because it can maintain a low static pressure even at high wind speeds.
  • the cooling unit 140 serving as a thermostat is provided in the server room cooling apparatus 100. Since a separate space for the thermostat is not required, space utilization inside the data center can be improved. Furthermore, it is not necessary to change the structure of the server room for the connection between the server room and the thermostat, and thus, it is possible to obtain the effect of utilizing the same without changing the structure of the existing data center.
  • the first supply unit 150 is disposed at one side of the mist spray unit 130 or the cooling unit 140, and the mist spray unit 130 or the cooling unit ( It serves to supply the outside air passed through 140 to the server room, especially the lower part of the server room.
  • the first supply unit 150 includes a first supply damper 151, and the first supply damper 151 controls the opening and closing of the first supply unit 150 to supply the server room through the first supply unit 150. It controls the amount of air that is being.
  • a motor damper (MD) that is automatically opened and closed by an electric motor or air pressure may be provided.
  • the first supply damper 151 may serve to prevent an increase in temperature in the server room by supplying fresh air directly into the server room in an emergency such as a system failure.
  • the second supply unit 160 is disposed on one side of the first supply unit 150, and serves to supply outside air that has passed through the mist spray unit 130 or the cooling unit 140 to the upper part of the server room, especially the server room. To perform.
  • the second supply unit 160 may be formed above the first supply unit 150.
  • the second supply unit 160 may include a blowing fan 161 and a second supply damper 163.
  • the blowing fan 161 sucks the outside air introduced through the outside air inlet 110 toward the second supply unit 160. That is, the blowing fan 161 is installed on the upper portion of the natural air flow path moving along the filter unit 120, the mist spray unit 130, the cooling unit 140, and the first supply unit 150 arranged in a straight line. As a result, the reverse rotation of the blower fan 161 may be prevented, and a delay time may be unnecessary during the switching operation from the first supply unit 150 to the second supply unit 160.
  • the air conditioning system 1 of the data center may include a plurality of blowing fans 161, and to individually adjust the air volume of each blowing fan 161. As a result, even if a part of the blower fan 161 breaks down, it is possible to increase the air flow rate of the remaining blower fan 161 to maintain a constant amount of air flow.
  • the second supply damper 163 controls the opening and closing of the second supply unit 160 to control the amount of air supplied to the server room through the second supply unit 160.
  • a motor damper (MD) that is automatically opened and closed by an electric motor or air pressure may be provided.
  • a server rack (FIG. 7) According to the configuration of (see 210) of the) it is possible to obtain the effect of different supply structure of the outside air. Furthermore, by forming the first supply unit 150 disposed below the server room cooling apparatus 100, the server rack (210 of FIG. 7) may be used to replace the lower space of the server rack (see 210 of FIG. 7), which is conventionally used as a cold air supply pipe. It can be utilized as a part of), it is possible to obtain the effect of additionally securing the server room 200 space.
  • a space for supplying cold air should be formed in the lower part of the server room in order to supply cold air to the server room. Therefore, it was necessary to form a bottom surface for arranging the server on the lower part of the server room, and therefore, there was a problem of changing the structure of the server room when changing the cooling method. In addition, the space inside the server room is reduced as much as the space formed in the server room, there was a problem that the space utilization is lowered.
  • the first supply unit 150 and the server room cooling apparatus disposed under the server room cooling apparatus 100 are provided.
  • the second supply unit 160 disposed above the 100 it is not necessary to form a separate space for supplying cold air in the lower part of the server room, thereby greatly improving the space utilization inside the data center. You can get it.
  • the structure of the existing data center can be used without changing the structure of the existing data center.
  • the server room cooling apparatus 100 may further include a measuring unit (not shown) for measuring the temperature and humidity of the outside air introduced from the outside air inlet 110.
  • the measurement unit may include a temperature sensor measuring temperature and a humidity sensor measuring humidity. Information about the temperature and humidity of the outside air measured by the measuring unit may be transmitted to the controller (not shown).
  • the control unit (not shown) is a mist injection unit 130 so that the outside air introduced through the outside air inlet 110 based on the information on the temperature and humidity of the outside air received from the measuring unit (not shown) so that the appropriate temperature / humidity The amount of mist sprayed from the mist is controlled so that the introduced outside air is cooled or humidified.
  • the controller compares information on temperature / humidity in the server room with information on temperature / humidity of the outside air, and when it is determined that cooling in the server room is necessary, by adjusting the injection amount of mist.
  • the temperature of the outside air can be lowered.
  • the controller may increase the humidity of the outside air supplied into the server room by adjusting the injection amount of mist.
  • FIG. 7 is a perspective view of an air conditioning system of a data center according to an embodiment of the present invention
  • FIG. 8 is a plan view of an air conditioning system of a data center of FIG. 7.
  • 9 is a side view of the cool zone of the air conditioning system of the data center of FIG. 7, and
  • FIG. 10 is a side view of the hot zone of the air conditioning system of the data center of FIG. 7.
  • the supply air (SA) of FIG. 9 represents an air flow in a cool zone (CZ)
  • the return air (RA) of FIG. 10 is a hot zone (HZ) of the hot zone. To represent the air flow.
  • the air conditioning system 1 of the data center including the server room cooling apparatus 100 includes a first direction (in the server room 200 and the server room 200). At least one server room cooling device 100 formed at one side of the plurality of server racks 210 and the server room 200 arranged along the A direction and supplying external air from the outside to the server room 200. It includes.
  • each server rack 210 may be provided with a plurality of servers, and the spaces between the server racks 210 alternately become hot zones HZ and cool zones CZ.
  • the cool zone CZ is connected to the server room cooling device 100 to receive cold air from the server room cooling device 100.
  • the cold air supplied to the cool zone CZ flows into the server rack 210 and is heated by passing through the plurality of servers provided in the server rack 210, and then the hot zone HZ and the exhaust part connected thereto. It is discharged to the outside via the 220 or supplied to the server room cooling apparatus 100 again. Therefore, the cool zone CZ is connected to the server room cooling device 100 and is open, and the hot zone HZ is blocked with respect to the server room cooling device 100.
  • the hot zones HZ and the cool zones CZ are illustrated as communicating with each other in FIG. 7, this is for convenience of the city, and the hot zones HZ and the cool zones CZ may communicate with each other.
  • the hot zone HZ and the cool zone CZ are blocked from each other, and the cool zone CZ is connected to the server room cooling device 100 to cool the air from the server room cooling device 100.
  • SA Service Air
  • the hot zone (HZ) is shut off with respect to the server room cooling apparatus 100, and the exhaust unit 220 provided with hot air (RA: Return Air) above the server room 200. It can be formed to exhaust to.
  • the cool air SA supplied to the cool zone CZ of the server room 200 is supplied to each series of server racks 210 and discharged from the server racks 210.
  • the return air (RA) is introduced into the exhaust unit 220 provided in the server room 200 through the hot zone HZ.
  • the air introduced into the exhaust part 220 may be introduced back into the server room cooling apparatus 100 or may be exhausted outside the server room 200 as necessary.
  • the exhaust unit 220 is installed above the server room 200 to exhaust the air inside the server room 200.
  • the exhaust unit 220 may be implemented as, for example, a duct, in which cold air supplied from the server room cooling apparatus 100 is heated through the server rack 210 provided in the server room 200, thereby providing a server room. If it is raised to the upper portion 200, it may be intake and exhausted to the outside of the server room 200.
  • the exhaust unit 220 of the server room 200 may be connected to the return duct unit 170 of the server room cooling apparatus 100. Therefore, under the control of the controller, the hot air discharged from the server room 200 flows into the server room cooling apparatus 100 through the exhaust part 220 and the return duct part 170, thereby allowing the outside air and the server room 200 to be inside. Air can be mixed. In this case, the mist injector 130 may spray the mist into the mixed air to allow the server room 200 to be cooled or humidified more efficiently.
  • the server room cooling apparatus 100 may be provided in plural along the first direction (A direction in FIG. 7).
  • the plurality of server room cooling apparatus 100 may be formed open to allow the flow of air to each other. That is, each server room cooling apparatus 100 may be formed by opening all sidewalls of the server room cooling apparatus 100 adjacent to each other to allow the flow of air to each other. Therefore, the entire air conditioning system 1 of the data center including the plurality of server room cooling devices 100 may be operated integrally. That is, as will be described later, a plurality of blowing fans (see 161 of FIG. 5) are formed to individually adjust the air volume of each blowing fan (see 161 of FIG. 5), thereby allowing some blowing fans (161 of FIG. 5). Even if a failure occurs, the air volume of the remaining blower fan (see 161 of FIG. 5) may be increased to keep the entire air volume constant.
