CN103502744B - 空气调节装置以及空气调节控制方法 - Google Patents

Abstract

一种空气调节装置，具备将外部气体或空气调节控制对象的回风中的至少一种导入并作为供气向空气调节控制对象排出的室内单元、和空气调节控制部。上述室内单元具有第1空间和第2空间，该第1空间具有将外部气体导入的外部气体导入装置及冷却器，该第2空间具有将来自空气调节控制对象的回风导入的回风导入装置。并且，在判断为上述空气调节控制部需要对空气调节控制对象进行空气调节控制的情况下，将外部气体经由外部气体导入部向第1空间导入，在该第1空间中由冷却器进行冷却、除湿中的至少一种而作为已处理外部气体，将回风经由回风导入装置向第2空间导入，在该第2空间将已处理外部气体和回风进行混合，从而作为供气向空气调节控制对象排出。

Description

空气调节装置以及空气调节控制方法

技术领域

本发明涉及空气调节装置以及空气调节控制方法。

背景技术

近年来，随着IT化在各种各样的领域的推进，将对网络的连接线路及维护、运用服务等向顾客进行提供的数据中心的必要性不断提高。

数据中心的服务器室中通常设置有大量服务器，因此其发热量多。在这样的服务器室内，为了使这些服务器正常运转，需要对服务器室适当地进行空气调节以确保规定范围的环境条件。

作为用来将数据中心的服务器室那样的设置有大量计算机的室内冷却的技术，有构成为通过将从室内的下部空间吸入的空气吹向上部空间从而使该空气被吸入到服务器机柜（server rack）上部的空气调节装置。

通过利用该技术，减少服务器室内整体的温度梯度并减少供气温度的偏差，能够进行高效的空气调节控制。

专利文献1：日本特开2005－172309号公报

发明内容

但是，如数据中心的服务器室那样，在应该进行空气调节的对象的负荷是信息设备的情况下，负荷的大部分是显热负荷，设定温湿度在一定范围内即可，由于负荷不产生CO₂，因此具有不需要进行用来防止CO₂浓度上升的换气等的与一般的楼内的状态不同的特征，以往，具有不进行与这些特征对应的空气调节控制、白白消耗能量的问题。对此，提出了一种用来实现ASHREA2008所允许的供气条件的利用了外部气体的服务器室管理用的空气调节装置。但是，利用近年来对服务器室的供气条件已缓和的ASHREA2011所允许的供气条件，有实现进一步节能的余地。

本发明要解决的课题的目的在于，提供一种节能效应高且效率高的空气调节装置以及空气调节控制方法。

用来达成上述目的的实施方式的空气调节装置，具备室内单元和空气调节控制部，该室内单元将外部气体或空气调节控制对象的回风中的至少一种导入，并作为供气向空气调节控制对象排出。

上述室内单元具备第1空间和第2空间，该第1空间具有将外部气体导入的外部气体导入部及冷却器，该第2空间具有将来自空气调节控制对象的回风导入的回风导入部。

并且，在上述空气调节控制部判断为需要对空气调节控制对象进行空气调节控制的情况下，将外部气体经由外部气体导入部向第1空间导入，在该第1空间中由冷却器进行冷却、除湿中的至少一种而作为已处理外部气体，将回风经由回风导入部向第2空间导入，在该第2空间将已处理外部气体与回风进行混合，从而作为供气向空气调节控制对象排出。

附图说明

图1是表示一实施方式的空气调节装置的结构的整体图。

图2是表示该实施方式的空气调节装置的空气调节控制部的结构的框图。

图3是在空气线图上表示由该实施方式的空气调节装置的空气调节控制部来分类的外部气体的空气状态范围的图表。

图4是在空气线图上表示该实施方式的空气调节控制部中符合区域VI的情况的空气调节控制的状况的图表。

图5是说明该实施方式的空气调节控制部中符合区域VI的情况的空气调节控制的图。

图6是在空气线图上表示该实施方式的空气调节控制部符合区域VII的情况的空气调节控制的状况的图表。

图7是说明该实施方式的空气调节控制部符合区域VII的情况的空气调节控制的图。

图8是表示ASHRAE2011的服务器温度湿度条件的图。

具体实施方式

〈服务器室管理***的构成〉

关于一实施方式的服务器室管理***的构成，参照图1进行说明。

本实施方式的服务器室管理***1由数据中心等服务器室10和进行该服务器室10的空气调节的空气调节装置20构成。另外，空气调节装置20也可以做成包含服务器室10的结构，该情况下，图1的服务器室管理***1与空气调节装置20相当。

服务器室10例如是可容易地构筑的容器（container）、或建筑物内的规定的房间，并被分离成由作为第3空间的含有冷气的冷区11和作为第4空间的含有暖气的热区14组成的两个空间。并且，在冷区11和热区14之间设置有收纳了多个服务器（未图示）的一个或多个服务器机柜12。

