KR102090281B1 - Cooling energy performance evaluation system in data center building and method of the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 데이터 센터 건물의 냉방 에너지 성능 평가 시스템 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 IT 장비들의 발열 부하를 고려하여 냉방 에너지 성능 및 비용을 평가하여, 최적안을 결정할 수 있는 데이터 센터 건물의 냉방 에너지 성능 평가 시스템 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a cooling energy performance evaluation system and method of a data center building, and more specifically, to evaluate the cooling energy performance and cost in consideration of the heat load of IT equipment, to determine the optimal energy of the data center building. It relates to a performance evaluation system and method.
일반적으로 건물의 에너지 시뮬레이션은 건물의 에너지 성능을 평가하기 위하여 컴퓨터 기반의 에너지 분석 프로그램을 이용하여 에너지 모델을 만드는 것을 의미한다.In general, energy simulation of a building means creating an energy model using a computer-based energy analysis program to evaluate the energy performance of the building.
그러나, 종래의 건물의 에너지 시뮬레이션은 일반적인 건물을 대상으로 한정하고 있으므로, IT 장비로부터 발열이 냉방 부하의 90%이상을 차지하는 데이터 센터의 냉방 시스템을 평가하는 데는 한계가 있다. However, since the energy simulation of the conventional building is limited to a general building, there is a limit in evaluating the cooling system of the data center where heat generation from IT equipment accounts for more than 90% of the cooling load.
기존의 데이터 센터의 에너지 사용 효율을 평가시에는 데이터 센터의 총 전력량 중 IT 관련 장비에 사용된 비율을 나타내는 전력 사용 지표(PUE,Power Usage Effectiveness)를 이용하여 평가하므로, 냉방 시스템의 성능을 독립적으로 평가할 수 없는 문제점이 있다. When evaluating the energy use efficiency of an existing data center, it is evaluated using the power usage effectiveness (PUE), which represents the ratio of the data center's total power used to IT-related equipment. There is a problem that cannot be evaluated.
본 발명의 목적은, IT 장비들의 발열 부하를 고려하여 최적의 냉방 성능을 발휘할 수 있는 최적안을 도출할 수 있는 데이터 센터 건물의 냉방 에너지 성능 평가 시스템 및 방법을 제공하는 데 있다. An object of the present invention is to provide a cooling energy performance evaluation system and method of a data center building capable of deriving an optimal solution that can exhibit optimal cooling performance in consideration of heat load of IT equipment.
본 발명에 따른 데이터 센터 건물의 냉방 에너지 성능 평가 시스템은, 서버, 스토리지 및 통신장비를 포함하는 IT 장비들이 설치된 데이터 센터 건물의 냉방 시스템의 설계안을 계획하기 위한 계획부와; 상기 계획부에서 계획한 설계안에 대한 에너지를 계산하여, 에너지 성능을 평가하는 성능 검토부와; 상기 계획부에서 계획한 설계안들이 복수개일 경우, 상기 복수의 설계안들에 대한 에너지 성능과 비용을 고려하여 최적안을 결정하는 최적안 결정부를 포함하고, 상기 계획부는, 상기 냉방 시스템의 설계안을 계획하기 위해 필요한 설계 변수들을 입력하기 위한 설계변수 입력부와, 상기 설계변수 입력부에서 입력된 정보에 따라 최대 냉방 부하와 최대 환기 부하를 계산하는 최대부하 계산부와, 상기 최대부하 계산부에서 계산된 값에 따라 필요한 냉방 시스템을 설정하고 상기 냉방 시스템에 포함되는 냉방 설비들의 설계안을 계획하고, 상기 냉방설비들의 용량, 설계 풍량 또는 설계 유량, 설계 정압 또는 설계 양정 및 설계 동력을 계산하는 냉방 시스템 계획부와, 상기 냉방 시스템 계획부에서 계산된 설계 동력과 상기 IT 장비들의 소요 전력을 이용하여 설계 성능 지표를 계산하는 설계 성능 지표 계산부를 포함한다.The cooling energy performance evaluation system of a data center building according to the present invention includes a planning unit for planning a design plan of a cooling system of a data center building in which IT equipment including servers, storage and communication equipment is installed; A performance review unit that evaluates energy performance by calculating energy for a design plan planned by the planning unit; When there are a plurality of design plans planned by the planning unit, including an optimal plan determining unit for determining an optimal plan in consideration of energy performance and cost for the plurality of design plans, and the plan unit is configured to plan a design plan of the cooling system The design variable input unit for inputting required design variables, the maximum load calculation unit for calculating the maximum cooling load and the maximum ventilation load according to the information input from the design variable input unit, and the necessary values according to the values calculated by the maximum load calculation unit An air conditioning system planning unit for setting up an air conditioning system, planning a design plan of air conditioning equipment included in the air conditioning system, and calculating capacity, design air volume or design flow rate, design static pressure or design lift and design power of the air conditioning equipment, and the air conditioning Use the design power calculated by the system planning department and the power required of the IT equipment The design includes an open design performance index calculation to calculate the performance indicators.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 데이터 센터 건물의 냉방 에너지 성능 평가 방법은, 계획부가 서버, 스토리지 및 통신장비를 포함하는 IT 장비들이 설치된 데이터 센터 건물의 냉방 시스템의 설계안을 계획하는 계획단계와; 성능 검토부 또는 작업자가 상기 계획부에서 계획한 설계안에 대한 에너지를 계산하여, 에너지 성능을 평가하는 에너지 성능 평가 단계와; 상기 계획부에서 계획한 설계안들이 복수개일 경우, 최적안 결정부 또는 상기 작업자가 상기 복수의 설계안들에 대한 에너지 성능과 비용을 고려하여, 최적안을 결정하는 최적안 결정 단계를 포함하고, 상기 계획 단계는, 설계변수 입력부를 통해 상기 냉방 시스템의 설계안을 계획하기 위해 필요한 설계 변수들을 입력하는 과정과, 최대부하 계산부가 상기 설계변수 입력부에서 입력된 정보에 따라 최대 냉방 부하와 최대 환기 부하를 계산하는 과정과, 냉방 시스템 계획부가 상기 최대부하 계산부에서 계산된 값에 따라 필요한 냉방 시스템을 설정하고, 상기 냉방 시스템에 포함되는 냉방 설비들의 종류와 상기 설계안을 계획하고, 상기 냉방설비들의 용량, 설계 풍량 또는 설계유량, 설계 정압 또는 설계 양정, 및 설계 동력을 계산하는 과정과, 설계 성능 지표 계산부가 상기 냉방 시스템 계획부에서 계산된 설계 동력과 상기 IT 장비들의 소요 전력을 이용하여 설계 성능 지표를 계산하는 과정을 포함하고, 상기 에너지 성능 평가 단계는, 추가정보 입력부를 통해 기상 데이터, 상기 IT 설비들의 운영 스케줄과 상기 냉방 설비들의 성능 계수를 입력받는 과정과, 에너지 계산부가 상기 추가정보 입력부에서 입력된 값과 상기 냉방 시스템 계획부에서 계산된 설계 동력을 이용하여 상기 냉방설비별 에너지를 계산하고, 상기 IT 장비들의 운영 스케줄과 상기 IT 장비들의 소요 전력을 이용하여 상기 IT 장비들의 IT 에너지를 계산하는 과정과, 에너지 성능 지표 계산부가 상기 에너지 계산부에서 계산된 상기 냉방설비별 에너지와 상기 IT 에너지를 이용하여 연간 냉방 에너지 성능 지표를 계산하는 과정을 포함한다.In addition, a method for evaluating cooling energy performance of a data center building according to another aspect of the present invention includes: a planning step of planning a design plan of a cooling system of a data center building in which IT equipment including servers, storage and communication equipment is installed; An energy performance evaluation step of evaluating energy performance by calculating energy for a design plan planned by the planning unit or a performance review unit; When there are a plurality of design plans planned by the planning unit, the optimum plan determination unit or the operator considering the energy performance and cost of the plurality of design plans, and the optimal plan determining step of determining the optimal plan, and A process of inputting design variables necessary for planning a design plan of the cooling system through a design variable input unit, and a process of calculating a maximum cooling load and a maximum ventilation load according to the information input from the design variable input unit by the maximum load calculation unit And, the cooling system planning unit sets the necessary cooling system according to the value calculated by the maximum load calculation unit, plans the type of cooling equipment included in the cooling system and the design scheme, the capacity of the cooling equipment, the design air volume, or The process of calculating design flow, design static pressure or design lift, and design power, and design The capability index calculation unit includes a process of calculating a design performance index using the design power calculated by the cooling system planning unit and the required power of the IT equipment, and the energy performance evaluation step comprises: weather data through the additional information input unit; The process of receiving the operation schedule of the IT facilities and the performance coefficients of the cooling facilities, and the energy calculation unit uses the values input from the additional information input unit and the design power calculated by the cooling system planning unit to calculate energy for each cooling facility. Calculating, calculating the IT energy of the IT equipment using the operation schedule of the IT equipment and the required power of the IT equipment, and the energy performance index calculation unit calculating the energy for each cooling facility calculated by the energy calculation unit and the Including the process of calculating annual cooling energy performance indicators using IT energy .