  • the air conditioning system 1 has a structure of a built-up (BUILT UP) method and a package (PACKAGE) method, the superiority of space utilization, which is an advantage of the built-up method, the advantages of the package method It has an effect of obtaining both phosphorus tightness and excellent insulation.
  • BUILT UP built-up
  • PACKAGE package
  • At least one filter module 250 for introducing outside air may be further formed at one side of the server room 200.
  • the filter module 250 for introducing the outside air introduces air outside the data center into the server room 200.
  • the air filter module 250 includes an outside air damper, a mesh, a demister filter, a roll filter, and the like, and is included in the outside air.
  • the foreign matter may be formed so as not to enter the server room 200.
  • the filter module 250 for introducing the outside air may be directly formed on one side of the server room 200 to directly supply the outside air to the server room 200.
  • a plurality of outside air introduction filter modules 250 may be provided, and the plurality of outside air introduction filter modules 250 may be disposed side by side in one direction (the direction perpendicular to the arrow A when viewed in the drawing). .
  • outside air filter modules 250 for introducing external air into the server room 200 on one side of the server room 200, an effect of maximizing the amount of outside air introduced into the data center is provided. Can be obtained.
  • the outside air is directly supplied to the inside of the server room, thereby obtaining an effect of preventing a temperature increase in the server room.
  • a cooling unit (see 140 of FIG. 5) that serves as a thermostat inside the server room cooling apparatus 100
  • a separate space for arranging the thermostat is unnecessary, and thus, the space utilization inside the data center can be further improved.
  • the server room cooling apparatus may further include a thermostat, and in this case, one or more outside air filter modules may be provided at one side of the server room to maximize the amount of air introduced into the data center. At the same time, by supplying fresh air directly into the server room in an emergency, it is possible to obtain an effect of preventing a temperature increase in the server room.
  • Outside air outside the data center is introduced into the server room cooling apparatus 100 through the outside air inlet 110 of the server room cooling apparatus 100.
  • the foreign matter contained in the outside air may be blocked through the outside air inlet 110 and the filter unit 120.
  • Outside air blocked by foreign matter is cooled or humidified by the mist sprayed from the mist spray unit 130 while passing through the mist spray unit 130 of the server room cooling apparatus 100.
  • the cooled or humidified outdoor air is supplied to the server room 200 through the first supply unit 150 and / or the second supply unit 160 provided at one side of the server room cooling apparatus 100.
  • the server room cooling apparatus 100 operates the cooling member 141 provided in the cooling unit 140 of the server room cooling apparatus 100 when the temperature of the outside air is greater than or equal to a predetermined value, thereby, inside the server room 200. Cooler air can be supplied.
  • the cool air supplied to the cool zone CZ of the server room 200 flows into the server rack 210 provided in the server room 200 and is provided by a plurality of servers included in the server rack 210.
  • the gas is discharged to the hot zone HZ, and may be discharged to the outside of the server room 200 through the exhaust unit 220 provided above the hot zone HZ.
  • a part of the air discharged to the exhaust unit 220 may be supplied back to the outside air inlet unit 110 through the return duct unit 170 of the server room cooling apparatus 100.
  • the present invention by reducing the number of equipment provided in the air conditioning system of the data center, it is possible to obtain the effect that efficient use of space can be achieved.
  • the interval between the mist injection unit 130 and the cooling unit 140 it is possible to obtain the effect of improving the cooling efficiency by the mist injection.
  • the cooling is possible only by the exhaust power of the secondary side without the primary power generator, and the energy can be further reduced by increasing the supply rate of outside air in the server room.
  • Embodiments of the present invention can be used in the server room cooling apparatus for cooling the server room using the external natural air and the air conditioning system of the data center having the same.

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Abstract

본 발명의 일 실시예는 외기가 유입되는 외기 유입부; 상기 외기 유입부의 일 측에 배치되며 상기 외기 유입부를 통해 공급된 외기가 필터링되는 필터부; 상기 필터부의 일 측에 배치되며 상기 필터부를 통과한 외기에 미스트(mist)를 분사하는 미스트 분사부; 및 상기 미스트 분사부의 일 측에 배치되며 상기 미스트 분사부를 통과한 외기를 서버실로 공급하는 공급부;를 포함하는 서버실 냉각 장치를 개시한다.

Description

서버실 냉각 장치, 외기 도입용 필터 모듈 및 이를 구비하는 데이터 센터의 공조 시스템
본 발명의 실시예들은 외부의 자연 공기를 이용하여 서버실을 냉각시키는 서버실 냉각 장치 및 이를 구비하는 데이터 센터의 공조 시스템에 관한 것이다.
데이터 센터에 구비되는 서버, 네트워크 장비, 엔터프라이즈 장비 등은 열을 발생시킨다. 따라서, 이러한 장비들을 운영하는 데이터 센터는 열을 냉각시키기 위한 대규모의 설비 또한 운영하고 있다.
데이터 센터의 열을 냉각시키기 위해서는 차가운 공기를 각각의 장비에 공급해 주어야 하며, 일반적으로 이를 위해 차가운 공기를 생성하는 항온기를 이용하고 있다.
그러나, 항온기 및 항온기와 연계되는 설비를 가동하기 위해 소모되는 에너지는 데이터 센터에서 사용되는 전체 전력의 50~60%가량에 해당한다. 따라서, 데이터 센터의 냉각에 투입되는 에너지의 절감을 위하여 건물 밖의 차가운 공기를 서버실로 유입시켜 장비의 열을 냉각시키는 방식이 최근 도입되고 있다.
이와 관련하여 한국공개특허공보 제10-2011-0129514호(공개일 2011년 12월 2일) " 그린컴퓨팅 환경을 실현한 인터넷데이터센터 공조시스템" 등에는 외부 공기가 데이터 센터로 유입되도록 제어하고, 냉각부를 통해 냉각되어 데이터 센터의 내부로 유입되도록 하는 기술 등이 개발되고 있다.
전술한 배경기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지기술이라 할 수는 없다.
본 발명의 실시예들은 외부 공기를 이용하여 데이터 센터의 적정 온도 및 습도를 유지시킬 수 있는 서버실 냉각 장치 및 이를 구비하는 데이터 센터의 공조 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 데이터 센터의 냉각에 소모되는 에너지를 절감할 수 있는 서버실 냉각 장치 및 이를 구비하는 데이터 센터의 공조 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 외부 공기를 이용하여 데이터 센터를 냉각할 수 있는 기간을 증가시킬 수 있는 서버실 냉각 장치 및 이를 구비하는 데이터 센터의 공조 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 외부 공기에 포함되는 이물질을 보다 효과적으로 차단할 수 있고 유지보수에 소모되는 비용을 절감시킬 수 있는 서버실 냉각 장치 및 이를 구비하는 데이터 센터의 공조 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 외부 공기의 온도/습도 상태에 따른 변화가 많은 환경 조건에 적합한 서버실 냉각 장치 및 이를 구비하는 데이터 센터의 공조 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 제1 공급부가 비상 외기 도입부의 역할을 수행하도록 구성되어, 시스템 고장과 같은 비상시에 외기를 바로 서버실 내부로 공급하여 서버실 내의 온도 상승을 방지하는 서버실 냉각 장치 및 이를 구비하는 데이터 센터의 공조 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 서버실과 서버실 냉각 장치의 연결을 위해 기존의 데이터 센터의 구조를 변경하지 않고 그대로 활용할 수 있는 서버실 냉각 장치 및 이를 구비하는 데이터 센터의 공조 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 항온기 설치 및 냉기 공급 등을 위한 별도의 공간을 형성할 필요가 없게 되어, 데이터 센터 내부의 공간 활용도가 향상되는 서버실 냉각 장치 및 이를 구비하는 데이터 센터의 공조 시스템을 제공한다.
또한, 본 발명의 실시예들은 외기 공급을 위한 추가적인 외기 도입용 필터 모듈을 구비하여, 데이터 센터 내로의 외기 도입량을 극대화하고, 시스템 고장과 같은 비상시에 외기를 바로 서버실 내부로 공급하여 서버실 내의 온도 상승을 방지하는 데이터 센터의 공조 시스템을 제공한다.