在这样构成的服务器室10中，多个服务器以由于送风机即内置的风扇（未图示）的运转而在同一方向上产生气流的方式被收纳在一个或多个服务器机柜12中，或者，在服务器机柜12内设置机柜风扇（未图示），以使得在配置在服务器机柜12内的多个服务器的附近在一定方向上产生气流。并且，以如下方式产生由符号13所示的气流，即，流入到冷区11的冷气由于服务器机柜12内的风扇运转而被取入，由于服务器机柜12内的多个服务器的发热而被加温后的空气向热区14流出。

此外，作为服务器室10的构成，还可以设置具有多个开口部的双层地板，在该双层地板上设置容纳了多个服务器的一个或多个服务器机柜。在该服务器室10中，由于所设置的服务器内的风扇或在服务器机柜中设置的风扇的运转，流入到作为冷区11的双层地板下部的冷气（供气）从双层地板上的开口部被吸入到位于该开口部的上部的服务器机柜。并且，以如下方式产生气流13，即，被吸入的冷气由于多个服务器的发热而被加热并作为回风向双层地板上部的热区14流出。

这样，由于由服务器产生的热被冷气冷却，所以服务器能正常运转。

空气调节装置20具有回风管道21、室内单元22、室外单元23、供气管道24、空气调节控制部25、外部气体温度传感器26、外部气体湿度传感器27和环境传感器28，回风管道21具备回风温度传感器29和排气用风门（damper）30。另外，该图中，向空气调节控制部25的信号线或来自空气调节控制部25的信号线用虚线图示。

回风管道21是空气（这里是回风）通过的管，将服务器室10的热区14和空气调节装置20的室内单元22连接。

回风温度传感器29计测从热区14流入的回风的温度，将计测值向空气调节控制部25发送。

排气用风门（damper）30通过其开度来调整从回风管道21将回风向外部排出时的回风量。

室内单元22具有：作为向空间22A（下述）的回风导入部的第1回风导入用风门221、作为外部气体导入部的外部气体导入用风门222、过滤器223、作为加湿装置的加湿器224、作为冷气生成装置的冷却盘管（cooling coil）（冷却器）225、供气风扇（送风机）226、作为供气温度计测器的供气温度传感器227、作为供气湿度计测器的供气湿度传感器228、以及作为向空间22B（下述）的回风导入部的第2回风导入用风门229。另外，这里为了进行说明，将包含第1回风导入用风门221、外部气体导入用风门222、过滤器223、加湿器224以及冷却盘管225在内的空间作为室内单元22中的第1空间，称作空间22A，将包含送风机226、供气温度传感器227、供气湿度传感器228以及第2回风导入用风门229在内的空间作为室内单元22中的第2空间，称作空间22B。

第1回风导入用风门221根据其开度来调整从回风管道21向室内单元22内的冷却盘管225的前级的空间22A导入的回风量。

外部气体导入用风门222根据其开度来调整向室内单元22内导入的外部气体量。

过滤器223主要从在外部气体导入用风门222被设为开状态时导入的外部气体中去除尘埃。

加湿器224根据需要将在外部气体导入用风门222被设为开状态时导入的外部气体以及在第1回风导入用风门221被设为开状态时从回风管道21导入的回风进行加湿以及进行冷气生成。

冷却盘管225根据需要将在外部气体导入用风门222被设为开状态时导入的外部气体以及在第1回风导入用风门221被设为开状态时从回风管道21导入的回风冷却而生成冷气。

供气风扇226将通过加湿器224根据需要进行加湿并通过冷却盘管225根据需要进行冷却而生成的供气、或者进一步混合了从下述的第2回风导入用风门229流入的回风而得到的供气送风，使其从供气管道24向服务器室10的冷区11排出。通过控制该供气风扇226的转速，控制其送风量。另外，本实施方式中，设有使供气向服务器室10的冷区11流入的供气风扇226，但作为使供气向服务器室10的冷区11流入、使回风从该服务器室的热区14流出的送风机，也可以代替供气风扇226而在空气调节装置20内在回风管道21侧设置使回风从服务器室10的热区14流出的回风风扇。