본 발명은 IT 장비들이 설치된 데이터 센터 건물의 특성에 맞추어 냉방 시스템과 냉방 설비들을 계획하고 에너지 성능을 평가함으로써, IT 장비들에 최적화된 냉방 시스템의 설계가 가능하다.According to the present invention, it is possible to design an air conditioning system optimized for IT equipment by planning and cooling systems and evaluating energy performance according to characteristics of a data center building in which IT equipment is installed.
또한, 서버 등 IT 장비들의 발열 부하를 고려하여 냉방 시스템을 계획하기 때문에, 에너지 성능 평가의 정확도를 향상시킬 수 있다.In addition, since the cooling system is planned in consideration of the heat load of IT equipment such as a server, the accuracy of energy performance evaluation can be improved.
또한, 계획부, 성능 검토부 및 최적안 결정부를 포함함으로써, 냉방 설비들의 설계 용량 뿐만 아니라 냉방 시스템의 설계 성능, 에너지 성능을 모두 검토하여 최적안을 도출할 수 있다. In addition, by including a planning unit, a performance review unit, and an optimum plan determination unit, it is possible to derive the optimum plan by reviewing not only the design capacity of the cooling facilities but also the design performance and energy performance of the cooling system.
또한, 설계 성능 지표와 연간 냉방 에너지 성능 지표를 출력함으로써, 상기 데이터 센터 건물의 냉방 시스템의 성능을 보다 쉽게 인식할 수 있다. In addition, by outputting a design performance index and an annual cooling energy performance index, it is possible to more easily recognize the performance of the cooling system of the data center building.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 센터 건물의 냉방 에너지 성능 평가 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 센터 건물의 냉방 에너지 성능 평가 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.
도 3은 도 1에 도시된 계획부에서 설계변수 입력부와 최대부하 계산부의 입출력 흐름도를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 도 1에 도시된 계획부에서 냉방 시스템 계획부와 설계 성능 지표 계산부의 입출력 흐름도를 개략적으로 나타낸 도면이다
도 5는 도 1에 도시된 성능 검토부의 입출력 흐름도를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 6은 도 1에 도시된 성능 검토부에서 에너지 성능지표 계산부의 입출력 흐름도를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 7 내지 도 9는 본 발명의 실시예에 따른 설계변수 입력부에서 설계 변수를 입력받는 창의 일 예를 나타낸다.
도 10 내지 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 냉방 시스템 계획부에서 냉방 시스템과 냉방 설비들을 설계하는 창의 일 예를 나타낸다.
도 18은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 센터 건물의 냉방 에너지 성능 평가 시스템에서 냉방 부하를 도출하는 창의 일 예를 나타낸다.
도 19는 본 발명의 실시예에 따른 냉방 시스템 계획부에서 냉방 설비들의 용량, 설계 풍량 또는 설계 유량, 설계 정압 또는 설계 양정, 및 동력을 도출하는 창의 일 예를 나타낸다.1 is a block diagram schematically showing the configuration of a cooling energy performance evaluation system of a data center building according to an embodiment of the present invention.
2 is a flowchart schematically illustrating a method for evaluating cooling energy performance of a data center building according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram schematically showing an input / output flow diagram of a design variable input unit and a maximum load calculation unit in the planning unit illustrated in FIG. 1.
FIG. 4 is a diagram schematically showing an input / output flowchart of a cooling system planning unit and a design performance index calculating unit in the planning unit illustrated in FIG. 1.
5 is a diagram schematically showing an input / output flowchart of the performance review unit shown in FIG. 1.
6 is a view schematically showing an input / output flowchart of an energy performance index calculation unit in the performance review unit illustrated in FIG. 1.
7 to 9 show an example of a window for receiving a design variable in the design variable input unit according to an embodiment of the present invention.
10 to 17 show an example of a window for designing cooling systems and cooling facilities in the cooling system planning unit according to an embodiment of the present invention.
18 shows an example of a window for deriving a cooling load in a cooling energy performance evaluation system of a data center building according to an embodiment of the present invention.
19 shows an example of a window for deriving the capacity, the design air volume or the design flow rate, the design static pressure or the design lift, and the power of the cooling facilities in the cooling system planning unit according to the embodiment of the present invention.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 대해 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 데이터 센터 건물의 냉방 에너지 성능 평가 시스템의 구성을 개략적으로 도시한 블록도이다.1 is a block diagram schematically showing the configuration of a cooling energy performance evaluation system of a data center building according to an embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 데이터 센터 건물의 냉방 에너지 성능 평가 시스템은, 계획부(100), 성능 검토부(200) 및 최적안 결정부(300)를 포함한다.Referring to FIG. 1, the cooling energy performance evaluation system of a data center building according to an embodiment of the present invention includes a
데이터 센터 건물은, 서버, 스토리지 및 통신장비를 포함하는 IT 장비들이 설치된 건물이다. 상기 데이터 센터 건물은, 상기 IT 장비들이 각각 설치된 복수의 서버실들과, 상기 IT 장비들의 작동이나 냉방 설비들의 작동을 위한 전원장치 및 배터리가 설치된 전기실을 포함한다. 본 실시예에서는, 상기 데이터 센터 건물은, 상기 서버실들과 상기 전기실을 서로 다른 존으로 구획하여 관리하는 것으로 예를 들어 설명한다. The data center building is a building in which IT equipment, including servers, storage and communication equipment, is installed. The data center building includes a plurality of server rooms in which the IT equipments are respectively installed, and an electric room in which a power supply and a battery are installed to operate the IT equipments or to operate cooling facilities. In the present embodiment, the data center building will be described, for example, by dividing and managing the server rooms and the electrical rooms into different zones.
상기 계획부(100)는, 상기 데이터 센터 건물의 내부에 설치된 냉방 설비들의 설계안을 계획한다.The
상기 계획부(100)는, 설계변수 입력부(110), 최대부하 계산부(120), 냉방 시스템 계획부(130) 및 설계 성능 지표 계산부(140)를 포함한다. 여기서, 상기 설계변수 입력부(110), 최대부하 계산부(120), 냉방 시스템 계획부(130) 및 설계 성능 지표 계산부(140)는 컴퓨터인 것으로 예를 들어 설명하나, 일부는 작업자가 수행하는 것도 물론 가능하다. The
도 3은 도 1에 도시된 계획부에서 설계변수 입력부와 최대부하 계산부의 입출력 흐름도를 개략적으로 나타낸 도면이다. 3 is a diagram schematically showing an input / output flow diagram of a design variable input unit and a maximum load calculation unit in the planning unit illustrated in FIG. 1.
상기 설계변수 입력부(110)는, 상기 데이터 센터 건물에 설치되는 냉방 설비들의 설계안을 계획하기 위해 필요한 설계 변수들을 입력하는 입력창이다.The design
상기 설계 변수들은, 존 면적, 상기 IT 장비들이 설치된 랙 수량, 상기 IT 장비들의 최대 발열량, 단위 면적당 조명 발열량, 기타 부하, 환기 횟수, 존 부피, 설계 외기 조건, 설계 내기 조건, 전기실에 설치된 전기 설비들의 용량, 역률, 효율을 포함한다.The design parameters include the zone area, the number of racks in which the IT equipment is installed, the maximum amount of heat generated by the IT equipment, the amount of heat generated per unit area, other loads, the number of ventilation, the zone volume, the design outside conditions, the design betting conditions, and the electrical installation installed in the electric room. Includes their capacity, power factor, and efficiency.
여기서, 상기 설계 내기 조건은 실내 환경 조건을 의미한다. Here, the design bet conditions refer to indoor environment conditions.
상기 설계 변수들은, 상기 설계변수 입력부(110)를 통해 작업자가 입력한다. The design variables are input by an operator through the design
상기 IT 장비들의 발열량은, 상기 존에서 단위 면적당 최대 발열량 또는 상기 존에서 단위 랙당 최대 발열량 중 하나를 입력할 수 있다. 상기 IT 장비들의 발열량은, 상기 서버실의 최대 냉방 부하 계산에 사용된다. The heat generation amount of the IT equipment may input one of the maximum heat generation amount per unit area in the zone or the maximum heat generation amount per unit rack in the zone. The heat generation amount of the IT equipment is used to calculate the maximum cooling load of the server room.