본 발명의 일 실시예는 서버실의 일 측에 형성되어 상기 서버실에 외기를 공급하는 하나 또는 그 이상의 외기 도입용 필터 모듈; 및 상기 서버실의 다른 일 측에 형성되며, 유입된 외기에 미스트(mist)를 분사하여 상기 서버실로 공급하는 서버실 냉각 장치;를 포함하는 데이터 센터의 공조 시스템을 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 서버실 냉각 장치에 고장 발생시, 상기 외기 도입용 필터 모듈에 의해 상기 서버실에 외기가 공급될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 서버실 냉각 장치는, 외기가 유입되는 외기 유입부; 상기 외기 유입부의 일 측에 배치되며 상기 외기 유입부를 통과한 외기에 미스트(mist)를 분사하는 미스트 분사부; 및 상기 미스트 분사부의 일 측에 배치되며 상기 미스트 분사부를 통과한 외기를 서버실로 공급하는 공급부;를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 서버실 냉각 장치는, 상기 외기 유입부와 상기 미스트 분사부 사이에 배치되어 상기 외기 유입부를 통해 공급된 외기가 필터링되는 필터부를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 서버실 내부의 공기 또는 상기 외기를 냉각하는 항온부를 더 포함하고, 외기의 온도 및 습도에 따라 상기 항온부를 운용시켜 상기 서버실 내부의 공기가 냉각되도록 제어할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예는 외기가 유입되는 외기 유입부; 상기 외기 유입부의 일 측에 배치되며 상기 외기 유입부를 통해 공급된 외기가 필터링되는 필터부; 상기 필터부의 일 측에 배치되며 상기 필터부를 통과한 외기에 미스트(mist)를 분사하는 미스트 분사부; 및 상기 미스트 분사부의 일 측에 배치되며 상기 미스트 분사부를 통과한 외기를 서버실로 공급하는 공급부;를 포함하는 서버실 냉각 장치를 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 외기 유입부는, 상기 외기 유입부의 개폐를 제어하는 제1 댐퍼(damper)를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 외기 유입부는, 상기 외기에 포함된 수분 또는 이물질을 차단하는 데미스터 필터(demister filter)를 포함하고, 상기 데미스터 필터는 상기 제1 댐퍼의 일 측에 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 데미스터 필터는 복수 개 구비되며, 상기 복수 개의 데미스터 필터는 상기 제1 댐퍼의 일 측에 지그재그로 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 외기 유입부에, 상기 서버실 내를 통과한 리턴 공기가 공급되는 리턴 덕트부가 연결될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 외기 유입부와 상기 리턴 덕트부 사이에는, 상기 외기 유입부와 상기 리턴 덕트부 사이의 공기 유동을 제어하는 제2 댐퍼가 개재될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 필터부는 상기 외기 유입부에 대해, 상기 외기 유입부의 외기 유입 방향과 실질적으로 수직인 방향에 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 미스트 분사부와 상기 공급부 사이에 배치되어, 상기 미스트 분사부를 통과한 외기를 냉각하는 냉각부를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 냉각부는 상기 서버실 냉각 장치 내에 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 공급부는, 상기 미스트 분사부의 일 측에 배치되며 상기 미스트 분사부를 통과한 외기를 상기 서버실로 공급하는 제1 공급부를 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 공급부와 상기 서버실 사이에는, 상기 제1 공급부와 상기 서버실 사이의 공기 유동을 제어하는 제1 공급 댐퍼가 개재될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 공급 댐퍼가 개방되면 상기 외기 유입부를 통해 유입된 외기가 상기 서버실 내부로 공급될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제1 공급부의 일 측에 형성되며, 상기 미스트 분사부를 통과한 외기의 적어도 일부를 상기 서버실로 공급하는 제2 공급부를 더 포함할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제2 공급부는 상기 미스트 분사부를 통과한 외기의 적어도 일부가 상기 서버실로 공급되도록 상기 외기의 흐름을 가이드 하는 송풍 팬을 구비할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제2 공급부는 상기 제1 공급부에 대해, 상기 외기 유입부의 외기 유입 방향과 실질적으로 수직인 방향에 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 제2 공급부와 상기 서버실 사이에는, 상기 제2 공급부와 상기 서버실 사이의 공기 유동을 제어하는 제2 공급 댐퍼가 개재될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 필터부, 상기 미스트 분사부 및 상기 공급부는 일직선상에 배치될 수 있다.
본 발명의 다른 실시예는 상술한 어느 한 항의 서버실 냉각 장치를 구비하고, 상기 서버실 냉각 장치는, 제1 방향을 따라 배치되는 복수 개의 서버랙을 구비하는 상기 서버실의 일 측에 형성되어 상기 서버실에 외기를 공급하는 것을 특징으로 하는 데이터 센터의 공조 시스템을 개시한다.
본 실시예에 있어서, 서로 이웃한 상기 서버랙 사이의 공간에 형성되고 상기 서버실 냉각 장치로부터 외기를 공급받는 하나 이상의 쿨 존(cool zone)은 상기 서버실 냉각 장치에 대해 개방되어 있고, 서로 이웃한 상기 서버랙 사이의 공간에 형성되고 상기 쿨 존으로 유입된 외기가 상기 서버랙에 구비된 서버들을 통과한 후 배기되는 하나 이상의 핫 존(hot zone)은 상기 서버실 냉각 장치에 대해 차단되어 있고, 상기 쿨 존과 상기 핫 존은 교대로 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 데이터 센터의 공조 시스템은 상기 서버실 냉각 장치로부터 공급받은 외기를 외부로 배출하는 배기부를 더 포함하고, 상기 배기부는 상기 핫 존과 연결될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 배기부의 일 측은 상기 서버실 냉각 장치의 리턴 덕트부와 연결되고, 상기 서버실 냉각 장치에서 공급받은 외기의 적어도 일부는 상기 리턴 덕트부를 통해 다시 상기 서버실 냉각 장치로 공급 가능할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 데이터 센터의 공조 시스템은 상기 제1 방향을 따라 배치된 복수 개의 서버실 냉각 장치를 구비하며, 상기 복수 개의 서버실 냉각 장치들은 상호 간에 공기의 유동이 가능하도록 오픈되어 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 공급부의 적어도 일부는 상기 서버실 내의 상기 서버랙과 마주보도록 형성될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 기존의 서버실 구조를 그대로 활용할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 어느 하나의 공급부에 고장 발생시 나머지 공급부의 풍량을 높여 전체 풍량을 일정하게 유지할 수 있다.
본 발명의 다른 일 실시예는 서버실의 일 측에 형성되어 상기 서버실에 외기를 공급하는 하나 또는 그 이상의 외기 도입용 필터 모듈로서, 상기 외기에 포함된 수분이나 이물질을 차단하는 필터 또는 상기 외기의 유입 여부를 제어하는 댐퍼(damper)를 포함하는 외기 도입용 필터 모듈을 개시한다.
본 실시예에 있어서, 상기 필터는 상기 외기에 포함된 수분 또는 이물질을 차단하는 데미스터 필터(demister filter) 또는 롤 필터(roll filter)를 할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 서버실의 일 측면에 바로 형성되어, 상기 서버실에 외기를 직접 공급할 수 있다.
본 실시예에 있어서, 상기 외기 도입용 필터 모듈은 복수 개가 구비되며, 제1 방향을 따라 나란하게 배치될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 서버실 냉각 장치에 고장 발생시, 상기 외기 도입용 필터 모듈에 의해 상기 서버실에 외기가 공급될 수 있다.
본 실시예에 있어서, 기존의 서버실 구조를 그대로 활용할 수 있다.
전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점이 이하의 도면, 특허청구범위 및 발명의 상세한 설명으로부터 명확해질 것이다.
본 발명의 실시예들에 따른 서버실 냉각 장치 및 이를 구비하는 데이터 센터의 공조 시스템에 의해, 건물 외부로부터 인입된 외기에 미스트를 분무하여 냉각된 공기를 서버실 내부로 공급함으로써 온도/습도 상태에 따른 변화가 많은 환경 조건에서도 연중 무중단 운영이 가능하며, 따라서 데이터 센터의 냉각에 소모되는 에너지를 획기적으로 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 서버실 냉각 장치 및 이를 구비하는 데이터 센터의 공조 시스템에 의해, 오염도에 따라 자동으로 교체되는 이중 필터를 이용하여 외기에 포함되는 이물질을 차단함으로써 보다 효과적으로 이물질을 차단할 수 있고, 유지보수에 소모되는 비용을 절감할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 서버실 냉각 장치 및 이를 구비하는 데이터 센터의 공조 시스템에 의해, 건물 외부로부터 인입되는 외기의 온도 및 습도를 측정하고 이를 기초로 미스트의 분무량이 조절되도록 제어함으로써 외부 공기의 온도/습도 상태에 따른 변화가 많은 환경 조건에서도 최적의 운전이 가능하다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 서버실 냉각 장치 및 이를 구비하는 데이터 센터의 공조 시스템에 의해, 시스템 고장과 같은 비상시에 외기를 바로 서버실 내부로 공급하여 서버실 내의 온도 상승을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 서버실 냉각 장치 및 이를 구비하는 데이터 센터의 공조 시스템에 의해, 데이터 센터 내부의 공간 활용도가 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 서버실 냉각 장치 및 이를 구비하는 데이터 센터의 공조 시스템에 의해, 서버실과 서버실 냉각 장치을 연결함에 있어 기존의 데이터 센터의 구조를 변경하지 않고 그대로 활용할 수 있다.