供气温度传感器227计测向服务器室10的冷区11流入的供气的温度，将计测值向空气调节控制部25发送。

供气湿度传感器228计测向服务器室10的冷区11流入的供气的湿度，将计测值向空气调节控制部25发送。

第2回风导入用风门229根据其开度来调整从回风管道21向室内单元22内的冷却盘管（冷却器）225的后级的空间22B导入的回风量。

室外单元23与冷却盘管225连接，将由冷却盘管225生成冷气时所利用的冷媒向冷却盘管225供给。

供气管道24是使空气（这里是供气）通过的管，将室内单元22和服务器室10的冷区11连接。

外部气体温度传感器26计测外部气体温度，将其计测值向空气调节控制部25发送。外部气体湿度传感器27计测外部气体湿度，将其计测值向空气调节控制部25发送。环境传感器28计测室内单元22外部的空气（外部气体）的烟、尘埃等，将其计测结果向空气调节控制部25发送。

空气调节控制部25如图2所示，具有供气目标范围信息存储部251、外部气体温湿度计测值取得部252、空气调节控制内容设定部253、以及设备控制部254。

供气目标范围信息存储部251存储向服务器室10的冷区11的供气温度目标范围以及供气湿度目标范围。

外部气体温湿度计测值取得部252取得由外部气体温度传感器26计测的外部气体温度计测值以及由外部气体湿度传感器27计测的外部气体湿度计测值。

空气调节控制内容设定部253取得从外部气体温湿度计测值取得部252取得的外部气体温度计测值及外部气体湿度计测值、和由回风温度传感器29计测的回风温度计测值、由供气温度传感器227计测的供气温度计测值及由供气湿度传感器228计测的供气湿度计测值，根据这些计测值和在供气目标范围信息存储部251中存储的供气温度目标范围及供气湿度目标范围，设定用来生成预先设定的温度范围且湿度范围内的供气的空气调节控制内容（详细内容后述）。此外，根据由环境传感器28计测的烟、尘埃等的计测值，根据需要设定后述的例外的空气调节控制内容。

设备控制部254根据由空气调节控制内容设定部253设定的空气调节控制内容，控制空气调节装置20内的各设备的动作。

另外，空气调节控制部25能够由一般的计算机装置等构成，上述供气目标范围信息存储部251能够作为该计算机装置具备的存储器等存储装置来实现。此外，外部气体温湿度计测值取得部252、空气调节控制内容设定部253、设备控制部254能够作为该计算机装置具备的CPU、存储装置、该存储装置存储的由CPU执行的控制程序、以及输入输出接口的功能来实现。

〈服务器室管理***的动作〉

接着，说明本实施方式的服务器室管理***1的动作。

在本实施方式中，在服务器室管理***1的空气调节控制部25的供气目标范围信息存储部251中，预先存储有向服务器室10的冷区11的供气温度目标范围以及供气湿度目标范围。

在本实施方式中，作为向服务器室10的冷区11的供气温度目标范围及供气湿度目标范围，按照美国供暖制冷空气调节学会（ASHRAE；American Society of Heating，Refrigerating and Air-Conditioning Engineers）的2011年版的规定（参照图8），对于温度及湿度，采用与A1级对应的范围，对于绝对湿度（对应于露点温度），采用与A3级对应的范围。具体而言，采用温度15～32℃、相对湿度20%～80%、并且与露点温度24℃对应的绝对湿度0.019kg/kg（DA）以下的范围。该信息被存储在供气目标范围信息存储部251中。另外，供气目标范围信息存储部251中能够设定为A1～A4的任一种。

对在像这样地在供气目标范围信息存储部251中存储有供气温度目标范围及供气湿度目标范围的状态下、空气调节控制部25进行各设备的控制时的动作进行说明。

首先，由空气调节控制内容设定部253取得由外部气体温湿度计测值取得部252取得的外部气体温度计测值及外部气体湿度计测值。

接着，空气调节控制内容设定部253根据在供气目标范围信息存储部251中存储的供气温度目标范围及供气湿度目标范围，设定用来生成预先设定的供气温度目标范围且供气湿度目标范围内的供气的空气调节控制内容。以下，详细说明由空气调节控制内容设定部253执行的空气调节控制内容的设定处理。

首先，根据所取得的外部气体温度计测值及外部气体湿度计测值，判定当前的外部气体的状态符合如图3所示地分割后的空气线图上的哪个区域。空气线图是在线图上根据温度、绝对／相对湿度、焓（这里是比焓）等可知潮湿空气的状态的线图。

在图3的空气线图中，饱和线X100所表示的相对湿度100％（饱和状态）以下的空气的状态，根据上述的供气温度目标范围（图3的温度下限线Tl及温度上限线Th所示的范围）以及供气湿度目标范围（图3的相对湿度下限线Rl及相对湿度上限线Rh所示的范围）所示的值、与该供气温度目标范围且供气湿度目标范围相符合的范围的空气状态所对应的焓上限线Hh所示的焓的上限值以及焓下限线Hl所示的焓的下限值、绝对湿度上限线Xh所示的绝对湿度的上限值和绝对湿度下限线Xl所示的绝对湿度的值、回风温度（Tr）、以及外部气体冷却焓上限线Hho（后述）所示的外部气体冷却焓的上限值，被分割为表示以下所示的七个空气状态范围的区域I～VII。在本实施方式中，设上述的供气温度目标范围且供气湿度目标范围所对应的焓上限值是50kJ/kg（DA）、焓下限值是35kJ/kg（DA）。