상기 랙 수량과 상기 IT 장비들의 발열량은 발주처에서 제공받을 수 있으며, 작업자가 발주처로부터 제공받은 데이터를 직접 입력할 수 있다.The quantity of the rack and the amount of heat generated by the IT equipment may be provided by the ordering company, and an operator may directly input data provided from the ordering company.
상기 환기 횟수는, 상기 서버실의 환기 횟수이며, 작업자가 직접 입력하거나, 화면에 표시되는 항목 중 하나를 선택 입력할 수 있다. 상기 화면에 표시되는 항목은 1.0회/h, 1.5회/h, 2.0회/h 등을 포함할 수 있다. 상기 환기횟수는, 상기 서버실의 최대 환기 부하를 계산하는 데 사용된다. The number of times of ventilation is the number of times of ventilation in the server room, and an operator can directly input or select one of items displayed on the screen. Items displayed on the screen may include 1.0 times / h, 1.5 times / h, 2.0 times / h, and the like. The number of ventilations is used to calculate the maximum ventilation load of the server room.
상기 설계 외기 조건은, 외기의 온도와 습도이다. 상기 설계 내기 조건은 내기의 온도와 습도이다. 상기 설계 외기 조건은, 최대 냉방부하가 걸리는 시점의 온도와 습도이다. The design outside air conditions are the temperature and humidity of the outside air. The design bet conditions are the temperature and humidity of the bet. The external design conditions are temperature and humidity at the time when the maximum cooling load is applied.
상기 전기 설비들의 용량, 역률, 효율은 발주처에서 제공받을 수 있으며, 작업자가 발주처로부터 제공받은 데이터를 직접 입력할 수 있다. 상기 전기 설비들의 용량, 역률, 효율은 상기 전기실의 최대 냉방 부하를 계산하는 데 사용된다.The capacity, power factor, and efficiency of the electrical facilities can be provided by the ordering company, and an operator can directly input data provided from the ordering company. The capacity, power factor and efficiency of the electrical installations are used to calculate the maximum cooling load of the electrical room.
상기 최대부하 계산부(120)는, 상기 설계변수 입력부(110)에서 입력된 정보에 따라 최대 냉방 부하와 최대 환기 부하를 계산한다. The
도 3을 참조하면, 상기 최대부하 계산부(120)는, 상기 설계변수 입력부(110)에서 입력된 상기 IT 장비들의 최대 발열량을 고려하여 상기 서버실에서 필요한 최대 냉방 부하를 계산한다. Referring to FIG. 3, the maximum
또한, 상기 최대부하 계산부(120)는, 상기 설계변수 입력부(110)에서 입력된 환기 횟수, 설계 외기 조건, 설계 내기 조건을 고려하여 상기 서버실의 최대 환기 부하를 계산한다. In addition, the maximum
또한, 상기 최대부하 계산부(120)는, 상기 설계변수 입력부(110)에서 입력된 상기 전기 설비들의 용량을 이용하여 상기 전기실의 최대 냉방 부하를 계산한다. 본 실시예에서는, 상기 전기실에는 재실자가 없다는 조건하에 상기 전기실의 최대 환기 부하는 계산하지 않으나, 이에 한정되지 않고 상기 전기실에도 재실자가 있는 경우 상기 전기실의 환기 부하도 계산할 수 있다.In addition, the maximum
도 4는 도 1에 도시된 계획부에서 냉방 시스템 계획부와 설계 성능 지표 계산부의 입출력 흐름도를 개략적으로 나타낸 도면이다FIG. 4 is a diagram schematically showing an input / output flowchart of a cooling system planning unit and a design performance index calculating unit in the planning unit illustrated in FIG. 1.
상기 냉방 시스템 계획부(130)는, 도 4를 참조하면, 상기 최대부하 계산부(120)에서 계산된 냉방 부하나 환기 부하에 따라 적합한 냉방 시스템의 설계안을 계획한다.
즉, 상기 냉방 시스템 계획부(130)는, 작업자로부터 냉방 설비와 냉방 시스템에 대해 선택받고, 선택받은 냉방 설비들의 용량, 설계 풍량, 설계 유량, 설계 정압, 설계 양정 및 설계 동력을 계산하여, 상기 최대부하 계산부(120)에서 계산된 냉방 부하나 환기 부하에 따라 적합한 냉방 시스템의 설계안으로 설정한다. Referring to FIG. 4, the cooling
That is, the cooling
도 4 및 도 19를 참조하면, 상기 냉방 시스템 계획부(130)는, 각 냉방 설비들의 용량, 설계풍량(또는 유량), 설계정압(또는 양정), 설계 동력을 도출한다.4 and 19, the cooling
여기서는, CRAH(Computer Room Air Handler) 팬의 풍량과 정압, CRAH 코일의 용량과 유량, CRAH 팬의 동력, 냉수 펌프의 유량, 양정 및 동력, 냉각수 펌프의 유량, 양정 및 동력, 냉동기의 용량과 동력, 냉각탑의 용량, 냉각탑 팬풍량 및 설계 동력 등의 데이터들을 계산하여 출력하는 것으로 예를 들어 설명한다.Here, the air volume and static pressure of the CRAH (Computer Room Air Handler) fan, the capacity and flow rate of the CRAH coil, the power of the CRAH fan, the flow rate of the cold water pump, the lift and power, the flow rate of the cooling water pump, the lift and power, and the capacity and power of the refrigerator For example, it will be described as calculating and outputting data such as the capacity of the cooling tower, the fan volume of the cooling tower, and the design power.
상기 설계 성능 지표 계산부(140)는, 도 4를 참조하면, 상기 냉방 시스템 계획부(130)에서 계산된 상기 냉방 설비들의 설계 동력과, 상기 IT 장비들의 전력을 이용하여 설계 성능 지표(Design MLC(Mechanical Load Component))를 계산한다. The design performance
상기 설계 성능 지표는 설계용이다. 상기 설계 성능 지표 계산부(140)는 미리 저장된 수학식 1에 의해 계산한다.The design performance index is for design. The design performance
여기서, MLCdesign 은 설계 성능 지표이고, Pd,Chiller,i는 냉동기 i의 설계 동력이고, Pd,CRAH,k,i는 존 k를 담당하는 CRAH i의 설계 동력이고, Pd,CHW,pump,i는 냉수펌프 i의 설계 동력이고, Pd,CW,pump,i는 냉각수펌프 i의 설계 동력이고, Pd,CT,fan,i는 냉각탑 i의 팬 설계 동력이고, Pd,ITE,k는 존 k의 IT 장비 전력이다.Here, MLC design is the design performance index, P d, Chiller, i is the design power of the refrigerator i, P d, CRAH, k, i is the design power of the CRAH i in charge of zone k, P d, CHW, pump, i is the design power of cold water pump i, P d, CW, pump, i is the design power of cooling water pump i, P d, CT, fan, i is the fan design power of cooling tower i, P d, ITE , k is the power of zone k's IT equipment.
도 5는 도 1에 도시된 성능 검토부의 입출력 흐름도를 개략적으로 나타낸 도면이다. 5 is a diagram schematically showing an input / output flowchart of the performance review unit shown in FIG. 1.
상기 성능 검토부(200)는, 도 5를 참조하면, 상기 계획부(100)에서 계획한 설계안에 대한 에너지를 계산하여, 에너지 성능을 평가한다. 5, the
즉, 상기 성능 검토부(200)는, 상기 계획부(100)에서 설정된 냉방 설비들의 용량에 의해 설계된 냉방 시스템의 냉방 에너지 성능을 검토하기 위한 것이다. That is, the
상기 성능 검토부(200)는, 추가정보 입력부(210), 에너지 계산부(220) 및 에너지 성능 지표 계산부(230)를 포함한다. The
상기 추가정보 입력부(210)는, 기상 데이터, 상기 IT 설비들의 운영 스케줄, 상기 냉방 설비들의 성능 계수를 입력하거나 외부로부터 입력받는다. The additional
상기 에너지 계산부(220)는, 상기 추가정보 입력부(210)에서 입력된 값과 상기 냉방 시스템 계획부(130)에서 계산된 설계 동력을 이용하여 상기 냉방 설비별 에너지를 계산한다.The
도 5를 참조하면, 상기 에너지 계산부(220)는, CRAH 팬 에너지, 냉수/냉각수 펌프 에너지, 냉동기 에너지, 냉각탑 에너지를 계산하는 것으로 예를 들어 설명한다. Referring to FIG. 5, the
도 6은 도 1에 도시된 성능 검토부에서 에너지 성능지표 계산부의 입출력 흐름도를 개략적으로 나타낸 도면이다.6 is a view schematically showing an input / output flowchart of an energy performance index calculation unit in the performance review unit illustrated in FIG. 1.
