KR20150104701A

KR20150104701A - Crac 시스템

Info

Publication number: KR20150104701A
Application number: KR1020140026355A
Authority: KR
Inventors: 최병남; 육성진; 정호영; 김학근; 김우중; 정덕수
Original assignee: 주식회사 삼화에이스
Priority date: 2014-03-06
Filing date: 2014-03-06
Publication date: 2015-09-16

Abstract

본 발명은, 통신기기를 탑재한 서버랙 복수개가 열을 이루어 설치되어 있으며, 작업자가 작업할 수 있는 작업공간과, 서로 인접하는 서버랙 열 상호간에 형성되는 랙공간부를 포함하고 있는 CRAC 시스템에 있어서, 외기유입구와, 랙공간부의 내기가 유입되는 내기유입구와, 유입된 외기와 내기 또는 외기와 내기가 혼합된 혼합기를 작업공간으로 배출하는 유출구가 각각 형성되어 있으며, 내부로 흡기유로가 형성되며, 외기댐퍼와, 내기댐퍼를 각각 포함하는 공조기본체, 온/습도센서, 압력센서, 리턴공급부, 송풍유닛 및 온/습도센서와, 압력센서로부터 수신된 정보에 따라 외기댐퍼와 내기댐퍼와, 배출댐퍼와, 송풍유닛을 제어하는 제어부를 포함하는 CRAC 시스템을 제공한다.
따라서 냉각된 공기가 작업공간으로 바로 공급되게 한 후 서버랙을 거치도록 함으로써, 서버랙의 냉각성능은 유지하면서 이와 더불어 작업공간을 보다 쾌적한 상태로 유지할 수 있어 작업자의 작업능률을 향상시킬 수 있다.

Description

CRAC 시스템 {A CRAC system for a data center}

본 발명은 데이터센터의 작업공간을 쾌적하게 하여 작업자의 작업능률을 향상시킬 수 있는 CRAC 시스템에 관한 것이다.

일반적으로 데이터 센터는, 소정 데이터가 입출력되는 복수의 서버를 관리한다. 이렇듯 데이터 센터에는 서버를 비롯한 컴퓨팅 장비가 있는 만큼, 데이터 센터 내의 온도를 양호한 레벨로 유지하기 위한 공조유닛이 배치된다. 이러한 테이터 센터의 공조유닛에 대한 기술의 예로 대한민국 공개특허 제10-2011-0100205호에는 공기유동 측정장치 및 제어유닛을 포함하는 데이터 센터의 냉각장치 및 방법이 개시된 바 있으며, 또다른 기술의 예로 대한민국 등록특허공보 제10-0478755호, 제10-1103394호, 제10-2010-0013312호 등에는 전산실 및 랙에 설치하는 다양한 공기조화장치에 대한 기술이 공개된 바 있다.

그런데, 종래의 데이터센터의 공기조화시스템은, 작업공간의 온도가 높아지면서 작업자에게 불쾌감을 주어 작업성을 저하시키는 문제점이 있었다.

본 발명은, 데이터센터의 작업공간을 쾌적하게 하여 작업자의 작업능률을 향상시킬 수 있는 CRAC 시스템을 제공하는데 목적이 있다.

본 발명은, 통신기기를 탑재한 서버랙 복수개가 열을 이루어 설치되어 있으며, 작업자가 작업할 수 있는 작업공간과, 서로 인접하는 상기 서버랙 열 상호간에 형성되는 랙공간부를 포함하고 있는 데이터센터의 CRAC 시스템에 있어서, 외기가 유입되는 외기유입구와, 상기 랙공간부의 내기가 유입되는 내기유입구와, 유입된 상기 외기와 내기 또는 상기 외기와 상기 내기가 혼합된 혼합기를 상기 작업공간으로 배출하는 유출구가 각각 형성되어 있으며, 내부로 상기 외기와 상기 내기와 상기 혼합기를 상기 유출구로 안내하는 흡기유로가 형성되며, 상기 외기유입구에 구비되어 상기 외기유입구의 개도를 조절하는 외기댐퍼와, 상기 내기유입구에 구비되어 상기 내기유입구의 개도를 조절하는 내기댐퍼를 각각 포함하는 공조기본체; 상기 공조기본체의 내부와 상기 작업공간에 각각 구비되어 상기 내기와, 상기 외기와, 상기 혼합기의 온도 및 습도를 감지하는 온/습도센서; 상기 공조기본체로부터 배출되는 상기 외기 또는 상기 내기 또는 상기 혼합기의 압력을 감지하는 압력센서; 상기 작업공간으로부터 상기 서버랙을 거쳐 상기 랙공간부로 유동한 상기 내기를 흡입하여 상기 내기유입구로 공급하거나 외부와 연통된 배출구를 통하여 외부로 배출시키는 환기덕트와, 상기 배출구에 구비되어 상기 배출구의 개도를 조절하는 배출댐퍼를 포함하는 리턴공급부; 상기 흡기유로 상에 배치되어 유입된 상기 내기와 외기를 상기 유출구로 강제 유동시키는 제1송풍기와, 상기 리턴공급부에 구비되어 흡입된 내기를 상기 배출구로 강제 배출시키는 제2송풍기를 포함하는 송풍유닛; 및 상기 온/습도센서와, 상기 압력센서로부터 수신된 정보에 따라 상기 외기댐퍼와 상기 내기댐퍼와, 상기 배출댐퍼와, 상기 송풍유닛을 제어하는 제어부를 포함하는 CRAC 시스템을 제공한다.