－区域I（第一空气状态范围）：

区域I是与作为目标的供气温度目标范围且供气相对湿度范围且供气绝对湿度范围相同的范围，即在空气线图上满足下述式（1）的范围。

〔公式1〕

（温度15度以上32度以下）

∩（相对湿度20%以上80%以下）

∩（绝对湿度0.019kg/kg（DA）以下） 式（1）

－区域II（第二空气状态范围）：

区域II是在供气温度范围的下限值以上的范围中小于作为目标的供气相对湿度范围的下限值、且在小于供气温度范围的下限值的范围中小于与供气相对湿度范围的下限值相当的绝对湿度、且作为目标的范围（即区域I）中的小于焓下限值的范围，即在空气线图上满足下述式（2）的范围。

〔公式2〕

｛（温度15度以上）∩（相对湿度小于20%）∩（比焓小于35kJ/kg（DA））｝

∪｛（温度小于15度）∩（绝对湿度小于0.002）｝ 式（2）

－区域III（第三空气状态范围）：

区域III是作为目标的供气绝对湿度的上限值以下、并且绝对湿度下限线Xl所示的绝对湿度的值以上、并且小于作为目标的供气温度范围的下限值或作为目标的供气相对湿度的上限值以上的范围，即在空气线上满足下述式（3）的范围。

〔公式3〕

（绝对湿度0.002kg/kg（DA）以上0.019kg/kg（DA）以下）

∩｛（温度小于15度）∪（相对湿度80%以上）｝ 式（3）

－区域IV（第四空气状态范围）：

区域IV是作为目标的供气温度及供气湿度的范围所对应的焓范围内、并且小于作为目标的供气相对湿度范围的下限值或者超过作为目标的供气温度范围的上限值的范围，即在空气线上满足下述式（4）的范围。

〔公式4〕

（比焓35kJ/kg（DA）以上比焓50kJ/kg（DA）以下）

∩｛（相对湿度小于20%）∪（温度超过32℃）｝ 式（4）

－区域VI（第六空气状态范围）：

区域VI是小于作为目标的供气绝对湿度范围的上限值、并且超过与作为目标的供气温度及供气湿度的范围相对应的焓范围的上限值、并且回风温度以下、并且超过作为目标的供气温度范围的上限值的范围，即在空气线上满足下述式（5）的范围。

〔公式5〕

（绝对湿度0.019kg/kg（DA）以下）

∩（比焓超过50kJ/kg（DA））

∩（回风温度以下）

∩（温度超过32℃） 式（5）

－区域VII（第七空气状态范围）：

区域VII是超过作为目标的供气绝对湿度的上限值超、并且外部气体冷却焓的上限值以下的范围，即在空气线上满足下述式（6）的范围。另外，外部气体冷却焓上限线Hho是与回风温度以及作为目标的供气绝对湿度的上限值相对应的焓线，在图3的空气线图上，规定为与回风温度Tr和绝对湿度上限线Xh之间的交点相交的焓线。

〔公式6〕

（绝对湿度超过0.019kg/kg（DA））

∩（外部气体冷却焓的上限值以下） 式（6）

－区域V（第五空气状态范围）：

区域V是上述的区域I～VII以外的范围，具体而言，如图3所示，是超过与供气温度目标范围且供气湿度目标范围相符合的范围的空气状态所对应的焓范围的上限值、并且超过回风温度或超过外部气体冷却焓的上限值的空气状态范围。

另外，与图3所示的上述区域VI、区域VII、以及区域I的上部及区域III的上部相符合的状态，相当于在热带雨林气候区那样的高温多湿的地域中以高频度观测的外部气体的状态。

若当前的外部气体的状态与这些区域I～VII中的哪个区域相符合被判定，则空气调节控制内容设定部253中，利用由外部气体温湿度计测值取得部252取得的外部气体温度计测值、外部气体湿度计测值、以及由回风温度传感器29计测的回风温度计测值、由供气温度传感器227计测的供气温度计测值、由供气湿度传感器228计测的供气湿度计测值，按每个区域分别如以下那样地设定空气调节控制内容。这里，成为空气调节控制的对象的是服务器室10内的服务器产生的热引起的显热负荷，假设不产生人的呼气等引起的潜热负荷，设回风湿度值与由供气湿度传感器228计测的供气湿度计测值相同。