또한, 본 발명의 실시예들에 따른 데이터 센터의 공조 시스템에 의해, 데이터 센터 내로의 외기 도입량을 극대화하고, 시스템 고장과 같은 비상시에 외기를 바로 서버실 내부로 공급하여 서버실 내의 온도 상승을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 서버실 냉각 장치의 사시도이다.
도 2는 도 1의 서버실 냉각 장치의 측면도이다.
도 3은 도 1의 서버실 냉각 장치의 외기 유입부를 상세히 나타내는 사시도이다.
도 4는 도 1의 서버실 냉각 장치의 필터부를 상세히 나타내는 사시도이다.
도 5는 도 1의 서버실 냉각 장치의 미스트 분사부 및 냉각부를 상세히 나타내는 사시도이다.
도 6은 도 1의 서버실 냉각 장치의 제1 공급부 및 제2 공급부를 상세히 나타내는 사시도이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 센터의 공조 시스템의 사시도이다.
도 8은 도 7의 데이터 센터의 공조 시스템의 평면도이다.
도 9는 도 7의 데이터 센터의 공조 시스템의 쿨 존의 측면도이다.
도 10은 도 7의 데이터 센터의 공조 시스템의 핫 존의 측면도이다.
본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세한 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 본 발명의 효과 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 다양한 형태로 구현될 수 있다. 이하의 실시예에서, 제1, 제2 등의 용어는 한정적인 의미가 아니라 하나의 구성 요소를 다른 구성 요소와 구별하는 목적으로 사용되었다. 또한, 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 포함하다 또는 가지다 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 또는 구성요소가 존재함을 의미하는 것이고, 하나 이상의 다른 특징들 또는 구성요소가 부가될 가능성을 미리 배제하는 것은 아니다. 또한, 도면에서는 설명의 편의를 위하여 구성 요소들이 그 크기가 과장 또는 축소될 수 있다. 예컨대, 도면에서 나타난 각 구성의 크기 및 두께는 설명의 편의를 위해 임의로 나타내었으므로, 본 발명이 반드시 도시된 바에 한정되지 않는다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예들을 상세히 설명하기로 하며, 도면을 참조하여 설명할 때 동일하거나 대응하는 구성 요소는 동일한 도면부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 서버실 냉각 장치의 사시도이고, 도 2는 도 1의 서버실 냉각 장치의 측면도이다. 한편, 도 3은 도 1의 서버실 냉각 장치의 외기 유입부를 상세히 나타내는 사시도이고, 도 4는 도 1의 서버실 냉각 장치의 필터부를 상세히 나타내는 사시도이며, 도 5는 도 1의 서버실 냉각 장치의 미스트 분사부 및 냉각부를 상세히 나타내는 사시도이고, 도 6은 도 1의 서버실 냉각 장치의 제1 공급부 및 제2 공급부를 상세히 나타내는 사시도이다.
먼저, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 서버실 냉각 장치(100)는, 외기 유입부(110), 필터부(120), 미스트 분사부(130), 냉각부(140), 제1 공급부(150) 및 제2 공급부(160)를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 외기를 이용한 서버실 냉각 장치(100)는 데이터 센터(Data Center)와 같이 열을 냉각시킬 필요가 있는 장소에 차가운 외부 공기를 공급하는 것으로, 온도/습도 상태에 따른 변화가 많은 환경 조건에서도 연중 무중단으로 외부(예를 들어, 건물 외측)의 공기를 이용하여 보다 저비용으로 서버실(Server Room) 내부를 냉각시키는 것을 일 특징으로 한다. 이하에서는 이를 더욱 상세히 설명하도록 한다.
도 1, 도 2 및 도 3을 참조하면, 외기 유입부(110)는 서버실 냉각 장치(100) 외부의 공기를 서버실 냉각 장치(100) 내부로 유입시키는 역할을 수행한다. 이와 같은 외기 유입부(110)는 OA 댐퍼(outside air damper)(111), 데미스터 필터(demister filter)(113), 격자부(grating)(115) 및 RA 댐퍼(return air damper)(117)를 포함한다. 또한, 도면에는 도시되지 않았지만, OA 댐퍼(111)와 데미스터 필터(113) 사이에 소정의 메쉬(mesh)(미도시)를 더 구비할 수 있다.
OA 댐퍼(outside air damper)(111)는 외기 유입부(110)의 개폐를 제어하여, 외기 유입부(110)를 통해 유입되는 외기의 양을 제어하는 역할을 수행한다. 이와 같은 OA 댐퍼(111)의 일 예로, 전동 모터 또는 공기압에 의해 자동으로 개폐되는 모터 댐퍼(MD: Motor Damper)가 구비될 수 있다.
데미스터 필터(demister filter)(113)는 증기 중의 수분 또는 이물질을 제거하는 장치로써, 그물망을 여러겹 포개거나 또는 섬유상태의 물체를 충전하는 등의 방법으로 구성된다. 이와 같은 데미스터 필터(113)는 저항이 작고 집진효율이 높으며, 고도의 내식성을 가지도록 형성되고, 간단하게 청소가 가능하고 경량이므로 취급이 간편하다는 장점을 가진다.
여기서, 본 발명의 일 실시예에 따른 서버실 냉각 장치(100)의 외기 유입부(110)는 외기가 유입되는 OA 댐퍼(111)에 바로 인접하게 메쉬(mesh)(미도시)와 데미스터 필터(113)를 구비하여, 서버실 냉각 장치(100) 내부로 외기 내에 포함된 이물질이 들어오지 않도록 하는 것을 일 특징으로 한다. 즉, OA 댐퍼(111)에 바로 인접하게 메쉬(mesh)(미도시)를 구비하여, 새 또는 기타 큰 벌레의 인입을 방지하고, 그 내측에는 데미스터 필터(113)를 구비하여 서버실 냉각 장치(100) 내부로 들어오는 이물질을 제거하는 것이다. 이때 데미스터 필터(113)는 복수 개 구비될 수 있으며, 도 3에 도시된 바와 같이 대풍량을 처리하기 위해 복수 개의 데미스터 필터(113)가 지그재그 배열로 설치되어, 설치면적을 넓힐 수 있다.
외기 유입부(110)의 하부 바닥면, 즉 필터부(120)와 연결되는 면에는 다수의 개구부가 형성된 격자부(grating)(115)가 구비되어, 외기 유입부(110)로 유입된 외기를 필터부(120)로 통과시킬 수 있다.
한편, 외기 유입부(110)의 일 측에는 서버실 내를 통과한 리턴 공기가 공급되는 리턴 덕트부(170)가 연결될 수 있으며, 외기 유입부(110)와 리턴 덕트부(170) 사이에는 외기 유입부(110)와 리턴 덕트부(170) 사이의 공기 유동을 제어하기 위한 RA 댐퍼(return air damper)(117)가 더 형성될 수 있다. 이와 같은 RA 댐퍼부(117)에 의해 외기와 리턴 공기의 혼합비율을 조절함으로써, 서버실 냉각 장치(100) 내부로 공급되는 공기의 온도를 적절한 수준으로 제어할 수 있는 것이다.
한편, 외기 유입부(110)의 외형을 이루는 케이스는, 예를 들어 우레탄 등의 재질로 형성되고 전체 내, 외부 씰링 작업을 수행하여 공기 유출이 없도록 설치될 수 있다. 또한 도면에는 도시되지 않았지만 외기 유입부(110) 내에는 필터의 차압을 확인할 수 있도록 데미스터 필터용 차압 게이지(미도시)가 추가로 설치될 수도 있다.
상술한 외기 유입부(110)의 데미스터 필터(113)와 필터부(120)의 롤 필터(121)는 외기에 포함된 먼지와 같은 이물질을 차단하여, 서버실에 구비되는 서버, 네트워크 장비, 엔터프라이즈 장비 등에 장애가 발생하는 것을 방지하는 역할을 수행할 수 있다.