상기 에너지 성능 지표 계산부(230)는, 도 6을 참조하면, 상기 에너지 계산부(220)에서 계산된 상기 냉방설비별 에너지와, IT 에너지를 이용하여, 데이터 센터 건물의 연간 냉방 에너지 성능 지표(Annualized MLC)를 계산한다.The energy performance
상기 IT 에너지는, ITE 전력을 이용하여 계산된다. 상기 ITE 전력은 상기 계획부(100)에서 입력한 상기 IT 장비의 최대 전력이고, 상기 IT 장비의 부하 스케줄을 반영하여, 상기 ITE 전력과 상기 IT 에너지가 계산된다. 상기 IT 장비의 부하 스케줄은 상기 IT 장비의 최대 전력 대비 실제 운전전력 비율을 시간대별로 입력한 것이므로, 시간대별 상기 ITE 전력과 상기 IT 에너지가 계산된다.The IT energy is calculated using ITE power. The ITE power is the maximum power of the IT equipment input from the
상기 에너지 성능 지표 계산부(230)는 미리 저장된 수학식 2를 이용하여 연간 냉방 에너지 성능 지표를 계산한다.The energy performance
여기서, MLCannualized 은 연간 냉방 에너지 성능 지표이고, EChiller,i,t는 냉동기 i의 t시간 동안 사용한 에너지[Wh]이고, ECRAH,fan,k,i,t는 존 k를 담당하는 CRAH i의 t시간 동안 사용한 에너지이고, ECHW,pump,i,t는 냉수펌프 i의 t시간 동안 사용한 에너지이고, ECW,pump,i,t는 냉각수펌프 i의 t시간 동안 사용한 에너지이고, ECT,fan,i,t는 냉각탑 i의 t시간 동안 사용한 에너지이고, EITE,k,t는 존 k의 IT 장비가 t시간 동안 사용한 에너지이다.Here, MLC annualized is an annual cooling energy performance index, E Chiller, i, t is energy used during t hours of refrigerator i [Wh], and E CRAH, fan, k, i, t is CRAH i in charge of zone k Is the energy used for t hours, E CHW, pump, i, t is the energy used for t hours of cold water pump i, E CW, pump, i, t is the energy used for t hours of cooling water pump i, E CT , fan, i, t is the energy used for t hour of cooling tower i, E ITE, k, t is the energy used by IT equipment of zone k for t hour.
상기 최적안 결정부(300)는, 상기 계획부에서 계획안 설계안들이 복수개일 경우, 상기 복수의 설계안들에 대한 에너지 성능과 비용을 고려하여 최적안을 결정한다. The optimal
상기 최적안 결정부(300)는, 에너지 계산부(310), 비용 계산부(320) 및 설계안 검토부(330)를 포함한다.The optimal
상기 에너지 계산부(310)는, 상기 에너지 계산부에서 계산한 상기 냉방 설비별 에너지를 입력받는 것으로 예를 들어 설명한다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 에너지 계산부(310)가 상기 복수의 설계안들에 대해 직접 냉방 설비별 에너지를 계산하는 것도 가능하다.The
상기 비용 계산부(320)는, 상기 복수의 설계안들에 대한 상기 냉방 설비의 초기 투자 비용(Capex, Capital Expenditure)와 운영 비용(Opex, Operating Expenditure)을 계산한다. The
상기 설계안 검토부(330)는, 상기 복수의 설계안들에 대해 상기 냉방설비별 에너지, 상기 냉방 설비의 초기 투자 비용, 상기 냉방 설비의 운영 비용을 비교하여, 에너지 성능이 가장 좋고 비용이 가장 적게 드는 안을 최적안으로 결정한다. 상기 설계안 검토부(330)는, 컴퓨터인 것으로 예를 들어 설명하나, 작업자가 수행하는 것도 물론 가능하다. The
상기와 같이 구성된 본 발명의 실시예에 따른 데이터 센터 건물의 냉방 에너지 성능 평가 방법을 설명하면, 다음과 같다. A method for evaluating cooling energy performance of a data center building according to an embodiment of the present invention configured as described above will be described below.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 데이터 센터 건물의 냉방 에너지 성능 평가 방법을 개략적으로 도시한 순서도이다.2 is a flowchart schematically illustrating a method for evaluating cooling energy performance of a data center building according to an embodiment of the present invention.
도 2를 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 데이터 센터 건물의 냉방 에너지 성능 평가 방법은, 계획 단계(S1~S4), 성능 평가 단계(S5~S7) 및 최적안 결정 단계(S8~S9)를 포함한다.Referring to Figure 2, the cooling energy performance evaluation method of a data center building according to an embodiment of the present invention, the planning steps (S1 ~ S4), performance evaluation steps (S5 ~ S7) and the optimal decision step (S8 ~ S9) It includes.
먼저, 상기 계획 단계(S1~S4)에서는, 상기 데이터 센터 건물의 냉방 시스템의 설계안을 계획한다.First, in the planning steps S1 to S4, a design plan of the cooling system of the data center building is planned.
상기 계획 단계(S1~S4)는, 설계 변수를 입력하는 과정(S1), 최대 냉방 부하와 최대 환기 부하를 계산하는 과정(S2), 냉방 시스템을 설계하고 냉방 설비들의 설계 동력 등을 계산하는 과정(S3), 설계 성능 지표를 계산하는 과정(S4)을 포함한다.The planning steps (S1 ~ S4), the process of inputting the design parameters (S1), the process of calculating the maximum cooling load and maximum ventilation load (S2), the process of designing a cooling system and calculating the design power of cooling facilities, etc. (S3), the process of calculating the design performance index (S4).
먼저, 상기 설계 변수를 입력하는 과정(S1)에서는, 상기 설계변수 입력부(110)를 통해 상기 냉방 설비들의 설계안을 계획하기 위해 필요한 설계변수들을 입력한다.First, in the process of inputting the design variable (S1), design variables necessary for planning a design plan of the cooling facilities are input through the design
상기 설계변수들을 입력시, 미리 구획된 존별로 각각 입력할 수 있다. When inputting the design variables, each zone may be input in advance.
도 7은, 서버실의 냉방 부하를 계산하기 위하여, 설계 변수 중 설계 외기 조건, IT 장비들의 발열량, 기타 냉방부하 요소를 입력하는 창을 나타낸다. FIG. 7 shows a window for inputting design external air condition, heat generation amount of IT equipment, and other cooling load factors among design variables in order to calculate the cooling load of the server room.
도 7을 참조하면, 단위 랙당 항목과 단위 면적당 항목을 구분하여 선택할 수 있으며, 단위 랙당 항목을 선택하는 경우를 예를 들어 설명한다. 도 7에서는 공조 대상 존(zone)이 4개인 경우를 예를 들어 설명하며, 4개의 존마다 랙 수량과 단위 랙당 발열량을 각각 입력할 수 있다. 상기 단위 랙당 발열량은, 상기 IT 장비들의 회사 또는 발주처로부터 제공받을 수 있다.Referring to FIG. 7, an item per unit rack and an item per unit area may be separately selected and an example of selecting an item per unit rack will be described as an example. In FIG. 7, a case in which there are four zones for air conditioning is described as an example, and the number of racks and the amount of heat generated per unit rack can be input for each of the four zones. The heat value per unit rack may be provided by a company or an ordering company of the IT equipment.
상기 단위 랙당 최대 발열량은, 상기 서버실의 최대 냉방 부하 계산에 사용된다. The maximum amount of heat generated per unit rack is used to calculate the maximum cooling load of the server room.
도 8은 서버실의 환기 부하를 계산하기 위하여, 설계 변수 중 설계 외기 조건, 설계 내기 조건, 환기 횟수, 존 면적, 존 부피 등을 입력하는 창을 나타낸다. FIG. 8 shows a window for inputting a design outside condition, a design bet condition, a ventilation number, a zone area, and a zone volume among design variables in order to calculate the ventilation load of the server room.
상기 환기 횟수는, 상기 서버실의 최대 환기 부하를 계산하는 데 사용된다. The number of ventilations is used to calculate the maximum ventilation load of the server room.