－与区域I相符合的情况下的空气调节控制内容：

当前的外部气体的状态在区域I的范围内时，能够将外部气体直接供气。因此，通过将排气用风门30全开、将第1回风导入用风门221及第2回风导入用风门229闭合、将外部气体导入用风门222全开，从而以使外部气体导入比率为100％的方式，通过空气调节控制内容设定部253决定控制内容。此外，此时，不进行加湿器224进行的加湿处理以及冷却盘管225进行的混合后的空气的冷却处理。

－与区域II相符合的情况下的空气调节控制内容：

当前的外部气体的状态在区域II的范围内时，以使通过在外部气体中混合回风来将外部气体温度加温并进行加湿的方式决定控制内容。具体而言，通过空气调节控制内容设定部253决定控制内容，以使得在将第2回风导入用风门229闭合的基础上，根据外部气体导入比率将排气用风门30、第1回风导入用风门221以及外部气体导入用风门222的开度在0～100％之间进行调整，并且通过加湿器224进行必要量的加湿。

此时，利用外部气体温度计测值及回风温度计测值来调整外部气体导入比率的目标值α，以使混合后的空气在供气目标范围信息存储部251所存储的供气温度目标范围且供气湿度目标范围内成为预先设定的供气温度目标值。

这样调整外部气体导入比率而混合了外部气体和回风的空气的绝对湿度值X可以用外部气体绝对湿度计测值Xo、回风绝对湿度计测值Xr、外部气体导入比率目标值α而如下述式（7）那样来表示。

〔公式7〕

X=Xo×α+Xr×（1-α） 式（7）

因此，使混合后的空气成为作为目标的温湿度状态的供气，需要混合后的空气的绝对湿度值X与供气绝对湿度目标值Xs0之间的差量即Xs0-X的量的加湿。使用供气流量Fs，则用来提高该差量的湿度值的必要加湿量成为Fs×（Xs0-X），以供给该必要加湿量的方式，决定用来控制加湿器224的水量的阀（未图示）的控制内容。此时，不进行冷却盘管225进行的混合后的空气的冷却处理。

另外，虽然在将外部气体与回风混合后进行加湿时的必要加湿量如上述那样地决定，但通过事先加湿以使回风事先成为绝对湿度目标值｛Xr+（X-Xs0）/（1-α）｝，能够不需要混合后的加湿。

该情况下，若设为外部气体温度计测值To、加湿后的回风温度值Tr2、供气温度目标值Ts0，则外部气体导入比率目标值α由下述式（8）表示。

〔公式8〕

α=（Tr2-Ts0）/（Tr2-To）×100（%） 式（8）

－与区域III相符合的情况下的空气调节控制内容：

当前的外部气体的状态在区域III的范围内时，以使通过在外部气体中混合回风来将外部气体温度加温的方式决定控制内容。具体而言，通过空气调节控制内容设定部253决定控制内容，以使排气用风门30、第1回风导入用风门221或第2回风导入用风门229（此时一个闭合）、以及外部气体导入用风门222的开度根据外部气体导入比率而在0～100％之间调整。

该情况下，若设为外部气体温度计测值To、回风温度计测值Tr、供气温度目标值Ts0，则外部气体导入比率目标值α由下述式（9）表示。

〔公式9〕

α=（Tr-Ts0）/（Tr-To）×100（%） 式（9）

此时，不进行加湿器224的加湿处理以及冷却盘管225的冷却处理。

－与区域IV相符合的情况下的空气调节控制内容：

当前的外部气体的状态在区域IV的范围内时，以对外部气体进行加湿的方式决定控制内容。具体而言，通过空气调节控制内容设定部253决定控制内容，以使得通过将排气用风门30全开、将第1回风导入用风门221及第2回风导入用风门229闭合、将外部气体导入用风门222全开，从而外部气体导入比率成为100％，并且通过加湿器224进行必要量的加湿。

该情况下，若设为外部气体相对湿度计测值Ro、供气湿度目标值Rs0，则必要加湿量是Rs0-Ro。此时，随着加湿，外部气体温度从To下降到T。

－与区域V相符合的情况下的空气调节控制内容：

当前的外部气体的状态在区域V的范围内时，以将回风冷却的方式决定控制内容。具体而言，通过空气调节控制内容设定部253决定控制内容，以使得通过将排气用风门30及第2回风导入用风门229闭合、将第1回风导入用风门221全开、将外部气体导入用风门222闭合，从而外部气体导入比率成为0％，并且通过冷却盘管225进行冷却处理。此时，不进行加湿器224的加湿处理。

另外，即使当前的外部气体的状态在区域V的范围内时，在服务器室10内有作业者而需要换气的情况下，也可以事先对外部气体导入比率设定下限值并进行控制，以使得取入一定量的外部气体。

