利用热管的数据中心的空调系统及其控制方法

利用热管的数据中心的空调系统及其控制方法
【专利摘要】本发明涉及利用热管的数据中心的空调系统及其控制方法，包括：冷却室，使数据中心内的空气借助第一送风机流入并向数据中心循环供给；散热室，与冷却室相隔，向内吸入外部空气并向外排出；热管，使蒸发部和冷凝部分别位于冷却室和散热室，使工作流体在蒸发器和冷凝部反复进行相变化，使通过冷却室的空气被冷却，使通过散热室的空气与冷凝部热交换；喷射部，设在散热室内，设有喷射喷嘴；冷却部，设在冷却室内，冷却通过蒸发器的空气；干球温度测定部及湿球温度测定部，测定外部空气的干球温度及湿球温度并以检测信号形式输出；控制部，从干球温度检测部及湿球温度检测部接收检测信号，控制喷射部及冷却部。本发明能体现真正意义的环保及节能型数据中心。
【专利说明】利用热管的数据中心的空调系统及其控制方法

【技术领域】
[0001] 本发明涉及利用热管的数据中心的空调系统及其控制方法，更详细地，涉及利用 自然能源使IT相关设备的运行环境维持在最优环境，并避免外部的空气直接向服务器机 房等数据中心的内部流入的利用热管的数据中心的空调系统及其控制方法。

【背景技术】
[0002] 最近，极度的异常气候现象使得夏季因37?40°C上下的极度的酷热和伴随着暴 雨的暴风等而在供电方面经历着很大的困难，而在冬季因创纪录的寒流而引发史上前所未 有的电力不足，从而增加大规模的电力供应中断（Black out)的担忧。尽管存在这种担忧， 但当前没有能够立刻增加电力供应的方法，因而目前只能依赖于电力需求管理和节电活动 开展。
[0003] 另一方面，随着IT产业的极速发展，相关设备的性能及处理能力也在几何级数增 长，且多种数据中心的需要也在剧增。与人类居住的在室空间相比，这种数据中心更接近于 优先使IT设备的运行环境维持在最优的状态的产业建筑。即，为了提供设备的保护和稳定 的运转条件而着重于环境调节，而非节能。这是因为伴随着IT设备的错误或故障的经济损 失远远大于能源费用，因此没有考虑积极的节能方案。
[0004] 但随着全球化趋势，通过IT确保可持续成长成为了企业的重要任务，最近，随着 云计算（Cloud computing)市场的扩大，电算环境高度集成化，且使大量的服务器运转，因 而相比于普通建筑，消耗最多40倍以上的能源的数据中心的剧增的能源消耗量成为社会 性的话题。因此，将现有互联网数据中心（Internet data center)的运行方式改善为环保、 节能方式的绿色互联网数据中心（Green IDC)系统成为了必然的课题。
[0005] 对于现有的绿色互联网数据中心的空调系统，曾公开过韩国公开特许第 10-2011-0129514号的"实现绿色计算环境的互联网数据中心空调系统（ )"，其包括：空调机控制装置，用于维持互联网 数据中心的室内温度，来对用于制冷及换气的空调机和空调机的工作进行控制；温度传感 器，检测室内和室外(地上层及地下层）的温度，并向空调机控制装置提供其信息；以及分 区，具有制冷用管道、换气用管道及换气口，上述制冷用管道用于空调机对互联网数据中心 内进行制冷，上述换气用管道用于有效地向外部排出从安装有服务器和网络装置的机架产 生的热，上述换气口与上述换气用管道相连接。
[0006] 但这种现有的互联网数据中心的空调系统在外部空气的导入及换气方面存在完 全没有考虑节能方式的问题。
[0007] 并且，另一实施例的现有的互联网数据中心的冷却方式使用普通机械式冷却循 环，上述普通机械式冷却循环是指，向压缩机供应电力，来压缩制冷剂，被压缩的制冷剂从 冷凝器排出热，由蒸发器吸收热。实际上，为了冷却从互联网数据中心的内部产生的约35°c 的排出空气，分别使用空冷式恒温恒湿器，或者使用在外部设置冷冻机，并将被冷却的冷水 向恒温恒湿器供给，从而冷却室内的水冷式方法，而这种现有的冷却方式的前提是在需要 24小时365天始终运转的恒温恒湿器的用电量中占最大比重的压缩机消耗大量的电力，在 这一方面存在无法贡献于节能的问题。
[0008] 最近正在适用通过互联网数据中心的能源效率化方案将冬季的外部的冷空气直 接向互联网数据中心的内部供给的外部空气制冷系统。
[0009] 但由于需要用于自动检测由这种外部空气的直接供给引起的包括在外部空气中 的可吸入颗粒物浓度等的自动化系统，且外部空气的噪音和湿度直接影响互联网数据中心 的内部，因而存在不仅妨碍服务器的稳定性，还因适当维持温度及湿度，反而增加用电量， 且造成外部空气的湿度的除湿负荷的问题。