도 9는, 전기실의 냉방 부하를 계산하기 위하여, 설계 변수 중 설계외기 조건, 설계 내기 조건, 전기실에 설치된 변압기, 전원장치 및 배터리를 포함하는 전기 설비들의 정격 용량, 역률, 효율, 기타 냉방부하 요소 등을 입력하는 창을 나타낸다. FIG. 9 shows rated external power conditions, design bet conditions, rated capacity, power factor, efficiency, and other cooling load factors of electrical facilities including a transformer installed in an electric room, a power supply, and a battery among design variables in order to calculate the cooling load of the electric room. Shows a window for entering a light.
상기 전기 설비들의 정격 용량, 역률, 효율 등은 상기 전기실의 최대 냉방 부하를 계산하는 데 사용된다.The rated capacity, power factor, efficiency, etc. of the electrical installations are used to calculate the maximum cooling load of the electrical room.
다음으로, 상기 최대 냉방 부하와 최대 환기 부하를 계산하는 과정(S2)에서는, 상기 최대부하 계산부(120)가 상기 서버실의 최대 냉방 부하, 상기 서버실의 최대 환기 부하, 상기 전기실의 최대 냉방 부하를 각각 계산한다.Next, in the process of calculating the maximum cooling load and the maximum ventilation load (S2), the maximum
다음으로, 상기 냉방 시스템을 설계하고 냉방 설비들의 설계 동력 등을 계산하는 과정(S3)에서는, 상기 냉방 시스템 계획부(130)가 상기 최대 냉방 부하와 상기 최대 환기 부하를 해결할 수 있는 냉방 시스템을 설정하고, 설정된 냉방 시스템에 포함되는 냉방 설비들을 설정하고, 설정된 냉방 설비들의 설계 동력을 계산한다.Next, in the process of designing the cooling system and calculating the design power of the cooling facilities (S3), the cooling
이 때, 상기 최대 냉방 부하와 상기 최대 환기 부하를 모두 해결할 수 있는 냉방 시스템에 대한 설계안은 1개만 설정될 수도 있고, 복수개가 설정될 수도 있다. At this time, only one design or a plurality of design plans for the cooling system capable of solving both the maximum cooling load and the maximum ventilation load may be set.
도 10 내지 도 17은 본 발명의 실시예에 따른 냉방 시스템 계획부에서 냉방 시스템과 냉방 설비들을 설계하는 창의 일 예를 나타낸다.10 to 17 show an example of a window for designing cooling systems and cooling facilities in the cooling system planning unit according to an embodiment of the present invention.
도 10은, 각 존 별로 공조기 수량을 입력하는 창의 일 예를 나타낸다.10 shows an example of a window for inputting air conditioner quantities for each zone.
도 10을 참조하면, 작업자가 각 존 별로 공조기 수량을 입력하면, 각 존의 공조기의 용량과 공조 풍량이 계산된다. Referring to FIG. 10, when an operator inputs an air conditioner quantity for each zone, the capacity of each air conditioner and the air conditioning air volume are calculated.
여기서, 공조기는 냉방 설비를 의미하며, 공조 존은 6개인 것으로 예를 들어 설명한다. Here, the air conditioner means an air-conditioning facility, and the air-conditioning zone is six, for example.
도 11은, 각 존 별로 열원 시스템을 설정하는 창의 일 예를 나타낸다.11 shows an example of a window for setting a heat source system for each zone.
도 11을 참조하면, 작업자가 각 존 별로 열원을 선택하여 입력할 수 있다.Referring to FIG. 11, an operator may select and input a heat source for each zone.
여기서, 상기 열원은, 3개의 열원 1, 열원 2, 열원 3으로 구분되는 것으로 예를 들어 설명한다.Here, the heat source is divided into three
상기 열원 시스템은, DX 공랭식, DX 수냉식, 냉수식(공랭식 냉동기), 냉수식(수냉식 냉동기)로 분류될 수 있다. 또한, 이들은 DX와 냉수식으로 크게 구분되는 바, DX는 공조기 측에 압축기가 설치되어 있어 공조기에서 바로 냉방을 공급하는 방식이고, 냉수식은 냉동기에서 냉수를 통해 공조기 측에 냉방을 공급 하는 방식이다. 또한, 공랭식과 수냉식은 압축기(또는 냉동기)에서 발생된 열을 공기로 식히는지 물로 식히는지에 따라 공랭식 수냉식으로 구분된다. The heat source system may be classified into a DX air cooling type, a DX water cooling type, a cold water type (air cooling type refrigerator), and a cold water type (water cooling type refrigerator). In addition, they are largely divided into DX and cold water. As DX is equipped with a compressor on the air conditioner side, it is a method of supplying cooling directly from the air conditioner, and the cold water type is a method of supplying cooling to the air conditioner through cold water from a refrigerator. In addition, the air-cooled type and the water-cooled type are classified into an air-cooled water-cooled type according to whether heat generated in a compressor (or a refrigerator) is cooled with air or water.
도 12 내지 도 17은, 냉방 시스템에 따라 냉방 설비들을 선택하는 창의 일 예를 나타낸다.12 to 17 show an example of a window for selecting cooling facilities according to the cooling system.
도 12 내지 도 17을 참조하면, 각 존 별로 냉방 시스템이 설정되면, 각 냉방 시스템에 사용되는 냉방 설비들을 선택하여 입력할 수 있다.12 to 17, when a cooling system is set for each zone, it is possible to select and input cooling facilities used in each cooling system.
도 12는 시스템 1에서 CRAH(Computer Room Air Handler)를 설정한 예를 나타낸다. 도 13은 냉각 코일(Cooling coil)을 설정한 예를 나타낸다. 도 14는 CHW(Chilled Water) loop를 설정한 예이다. 도 15는 Chiller를 설정한 예를 나타낸다. 도 16은 CW(Cooling Water) loop를 설정한 예를 나타낸다. 도 17은 냉각탑(Cooling tower)을 설정한 예를 나타낸다.12 shows an example of setting a CRAH (Computer Room Air Handler) in
상기 CHW loop는 공조기와 냉동기를 연결하는 수배관이고, 상기 CW loop는 냉동기와 냉각탑을 연결하는 냉각수배관이다. The CHW loop is a water pipe connecting the air conditioner and the refrigerator, and the CW loop is a cooling water pipe connecting the refrigerator and the cooling tower.
도 12 내지 도 17에 도시된 바와 같이, 상기 냉방 설비들이 설정이 완료되면, 상기 냉방 시스템 계획부(130)에서 각 냉방 설비들의 설계 용량을 계산하여 출력한다.12 to 17, when the cooling facilities are set, the cooling
도 19는 냉방 시스템 계획부(130)에서 각 냉방 설비들의 용량, 설계풍량(또는 유량), 설계정압(또는 양정), 설계 동력을 도출하는 창의 일 예를 나타낸다. 19 shows an example of a window for deriving the capacity, design air flow (or flow rate), design static pressure (or lift), and design power of each cooling facility in the cooling
즉, 도 4 및 도 19를 참조하면, 상기 냉방 시스템 계획부(130)는, 각 냉방 설비들의 용량, 용량, 설계풍량(또는 유량), 설계정압(또는 양정), 설계 동력을 도출한다.That is, referring to FIGS. 4 and 19, the cooling
여기서는, CRAH 팬의 용량과 정압, CRAH 코일의 용량과 유량, CRAH 팬의 동력, 냉수 펌프의 유량, 양정 및 동력, 냉각수 펌프의 유량, 양정 및 동력, 냉동기 의 용량과 동력, 냉각탑의 용량, 유량 및 설계 동력 등의 데이터들을 계산하여 출력하는 것으로 예를 들어 설명한다.Here, the capacity and static pressure of the CRAH fan, the capacity and flow of the CRAH coil, the power of the CRAH fan, the flow of the cold water pump, the lift and power, the flow of the cooling water pump, the lift and power, the capacity and power of the refrigerator, the capacity and flow of the cooling tower And calculating and outputting data such as design power, for example.
상기와 같이 상기 냉방 시스템 계획부(130)에서 상기 데이터들이 출력되면, 상기 설계 성능 지표 계산부(140)가 설계 성능 지표를 계산한다.(S4)When the data is output from the cooling
상기 설계 성능 지표 계산부(140)는, 상기 계산된 설계 동력과 상기 IT 장비들의 소요 전력(IT 전력)을 고려하여 설계 성능 지표를 계산한다.The design performance
상기 설계 성능 지표는 상기 수학식 1에 의해 계산될 수 있다. 상기 설계 성능 지표는, 상기 냉방 시스템 계획부(130)에서 설정한 냉방 시스템에 대한 설계 성능을 나타낸다. The design performance index may be calculated by
상기 설계 성능 지표는 0에 가까울수록 설계 성능이 좋다는 것을 알 수 있게 하는 지표이다.The design performance index is an index that makes it possible to know that the closer to 0, the better the design performance.