여기서, 상기 공조기본체는, 내부의 상기 흡기유로 상에 배치되어 통과하는 상기 외기 또는 상기 내기 또는 상기 혼합기의 습도를 조절하기 위한 습도조절부와, 상기 습도조절부의 후방에 배치되어 상기 습도조절부를 통과한 상기 외기 또는 상기 내기 또는 상기 혼합기를 냉각하는 냉각부를 포함한다.

또한, 상기 온/습도센서는, 상기 외기유입구 측에 구비되어 상기 외기의 온도 및 습도를 감지하는 외기 온/습도센서와, 상기 내기유입구측에 구비되어 상기 내기의 온도 및 습도를 감지하는 내기 온/습도센서와, 상기 흡기유로 상에 구비되어 상기 혼합기의 온도 및 습도를 감지하는 혼합기 온/습도센서와, 상기 작업공간에 구비되어 상기 작업공간의 온도 및 습도를 감지하는 실내 온/습도센서를 포함한다.

또한, 상기 압력센서는, 상기 유출구로부터 배출되는 상기 외기 또는 상기 내기 또는 상기 혼합기의 압력을 측정하는 정압센서와, 상기 작업공간의 압력과 상기 리턴공급부 내의 압력 차를 감지할 수 있는 차압센서를 포함하고, 이때 상기 제어부는, 설정된 차압 이상으로 차압이 측정될 경우 상기 제2송풍팬의 풍량을 보정하여 상기 제2송풍팬을 제어하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 CRAC 시스템은, 상기 데이터센터의 바닥에 구비되어 상기 공조기본체의 유출구로부터 배출되는 상기 외기 또는 상기 내기 또는 상기 혼합기를 상기 작업공간으로 공급하는 공급덕트와, 상기 공급덕트 내에 구비되고 상기 제어부의 제어신호에 따라 유동하는 상기 외기 또는 상기 내기 또는 상기 혼합기의 유량을 조절하는 유량조절밸브를 더 구비하고, 상기 환기덕트는, 상기 데이터센터의 천정에 구비되어 상기 랙공간부의 상기 내기를 흡입하고, 일측이 상기 내기유입구와 연통되고 타측은 상기 배출구와 연통되어 상기 내기를 상기 내기유입구로 공급하거나 외부로 배출시키는 것이 바람직하다.

또한, 상기 데이터센터는, 상기 복수개의 서버랙 열 상측에 구비되어 상기 랙공간부를 밀폐시키되, 연통구가 형성되어, 상기 랙공간부의 상기 내기를 상기 연통구를 통하여 상기 리턴공급부로 배출시키는 랙연통부를 포함한다.

또한, 상기 제어부는, 상기 온/습도센서로부터 수신된 정보에 따라 상기 외기댐퍼와 상기 내기댐퍼를 제어하여 상기 외기와 내기의 혼합량을 제어하고, 상기 압력센서로부터 수신된 정보에 따라 상기 제1송풍기와 상기 제2송풍기를 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어부는, 상기 압력센서로부터 수신된 배출공기의 압력이 설정된 압력값보다 낮은 값일 경우 외부로 배출되는 내기를 감소시키도록 상기 제2송풍기를 제어하고, 상기 압력센서로부터 수신된 배출공기의 압력이 설정된 압력값보다 높은 값일 경우, 외부로 배출되는 내기를 증가시키도록 상기 제2송풍기를 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어부는, 상기 작업공간으로 외기만이 공급되도록 하는 전외기모드인 경우, 상기 내기댐퍼는 폐쇄하고, 상기 외기댐퍼와 상기 배출댐퍼는 개방하여, 상기 외기가 상기 작업공간에서 상기 서버랙을 거쳐 상기 랙공간부로 공급된 후 상기 리턴공급부를 통하여 외부로 배출되게 하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 제어부는, 상기 배출구로 배출되는 배출공기량이 상기 작업공간으로 공급되는 외기량 보다 크지 않도록 상기 외기댐퍼를 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어부는, 상기 작업공간으로 외기가 유입되고 내기가 순환되도록 하는 혼합모드인 경우, 상기 내기댐퍼와, 상기 외기댐퍼와, 상기 배출댐퍼 각각의 개도를 비례제어를 통하여 조절하여, 상기 외기와 상기 내기가 상기 공조기본체를 거쳐 상기 작업공간으로 유입되게 하고, 상기 작업공간에서 상기 서버랙을 거쳐 상기 랙공간부로 공급된 상기 내기 중 일부는 상기 리턴공급부를 거쳐 상기 유입구로 공급되고 나머지는 외부로 배출되게 하는 것이 바람직하다. 이때, 상기 제어부는, 공급되는 상기 외기량의 범위 내에 상기 내기를 배출하도록 상기 제2송풍기를 제어하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 제어부는, 환기모드인 경우, 상기 내기댐퍼는 개방하고, 상기 외기댐퍼와 상기 배출댐퍼는 각각 폐쇄하여, 상기 외기의 유입을 차단하고, 상기 내기가 상기 작업공간에서 상기 서버랙을 거쳐 상기 랙공간부로 공급된 후 상기 리턴공급부를 통하여 상기 공조기본체로 공급되게 한 후 상기 작업공간으로 다시 공급되도록 하여 상기 내기만이 순환되게 하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 CRAC 시스템은 다음과 같은 효과를 제공한다.