다음으로 도 1, 도 2 및 도 4를 참조하면, 필터부(120)는 외기 유입부(110)의 일 측에 배치되며, 외기 유입부(110)를 통해 공급된 외기를 필터링하는 역할을 수행한다. 이와 같은 필터부(120)는 외기 유입부(110)의 하방에 배치되며, 따라서 외기 유입부(110)의 외기 유입 방향과 실질적으로 수직인 방향에 형성될 수 있다.
필터부(120)는 롤 필터(roll filter)(121)를 구비할 수 있다. 롤 필터(121)는 외기 내에 포함된 이물질을 다시 한 번 여과하는 역할을 수행할 수 있다. 여기서, 롤 필터(121)는 권취형으로 형성되어 필터의 오염도에 따라 자동으로 교체될 수 있으며, 따라서 1회 장착으로 장시간 사용할 수 있고, 여과 부재의 교체가 간단하여 교체 시간을 절감할 수 있다. 이와 같은 롤 필터(121)는 별도의 컨트롤러(미도시)를 설치하여 필터의 전, 후 차압에 의해 운전되도록 구성할 수 있으며, 예를 들어 압력손실 7mmAq~20mmAq 범위에서 차압 센서에 의해 자동으로 운전 가능하도록 설정될 수 있다. 또한 이때 차압 범위를 사용자가 지정하는 것도 가능할 것이다. 이와 같은 롤 필터(121)는 내구성이 우수한 스테인리스 스틸 및 양극 산화 처리한 알루미늄 등의 재질로 형성될 수 있으며, 또한 여과 부재의 종류에 따라 여러 번 세척해서 재사용이 가능하도록 형성될 수도 있다.
다음으로 도 1, 도 2 및 도 5를 참조하면, 미스트 분사부(130)는 필터부(120)의 일 측에 배치되며 필터부(120)를 통과한 외기에 미스트(mist)를 분사하는 역할을 수행한다. 상세히, 미스트 분사부(130)는 분사 노즐(131)을 구비하며, 서버실 내부의 온도 및 습도가 적정 상태로 유지되도록, 외기 유입부(110)를 통해 인입된 외기에 미세한 입자의 물 즉, 미스트(Mist)를 분사한다. 즉, 미스트 분사부(130)는 외기에 미스트를 분사함으로써 외기의 특징인 낮은 습도를 높이고 온도는 낮추어, 장비 운영에 적합한 공기를 서버실 내부에 공급하도록 한다. 이와 같은 미스트 분사부(130)는 펌프로 물의 압력을 올려 분사 노즐(131)을 통해 미스트 분사부(130)를 통과하는 외기에 직접분사방식으로 미스트를 분사할 수 있다. 여기서 미스트 분사의 효과를 최대화하기 위해서, 분사 노즐(131)과 냉각부(140)의 냉각 부재(141) 간의 거리는 최적화될 수 있다. 이와 같이, 외기에 미스트를 직접 분사하는 것만으로도 외기의 온도를 약 2~4℃ 정도 낮출 수 있으므로, 냉각부(140)의 작동 시간을 감소시켜 에너지를 절감하는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 미스트 분사부(130)에는 응축된 물을 포집하기 위한 드레인부(133)가 더 형성될 수 있다. 이와 같은 드레인부(133)는 미스트 분사부(130) 하부에 형성되어 응축되어 바닥에 고인 물을 원활하게 외부로 배출하는 역할을 수행할 수 있다.
한편, 냉각부(140)는 미스트 분사부(130)와 제1 공급부(150) 사이에 배치되어, 미스트 분사부(130)를 통과한 외기를 한번 더 냉각하는 역할을 수행한다. 냉각부(140)는 냉각 코일 형태의 냉각 부재(141)를 구비할 수 있으며, 여기서 냉각 부재(141)는 타원형 코일(oval coil)일 수 있다. 즉, 냉각 부재(141)는 타원 형상의 동관으로 형성되어 공기 저항을 최소화하는 동시에 코일 후방의 냉각 성능이 개선되도록 형성될 수 있다. 이와 같은 타원형 코일은 고 풍속에도 낮은 정압을 유지할 수 있어 에너지 절감에 적합하다.
종래의 데이터 센터의 공조 시스템의 경우, 서버실 냉각 장치와는 별도로 서버실의 일 측에 차가운 공기를 생성하는 항온기를 구비하는 것이 일반적이었다. 이 경우, 서버실의 일 측에 항온기가 구비되어야 하므로 데이터 센터 내에 항온기를 배치하기 위한 별도의 공간이 필요하며, 또한 서버실과 항온기의 연결을 위해 서버실의 구조를 변경하여야 하는 등의 문제점이 존재하였다.
이에 비해, 본 발명의 일 실시예에 따른 서버실 냉각 장치 및 이를 구비하는 데이터 센터의 공조 시스템의 경우, 항온기 역할을 수행하는 냉각부(140)를 서버실 냉각 장치(100) 내부에 구비하여, 항온기 배치를 위한 별도의 공간이 불필요하게 됨으로써, 데이터 센터 내부의 공간 활용도가 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 나아가 서버실과 항온기의 연결을 위해 서버실 구조를 변경할 필요가 없으지므로, 기존의 데이터 센터의 구조를 변경하지 않고 그대로 활용하는 효과를 얻을 수 있다.
다음으로 도 1, 도 2 및 도 6을 참조하면, 제1 공급부(150)는 미스트 분사부(130) 또는 냉각부(140)의 일 측에 배치되어, 미스트 분사부(130) 또는 냉각부(140)를 통과한 외기를 서버실, 특히 서버실의 하부로 공급하는 역할을 수행한다. 제1 공급부(150)는 제1 공급 댐퍼(151)를 구비하며, 제1 공급 댐퍼(151)는 제1 공급부(150)의 개폐를 제어하여, 제1 공급부(150)를 통해 서버실으로 공급되는 공기의 양을 제어하는 역할을 수행한다. 이와 같은 제1 공급 댐퍼(153)의 일 예로, 전동 모터 또는 공기압에 의해 자동으로 개폐되는 모터 댐퍼(MD: Motor Damper)가 구비될 수 있다. 이와 같은 제1 공급 댐퍼(151)는 시스템 고장과 같은 비상 시에, 외기를 바로 서버실 내부로 공급하여 서버실 내의 온도 상승을 방지하는 역할을 수행할 수도 있다.
제2 공급부(160)는 제1 공급부(150)의 일 측에 배치되어, 미스트 분사부(130) 또는 냉각부(140)를 통과한 외기를 서버실, 특히 서버실의 상부로 공급하는 역할을 수행한다. 이와 같은 제2 공급부(160)는 제1 공급부(150)의 상방에 형성될 수 있다. 이와 같은 제2 공급부(160)는 송풍 팬(161) 및 제2 공급 댐퍼(163)를 구비할 수 있다.
송풍 팬(161)은 외기 유입부(110)를 통해 유입된 외기를 제2 공급부(160) 쪽으로 빨아들이는 역할을 수행한다. 즉, 일직선상에 배치된 필터부(120), 미스트 분사부(130), 냉각부(140) 및 제1 공급부(150)를 따라 이동하는 자연적인 공기 유로의 상부에 송풍 팬(161)을 설치함으로써, 송풍 팬(161)의 역회전을 방지할 수 있고, 제1 공급부(150)에서 제2 공급부(160)로의 전환운전 시 지연시간이 필요 없게 되는 장점을 가질 수 있다.
후술하는 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 센터의 공조 시스템(1)은 복수 개의 송풍 팬(161)을 구비할 수 있으며, 각각의 송풍 팬(161)의 풍량을 개별적으로 조절가능하도록 형성됨으로써, 일부의 송풍 팬(161)에 고장이 발생하더라도 나머지 송풍 팬(161)의 풍량을 높여 전체 풍량을 일정하게 유지하도록 할 수도 있다.
한편, 제2 공급 댐퍼(163)는 제2 공급부(160)의 개폐를 제어하여, 제2 공급부(160)를 통해 서버실으로 공급되는 공기의 양을 제어하는 역할을 수행한다. 이와 같은 제2 공급 댐퍼(163)의 일 예로, 전동 모터 또는 공기압에 의해 자동으로 개폐되는 모터 댐퍼(MD: Motor Damper)가 구비될 수 있다.
이와 같이, 서버실 냉각 장치(100) 하부에 배치되는 제1 공급부(150)와, 서버실 냉각 장치(100)의 상부에 배치되는 제2 공급부(160)를 함께 구비함으로써, 서버랙(도 7의 210 참조)의 구성에 따라 외기의 공급 구조를 달리하는 효과를 얻을 수 있다. 나아가, 서버실 냉각 장치(100) 하부에 배치되는 제1 공급부(150)를 형성함으로써, 종래 냉기공급 배관으로 사용되던 서버랙(도 7의 210 참조)의 하부 공간을 서버랙(도 7의 210 참조)의 일부로 활용할 수 있게 됨으로써, 서버실(200) 공간을 추가로 확보하는 효과를 얻을 수 있다.