상기 설계 성능 지표가 미리 설정된 범위를 벗어나면, 상기 계획부(100)에서 처음부터 다시 계획을 세울 수 있다. If the design performance index is out of the preset range, the
따라서, 상기 설계 성능 지표를 출력함으로써, 상기 계획단계에서 설정된 냉방 시스템과 냉방 설비들의 설계 용량 등에 대한 설계 성능을 예측할 수 있다. Therefore, by outputting the design performance index, it is possible to predict design performance for the design capacity of the cooling systems and cooling facilities set in the planning step.
이후, 상기 에너지 성능 평가 단계(S5~S7)에서는, 상기 계획단계에서 계획한 설계안에 대한 에너지를 계산하여 에너지 성능을 평가한다.Thereafter, in the energy performance evaluation steps (S5 to S7), energy performance is evaluated by calculating energy for the design plan planned in the planning step.
상기 에너지 성능 평가 단계는, 추가정보를 입력받는 과정(S5)과, 에너지를 계산하는 과정(S6)과, 연간 냉방 에너지 성능 지표를 계산하는 과정(S7)을 포함한다.The energy performance evaluation step includes a process of receiving additional information (S5), a process of calculating energy (S6), and a process of calculating annual cooling energy performance indicators (S7).
상기 추가정보를 입력받는 과정(S5)에서는, 상기 추가정보 입력부(210)를 통해 기상 데이터, 상기 IT 장비들의 운영 스케줄, 상기 냉방 설비들의 성능 계수를 입력 받는다. 상기 기상 데이터, 상기 IT 장비들의 운영 스케줄, 상기 냉방설비들의 성능 계수는 작업자가 직접 입력할 수 있다. 다만, 이에 한정되지 않고, 상기 냉방 설비들의 에너지 성능이 달라질 수 있는 변수라면 어느 것이나 추가로 입력할 수 있다. In the process of receiving the additional information (S5), weather data, an operation schedule of the IT equipment, and performance coefficients of the cooling facilities are input through the additional
다음으로, 상기 에너지를 계산하는 과정(S6)에서는, 냉방설비별 에너지와 IT 에너지를 계산한다.Next, in the process of calculating the energy (S6), energy for each cooling facility and IT energy are calculated.
상기 에너지를 계산하는 과정(S6)에서는, 상기 에너지 계산부(220)가 상기 추가정보 입력부(210)에서 입력된 값과 상기 냉방 시스템 계획부(130)에서 계산된 설계 동력을 이용하여 상기 냉방설비별 에너지를 계산하고, 상기 IT장비들의 운영 스케줄과 상기 IT 장비들의 소요 전력을 이용하여 상기 IT 에너지를 계산한다. In the process of calculating the energy (S6), the cooling unit uses the
상기 냉방 설비별 에너지는, 외기 조건이나 상기 IT 장비들의 운전 스케줄에 영향을 받는다. 즉, 상기 냉방 설비별 에너지는, 외기 조건이나 상기 IT 장비들의 운전 스케줄에 따라 변하는 값이다.The energy for each cooling facility is influenced by external air conditions or the operation schedule of the IT equipment. That is, the energy for each cooling facility is a value that changes depending on outdoor conditions or the operation schedule of the IT equipment.
예를 들어, 도 5를 참조하면, 상기 냉방 설비별 에너지는, CRAH 팬 에너지, 냉수/냉각수 펌프 에너지, 냉동기 에너지, 냉각탑 에너지를 포함한다. 상기 냉방 설비들 중에서 외기 조건에 영향을 받는 장비는 냉동기와 냉각탑이다. 냉동기 에너지는 CAPFT, EIRFT의 함수를 통해 외기 조건의 영향이 고려된 에너지가 계산된다. 냉각탑 에너지도 FRA, FWB의 함수식을 통해 외기 조건의 영향이 고려된 에너지가 계산된다. 한편, 상기 냉방 설비들 중에서 상기 IT 장비들의 운전 스케줄에 해당하는 부분 부하 조건에 영향을 받는 장비는 CRAH 팬, 냉수/냉각수 펌프, 냉동기, 냉각탑이다. CRAH 팬 에너지는 Fan Ratio, 냉수/냉각수 펌프 에너지는 Pump Ratio, 냉동기 에너지는 EIRPLR, 냉각탑 에너지는 TWR FAN FPLR 함수식을 통해 부분 부하 조건인 상기 IT 장비들의 운전 스케줄의 영향이 고려된 에너지가 계산된다. For example, referring to FIG. 5, the energy for each cooling facility includes CRAH fan energy, cold / coolant pump energy, freezer energy, and cooling tower energy. Among the cooling facilities, equipment affected by outdoor air conditions is a refrigerator and a cooling tower. Refrigerator energy is calculated by taking into account the effects of outdoor conditions through the functions of CAPFT and EIRFT. The energy of the cooling tower is also calculated by considering the influence of the external air condition through the functional formulas of FRA and FWB. On the other hand, among the cooling equipment, equipment affected by the partial load condition corresponding to the operation schedule of the IT equipment is a CRAH fan, a cold / coolant pump, a refrigerator, and a cooling tower. CRAH fan energy is Fan Ratio, cold / coolant pump energy is Pump Ratio, freezer energy is EIRPLR, cooling tower energy is TWR FAN FPLR, and the energy considering the effect of the operating schedule of the IT equipment under partial load is calculated.
따라서, 상기 냉방 설비별 에너지의 계산시, 외기 조건이나 상기 IT 장비들의 운전 스케줄이 반영될 수 있으므로, 보다 정확한 에너지 계산이 가능하다. Therefore, when calculating the energy for each cooling facility, it is possible to more accurately calculate the energy because external conditions or the operation schedule of the IT equipment can be reflected.
다음으로, 상기 연간 냉방 에너지 성능 지표를 계산하는 과정(S7)에서는, 연간 냉방 에너지 성능 지표(Annualized MLC)를 계산한다.Next, in the process of calculating the annual cooling energy performance index (S7), the annual cooling energy performance index (Annualized MLC) is calculated.
상기 연간 냉방 에너지 성능 지표를 계산하는 과정(S7)에서는, 상기 에너지 성능 지표 계산부(230)가, 상기에서 계산된 냉방설비별 에너지와 상기 IT 에너지를 이용하여, 연간 냉방 에너지 성능 지표(Annualized MLC)를 계산한다.(S7)In the process of calculating the annual cooling energy performance indicator (S7), the energy performance
상기 연간 냉방 에너지 성능 지표는, 상기 수학식 2에 의해 계산될 수 있다. The annual cooling energy performance index may be calculated by Equation (2).
상기 연간 냉방 에너지 성능 지표를 출력함으로써, 상기 냉방 시스템을 설계하는 설계 실무자와 데이터센터 관련 종사자가 객관적인 자료인 연간 냉방 에너지 성능 지표를 보다 쉽게 인식하고, 상기 데이터센터 건물의 냉방 시스템의 에너지 성능을 파악할 수 있다. By outputting the annual cooling energy performance index, design practitioners designing the cooling system and data center workers can more easily recognize the annual cooling energy performance index, which is objective data, and grasp the energy performance of the cooling system of the data center building. You can.
도 6은, 상기 에너지 성능 지표 계산부(230)가 연간 냉방 에너지 성능 지표를 계산하는 방법을 개략적으로 나타낸다.6 schematically shows how the energy performance
도 5 및 도 6을 참조하면, 상기 연간 냉방 에너지 성능 지표는 IT 에너지, CRAH 팬 에너지, 냉각수 펌프 에너지, 냉수 펌프 에너지, 냉동기 에너지, 냉각탑 에너지를 이용하여 계산된다. 5 and 6, the annual cooling energy performance index is calculated using IT energy, CRAH fan energy, cooling water pump energy, cooling water pump energy, freezer energy, and cooling tower energy.
상기 성능 검토 단계에서 상기 연간 냉방 에너지 성능 지표가 계산되면, 상기 계획부(100)에서 계획한 냉방 시스템의 설계안을 평가할 수 있다. When the annual cooling energy performance index is calculated in the performance review step, the design plan of the cooling system planned by the
이후, 상기 최적안 결정 단계(S8~S9)에서는, 상기 계획부(100)에서 계획한 설계안이 복수개일 경우, 최적안을 설정한다.Subsequently, in the optimal plan determination step (S8 to S9), when there are a plurality of design plans planned by the
상기 최적안 결정 단계(S8~S9)는, 상기 복수의 설계안들의 비용을 계산하는 과정(S8)과, 상기 복수의 설계안들 중 최적안을 결정하는 과정(S9)을 포함한다.The steps of determining the optimal plan (S8 to S9) include a process of calculating the cost of the plurality of design plans (S8) and a process of determining the optimal plan among the plurality of design plans (S9).