【发明内容】

[0010] 为了解决如上所述的现有技术的问题，本发明的目的在于，利用自然能源使IT相 关设备的运行环境维持在最优的状态，并避免外部空气直接向服务器机房等数据中心的内 部流入，阻断外部污染源的流入，不仅能够防止湿气的流入引起的损失，还能进行精确的系 统管理，能体现真正意义上的环保及节能型数据中心。本发明的其他目的可通过对以下实 施例的说明便能容易理解。
[0011] 为了达成如上所述的目的，根据本发明的一侧面，提供利用热管的数据中心的空 调系统，包括：冷却室，使数据中心内的空气借助第一送风机流入，并以循环的方式向数据 中心供给；散热室，以与上述冷却室相隔的方式设置，使外部的空气借助第二送风机向内侧 吸入，并向外侧排出；热管，以使蒸发部和冷凝部分别位于上述冷却室和上述散热室的方式 设置，使工作流体分别在上述蒸发器和上述冷凝部反复进行蒸发和冷凝的相变化，使得通 过上述冷却室的空气借助与上述蒸发部的热交换被冷却，并使通过上述散热室的空气与上 述冷凝部进行热交换；喷射部，设在上述散热室的内部，在上述喷射部设有用于向上述冷凝 部喷射冷却流体的多个喷射喷嘴；冷却部，设在上述冷却室的内部，借助热交换冷却通过上 述蒸发器的空气；干球温度测定部及湿球温度测定部，分别测定外部空气的干球温度及湿 球温度并以检测信号方式输出；以及控制部，从上述干球温度检测部及上述湿球温度检测 部接收检测信号，并控制上述喷射部及上述冷却部。
[0012] 上述冷却室和上述散热室可以垂直方式排列，在上述冷却室和上述散热室以垂直 方式设置多个上述热管，上述热管借助散热翘片相连接。
[0013] 上述冷却室和上述散热室可以水平方式排列，上述热管以水平方式设置于上述冷 却室和上述散热室。
[0014] 上述控制部可根据由上述干球温度测定部和上述湿球温度测定部分别测定的干 球温度和湿球温度来控制上述第一送风机及第二送风机的送风力，若由上述干球温度测定 部测定的干球温度在第一设定温度以上且由上述湿球温度测定部测定的湿球温度在第二 设定温度以下，则以借助上述喷射部向上述冷凝部喷射冷却流体来冷却上述冷凝部的方式 控制，并且，若由上述湿球温度测定部测定的湿球温度大于第二设定温度，则以使上述冷却 部与上述蒸发部一同冷却通过上述冷却室的空气的方式控制。
[0015] 根据本发明的另一侧面，提供利用热管的数据中心的空调系统的控制方法，作为 利用上述热管的数据中心的空调系统的控制方法，包括：使上述热管、上述第一送风机及第 二送风机驱动，使得通过上述冷却室的空气借助与上述蒸发部的热交换被冷却，并使通过 散热室的空气与上述冷凝部引起热交换的步骤；若外部空气的干球温度为第一设定温度以 上且外部空气的湿球温度为第二设定温度以下，则借助上述喷射部向上述冷凝部喷射上述 冷却流，来冷却上述冷凝部的步骤；以及若上述外部空气的湿球温度大于第二设定温度，则 使上述冷却部与上述蒸发部一同冷却通过上述冷却室的空气的步骤。
[0016] 本发明的利用热管的数据中心的空调系统的控制方法还包括：若上述外部空气的 干球温度小于第一设定温度，则仅通过借助上述热管、上述第一送风机及上述第二送风机 的驱动进行的外部空气的间接冷却来使上述数据中心冷却的步骤；以及根据上述外部空气 的干球温度和上述外部空气的湿球温度来控制上述第一送风机及第二送风机的送风力的 步骤。
[0017] 通过本发明的利用热管的数据中心的空调系统及其控制方法，本发明利用自然能 源使IT相关设备的运行环境维持在最优的状态，并避免外部空气直接向服务器机房等数 据中心的内部流入，阻断外部污染源的流入，不仅能够防止湿气的流入引起的损失，还能进 行精确的系统的管理，能体现真正意义上的环保及节能型数据中心。