첫째, 그 자체가 단위모듈이 되어 모듈화가 용이하기 때문에, 모델에 따라 복수개를 병렬로 연결하여 모듈화할 수 있어 확장이 용이하며, 시공 및 유지보수가 편리하다.

둘째, 냉각된 공기가 작업공간으로 바로 공급되게 한 후 서버랙을 거치도록 함으로써, 서버랙의 냉각성능은 유지하면서 이와 더불어 작업공간을 보다 쾌적한 상태로 유지할 수 있어 작업자의 작업능률을 향상시킬 수 있다.

셋째, 냉방운전을 위하여 외기를 이용함으로써 에너지효율을 향상시킬 수 있으며, 공급되는 공기의 질을 향상시킬 수 있어 쾌적한 실내를 조성할 수 있다.

넷째, 외기, 내기의 엔탈피에 의해 자동으로 혼합 및 전외기, 내기 전용 제어가 가능하고, 상황에 따라 작업자가 다양한 공기조화모드를 구현할 수 있어 그 활용성을 향상시킬 수 있다.

다섯째, 공조기본체의 구조를 간단하게 하여 불필요한 챔버와 덕트로 인한 정압손실을 최소화할 수 있어, 이로 인한 송풍유닛의 소비 전력량을 저감시킬 수 있어 경제적이다.

여섯째, 온도에 의한 제어뿐만 아니라 압력에 의한 제어도 병행하여, 기존의 온도에 의해서만 제어했을 경우 발생되는 정확한 데이터를 얻기 힘든 점, 가령 평균값을 얻을 수는 있으나 전체 서버랙의 정확한 정보는 확인하기 힘든 점 및 부분적으로 과열되는 곳이 있을 수 있는 문제점을 보완하여, 전체적으로 균일한 값을 얻을 수 있으며, 서버랙에 일정한 풍량을 보낼 수 있다.

일곱째, 상대습도가 아닌 절대습도에 의한 습도제어를 통하여 상대습도에 의한 제어보다 안정적인 제어가 가능하다.

여덟째, 추가 모듈 장착으로 에너지 사용 모니터링이 가능하다.

아홉째, 빌트업(Built-up) 공기조화시스템으로서 최적의 공기조화를 이룰 수 있으며, 외부공기를 이용하여 친환경적이고 에너지효율을 극대화시킬 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 CRAC 시스템을 개략적으로 나타낸 구성도이다.
도 2는 도 1의 제어부의 제어흐름을 나타내는 블록도이다.
도 3은 도 1의 CRAC 시스템의 전외기모드인 경우 공기흐름을 나타내는 구성도이다.
도 4는 도 1의 CRAC 시스템의 환기모드인 경우 공기흐름을 나타내는 구성도이다.
도 5는 도 1의 CRAC 시스템에서 혼합모드인 경우 공기흐름을 나타내는 구성도이다.
도 6은 도 1의 CRAC 시스템을 단위모듈로 하여 단위모듈을 병렬로 연결하여 모듈화한 경우를 나타내는 평면도이다.
도 7은 도 6의 모듈화한 CRAC 시스템의 측면도이다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

먼저, 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 CRAC 시스템(Computer-room air conditioning system, 1000)은, 공조기본체(100)와, 온/습도센서(200)와, 압력센서(300)와, 리턴공급부(400)와, 송풍유닛(500; 도 2참조)과, 제어부(600)를 포함한다.

우선, 상기 CRAC 시스템(1000)의 구성을 설명하기에 앞서, 상기 데이터실은 통신기기를 탑재한 서버랙(10) 복수개가 열을 이루어 설치되어 있으며, 세부적으로는 작업자가 작업할 수 있는 작업공간(20)과, 서로 인접하는 상기 서버랙(10) 열 상호간에 형성되는 랙공간부(30)를 포함하고 있다.

상세하게, 상기 데이터실은, 상기 복수개의 서버랙(10) 열 상측에 구비되어 상기 랙공간부(30)를 밀폐시키되, 연통구(910)가 형성된 랙연통부(900)를 포함하고 있다. 이에, 상기 데이터실은, 공기가 상기 작업공간(20)에서 상기 서버랙(10)을 거쳐 상기 랙공간부(30)로 유입되고, 상기 랙공간부(30)의 내기는 상기 랙연통구(910)를 통하여 상기 리턴공급부(400)로 배출시키는 구조로 되어 있다.

상기 공조기본체(100)는, 상부 일측으로 외기가 유입되는 외기유입구(101)와, 상부 타측으로 상기 랙공간부(30)의 내기가 유입되는 내기유입구(102)가 각각 형성되어 있다. 또한 상기 공조기본체(100)는, 하부 타측으로 유입된 상기 외기와 내기 또는 상기 외기와 상기 내기가 혼합된 혼합기를 상기 작업공간(20)으로 배출하는 유출구(103)가 형성되어 있으며, 내부에 상기 외기와 상기 내기와 상기 혼합기를 상기 유출구(103)로 안내하는 흡기유로(104)가 형성되어 있다.