즉, 종래의 데이터 센터의 공조 시스템의 경우, 서버실로 냉기를 공급하기 위해 서버실의 하부에 냉기 공급을 위한 공간이 형성되어야 하였다. 따라서 서버실 하부에 일정 정도 공간을 남겨두고, 그 위에 서버를 배치하기 위한 바닥면을 형성하여야 하였으며, 따라서 냉각 방식 변경시 서버실의 구조를 변경하여야 하는 문제점이 존재하였다. 또한, 서버실 하부에 형성된 공간만큼 서버실 내부의 공간이 줄어들게 되어, 공간 활용도가 낮아지는 문제점이 존재하였다.
이에 비해, 본 발명의 일 실시예에 따른 서버실 냉각 장치 및 이를 구비하는 데이터 센터의 공조 시스템의 경우, 서버실 냉각 장치(100) 하부에 배치되는 제1 공급부(150)와, 서버실 냉각 장치(100)의 상부에 배치되는 제2 공급부(160)를 함께 구비함으로써, 서버실 하부에 냉기 공급을 위한 별도의 공간을 형성할 필요가 없게 되어, 데이터 센터 내부의 공간 활용도가 크게 향상되는 효과를 얻을 수 있다. 나아가 서버실과 서버실 냉각 장치의 연결을 위해 서버실 구조를 변경할 필요가 없으지므로, 기존의 데이터 센터의 구조를 변경하지 않고 그대로 활용하는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 도면에는 도시되지 않았지만, 서버실 냉각 장치(100)에는 외기 유입부(110)로부터 인입되는 외기의 온도 및 습도를 측정하는 측정부(미도시)가 더 구비될 수 있다. 측정부는 일 예로, 온도를 측정하는 온도 센서 및 습도를 측정하는 습도 센서를 포함할 수 있다. 측정부에서 측정된 외기의 온도 및 습도에 대한 정보는 제어부(미도시)로 전송될 수 있다.
제어부(미도시)는 측정부(미도시)로부터 수신한 외기의 온도 및 습도에 대한 정보를 기초로 외기 유입부(110)를 통해 인입된 외기가 적정 온도/습도가 되도록 미스트 분사부(130)에서 분사되는 미스트의 분사량을 조절하여 유입된 외기가 냉각 또는 가습되도록 한다.
예를 들어, 제어부(미도시)는 서버실 내부의 온도/습도에 대한 정보와 외기의 온도/습도에 대한 정보를 비교하여 서버실 내부의 냉각이 필요하다고 판단되는 경우, 미스트의 분사량을 조절함으로써 외기의 온도를 낮출 수 있다. 반대로, 제어부가, 서버실 내부의 온도는 적정 온도이지만 가습이 필요하다고 판단되는 경우 미스트의 분사량을 조절함으로써 서버실 내부로 공급되는 외기의 습도를 높일 수도 있다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 데이터 센터의 공조 시스템의 사시도이고, 도 8은 도 7의 데이터 센터의 공조 시스템의 평면도이다. 도 9는 도 7의 데이터 센터의 공조 시스템의 쿨 존의 측면도이고, 도 10은 도 7의 데이터 센터의 공조 시스템의 핫 존의 측면도이다.
여기서, 도 9의 차가운 공기(SA: Supply Air)는 쿨 존(cool zone, CZ)에서의 공기 흐름을 나타내며, 도 10의 뜨거운 공기(RA: Return Air)는 핫 존(hot zone, HZ)에서의 공기 흐름을 나타내는 것이다.
도 7, 도 8, 도 9 및 도 10을 참조하면, 서버실 냉각 장치(100)를 구비하는 데이터 센터의 공조 시스템(1)은 서버실(200), 서버실(200) 내에 제1 방향(A 방향)을 따라 배열된 복수 개의 서버랙(210) 및 서버실(200)의 일 측에 형성되며 외부로부터 외기가 유입되어 이를 서버실(200)로 공급하는 하나 이상의 서버실 냉각 장치(100)를 포함한다.
이때, 각각의 서버랙(210)에는 복수 개의 서버가 구비될 수 있으며, 각 서버랙(210)의 사이의 공간은 교대로 핫 존(HZ)과 쿨 존(CZ)이 된다. 여기서, 쿨 존(CZ)은 서버실 냉각 장치(100)와 연결되어 서버실 냉각 장치(100)로부터 찬 공기를 공급받는다. 쿨 존(CZ)으로 공급된 찬 공기는 서버랙(210)으로 유입되고, 서버랙(210)에 구비되는 복수 개의 서버를 통과하면서 이에 의해 가열된 후, 핫 존(HZ) 및 이와 연결된 배기부(220)를 거쳐 외부로 배출되거나 또는 서버실 냉각 장치(100)로 다시 공급된다. 따라서, 쿨 존(CZ)은 서버실 냉각 장치(100)와 연결되어 오픈되어 있으며, 핫 존(HZ)은 서버실 냉각 장치(100)에 대해 차단되어 있다. 여기서, 도 7에는 핫 존(HZ)과 쿨 존(CZ)들이 서로 연통되어 있는 것처럼 도시되어 있으나, 이는 도시의 편의를 위한 것이며, 핫 존(HZ)과 쿨 존(CZ)들이 서로 연통될 수도 있으나, 효율적인 서버의 냉각을 위해서는 핫 존(HZ)과 쿨 존(CZ)이 서로 차단되고 쿨 존(CZ)은 서버실 냉각 장치(100)와 연결되어 서버실 냉각 장치(100)로부터 차가운 공기(SA: Supply Air)를 공급받고, 핫 존(HZ)은 서버실 냉각 장치(100)에 대해 차단되어, 뜨거운 공기(RA: Return Air)를 서버실(200) 상부에 구비된 배기부(220)로 배기하도록 형성될 수 있다.
이를 더욱 상세히 설명하면, 서버실(200)의 쿨 존(CZ)으로 공급되는 차가운 공기(SA: Supply Air)는 각각의 일련의 서버랙(210)으로 공급되며, 서버랙(210)으로부터 배출되는 뜨거운 공기(RA: Return Air)는 핫 존(HZ)을 통해 서버실(200) 상부에 구비된 배기부(220)로 유입된다. 배기부(220)로 유입된 공기는 필요에 따라 서버실 냉각 장치(100)로 다시 유입되거나, 또는 서버실(200) 외부로 배기될 수 있다.
여기서, 배기부(220)는 서버실(200) 상부에 설치되어 서버실(200) 내부의 공기를 배기한다. 배기부(220)는 일 예로 덕트(Duct)로 구현될 수 있는데, 서버실 냉각 장치(100)로부터 공급된 차가운 공기가 서버실(200)에 구비된 서버랙(210)을 통해 가열되어 서버실(200) 상부로 올라가면, 이를 흡기하여 서버실(200) 외부로 배기할 수 있다.
이와 같은 서버실(200)의 배기부(220)는 서버실 냉각 장치(100)의 리턴 덕트부(170)와 연결되어 있을 수 있다. 따라서 제어부의 제어에 따라 서버실(200)에서 배출된 뜨거운 공기는 배기부(220) 및 리턴 덕트부(170)를 통해 서버실 냉각 장치(100)로 유입됨으로써, 외기와 서버실(200) 내부의 공기가 혼합되도록 할 수 있다. 이 경우, 미스트 분사부(130)는 혼합된 공기에 미스트를 분무함으로써 보다 효율적으로 서버실(200)이 냉각 또는 가습되도록 할 수 있다.
한편, 서버실 냉각 장치(100)는 제1 방향(도 7의 A 방향)을 따라 복수 개가 구비될 수 있다. 또한, 복수 개의 서버실 냉각 장치(100)는 상호 간에 공기의 유동이 가능하도록 오픈되어 형성될 수 있다. 즉 각각의 서버실 냉각 장치(100)는 상호 간에 공기의 유동이 가능하도록 서로 이웃한 서버실 냉각 장치(100)의 측벽은 모두 개방되어 형성될 수 있다. 따라서 복수 개의 서버실 냉각 장치(100)를 구비한 데이터 센터의 공조 시스템(1) 전체가 일체로 작동될 수 있는 것이다. 즉, 후술하는 바와 같이, 복수 개의 송풍 팬(도 5의 161 참조)이 각각의 송풍 팬(도 5의 161 참조)의 풍량을 개별적으로 조절가능하도록 형성됨으로써, 일부의 송풍 팬(도 5의 161 참조)에 고장이 발생하더라도 나머지 송풍 팬(도 5의 161 참조)의 풍량을 높여 전체 풍량을 일정하게 유지하도록 할 수도 있는 것이다.