【专利附图】

【附图说明】
[0018] 图1为示出本发明第一实施例的利用热管的数据中心的空调系统的主视图。
[0019] 图2为示出本发明第一实施例的利用热管的数据中心的空调系统的设置状态的 主视图。
[0020] 图3为示出本发明第一实施例的利用热管的数据中心的空调系统的设置状态的 俯视图。
[0021] 图4为示出本发明第一实施例的利用热管的数据中心的空调系统的结构图。
[0022] 图5为示出本发明第一实施例的利用热管的数据中心的空调系统的热管设置结 构的一例的立体图。
[0023] 图6为示出本发明第一实施例的利用热管的数据中心的空调系统的热管设置结 构的再一实施例的俯视图。
[0024] 图7为示出本发明第一实施例的利用热管的数据中心的空调系统的热管设置结 构的另一实施例的立体图。
[0025] 图8为示出本发明第一实施例的利用热管的数据中心的空调系统的热管设置结 构的又一实施例的立体图。
[0026] 图9为示出本发明第二实施例的利用热管的数据中心的空调系统的设置状态的 主视图。
[0027] 图10为示出本发明的利用热管的数据中心的空调系统的控制方法的流程图。
[0028] 附图标记的说明 110:冷却室 111 :流入口 112:供给口 113:隔板 114:壁体 120:第一送风机 121 :托架 130 :散热室 131:吸气口 132 :排气口 133 :隔板 140 :第二送风机 141 :托架 150 :热管 151 :蒸发部 152 :冷凝部 153 :散热翘片 160 :喷射部 161 :喷射喷嘴 170 :冷却部 171 :冷却盘管 172 :收集部 181 :空调室 182 :吸入部 183 :排气管 184 :主要供应路径 185:排出口 190:控制部 191 :干球温度测定部 192 :湿球温度测定部 193 :显示部 194 :警报发生部 210 :冷却室 215 :管道 230 :散热室 250 :热管 251 :蒸发部 252 :冷凝部 350 :热管 351 :蒸发部 352 :冷凝部 353 :散热翘片 354 :开闭部 450 :热管 451 :蒸发部 452 :冷凝部 453:散热翘片 454:开闭部 455:弯曲部 510:冷却室 511 :流入口 512:供给口 513:隔板 513a:开口 514 :过滤器 520 :第一送风机 530:散热室 531:吸气口 532 :排气口 533:隔板 533a:开口 534 :排气管 540 :第二送风机 550 :热管 551 :蒸发部 552 :冷凝部。