또한, 상기 공조기본체(100)는 상기 외기유입구(101)에 구비되어 상기 외기유입구(101)의 개도를 조절하는 외기댐퍼(110)와, 상기 내기유입구(102)에 구비되어 상기 내기유입구(102)의 개도를 조절하는 내기댐퍼(120)를 포함하고 있다.

여기서, 상기 외기댐퍼(110)와 상기 내기댐퍼(120)는 개도량에 의하여 통과하는 유체의 유량을 조절하는 공지의 댐퍼장치로서 이에 대한 상세한 설명은 생략하기로 한다.

상기 공조기본체(100)는, 내부에 습도조절부(710)와, 냉각부(720)를 포함한다. 상기 습도조절부(710)는, 상기 흡기유로(104) 상에 배치되어 통과하는 상기 외기 또는 상기 내기 또는 상기 혼합기의 습도를 조절하는 역할을 한다.

상기 냉각부(720)는, 상기 흡기유로(104) 상의 상기 습도조절부(710)의 후방에 배치되어 상기 습도조절부(710)를 거친 상기 외기 또는 상기 내기 또는 상기 혼합기를 냉각하는 역할을 한다.

여기서, 상기 습도조절부(710)와, 상기 냉각부(720)는 각각 작동유체를 통하여 공기의 습도와 온도를 조절한다. 이에 대하여 상세하게 살펴보면, 상기 습도조절부(710)는 상기 작동유체를 분사하여 공기의 습도를 조절하는 구조를 적용하고, 또한 상기 냉각부(720)는 일정 온도의 상기 작동유체가 유동하는 열교환코일을 포함하여, 상기 공기가 작동유체가 열교환을 하여 냉각 또는 가열되는 구조를 적용하는 것이 바람직하다.

이때, 상기 습도조절부(710)와 상기 냉각부(720)는 각각 상기 작동유체의 유량을 조절할 수 있는 복합밸브(711)를 더 구비하며, 상기 복합밸브(711)는 상기 CRAC 시스템(1000)에 내장되는 형태로 구비된다.

한편, 상기 습도조절부(710)와 상기 냉각부(720)는 상기한 바와 같이 작동유체를 분사 및 열교환코일을 적용한 경우를 실시예로 나타내었으나, 이는 바람직한 실시예로 상기한 실시예 외 상기한 목적을 달성할 수 있다면 공지의 습도조절장치와 냉각장치를 적용할 수 있음은 물론이다.

상기 CRAC 시스템(1000)은, 상기 데이터센터의 바닥에 구비되어 상기 공조기본체(100)의 유출구(103)로부터 배출되는 상기 외기 또는 상기 내기 또는 상기 혼합기를 상기 작업공간(20)으로 공급하는 공급덕트(810)를 포함하고 있다. 이에, 상기 작업공간(20)은 상기 공조기본체(100)로부터 배출되는 공기가 바닥으로부터 공급되는 구조로 되어 있다.

여기서, 상기 CRAC 시스템(1000)은, 상기 공급덕트(810) 내에 상기 제어부(600)의 제어신호에 따라 작동하는 유량조절밸브(820)를 구비하여, 통과하는 상기 외기 또는 상기 내기 또는 상기 혼합기의 유량을 조절할 수 있다. 여기서, 상기 유량조절밸브(820)는 쿨존(Cool zone)의 온도를 설정 온/습도 범위내로 유지하기 위하여 PID제어를 하며, 제습은 절대습도를 이용하여 제어한다. 그리고 상기 유량조절밸브(820)는 도시된 바와 같은 댐퍼구조 등 상기한 목적을 달성할 수 있다면 다양한 구성이 적용될 수 있다.

상기 온/습도센서(200)는, 상기 공조기본체(100)의 내부와 상기 작업공간(20)에 각각 구비되어 상기 내기와, 상기 외기와, 상기 혼합기의 온도 및 습도를 감지하여, 이에 대한 온도정보를 상기 제어부(600)로 전송한다. 상세하게, 상기 온/습도센서(200)는 외기 온/습도센서(210)와, 내기 온/습도센서(220)와, 혼합기 온/습도센서(230)와, 실내 온/습도센서(240)를 포함한다.

상기 외기 온/습도센서(210)는, 상기 공조기본체(100)의 상기 외기유입구(101) 측에 구비되어 상기 외기의 온도 및 습도를 감지한다.

상기 내기 온/습도센서(220)는, 상기 공조기본체(100)의 상기 내기유입구(102)측에 구비되어 상기 내기의 온도 및 습도를 감지한다.

상기 혼합기 온/습도센서(230)는, 상기 흡기유로(104) 상에 구비되어 후술하는 혼합모드인 경우 상기 외기와 상기 내기가 혼합된 혼합기의 온도 및 습도를 감지한다.

상기 실내 온/습도센서(240)는, 상기 작업공간(20)에 구비되어 상기 작업공간(20)의 온도 및 습도를 감지하며, 바람직하게는 상기 작업공간(20)의 상기 서버랙의 상측에 위치하는 것이 바람직하다.

상기 압력센서(300)는, 상기 공조기본체(100)로부터 배출되는 상기 외기 또는 상기 내기 또는 상기 혼합기의 압력을 감지한다. 상세하게, 상기 압력센서(300)는, 상기 유출구(103)로부터 배출되는 상기 외기 또는 상기 내기 또는 상기 혼합기의 압력을 측정하는 정압센서(310)와, 상기 작업공간(20)의 압력과 상기 리턴공급부(400) 내의 내기의 압력 차를 감지할 수 있는 차압센서(320)를 포함한다. 여기서, 상기 정압센서(310)는 상기 작업공간(20)의 하측(under the floor)에 설치하는 것이 바람직하다.