－与区域VI相符合的情况下的空气调节控制内容：

当前的外部气体的状态在区域VI的范围内时，以将外部气体冷却的方式决定控制内容。即，如图4所示，以使得成为P₃→P₁的方式决定控制内容。具体而言，如图5所示，通过空气调节控制内容设定部253决定控制内容，以使得通过将第1回风导入用风门221及第2回风导入用风门229闭合、将排气用风门30及外部气体导入用风门222全开，从而外部气体导入比率成为100％，并且外部气体（P₃）通过冷却盘管225而被进行冷却处理。此时，不进行加湿器224的加湿处理。

－与区域VII相符合的情况下的空气调节控制内容：

当前的外部气体的状态在区域VII的范围内时，以将外部气体冷却、除湿、进而将冷却、除湿后的外部气体与回风混合的方式决定控制内容。即，如图6所示，以将对所导入的外部气体（P₃）进行了冷却、除湿后的冷却后的外部气体（P₃’）与回风（P₂）混合、成为具有目标的区域I内的空气状态的供气（P₁）的方式决定控制内容。具体而言，如图7所示，通过空气调节控制内容设定部253决定控制内容，以使得将第1回风导入用风门221关闭、将排气用风门30、第2回风导入用风门229以及外部气体导入用风门222打开，并根据外部气体导入比率将排气用风门30、第2回风导入用风门229以及外部气体导入用风门222的开度在0～100％之间进行调整。

该情况下，作为外部气体温度计测值To而使用冷却后的外部气体温度计测值，利用上述的式（9），能够求取外部气体导入比率目标值α。此时，不进行加湿器224的加湿处理。另外，关于冷却后的外部气体温度，可以根据外部气体温度和冷却盘管225的冷却能力来推定，也可以在冷却盘管225的外部气体送出侧设置温度传感器来计测。

－例外的空气调节控制内容：

在通过环境传感器28计测到外部气体含有较多的烟、粉尘的情况下，若导入外部气体则会导致过滤器223等的劣化，所以，以无论外部气体的温度、湿度的状态如何都将回风冷却的方式决定控制内容。具体而言，通过空气调节控制内容设定部253决定控制内容，以使得通过将排气用风门30及第2回风导入用风门229闭合、将第1回风导入用风门221全开、将外部气体导入用风门222闭合，从而外部气体导入比率成为0％，并且通过冷却盘管225对导入的回风进行冷却处理。此时，不进行加湿器224的加湿处理。

若通过上述的处理在空气调节控制内容设定部253中设定空气调节控制内容，则设备控制部254基于此生成对排气用风门30、第1回风导入用风门221、第2回风导入用风门229以及外部气体导入用风门222的开度、加湿器224、冷却盘管225的控制量、供气风扇226的转速进行控制的控制信号，并向各设备发送从而进行控制，生成作为目标的范围内的供气温度值及供气湿度值的供气。

另外，关于上述空气调节控制内容的切换，在温带地域等可以按季节根据外部气体的状态来切换，在热带雨林气候区等可以在一天内根据外部气体的状态来切换。该情况下，外部气体温湿度计测值取得部252在一天内取得多次各计测值，空气调节控制内容设定部253根据外部气体温湿度计测值取得部252的各计测值的取得，设定必要的空气调节控制内容。此外，例外的空气调节控制根据由环境传感器28计测的烟、粉尘的量，根据需要而被执行。

如以上说明的那样，根据本实施方式，根据外部气体的状态来切换空气调节控制内容，尽量利用外部气体并进行适合于服务器管理的控制，从而能够进行节能效应高的服务器管理用的空气调节控制。

此外，通过尽量利用外部气体进行空气调节控制，能降低空气调节所需的能量，降低服务器室管理***的运转所用的经费。

此外，即使是热带雨林气候区那样的外部气体的状态是高温高湿的环境下，通过根据一天的外部气体的状态的变化来切换上述空气调节控制内容，也能实现服务器管理用的节能效应高的空气调节控制。

此外，根据本实施方式的空气调节控制部25，在空气调节控制内容设定部253中空气调节控制内容被设定时，在供气目标范围信息存储部251所存储的供气温度目标范围且供气湿度目标范围内算出最优的供气温度目标值及供气湿度目标值，根据这些目标值，设定节能效应高的空气调节控制内容。

