JP4503083B2 - 空調機及びその運転方法 - Google Patents
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Description
一般に、吹き出し温度の制御は圧縮機のインバータ制御(周波数制御)によりなされるが、圧縮機の構造上、インバータによる容量制御可能な範囲には限界がある。図10は、圧縮機周波数と能力の関係を示し、定格に対し概ね25〜40%程度が下限値である。これより小さい熱負荷のときは、設定温度Tに対して上下にディファレンシャル(動作すきま)ΔTを設けて、圧縮機をON/OFF運転させる制御になる。この場合、サーモOFF後再びサーモON条件が成立し、圧縮機の運転を開始しても、検出遅れや熱容量による影響などによりによりさらに温度が上昇(オーバーシュート)し、許容上限温度を超えることもあり得る。従って、コールドアイル空間を常に許容上限温度内に維持するためには、ΔTを可能な限り小さく設定する必要がある。
一方、レヒート機能を搭載した空調機を用いて、部分負荷下限値を下回る場合に圧縮機を運転停止させることなく下限値で維持し、吹き出し温度の過剰低下を防止する技術も公知である。しかし、本来の装置冷却とは別にレヒートのためのエネルギーが必要となるだけでなく、空調機自体の構造も複雑になり、コストアップ要因となるという問題がある。
本発明は、このような問題を解決するためのものであって、アンビエント空調と局所空調を併用する情報通信機械室における継続的な送風運転が必要な空調システムにおいて、低熱負荷時においても圧縮機を頻繁に発停させることなく、また、装置冷却目的以外にエネルギーを消費することなく、コールドアイル空間の許容上限温度を維持可能とする空調機を提供するものである。
(1)情報通信機械室内に収容される一又は複数のラックを、一又は複数の局所空調機により冷却するラック空調システムにおける局所空調機の運転方法であって、目標吹き出し温度に基づいて、圧縮機の周波数制御又はON/OFF制御を行うものであり、該目標吹き出し温度の設定について、サーモOFF条件に至るまでは通常設定温度(T0)とし、サーモOFF条件に至ったときは、通常設定温度(T0)より低く、かつ、オーバーシュートを考慮しても、制御対象空間の温度が許容上限温度を超えない暫定設定温度(T1)に変更し、その後、「所定の解除条件」に至ったときは、再度、通常設定温度(T0)に戻す、ことを特徴とする。
(2)「所定の解除条件」が、サーモON条件に至った後、サーモOFFすることなく一定時間経過したとき、であることを特徴とする。
(3)上記(1)の発明において、「所定の解除条件」が、サーモON条件に至った後、圧縮機周波数が所定値以上となったとき、であることを特徴とする。
(4)上記(1)の発明において、「所定の解除条件」が、吸込み温度が前記通常設定温度(T0)以下になった後、一定時間経過したとき、であることを特徴とする。
(5)上記(4)の発明において、吸込み温度が前記通常設定温度(T0)より高いときは、暫定設定温度(T1)をさらに一定温度低く設定することを特徴とする。
(6)上記各発明において、局所空調機の吹き出し温度と制御対象空間温度に基づいてラック吸込み空気温度(Ts)を演算し、Tsが許容上限温度を超えないように暫定設定温度(T1)を設定することを特徴とする。
(第一の実施形態)
図1は、本発明の一実施形態に係る局所空調機20を用いた空調システム1の断面構成を示す図である。図2は、空調システム1の平面構成を示す図である。図3は、低熱負荷時における空調機20の吹き出し温度設定制御フローを示す図である。図4は、運転制御中の吹き出し温度変化を示す図である。
アンビエント空調機である空調機4は、蒸発器4e及び送風機4cを備えた室内ユニット4a、圧縮機、凝縮器(いずれも不図示)等を主要構成とする室外ユニット4b、及びこれらを接続する冷媒配管4dを備えている。かかる構成により、冷凍サイクル運転により発生させた冷熱を、室内ユニット4aに導入する室内空気と熱交換させて冷却し、送風機4cにより機械室内に供給する。
ラック列3は、横一列に並んだ同一モジュールの複数のラック2により形成されている。ラック2には、複数のICT機器2a又は単体のICT機器(図示せず)が格納されており、各ICT機器から発生する熱は各機器が搭載する冷却ファン(図示せず)により、前面から吸気した空気とともに背面に排気される。これにより、ラック全体として前面から冷気を吸込み、背面から排気するように構成されている。
各ラック列3において、内部発熱の大きなICT機器を格納するラック近傍には局所空調機として空調機20が配置されている。空調機20は各ラックと同一モジュールで、かつ、吸排気の方向がラック2とは逆向きに置かれている。すなわち、ホットアイル空間の高温排気を吸込み、コールドアイル側に冷却空気を吹き出すように配置されている。さらに、コールドアイル6a床面の一部は、穴あきパネル5fにより構成されており、空調機4から送られる冷気をコールドアイル空間に供給可能に構成されている。
各ラック列3の一端側には、列内ラックへの電力供給用の配電盤ユニット(PDU)が配設されている。
なお、本実施形態ではコールドアイルとホットアイルを開放空間とする形態としたが、一方を密閉空間(アイルキャッピング)とする形態であってもよい。