상기 리턴공급부(400)는, 상기 작업공간(20)으로부터 상기 서버랙(10)을 거쳐 상기 랙공간부(30)로 유동한 상기 내기를 흡입하여, 상기 공조기본체(100) 또는 외부로 공급 및 배출하는 역할을 한다.

상세하게, 상기 리턴공급부(400)는, 상기 데이터센터의 천정에 구비되어 상기 랙공간부(30)의 상기 내기를 흡입하고, 일측이 상기 내기유입구(102)와 연통되어 유입된 내기를 상기 내기유입구(102)로 공급하고, 타측은 외부와 연통된 배출구(401)가 형성되어 유입된 내기를 외부로 배출시키는 환기덕트(410)를 포함한다.

여기서, 상기 리턴공급부(400)는, 상기 환기덕트(410)의 내부 상기 배출구(401)에 구비되어 상기 배출구(401)의 개도를 조절하는 배출댐퍼(420)를 구비한다.

상기 송풍유닛(500)은, 제1송풍기(510)와, 제2송풍기(520)를 포함한다. 상기 제1송풍기(510)는, 상기 흡기유로(104) 상에 배치되어 유입된 상기 내기와 외기를 상기 유출구(103)로 강제 유동시키는 역할을 한다. 상기 제2송풍기(520)는, 상기 리턴공급부(400)의 상기 배출구(401)측에 구비되어 흡입된 내기를 상기 배출구(401)로 강제 배출시키는 역할을 한다.

도 2를 참조하면, 상기 제어부(600)는, 상기 온/습도센서(200)와, 상기 압력센서(300)로부터 수신된 정보에 따라 상기 외기댐퍼(110)와 상기 내기댐퍼(120)와, 상기 배출댐퍼(420)와, 상기 송풍유닛(500)과, 상기 공조기본체(100)의 습도조절부(710)와 냉각부(720)를 제어한다.

상세하게, 상기 제어부(600)는, 상기 온/습도센서(200)로부터 수신된 정보에 따라 상기 외기댐퍼(110)와 상기 내기댐퍼(120)를 제어하여 상기 외기와 내기의 혼합량을 제어하고, 상기 압력센서(300)로부터 수신된 정보에 따라 상기 제1송풍기(510)와 상기 제2송풍기(520)를 제어한다.

또한, 상기 제어부(600)는 가습제어에 있어서 절대 습도로 제어하며 PID연산에 의한 시간양으로 가습밸브(미도시)를 오픈/크로즈(Open/close)하여 제어함으로써, 상대습도에 의한 제어에 비하여 안정적인 제어가 가능하다.

또한, 상기 제어부(600)는, 외기풍량에 의하여 상기 제2송풍기(520)이 제어되는 도중 설정된 차압 이상으로 차압이 측정될 경우 상기 제2송풍기(520)의 풍량을 보정하여 상기 제2송풍기(520)을 제어한다.

또한, 상기 제어부(600)는, 상기 압력센서(300)로부터 수신된 배출공기의 압력이 설정된 압력값보다 낮은 값일 경우 외부로 배출되는 내기를 감소시키도록 상기 제2송풍기(520)를 제어하고, 상기 압력센서(300)로부터 수신된 배출공기의 압력이 설정된 압력값보다 높은 값일 경우, 외부로 배출되는 내기를 증가시키도록 상기 제2송풍기(520)를 제어한다.

상기한 바와 같이, CRAC 시스템(1000)은, 온도에 의한 제어뿐만 아니라, 압력에 의한 제어도 병행함으로써, 온도에 의한 제어로부터 얻을 수 있는 간단한 시스템 구조와, 제어의 용이성의 장점과 함께, 압력에 의한 제어로부터 얻을 수 있는 전체적으로 균일한 데이터를 얻을 수 있는 장점 모두를 얻을 수 있음은 물론, 상기 서버랙에 일정한 풍량을 보낼 수 있어 서버랙의 냉각 및 전체 공기조화효율의 향상을 가져올 수 있다.

이하, 도 3 내지 도 5를 참조하여, 다양한 공기조화모드에서의 상기 제어부(600)의 제어방식에 대하여 살펴보기로 한다.

우선, 실시되는 공조모드는, 전외기모드와, 혼합모드와, 환기모드로 이루어지며, 이러한 각 공조모드는 외기엔탈피와 내기엔탈피를 비교하여 적합한 공조모드를 선택할 수 있으며, 이때 제어에 사용되는 엔탈피, 절대습도 및 노점온도는 상기 온/습도센서(200) 값에 의해 상기 제어부(600) 내부연산을 통하여 산출된다.

도 3은 상기 작업공간(20)으로 외기만이 공급되도록 하는 전외기모드인 경우를 나타내는 도면으로 도면을 참조하면, 상기 제어부(600)는, 상기 내기댐퍼(120)는 폐쇄하고, 상기 외기댐퍼(110)는 개방하며, 상기 배출댐퍼(420)는 개방한다. 이에 따라, 상기 전외기모드는 상기 외기가 상기 작업공간(20)에서 상기 서버랙(10)을 거쳐 상기 랙공간부(30)로 공급된 후 상기 리턴공급부(400)를 통하여 외부로 배출되게 하는 공기조화모드이다.