이와 같이 서로 통공된 복수 개의 서버실 냉각 장치(100)를 구비하여, 서버실(200) 외측의 공간 전체를 하나의 냉각 장치로 사용하는 것이 가능해짐으로써, 공기저항을 줄여 반송동력을 절감할 수 있고, 냉각 장치 내부에 덕트가 없어 주위환경이 복잡하지 않고 유지보수 공간을 확보하는 것이 가능해진다. 나아가 기류의 안정화로 장비 내 소음 및 진동을 최소화할 수 있고 장비의 수명도 증가하며, 안정된 공기 흐름으로 정압손실을 최소화할 수 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 공조 시스템(1)은 빌트업(BUILT UP) 방식과 패키지(PACKAGE) 방식을 혼합한 구조로 빌트업 방식의 장점인 공간 활용의 우수성과, 패키지 방식의 장점인 기밀 및 단열의 우수성을 모두 얻을 수 있는 효과를 가진다.
한편 서버실(200)의 일 측에는 하나 이상의 외기 도입용 필터 모듈(250)이 더 형성될 수 있다. 외기 도입용 필터 모듈(250)은 데이터 센터 외부의 공기를 서버실(200) 내부로 유입시키는 역할을 수행한다. 도면에는 도시되지 않았지만, 외기 도입용 필터 모듈(250)은 OA 댐퍼(outside air damper), 메쉬(mesh), 데미스터 필터(demister filter), 롤 필터(roll filter) 등을 구비하여, 외기 내에 포함된 이물질이 서버실(200) 내부로 들어오지 않도록 형성될 수 있다.
이때, 외기 도입용 필터 모듈(250)은 서버실(200)의 일 측면에 바로 형성되어, 서버실(200)에 외기를 직접 공급하도록 형성될 수 있다. 또한, 외기 도입용 필터 모듈(250)은 복수 개가 구비되며, 복수 개의 외기 도입용 필터 모듈(250)은 일 방향(도면에서 보았을때, 화살표 A에 수직인 방향)을 따라 나란하게 배치될 수 있다.
이와 같이, 서버실(200)의 일 측에 외부의 공기를 서버실(200) 내부로 유입시키기 위한 하나 이상의 외기 도입용 필터 모듈(250)을 구비함으로써, 데이터 센터 내로의 외기 도입량을 극대화하는 효과를 얻을 수 있다. 나아가, 시스템 고장과 같은 비상시에 외기를 바로 서버실 내부로 공급하여 서버실 내의 온도 상승을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
특히, 본 발명의 일 실시예에 따른 서버실 냉각 장치 및 이를 구비하는 데이터 센터의 공조 시스템의 경우, 항온기 역할을 수행하는 냉각부(도 5의 140 참조)를 서버실 냉각 장치(100) 내부에 구비하여, 항온기 배치를 위한 별도의 공간이 불필요하게 되며, 따라서 데이터 센터 내부의 공간 활용도가 더욱 향상되는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 도면에는 도시되지 않았지만, 서버실 냉각 장치에는 항온기가 추가로 구비될 수 있으며, 이 경우에도 서버실의 일 측에 하나 이상의 외기 도입용 필터 모듈을 구비하여, 데이터 센터 내로의 외기 도입량을 극대화하는 동시에 비상시에 외기를 바로 서버실 내부로 공급하여 서버실 내의 온도 상승을 방지하는 효과를 얻을 수 있다.
이하에서는, 이와 같은 데이터 센터의 공조 시스템(1)의 작동 방법에 대하여 보다 상세히 설명하도록 한다.
데이터 센터 외부의 외기는 서버실 냉각 장치(100)의 외기 유입부(110)를 통해 서버실 냉각 장치(100) 내부로 인입된다. 이때, 외기에 포함되는 이물질은 외기 유입부(110) 및 필터부(120)를 통해 차단될 수 있다. 이물질이 차단된 외기는 서버실 냉각 장치(100)의 미스트 분사부(130)를 통과하면서, 미스트 분사부(130)에서 분무되는 미스트로 인해 냉각 또는 가습된다. 이후, 냉각 또는 가습된 외기는 서버실 냉각 장치(100)의 일 측에 구비되는 제1 공급부(150) 및/또는 제2 공급부(160)를 통해 서버실(200)로 공급된다. 이때, 서버실 냉각 장치(100)는 외기의 온도가 기 설정된 값 이상인 경우 서버실 냉각 장치(100)의 냉각부(140)에 구비되는 냉각 부재(141)를 가동시킴으로써, 서버실(200) 내부로 보다 차가운 공기가 공급되도록 할 수 있다.
다음으로, 서버실(200)의 쿨 존(CZ)으로 공급된 차가운 공기는 서버실(200)에 구비된 서버랙(210)으로 유입되고, 서버랙(210)에 포함되는 복수 개의 서버에 의해 가열된 후 핫 존(HZ)으로 배출되며, 핫 존(HZ)의 상측에 구비된 배기부(220)를 통해 서버실(200) 외부로 배기될 수 있다. 이때, 필요에 따라 배기부(220)로 배출된 공기의 일부는 서버실 냉각 장치(100)의 리턴 덕트부(170)를 통해 외기 유입부(110)로 다시 공급될 수도 있다.
이와 같은 본 발명에 의해서, 데이터 센터의 공조 시스템에 구비되는 장비 수량을 줄임으로써, 공간의 효율적 활용이 가능해지는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 미스트 분사부(130)와 냉각부(140) 사이의 간격을 최적화함으로써, 미스트 분사에 의한 냉각 효율을 향상시키는 효과를 얻을 수 있다. 또한, 외기 유로의 굴곡을 최소화하여 자연 기류 공간을 확보하여 외기를 유동시키기 위한 동력을 저감하는 효과를 얻을 수 있다. 나아가 1차 측 동력전기 없이 2차 측 배기동력만으로 냉각이 가능해짐으로써, 서버실 내의 외기 공급 확보율 증대로 인해 에너지를 더욱 저감하는 효과를 얻을 수 있다.
이와 같이 본 발명은 도면에 도시된 일 실시예를 참고로 하여 설명하였으나 이는 예시적인 것에 불과하며 당해 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 실시예의 변형이 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.
본 발명의 실시예들은 외부의 자연 공기를 이용하여 서버실을 냉각시키는 서버실 냉각 장치 및 이를 구비하는 데이터 센터의 공조 시스템에 이용할 수 있다.

Claims (36)

  1. 서버실의 일 측에 형성되어 상기 서버실에 외기를 공급하는 하나 또는 그 이상의 외기 도입용 필터 모듈; 및
    상기 서버실의 다른 일 측에 형성되며, 유입된 외기에 미스트(mist)를 분사하여 상기 서버실로 공급하는 서버실 냉각 장치;를 포함하는 데이터 센터의 공조 시스템.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 서버실 냉각 장치에 고장 발생시, 상기 외기 도입용 필터 모듈에 의해 상기 서버실에 외기가 공급되는 것을 특징으로 하는 데이터 센터의 공조 시스템.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 서버실 냉각 장치는,
    외기가 유입되는 외기 유입부;
    상기 외기 유입부의 일 측에 배치되며 상기 외기 유입부를 통과한 외기에 미스트(mist)를 분사하는 미스트 분사부; 및
    상기 미스트 분사부의 일 측에 배치되며 상기 미스트 분사부를 통과한 외기를 서버실로 공급하는 공급부;를 포함하는 데이터 센터의 공조 시스템.
  4. 제 3 항에 있어서,
    상기 서버실 냉각 장치는,
    상기 외기 유입부와 상기 미스트 분사부 사이에 배치되어 상기 외기 유입부를 통해 공급된 외기가 필터링되는 필터부를 더 포함하는 데이터 센터의 공조 시스템.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 서버실 내부의 공기 또는 상기 외기를 냉각하는 항온부를 더 포함하고,
    외기의 온도 및 습도에 따라 상기 항온부를 운용시켜 상기 서버실 내부의 공기가 냉각되도록 제어하는 것을 특징으로 하는 데이터 센터의 공조 시스템.
  6. 외기가 유입되는 외기 유입부;
    상기 외기 유입부의 일 측에 배치되며 상기 외기 유입부를 통해 공급된 외기가 필터링되는 필터부;
    상기 필터부의 일 측에 배치되며 상기 필터부를 통과한 외기에 미스트(mist)를 분사하는 미스트 분사부; 및
    상기 미스트 분사부의 일 측에 배치되며 상기 미스트 분사부를 통과한 외기를 서버실로 공급하는 공급부;를 포함하는 서버실 냉각 장치.