以下，作为本实施方式的最优的供气温度目标值及供气湿度目标值，具体说明对消耗能量最小的供气温度目标值及供气湿度目标值进行计算的处理。

首先，空气调节装置20所消耗的能量E能够由以下的式（10）表示。

〔公式10〕

E=gcol（Fs×（αHo+（1-α）Hr－Hs））

+gfan（Fs）

+ghum（Fw） 式（10）

其中，

Fs：供气流量

Fw：加湿用水量

α：外部气体导入比率

Ho：外部气体比焓

Hr：回风比焓

Hs：供气比焓

gcol：表示盘管冷却量和冷却盘管消耗能量的关系的函数

gfan：表示供气流量和风扇消耗能量的关系的函数

ghum：表示加湿用水量和加湿器消耗能量的关系的函数

其中，供水流量Fs、加湿用水量、外部气体导入比率、外部气体比焓（由外部气体温湿度计测值算出）、回风比焓（由回风温度计测值与供气绝对湿度计测值计算）、供气比焓（由供气温湿度计测值计算）能够测定或能够由测定值计算。这里，成为空气调节控制的对象的是服务器室10内的多个服务器产生的热引起的显热负荷，假定不产生人的呼气等引起的潜热负荷，设回风湿度值与由供气湿度传感器228计测的供气湿度计测值相同。

此外，表示盘管冷却量和冷却盘管消耗能量的关系的函数gcol、表示供气流量和风扇消耗能量的关系的函数gfan、表示加湿用水量和加湿器消耗能量的关系的函数ghum是表示构成空气调节控制部25的设备的特性的函数，是已知的。因此，能够根据这些值算出空气调节装置20所消耗的能量E。

另一方面，本实施方式的空气调节控制部25如上述那样，将根据排气用风门30、第1回风导入用风门221、第2回风导入用风门229以及外部气体导入用风门222的开度而对外部气体导入比率进行控制的处理、通过冷却盘管225而对供气的冷却量进行控制的处理、通过加湿器224而对加湿量进行控制的处理中的某个或多个处理组合，对供气温度及供气湿度进行控制，因此通过设定供气温度目标值及供气湿度目标值，决定排气用风门30、第1回风导入用风门221、第2回风导入用风门229、外部气体导入用风门222、冷却盘管225、加湿器224的必要控制量。

此外，关于供气流量值Fs，使用回风温度计测值Tr、供气温度计测值Ts0、空气的比热C、服务器的发热量Q，通过下述式（11）算出。

〔公式11〕

Fs=Q/C/（Tr-Ts0） 式（11）

若这样考虑，则在提供了供气温度目标值、供气湿度目标值以及供气流量值的情况下，必要的消耗能量E能够用上述式（10）算出。

也就是说，利用了本实施方式的空气调节控制部25的服务器室10内的空气调节控制中，以理论上必要最小限度的能量进行运转可以说是通过使利用上述式（10）算出的消耗能量E最小的供气温度值、供气湿度值、供气流量值的组合进行控制的情况。

因此，预先在诸条件的外部气体温度、外部气体湿度、服务器负荷中，算出消耗能量最小的供气温度目标值、供气湿度目标值，制作表示它们的关系的外部气体条件／供气条件关系表并保持在空气调节控制内容设定部253中，从而根据所计测的外部气体的条件以及服务器负荷，能够算出消耗能量最小的供气的条件。

这里，服务器负荷Q可以利用服务器的消耗动力来计算，也可以利用下述式（12）来计算。在利用下述式（12）计算的情况下，在空气调节控制内容设定部253中，在利用外部气体条件／供气条件关系表的供气条件的算出处理前，执行该服务器负荷Q的算出处理。

〔公式12〕

Q=Fs×C×（Tr-Ts） 式（12）

其中，

Q：空气调节对象负荷

Fs：供气流量值

C：空气比热

Tr：回风温度计测值

Ts：供气温度计测值

这样利用算出的供气温度目标值、供气湿度目标值，如上述那样地决定空气调节控制内容。

如以上说明的那样，通过一边根据外部气体的状态的变化来使效率良好的供气温度设定值及供气湿度设定值适当变化一边进行控制，即使本***的使用环境是高温多湿的环境（地域），也能够执行节能效应高的空气调节控制。

另外，在上述实施方式中，作为供气温度目标范围及供气湿度目标范围，利用了美国供暖制冷空气调节学会（ASHRAE）规定的值，但不限于此，也可以根据控制对象的状态等采用其他的值。此外，如图3那样被分割的各区域的一部分或全部与其他区域重叠也可以。

此外，在上述实施方式中，将设置多个服务器的服务器室10内的空间作为空气调节装置20的空气调节控制对象（空气调节对象空间）进行了说明，但不限于此，能够将收容或设置了电源装置或其他的发热的各种设备的空间作为空气调节装置20的空气调节控制对象。此外，上述实施方式中，冷区11和热区14在结构上采用分离的结构，但不必一定如此，也可以是，在结构上不分离，将送入供气的一侧作为冷区11，将排出回风的一侧作为热区14。