이때 상기 제어부(600)는, 상기 배출구(401)로 배출되는 배출공기량이 상기 작업공간(20)으로 공급되는 외기량 보다 크지 않도록 상기 외기댐퍼(110)를 제어하는 것이 바람직하다. 즉, 상기 전외기모드는 공급 풍량만큼 배기하도록 제어한다.

한편, 상기 전외기모드는 상기 외기 온/습도센서(210)와 상기 내기 온/습도센서(220)를 통하여 외기엔탈피(OA H)와 내기엔탈피(RA H)를 비교하여, 상기 내기엔탈피가 상기 외기엔탈피 보다 크고(OA H<RA H), 외기의 온/습도가 설정된 온/습도보다 높아 냉각이 필요한 경우에 실시되는 것이 바람직하다.

도 4는 상기 작업공간(20)으로 외기가 유입되고 내기가 순환되도록 하는 혼합모드인 경우를 나타낸 도면으로 도면을 참조하면, 상기 제어부(600)는, 상기 내기댐퍼(120)와, 상기 외기댐퍼(110)와, 상기 배출댐퍼(420) 각각의 개도를 비례제어를 통하여 조절한다.

이로 인하여, 상기 혼합모드는 상기 외기와 상기 내기가 상기 공조기본체(100)를 거쳐 상기 작업공간(20)으로 유입되게 하고, 상기 작업공간(20)에서 상기 서버랙(10)을 거쳐 상기 랙공간부(30)로 공급된 상기 내기 중 일부는 상기 리턴공급부(400)를 거쳐 상기 유입구로 공급되고 나머지는 외부로 배출되게 한다.

이때, 상기 제어부(600)는, 공급되는 상기 외기의 도입유량의 범위 내에 상기 내기를 배출하도록 상기 제2송풍기(520)를 제어하는 것이 바람직하다.

한편, 상기 혼합모드는 상기 온/습도센서(200)를 통하여 외기엔탈피(OA H)와 내기엔탈피(RA H)를 비교하여, 상기 내기엔탈피가 상기 외기엔탈피 보다 크고(OA H<RA H), 외기의 온/습도가 설정된 온/습도보다 같거나 낮아 냉각이 필요하지 않는 경우 실시하는 것이 바람직하다.

또한, 상기 혼합모드는 공급풍량을 계산하고 외기와 환기 및 혼합 온도를 이용하여 외기 도입율을 계산하여 외기량을 계산한 후 같은 양 만큼을 배기하도록 상기 제2송풍기(520)를 제어하며, 상기 제2송풍기(520)의 제어범위(30%) 이내에서는 상기 제2송풍기(520)는 작동을 멈추고 상기 배기댐퍼로 제어한다.

도 5는 환기모드인 경우를 나타낸 도면으로 도면을 참조하면, 상기 제어부(600)는, 상기 내기댐퍼(120)는 개방하고, 상기 외기댐퍼(110)와 상기 배출댐퍼(420)는 각각 폐쇄한다.

이에 상기 환기모드는, 상기 외기의 유입을 차단하고, 상기 내기가 상기 작업공간(20)에서 상기 서버랙(10)을 거쳐 상기 랙공간부(30)로 공급된 후 상기 리턴공급부(400)를 통하여 상기 공조기본체(100)로 공급되게 한 후 상기 작업공간(20)으로 다시 공급하여 상기 내기만이 순환되게 하는 공기조화모드이다.

여기서, 상기 환기모드는 상기 온/습도센서(200)를 통하여 외기엔탈피(OA H)와 내기엔탈피(RA H)를 비교하여, 상기 내기엔탈피가 상기 외기엔탈피 보다 작거나 같을 경우(OA H≥RA H) 실시하는 것이 바람직하다.

여기서, 상기 환기모드는 상기 외기댐퍼(110)와, 상기 내기댐퍼(120)와, 상기 배출댐퍼(420)의 제어를 습공기선도상에서 쿨존(Cool zone)의 설정 온/습도를 유지할 수 있는 범위 내에서 조절되어야 한다.

가령, 상기 환기모드에서 상기 배기댐퍼는 두가지 모드로 제어되며 배기풍량이 제2송풍기(520)의 제어 범위내에 있을 경우에는 상기 배기댐퍼는 풀 오픈(Full open)되며, 배기풍량이 적어서 상기 제2송풍기(520)의 작동을 멈춰야 하는 경우에는 배기풍량에 맞추어 상기 배기댐퍼가 비례제어된다.

또한, 상기 전외기모드와, 상기 혼합모드와, 상기 환기모드는, 가습이 필요할 경우에 대응하여 상기 습도조절부(710)를 온/오프(On/off)제어할 수 있다.

부가하여, 상기 CRAC 시스템(1000)의 오동작시 조치방안을 살펴보기로 한다. 먼저, 상기 제1 및 제2송풍기(510,520)은, 제어판넬 내부에 설치된 인버터를 수동모드로 변환하여 동작시킬 수 있으며, 이는 간단한 키 조작으로 가능하고, 기동/정지 및 스피드 변환 또한 수동으로 조작할 수 있다.