  7. 제 6 항에 있어서,
    상기 외기 유입부는,
    상기 외기 유입부의 개폐를 제어하는 제1 댐퍼(damper)를 포함하는 서버실 냉각 장치.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 외기 유입부는,
    상기 외기에 포함된 수분 또는 이물질을 차단하는 데미스터 필터(demister filter)를 포함하고, 상기 데미스터 필터는 상기 제1 댐퍼의 일 측에 배치되는 것을 특징으로 하는 서버실 냉각 장치.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 데미스터 필터는 복수 개 구비되며, 상기 복수 개의 데미스터 필터는 상기 제1 댐퍼의 일 측에 지그재그로 배치되는 것을 특징으로 하는 서버실 냉각 장치.
  10. 제 6 항에 있어서,
    상기 외기 유입부에,
    상기 서버실 내를 통과한 리턴 공기가 공급되는 리턴 덕트부가 연결되는 것을 특징으로 하는 서버실 냉각 장치.
  11. 제 10 항에 있어서,
    상기 외기 유입부와 상기 리턴 덕트부 사이에는,
    상기 외기 유입부와 상기 리턴 덕트부 사이의 공기 유동을 제어하는 제2 댐퍼가 개재되는 것을 특징으로 하는 서버실 냉각 장치.
  12. 제 6 항에 있어서,
    상기 필터부는 상기 외기 유입부에 대해, 상기 외기 유입부의 외기 유입 방향과 실질적으로 수직인 방향에 형성되는 것을 특징으로 하는 서버실 냉각 장치.
  13. 제 6 항에 있어서,
    상기 미스트 분사부와 상기 공급부 사이에 배치되어, 상기 미스트 분사부를 통과한 외기를 냉각하는 냉각부를 더 포함하는 서버실 냉각 장치.
  14. 제 13 항에 있어서,
    상기 냉각부는 상기 서버실 냉각 장치 내에 형성되는 것을 특징으로 하는 서버실 냉각 장치.
  15. 제 6 항에 있어서,
    상기 공급부는, 상기 미스트 분사부의 일 측에 배치되며 상기 미스트 분사부를 통과한 외기를 상기 서버실로 공급하는 제1 공급부를 포함하는 서버실 냉각 장치.
  16. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 공급부와 상기 서버실 사이에는,
    상기 제1 공급부와 상기 서버실 사이의 공기 유동을 제어하는 제1 공급 댐퍼가 개재되는 것을 특징으로 하는 서버실 냉각 장치.
  17. 제 16 항에 있어서,
    상기 제1 공급 댐퍼가 개방되면 상기 외기 유입부를 통해 유입된 외기가 상기 서버실 내부로 공급되는 것을 특징으로 하는 서버실 냉각 장치.
  18. 제 15 항에 있어서,
    상기 제1 공급부의 일 측에 형성되며,
    상기 미스트 분사부를 통과한 외기의 적어도 일부를 상기 서버실로 공급하는 제2 공급부를 더 포함하는 서버실 냉각 장치.
  19. 제 18 항에 있어서,
    상기 제2 공급부는 상기 미스트 분사부를 통과한 외기의 적어도 일부가 상기 서버실로 공급되도록 상기 외기의 흐름을 가이드 하는 송풍 팬을 구비하는 것을 특징으로 하는 서버실 냉각 장치.
  20. 제 18 항에 있어서,
    상기 제2 공급부는 상기 제1 공급부에 대해, 상기 외기 유입부의 외기 유입 방향과 실질적으로 수직인 방향에 형성되는 것을 특징으로 하는 서버실 냉각 장치.
  21. 제 18 항에 있어서,
    상기 제2 공급부와 상기 서버실 사이에는,
    상기 제2 공급부와 상기 서버실 사이의 공기 유동을 제어하는 제2 공급 댐퍼가 개재되는 것을 특징으로 하는 서버실 냉각 장치.
  22. 제 6 항에 있어서,
    상기 필터부, 상기 미스트 분사부 및 상기 공급부는 일직선상에 배치되는 것을 특징으로 하는 서버실 냉각 장치.
  23. 제 6 항 내지 제 22 항 중 어느 한 항의 서버실 냉각 장치를 구비하고,
    상기 서버실 냉각 장치는, 제1 방향을 따라 배치되는 복수 개의 서버랙을 구비하는 상기 서버실의 일 측에 형성되어 상기 서버실에 외기를 공급하는 것을 특징으로 하는 데이터 센터의 공조 시스템.
  24. 제 23 항에 있어서,
    서로 이웃한 상기 서버랙 사이의 공간에 형성되고 상기 서버실 냉각 장치로부터 외기를 공급받는 하나 이상의 쿨 존(cool zone)은 상기 서버실 냉각 장치에 대해 개방되어 있고,
    서로 이웃한 상기 서버랙 사이의 공간에 형성되고 상기 쿨 존으로 유입된 외기가 상기 서버랙에 구비된 서버들을 통과한 후 배기되는 하나 이상의 핫 존(hot zone)은 상기 서버실 냉각 장치에 대해 차단되어 있고,
    상기 쿨 존과 상기 핫 존은 교대로 배치되는 것을 특징으로 하는 데이터 센터의 공조 시스템.
  25. 제 24 항에 있어서,
    상기 데이터 센터의 공조 시스템은 상기 서버실 냉각 장치로부터 공급받은 외기를 외부로 배출하는 배기부를 더 포함하고,
    상기 배기부는 상기 핫 존과 연결되는 것을 특징으로 하는 데이터 센터의 공조 시스템.
  26. 제 25 항에 있어서,
    상기 배기부의 일 측은 상기 서버실 냉각 장치의 리턴 덕트부와 연결되고,
    상기 서버실 냉각 장치에서 공급받은 외기의 적어도 일부는 상기 리턴 덕트부를 통해 다시 상기 서버실 냉각 장치로 공급 가능한 것을 특징으로 하는 데이터 센터의 공조 시스템.
  27. 제 23 항에 있어서,
    상기 데이터 센터의 공조 시스템은 상기 제1 방향을 따라 배치된 복수 개의 서버실 냉각 장치를 구비하며,
    상기 복수 개의 서버실 냉각 장치들은 상호 간에 공기의 유동이 가능하도록 오픈되어 형성되는 것을 특징으로 하는 데이터 센터의 공조 시스템.
  28. 제 23 항에 있어서,
    상기 공급부의 적어도 일부는 상기 서버실 내의 상기 서버랙과 마주보도록 형성되는 것을 특징으로 하는 데이터 센터의 공조 시스템.
  29. 제 23 항에 있어서,
    기존의 서버실 구조를 그대로 활용할 수 있는 것을 특징으로 하는 데이터 센터의 공조 시스템.
  30. 제 23 항에 있어서,
    어느 하나의 공급부에 고장 발생시 나머지 공급부의 풍량을 높여 전체 풍량을 일정하게 유지하는 것을 특징으로 하는 데이터 센터의 공조 시스템.
  31. 서버실의 일 측에 형성되어 상기 서버실에 외기를 공급하는 하나 또는 그 이상의 외기 도입용 필터 모듈로서,
    상기 외기에 포함된 수분이나 이물질을 차단하는 필터 또는
    상기 외기의 유입 여부를 제어하는 댐퍼(damper)를 포함하는 외기 도입용 필터 모듈.
  32. 제 31 항에 있어서,
    상기 필터는 상기 외기에 포함된 수분 또는 이물질을 차단하는 데미스터 필터(demister filter) 또는 롤 필터(roll filter)를 포함하는 외기 도입용 필터 모듈.
  33. 제 31 항에 있어서,
    상기 서버실의 일 측면에 바로 형성되어, 상기 서버실에 외기를 직접 공급하는 것을 특징으로 하는 외기 도입용 필터 모듈.
  34. 제 31 항에 있어서,
    상기 외기 도입용 필터 모듈은 복수 개가 구비되며, 제1 방향을 따라 나란하게 배치되는 것을 특징으로 하는 외기 도입용 필터 모듈.
  35. 제 31 항에 있어서,
    서버실 냉각 장치에 고장 발생시, 상기 외기 도입용 필터 모듈에 의해 상기 서버실에 외기가 공급되는 것을 특징으로 하는 외기 도입용 필터 모듈.
  36. 제 31 항에 있어서,
    기존의 서버실 구조를 그대로 활용할 수 있는 것을 특징으로 하는 외기 도입용 필터 모듈.
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