次に、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態は、暫定設定温度制御から通常設定温度制御への復帰判定を、上述の実施形態のようにサーモオン温度到達後の経過時間に依るのではなく、圧縮機の周波数値に基づいて行うものである。本実施形態の構成は上述の実施形態と同一であるので、図示及び重複説明を省略する。
さらに、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態は、通常設定温度への復帰判定を吸込み温度に基づいて行うものである。
図6は、本実施形態に係るラック空調システム30の断面構成を示す図である。図7は、本実施形態の制御フローを示す図である。
次に、図7をも参照して、室内機20aの低負荷時における吹き出し温度設定の制御フローについて説明する。S301〜S303は上述の各実施形態の制御と同一である。その後、一定時間運転を継続した後(S304)、吸込み温度(Ts)が通常設定温度(T0)以下になったか否かが判定される(S305)。これに該当するときは、暫定設定温度が解除され(S306)、通常制御運転に戻される(S301)。
S305においてNO、すなわち一定時間運転継続後も依然としてTs>T0の状態が継続するときは、暫定設定温度をさらに所定温度(例えば1℃)下げる(S307)。これによりホットアイル側温度がさらに低下するため、ラック吸込み温度の低下を促進させることができる。その後、S304に戻って、再度吸込み温度の判定が行われる。
さらに、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態は、アンビエント空調機及び局所空調機から供給される冷気が混合してラックに吸い込まれることから、混合空気温度が許容上限温度を超えないように、局所空調機の暫定(吹き出し)設定温度(T1)を設定するものである。
図8は、本実施形態に係るラック空調システム40の断面構成を示す図である。図9は、制御対象空間R9に着目した熱・風量バランスを示す図である。
図8を参照して、ラック空調システム40は局所空調機41-1〜41-9を備えている。コールドアイルには、各局所空調機が分担する制御対象空間R1〜R9が定められている。各局所空調機は、その制御対象空間内で熱・風量収支がバランスするように、対象ラックに対して冷気を供給する。その他の構成は上述の実施形態と同一であるので、重複説明を省略する。
Ts=(Ga・Ta+Gb・Tb)/(Ga+Gb)・・・・(1)
ここに、Gh、Gbはそれぞれ空調機4及び空調機41-9からの供給空気量(m3/hr)である。なお、ラック空調システム40は高顕熱運転(除湿なし)されているものとし、また制御温度範囲において空気比熱(Cp)は一定とする。
Tsが許容上限温度Tx以下となることが必要であるから、
(Ga・Ta+Gb・Tb)/(Ga+Gb)≦Tx
これより、Tb≦(Ga/Gb)・(Tx−Ta)+Tx・・・・(2)
従って、(2)式を満足するように暫定設定温度T1(=Tb)を設定すれば、ラックへの吸込み温度が許容上限温度を超えないことになる。
2・・・・ラック
3・・・・ラック列
4・・・・アンビエント空調機
5・・・・情報通信機械室
5b・・・天井空間
5c・・・二重床空間
5d・・・床パネル
5e・・・天井パネル
5f・・・穴あきパネル
6a・・・コールドアイル
6b・・・ホットアイル
20、41−1〜41−9・・・局所空調機
24・・・送風ファン
25・・・排気吸込口
R1〜R9・・・制御対象空間
S1、S2・・・温度センサ
T0・・・通常設定温度
T1・・・暫定設定温度
Tx・・・許容上限温度
Claims (6)
- 情報通信機械室内に収容される一又は複数のラックを、一又は複数の局所空調機により冷却するラック空調システムにおける局所空調機の運転方法であって、
目標吹き出し温度に基づいて、圧縮機の周波数制御又はON/OFF制御を行うものであり、該目標吹き出し温度の設定について、
サーモOFF条件に至るまでは、通常設定温度(T0)とし、
サーモOFF条件に至ったときは、通常設定温度(T0)より低く、かつ、オーバーシュートを考慮しても、制御対象空間の温度が許容上限温度を超えることのない暫定設定温度(T1)に変更し、
その後、所定の解除条件に至ったときは、再度、通常設定温度(T0)に戻す、
ことを特徴とする局所空調機の運転方法。 - 前記所定の解除条件が、サーモON条件に至った後、サーモOFFすることなく一定時間経過したとき、であることを特徴とする請求項1に記載の局所空調機の運転方法。
- 前記所定の解除条件が、サーモON条件に至った後、圧縮機周波数が所定値以上となったとき、であることを特徴とする請求項1に記載の局所空調機の運転方法。
- 前記所定の解除条件が、吸込み温度が前記通常設定温度(T0)以下になった後、一定時間経過したとき、であることを特徴とする請求項1に記載の局所空調機の運転方法。
- 請求項4において、吸込み温度が前記通常設定温度(T0)より高いときは、前記暫定設定温度(T1)をさらに一定温度低く設定することを特徴とする局所空調機の運転方法。
- 局所空調機の吹き出し温度と制御対象空間温度に基づいてラック吸込み空気温度(Ts)を演算し、Tsが前記許容上限温度を超えないように前記暫定設定温度(T1)を設定することを特徴とする請求項1乃至5に記載の局所空調機の運転方法。
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