以上说明了本发明的实施方式，但上述实施方式是作为例子而提示的，并不意欲限定发明的范围。该新的实施方式能以其他各种各样的形态实施，在不脱离发明主旨的范围内，能够进行各种省略、替换及变更。这些实施方式及其变形包含在发明的范围及主旨中，并包含在权利要求的范围所记载的发明及其等同的范围内。

Claims (5)

1.一种空气调节装置，具备：

室内单元，将外部气体或空气调节控制对象的回风中的至少一种导入，并作为供气向上述空气调节控制对象排出；

回风管道，连接上述空气调节控制对象和上述室内单元；以及

空气调节控制部，

上述室内单元具备：

第1空间，具有将上述外部气体导入的外部气体导入用风门、将上述回风导入的第1回风导入用风门、加湿器及冷却器；以及

第2空间，具有将上述回风导入的第2回风导入用风门，

上述回风管道具备排气用风门，该排气用风门通过其开度来调整从该回风管道将回风向外部排出时的回风量，

上述空气调节控制部对应于外部气体的状态，执行根据上述排气用风门、上述第1回风导入用风门、上述第2回风导入用风门及上述外部气体导入用风门的开度来控制外部气体导入比率的处理、通过冷却器来控制冷却量的处理、以及通过加湿器来控制加湿量的处理中的任一处理，或组合并执行其中的多个处理，对供气温度及供气湿度进行控制，因此通过设定供气温度目标值及供气湿度目标值，决定上述排气用风门、上述第1回风导入用风门、上述第2回风导入用风门、上述外部气体导入用风门、上述冷却器、以及上述加湿器的必要控制量，

上述空气调节控制部在判定为上述外部气体的状态符合如下空气状态范围时，判断为需要对上述空气调节控制对象进行空气调节控制，其中该空气状态范围是超过目标范围的绝对湿度的上限值、且小于等于与上述目标范围的绝对湿度的上限值以及回风温度相对应的焓的值的范围，上述目标范围是预先设定的温度及绝对湿度及相对湿度的目标范围，

上述目标范围以消耗能量成为最小的方式被算出。

2.如权利要求1记载的空气调节装置，

上述空气调节控制部在判定为外部气体的空气状态符合如下空气状态范围时，也判断为需要对上述空气调节控制对象进行空气调节控制，其中该空气状态范围是小于上述目标范围的绝对湿度的上限值、且超过与符合上述目标范围的范围的空气状态相对应的焓范围的上限值、且小于等于回风温度、且超过上述目标范围的温度上限值的范围。

3.如权利要求1或2记载的空气调节装置，

上述空气调节控制部在一天内多次取得外部气体温度、外部气体湿度以及回风温度的各计测值，根据各计测值的取得，判断是否需要进行空气调节控制。

4.如权利要求1或2记载的空气调节装置，

具备服务器室，

上述空气调节控制对象是上述服务器室内的空间，上述服务器室具有分离的第3空间和第4空间，在上述第3空间与上述第4空间之间设置有服务器，流入到上述第3空间的供气被上述服务器的发热所加热，并经由上述第4空间作为回风流出。

5.一种空气调节控制方法，在空气调节装置中使用，该空气调节装置具备：室内单元，将外部气体或空气调节控制对象的回风中的至少一种导入，并作为供气向上述空气调节控制对象排出；回风管道，连接上述空气调节控制对象和上述室内单元；以及空气调节控制部，上述室内单元具备：第1空间，具有将上述外部气体导入的外部气体导入用风门、将上述回风导入的第1回风导入用风门、加湿器以及冷却器；以及第2空间，具有将上述回风导入的第2回风导入用风门，上述回风管道具备排气用风门，该排气用风门通过其开度来调整从该回风管道将回风向外部排出时的回风量，在该空气调节控制方法中，

上述空气调节装置的上述空气调节控制部对应于外部气体的状态，执行根据上述排气用风门、上述第1回风导入用风门、上述第2回风导入用风门及上述外部气体导入用风门的开度来控制外部气体导入比率的处理、通过冷却器来控制冷却量的处理、以及通过加湿器来控制加湿量的处理中的任一处理，或组合并执行其中的多个处理，对供气温度及供气湿度进行控制，因此通过设定供气温度目标值及供气湿度目标值，决定上述排气用风门、上述第1回风导入用风门、上述第2回风导入用风门、上述外部气体导入用风门、上述冷却器、以及上述加湿器的必要控制量，

上述空气调节控制部在判定为上述外部气体的状态符合如下空气状态范围时，判断为需要对上述空气调节控制对象进行空气调节控制，其中该空气状态范围是超过目标范围的绝对湿度的上限值、且小于等于与上述目标范围的绝对湿度的上限值以及回风温度相对应的焓的值的范围，上述目标范围是预先设定的温度及绝对湿度及相对湿度的目标范围，

上述目标范围以消耗能量成为最小的方式被算出。