상기 비용을 계산하는 과정(S8)에서는, 상기 비용 계산부(320)가 상기 복수의 설계안들에 대한 각 냉방 설비의 초기 투자 비용과 운영 비용을 계산한다.In the process of calculating the cost (S8), the
상기 최적안 결정하는 과정(S9)에서는, 상기 설계안 검토부(330)가 상기 복수의 설계안들에 대해 상기 냉방설비별 에너지와 상기 냉방 설비의 초기 투자비용과 운영 비용을 비교하여, 에너지 성능이 가장 좋고 냉방 설비의 초기 투자비용과 운영 비용이 가장 적게 드는 안을 최적안으로 결정한다. In the process of determining the optimum plan (S9), the
한편, 상기 계획부(100)에서 계획한 설계안이 단일안이고, 상기 연간 냉방 에너지 성능 지표가 미리 설정된 범위 이내이면, 상기 계획부(100)에서 계획한 냉방 시스템의 설계안을 최적안으로 설정할 수 있다.On the other hand, if the design plan planned by the
또한, 상기 계획부(100)에서 계획한 설계안이 단일안이고, 상기 연간 냉방 에너지 성능 지표가 미리 설정된 범위를 벗어나면, 상기 계획부(100)에서 처음부터 다시 계획을 세울 수 있다. In addition, if the design plan planned by the
따라서, 본 발명에서는 IT 장비들이 설치된 데이터 센터 건물의 특성에 맞게 냉방 시스템을 설계하고, 냉방 운전시 설계 성능 지표와 연간 냉방 에너지 성능 지표를 도출함으로써, 데이터 센터 건물에 적합한 냉방 시스템 설계가 가능한 이점이 있다.Therefore, in the present invention, by designing a cooling system according to the characteristics of a data center building in which IT equipment is installed, and deriving a design performance index and an annual cooling energy performance index during cooling operation, an advantage of designing a cooling system suitable for a data center building is possible. have.
본 발명은 도면에 도시된 실시예를 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 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.Although the present invention has been described with reference to the embodiments shown in the drawings, these are merely exemplary, and those skilled in the art will understand that various modifications and equivalent other embodiments are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
100: 계획부 110: 설계변수 입력부
120: 최대부하 계산부 130: 냉방 시스템 계획부
140: 설계 성능 지표 계산부 200: 성능 검토부
210: 추가정보 입력부 220: 에너지 계산부
230: 에너지 성능지표 계산부 300: 최적안 결정부
310: 에너지 계산부 320: 비용 계산부
330: 설계안 검토부100: planning unit 110: design variable input unit
120: maximum load calculation unit 130: cooling system planning unit
140: design performance index calculation unit 200: performance review unit
210: additional information input unit 220: energy calculation unit
230: energy performance index calculation unit 300: optimal solution determination unit
310: energy calculation unit 320: cost calculation unit
330: design review unit
Claims (9)
상기 계획부에서 계획한 설계안에 대한 에너지를 계산하여, 에너지 성능을 평가하는 성능 검토부와;
상기 계획부에서 계획한 설계안들이 복수개일 경우, 상기 복수의 설계안들에 대한 에너지 성능과 비용을 고려하여 최적안을 결정하는 최적안 결정부를 포함하고,
상기 계획부는,
상기 냉방 시스템의 설계안을 계획하기 위해 필요한 설계 변수들을 입력하기 위한 설계변수 입력부와,
상기 설계변수 입력부에서 입력된 정보에 따라 최대 냉방 부하와 최대 환기 부하를 계산하는 최대부하 계산부와,
작업자로부터 각 존 별로 DX 공랭식, DX 수냉식, 냉수식 공랭식 냉동기 및 냉수식 수냉식 냉동기를 포함한 열원 시스템 중에서 선택받아서 각 존 별로 냉방 시스템을 설정하고, 상기 작업자로부터 각 존 별로 공조기의 수량을 입력받고, 상기 냉방 시스템에 사용되는 냉각 코일, 칠러 및 냉각탑을 포함한 냉방 설비들에 대한 정보를 입력받고, 상기 최대 냉방 부하와 상기 최대 환기 부하에 적합하도록 각 존 별로 상기 공조기의 용량, 공조 풍량, 상기 냉방설비들의 용량, 설계 풍량 또는 설계 유량, 설계 정압 또는 설계 양정 및 설계 동력을 계산하여, 상기 설정된 냉방 시스템과 상기 냉방 설비들을 상기 최대부하 계산부에서 계산된 값에 적합한 냉방 시스템의 설계안으로 설정하는 냉방 시스템 계획부와,
상기 냉방 시스템 계획부에서 계산된 설계 동력과 상기 IT 장비들의 소요 전력을 이용하여 설계 성능 지표를 계산하는 설계 성능 지표 계산부를 포함하는 데이터 센터 건물의 냉방 에너지 성능 평가 시스템.A planning unit for planning a design plan of a cooling system of a data center building in which IT equipment including servers, storage and communication equipment is installed;
A performance review unit that evaluates energy performance by calculating energy for a design plan planned by the planning unit;
When there are a plurality of design plans planned by the planning unit, and includes an optimal plan determining unit for determining the optimal plan in consideration of energy performance and cost for the plurality of design plans,
The planning unit,
A design variable input unit for inputting design variables necessary for planning a design plan of the cooling system;
The maximum load calculation unit for calculating the maximum cooling load and maximum ventilation load according to the information input from the design variable input unit,
A heat source system including a DX air-cooled type, a DX water-cooled type, a cold-water type air-cooled type freezer, and a cold-water type water-cooled type freezer for each zone is selected by an operator to set the cooling system for each zone, and the number of air conditioners for each zone is input from the operator, and the Information about cooling facilities including cooling coils, chillers, and cooling towers used in the cooling system is input, and the capacity of the air conditioner, air conditioning air volume, and cooling facilities for each zone are suitable for the maximum cooling load and the maximum ventilation load. A cooling system plan that calculates the capacity, the design air volume or the design flow rate, the design static pressure or the design lift and the design power, and sets the set cooling system and the cooling facilities as a design plan of a cooling system suitable for the value calculated by the maximum load calculation unit Boo,
A cooling energy performance evaluation system of a data center building, comprising a design performance index calculation unit that calculates a design performance index using the design power calculated by the cooling system planning unit and the required power of the IT equipment.
상기 설계 변수는,
존 면적, 상기 IT 장비들이 설치된 랙 수량, 랙당 상기 IT 장비들의 발열량, 단위 면적당 상기 IT 장비들의 발열량, 단위 면적당 조명 발열량, 환기 횟수, 설계 외기 조건, 설계 내기 조건, 및 전기실에 설치된 전기 설비들의 정격 용량, 역률, 효율을 포함하는 데이터 센터 건물의 냉방 에너지 성능 평가 시스템.The method according to claim 1,
The design variable,
Zone area, the number of racks in which the IT equipment is installed, the amount of heat generated by the IT equipment per rack, the amount of heat generated by the IT equipment per unit area, the amount of heat generated by the unit area, the number of ventilation, the design outside conditions, the design bet conditions, and the rating of the electrical installations installed in the electric room A cooling energy performance evaluation system for data center buildings that includes capacity, power factor, and efficiency.
상기 최대부하 계산부는,
상기 IT 장비들의 발열량을 이용하여 상기 IT 장비들이 설치된 서버실의 최대 냉방 부하를 계산하고,
상기 환기 횟수를 이용하여 상기 서버실의 최대 환기 부하를 계산하고,
상기 전기 설비들의 정격 용량, 역률, 효율을 이용하여 상기 전기실의 최대 냉방 부하를 계산하는 데이터 센터 건물의 냉방 에너지 성능 평가 시스템.The method according to claim 2,
The maximum load calculation unit,
Calculate the maximum cooling load of the server room where the IT equipment is installed by using the heat value of the IT equipment,
Calculate the maximum ventilation load of the server room using the number of ventilation times,
A cooling energy performance evaluation system of a data center building that calculates the maximum cooling load of the electrical room using the rated capacity, power factor, and efficiency of the electrical installations.
상기 데이터 센터 건물은, 상기 IT 장비들이 각각 설치된 복수의 서버실들과, 변압기, 전원장치 및 배터리가 설치된 전기실을 각각의 존으로 구획되고,
상기 최대부하 계산부는, 상기 서버실의 최대 냉방부하, 상기 서버실의 최대 환기 부하 및 상기 전기실의 최대 냉방부하를 각각 계산하는 데이터 센터 건물의 냉방 에너지 성능 평가 시스템.The method according to claim 1,
The data center building is divided into a plurality of server rooms in which the IT equipments are installed, and an electric room in which transformers, power supplies, and batteries are installed, into respective zones,
The maximum load calculation unit, the cooling energy performance evaluation system of the data center building to calculate the maximum cooling load of the server room, the maximum ventilation load of the server room and the maximum cooling load of the electric room, respectively.