다음으로 유량조절밸브(820)는, 밸브 자체에는 이상이 없으나 제어적으로 오작동 할 경우에는 제어 판넬 내부의 바이패스 선택 스위치를 수동 모드로 변환하여 다이얼 조작으로 개폐를 제어할 수 있으며, 만약 상기 유량조절밸브(820) 자체에 이상이 있을 경우에는 본체에 설치되어 있는 수동조작장치를 이용하여 개폐를 제어할 수 있다.

끝으로, 외기댐퍼(110)와 내기댐퍼(120)는 댐퍼모드 자체에는 이상이 없으나 제어적으로 오작동 할 경우 제어판넬 내부의 바이패스 선택 스위치를 수동 모드로 변환하여 다이얼 조작으로 댐퍼의 개폐를 제어할 수 있으며, 만약 댐퍼모터 자체에 이상이 있을 경우에는 댐퍼모터에 연결된 전원을 해제한 후 댐퍼모터 본체의 수동 조작 버튼을 누른후 댐퍼핸들을 이용하여 댐퍼를 개폐할 수 있다.

한편, 도 4 및 도 5를 참조하면, 상기 CRAC 시스템(1000)는 그 자체가 하나의 단위모듈이 되어, 상기 CRAC 시스템(1000) 복수개가 병렬로 연결되어 모듈화될 수 있다.

상세하게, 종래에는 각각의 공기조화장치를 병렬로 연결하기 위해서는 외부에서 작동유체의 공급배관 및 밸브 등을 포함하는 일련의 구성을 설치해야 하기 때문에 모듈화하기가 어려웠던 반면, 상기 CRAC 시스템(1000)는 상기 복합밸브(711)와 유량조절밸브(820)가 내장 설치되어 있기 때문에 상기 CRAC 시스템(1000) 복수개를 서로 병렬연결 하여도 이에 따른 밸브의 추가 설치가 필요 없이 모듈화가 용이하여 모델에 따라 확장이 용이하고, 또한 개별적인 제어뿐만 아니라 시공 및 유지보수가 편리한 장점을 제공할 수 있다.

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.

100... 공조기본체 101... 외기유입구
102... 내기유입구 103... 유출구
104... 흡기유로 110... 외기댐퍼
120... 내기댐퍼 200.. 온/습도센서
210... 외기 온/습도센서 220... 내기 온/습도센서
230... 혼합기 온/습도센서 240... 실내 온/습도센서
300... 압력센서 310... 정압센서
320... 차압센서 400... 리턴공급부
401... 배출구 410... 환기덕트
420... 배출댐퍼 500... 송풍유닛
510... 제1송풍기 520.. 제2송풍기
600... 제어부 710... 습도조절부
720... 냉각부 810... 공급덕트
820... 유량조절밸브 900... 랙연통부
910... 연통구 1000... CRAC 시스템