상기 성능 검토부는,
기상 데이터, 상기 IT 장비들의 운영 스케줄과 상기 냉방 설비들의 성능 계수를 입력하는 추가정보 입력부와,
상기 추가정보 입력부에서 입력된 값과 상기 냉방 시스템 계획부에서 계산된 설계 동력을 이용하여 상기 냉방설비별 에너지를 계산하고, 상기 IT 장비들의 IT 에너지를 계산하는 에너지 계산부와,
상기 에너지 계산부에서 계산된 냉방설비별 에너지와 상기 IT 에너지를 이용하여 연간 냉방 에너지 성능 지표를 계산하는 에너지 성능 지표 계산부를 포함하는 데이터 센터 건물의 냉방 에너지 성능 평가 시스템.The method according to claim 1,
The performance review unit,
And additional information input unit for inputting the weather data, the operation schedule of the IT equipment and the performance coefficient of the cooling equipment,
An energy calculation unit that calculates energy for each cooling facility and calculates IT energy of the IT equipment by using the value input from the additional information input unit and the design power calculated by the cooling system planning unit;
A cooling energy performance evaluation system of a data center building including an energy performance index calculation unit that calculates an annual cooling energy performance index using the energy for each cooling facility calculated by the energy calculation unit and the IT energy.
상기 냉방 설비별 에너지는,
외기 조건이나 상기 IT 장비들의 운전 스케줄에 따라 다르게 계산되는 데이터 센터 건물의 냉방 에너지 성능 평가 시스템.The method according to claim 5,
The energy for each cooling facility,
A cooling energy performance evaluation system in a data center building that is calculated differently according to the outside conditions or the operation schedule of the IT equipment.
상기 에너지 계산부는,
상기 IT 장비들의 운영 스케줄과 상기 IT 장비들의 소요 전력을 이용하여 상기 IT 에너지를 계산하는 데이터 센터 건물의 냉방 에너지 성능 평가 시스템.The method according to claim 5,
The energy calculation unit,
The cooling energy performance evaluation system of a data center building that calculates the IT energy using the operation schedule of the IT equipment and the power required of the IT equipment.
상기 최적안 결정부는,
상기 복수의 설계안들에 대한 상기 냉방 설비의 초기 투자 비용과 운영 비용을 계산하는 비용 계산부와,
상기 복수의 설계안들에 대해 상기 에너지 계산부에서 계산한 상기 냉방설비별 에너지를 입력받는 에너지 계산부와,
상기 복수의 설계안들에 대해 상기 냉방설비별 에너지와 상기 비용 계산부에서 계산한 상기 냉방 설비의 초기 투자 비용과 운영 비용을 비교하여, 최적안을 결정하는 설계안 검토부를 포함하는 데이터 센터 건물의 냉방 에너지 성능 평가 시스템.The method according to claim 5,
The optimal solution determining unit,
And a cost calculation unit for calculating the initial investment and operating costs of the cooling equipment for the plurality of designs,
An energy calculation unit that receives energy for each cooling facility calculated by the energy calculation unit for the plurality of design proposals;
Cooling energy performance of a data center building including a design review unit that compares the energy for each cooling facility with the initial investment cost and the operating cost of the cooling facility calculated by the cost calculation unit for the plurality of design proposals Evaluation system.
성능 검토부가 상기 계획부에서 계획한 설계안에 대한 에너지를 계산하여, 에너지 성능을 평가하는 에너지 성능 평가 단계와;
상기 계획부에서 계획한 설계안들이 복수개일 경우, 최적안 결정부가 상기 복수의 설계안들에 대한 에너지 성능과 비용을 고려하여, 최적안을 결정하는 최적안 결정 단계를 포함하고,
상기 계획 단계는,
설계변수 입력부를 통해 상기 냉방 시스템의 설계안을 계획하기 위해 필요한 설계 변수들을 입력하는 과정과,
최대부하 계산부가 상기 설계변수 입력부에서 입력된 정보에 따라 최대 냉방 부하와 최대 환기 부하를 계산하는 과정과,
냉방 시스템 계획부가 작업자로부터 각 존 별로 DX 공랭식, DX 수냉식, 냉수식 공랭식 냉동기 및 냉수식 수냉식 냉동기를 포함한 열원 시스템 중에서 선택받아서 각 존 별로 냉방 시스템을 설정하고, 상기 작업자로부터 각 존 별로 공조기의 수량을 입력받고, 상기 냉방 시스템에 사용되는 냉각 코일, 칠러 및 냉각탑을 포함한 냉방 설비들에 대한 정보를 입력받고, 상기 최대 냉방 부하와 상기 최대 환기 부하에 적합하도록 각 존 별로 상기 공조기의 용량, 공조 풍량, 상기 냉방설비들의 용량, 설계 풍량 또는 설계 유량, 설계 정압 또는 설계 양정 및 설계 동력을 계산하여, 상기 설정된 냉방 시스템과 상기 냉방 설비들을 상기 최대부하 계산부에서 계산된 값에 적합한 냉방 시스템의 설계안으로 설정하는 과정과,
설계 성능 지표 계산부가 상기 냉방 시스템 계획부에서 계산된 설계 동력과 상기 IT 장비들의 소요 전력을 이용하여 설계 성능 지표를 계산하는 과정을 포함하고,
상기 에너지 성능 평가 단계는,
추가정보 입력부를 통해 기상 데이터, 상기 IT 설비들의 운영 스케줄과 상기 냉방 설비들의 성능 계수를 입력받는 과정과,
에너지 계산부가 상기 추가정보 입력부에서 입력된 값과 상기 냉방 시스템 계획부에서 계산된 설계 동력을 이용하여 상기 냉방설비별 에너지를 계산하고, 상기 IT 장비들의 운영 스케줄과 상기 IT 장비들의 소요 전력을 이용하여 상기 IT 장비들의 IT 에너지를 계산하는 과정과,
에너지 성능 지표 계산부가 상기 에너지 계산부에서 계산된 상기 냉방설비별 에너지와 상기 IT 에너지를 이용하여 연간 냉방 에너지 성능 지표를 계산하는 과정을 포함하는 데이터 센터 건물의 냉방 에너지 성능 평가 방법.A planning stage in which the planning unit plans a design plan of a cooling system of a data center building in which IT equipment including servers, storage and communication equipment is installed;
An energy performance evaluation step of evaluating energy performance by calculating energy for a design plan planned by the planning unit by the performance review unit;
When there are multiple designs proposed by the planning unit, the optimal plan determining unit Considering the energy performance and cost for the plurality of design proposals, and comprising an optimal decision step of determining an optimal plan,
The planning step,
A process of inputting design variables necessary for planning a design plan of the cooling system through a design variable input unit;
The maximum load calculation unit calculates the maximum cooling load and maximum ventilation load according to the information input from the design variable input unit,
The cooling system planning department is selected from heat source systems including DX air-cooled, DX water-cooled, cold-water-cooled freezers and cold-water-cooled freezers for each zone from the operator, sets the cooling system for each zone, and sets the number of air conditioners for each zone from the worker. Input, receiving information about cooling facilities including cooling coils, chillers, and cooling towers used in the cooling system, receiving the capacity of the air conditioner and the air volume of each air conditioner for each zone to be suitable for the maximum cooling load and the maximum ventilation load, Calculate the capacity, design air volume or design flow rate, design static pressure or design lift and design power of the cooling facilities, and set the set cooling system and the cooling facilities as a design plan of a cooling system suitable for the value calculated by the maximum load calculation unit And the process
The design performance index calculation unit includes a process of calculating the design performance index using the design power calculated by the cooling system planning unit and the required power of the IT equipment,
The energy performance evaluation step,
The process of receiving weather data, the operation schedule of the IT facilities and the performance coefficients of the cooling facilities through the additional information input unit,
The energy calculation unit calculates the energy for each cooling facility by using the value input from the additional information input unit and the design power calculated by the cooling system planning unit, and uses the operation schedule of the IT equipment and the required power of the IT equipment. The process of calculating the IT energy of the IT equipment,
A method for evaluating cooling energy performance of a data center building, comprising an energy performance index calculating unit calculating an annual cooling energy performance indicator using the energy for each cooling facility and the IT energy calculated by the energy calculating unit.
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