Claims

통신기기를 탑재한 서버랙 복수개가 열을 이루어 설치되어 있으며, 작업자가 작업할 수 있는 작업공간과, 서로 인접하는 상기 서버랙 열 상호간에 형성되는 랙공간부를 포함하고 있는 CRAC 시스템에 있어서,
외기가 유입되는 외기유입구와, 상기 랙공간부의 내기가 유입되는 내기유입구와, 유입된 상기 외기와 내기 또는 상기 외기와 상기 내기가 혼합된 혼합기를 상기 작업공간으로 배출하는 유출구가 각각 형성되어 있으며, 내부로 상기 외기와 상기 내기와 상기 혼합기를 상기 유출구로 안내하는 흡기유로가 형성되며, 상기 외기유입구에 구비되어 상기 외기유입구의 개도를 조절하는 외기댐퍼와, 상기 내기유입구에 구비되어 상기 내기유입구의 개도를 조절하는 내기댐퍼를 각각 포함하는 공조기본체;
상기 공조기본체의 내부와 상기 작업공간에 각각 구비되어 상기 내기와, 상기 외기와, 상기 혼합기의 온도 및 습도를 감지하는 온/습도센서;
상기 공조기본체로부터 배출되는 상기 외기 또는 상기 내기 또는 상기 혼합기의 압력을 감지하는 압력센서;
상기 작업공간으로부터 상기 서버랙을 거쳐 상기 랙공간부로 유동한 상기 내기를 흡입하여 상기 내기유입구로 공급하거나 외부와 연통된 배출구를 통하여 외부로 배출시키는 환기덕트와, 상기 배출구에 구비되어 상기 배출구의 개도를 조절하는 배출댐퍼를 포함하는 리턴공급부;
상기 흡기유로 상에 배치되어 유입된 상기 내기와 외기를 상기 유출구로 강제 유동시키는 제1송풍기와, 상기 리턴공급부에 구비되어 흡입된 내기를 상기 배출구로 강제 배출시키는 제2송풍기를 포함하는 송풍유닛; 및
상기 온/습도센서와, 상기 압력센서로부터 수신된 정보에 따라 상기 외기댐퍼와 상기 내기댐퍼와, 상기 배출댐퍼와, 상기 송풍유닛을 제어하는 제어부를 포함하는 CRAC 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 공조기본체는,
상기 흡기유로 상에 배치되어 통과하는 상기 외기 또는 상기 내기 또는 상기 혼합기의 습도를 조절하기 위한 습도조절부와,
상기 습도조절부의 후방에 배치되어 상기 습도조절부를 통과한 상기 외기 또는 상기 내기 또는 상기 혼합기를 냉각하는 냉각부를 포함하는 CRAC 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 온/습도센서는,
상기 외기유입구 측에 구비되어 상기 외기의 온도 및 습도를 감지하는 외기 온/습도센서와,
상기 내기유입구측에 구비되어 상기 내기의 온도 및 습도를 감지하는 내기 온/습도센서와,
상기 흡기유로 상에 구비되어 상기 혼합기의 온도 및 습도를 감지하는 혼합기 온/습도센서와,
상기 작업공간에 구비되어 상기 작업공간의 온도 및 습도를 감지하는 실내 온/습도센서를 포함하는 CRAC 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 압력센서는,
상기 유출구로부터 배출되는 상기 외기 또는 상기 내기 또는 상기 혼합기의 압력을 측정하는 정압센서와,
상기 작업공간의 압력과 상기 리턴공급부 내의 압력 차를 감지할 수 있는 차압센서를 포함하고,
상기 제어부는,
설정된 차압 이상으로 차압이 측정될 경우 상기 제2송풍팬의 풍량을 보정하여 상기 제2송풍팬을 제어하는 CRAC 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 데이터센터의 바닥에 구비되어 상기 공조기본체의 유출구로부터 배출되는 상기 외기 또는 상기 내기 또는 상기 혼합기를 상기 작업공간으로 공급하는 공급덕트와,
상기 공급덕트 내에 구비되고 상기 제어부의 제어신호에 따라 유동하는 상기 외기 또는 상기 내기 또는 상기 혼합기의 유량을 조절하는 유량조절밸브를 더 구비하고,
상기 환기덕트는, 상기 데이터센터의 천정에 구비되어 상기 랙공간부의 상기 내기를 흡입하고, 일측이 상기 내기유입구와 연통되고 타측은 상기 배출구와 연통되어 상기 내기를 상기 내기유입구로 공급하거나 외부로 배출시키는 CRAC 시스템.
청구항 1에 있어서,
상기 데이터센터는,
상기 복수개의 서버랙 열 상측에 구비되어 상기 랙공간부를 밀폐시키되, 연통구가 형성되어, 상기 랙공간부의 상기 내기를 상기 연통구를 통하여 상기 리턴공급부로 배출시키는 랙연통부를 포함하는 CRAC 시스템.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는,
상기 온/습도센서로부터 수신된 정보에 따라 상기 외기댐퍼와 상기 내기댐퍼를 제어하여 상기 외기와 내기의 혼합량을 제어하고,
상기 압력센서로부터 수신된 정보에 따라 상기 제1송풍기와 상기 제2송풍기를 제어하는 CRAC 시스템.
청구항 7에 있어서,
상기 제어부는,
상기 압력센서로부터 수신된 배출공기의 압력이 설정된 압력값보다 낮은 값일 경우 외부로 배출되는 내기를 감소시키도록 상기 제2송풍기를 제어하고,
상기 압력센서로부터 수신된 배출공기의 압력이 설정된 압력값보다 높은 값일 경우, 외부로 배출되는 내기를 증가시키도록 상기 제2송풍기를 제어하는 CRAC 시스템.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 작업공간으로 외기만이 공급되도록 하는 전외기모드인 경우,
상기 내기댐퍼는 폐쇄하고, 상기 외기댐퍼와 상기 배출댐퍼는 개방하여, 상기 외기가 상기 작업공간에서 상기 서버랙을 거쳐 상기 랙공간부로 공급된 후 상기 리턴공급부를 통하여 외부로 배출되게 하는 CRAC 시스템.
청구항 9에 있어서,
상기 제어부는,
상기 배출구로 배출되는 배출공기량이 상기 작업공간으로 공급되는 외기량 보다 크지 않도록 상기 외기댐퍼를 제어하는 CRAC 시스템.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는, 상기 작업공간으로 외기가 유입되고 내기가 순환되도록 하는 혼합모드인 경우,
상기 내기댐퍼와, 상기 외기댐퍼와, 상기 배출댐퍼 각각의 개도를 비례제어를 통하여 조절하여, 상기 외기와 상기 내기가 상기 공조기본체를 거쳐 상기 작업공간으로 유입되게 하고, 상기 작업공간에서 상기 서버랙을 거쳐 상기 랙공간부로 공급된 상기 내기 중 일부는 상기 리턴공급부를 거쳐 상기 유입구로 공급되고 나머지는 외부로 배출되게 하는 CRAC 시스템.
청구항 11에 있어서,
상기 제어부는,
공급되는 상기 외기량의 범위 내에 상기 내기를 배출하도록 상기 제2송풍기를 제어하는 CRAC 시스템.
청구항 1 내지 청구항 6 중 어느 한 항에 있어서,
상기 제어부는, 환기모드인 경우,
상기 내기댐퍼는 개방하고, 상기 외기댐퍼와 상기 배출댐퍼는 각각 폐쇄하여, 상기 외기의 유입을 차단하고, 상기 내기가 상기 작업공간에서 상기 서버랙을 거쳐 상기 랙공간부로 공급된 후 상기 리턴공급부를 통하여 상기 공조기본체로 공급되게 한 후 상기 작업공간으로 다시 공급되도록 하여 상기 내기만이 순환되게 하는 CRAC 시스템.