【具体实施方式】
[0029] 本发明能够实施多种变更，并具有多个实施例，而将多个特定实施例例示于附图， 并进行详细说明。但这并不是将本发明局限于特定的实施方式，而是应理解为包括本发明 的技术思想及技术范围所含的所有变更、等同技术方案及替代技术方案，并且，可变形为多 种其他方式，本发明的范围并不局限于下述的实施例。
[0030] 以下，参照附图对本发明的实施例进行详细说明，与附图标记无关地，对于相同或 对等的结构要素，赋予相同的参照标记，并省略对此的重复说明。
[0031] 图1为示出本发明第一实施例的利用热管的数据中心的空调系统的主视图，图2 及图3为示出本发明第一实施例的利用热管的数据中心的空调系统的设置状态的主视图 及俯视图，图4为示出本发明第一实施例的利用热管的数据中心的空调系统的结构图。
[0032] 如图1至图4所示，本发明第一实施例的利用热管的数据中心的空调系统100可 包括冷却室110、散热室130、热管150、喷射部160、冷却部170、干球温度测定部191、湿球 温度测定部192及控制部190。另一方面，就冷却室110、散热室130、热管150、喷射部160 及冷却部170而言，可在每个数据中心10分别设置一个，也可以像本实施例一样设置多个， 例如三个，并可根据数据中心10的大小而改变设置数量，能够以位于设在数据中心10的一 侧的空调室181内的方式设置。
[0033] 冷却室110使数据中心10内的空气借助第一送风机120流入，并以循环的方式向 数据中心10供给，为此，分别设置用于使数据中心10内的空气流入的流入口 111和用于向 数据中心10供给空气的供给口 112。在此，流入口 111和供给口 112能够以与第一送风机 120的数量相对应的数量构成。
[0034] 另一方面，数据中心10不仅可以包括收容用于互联网通信的服务器等IT相关设 备的互联网数据中心（Internet Data Center, IDC)，还可以包括收容用于数据处理及存储 等的IT设备的机房等。
[0035] 第一送风机120提供用于使数据中心10的空气借助流入口 111和供给口 112经 由冷却室110以循环方式向数据中心10供给的送风力。并且，第一送风机120可利用托架 121固定于隔板113,并通过形成于隔板113的开口（未图示）送风，上述隔板113以与后面 要说明的热管150的蒸发部151相向的方式固定地设置于冷却室110内。
[0036] 散热室130以与冷却室110相隔开的方式设置，使外部的空气借助第二送风机140 向内侧吸入并向外侧排出，为此，分别设置用于向内侧吸入外部的空气的吸气口 131和用 于向外侧排出所吸入的空气的排气口 132。吸气口 131和排气口 132能够以与第二送风机 140的数量相对应的数量构成。并且，吸气口 131可通过以开口形态形成于空调室181的吸 入部182吸入外部的空气，排气口 132与排气管183相连接，通过排气管183向外部排出散 热室130的内部的空气。
[0037] 第二送风机140提供用于使外部的空气借助吸气口 131和供给口 132经由散热室 130的送风力。并且，第二送风机140可利用托架141固定于隔板133,并通过形成于隔板 133的开口（未图示）送风，上述隔板133以与后面要说明的热管150的冷凝部152相向的 方式固定地设置于散热室130内。
[0038] 作为一例，第一送风机120及第二送风机140可以由电子换向风扇 (electronically commutated fan)构成，可通过电子控制维持最优的运行条件，并且，由 于使用与通常的交流马达（alternating-current motors)相比电力的消耗少30?50%的 高效率马达，因而能够适合用电量多的数据中心10用送风机。并且，为了调节数据中心10 的内部温度，第一送风机120及第二送风机140可采用根据外部空气的温度容易调节转速 的马达，可在冷却室110和散热室130分别设置一个或多个。
[0039] 热管150以蒸发部151和冷凝部152分别位于冷却室110和散热室130的方式 设置，使工作流体分别在蒸发部151和冷凝部152反复进行蒸发（evaporation)和冷凝 (condensation)的相变化，使得通过冷却室110的空气借助与蒸发部151的热交换被冷却， 并使通过散热室130的空气与冷凝部152引起热交换。
[0040] 如上所述，热管150使作为挥发性液体的工作流体在以减压或真空方式封闭的容 器内反复进行蒸发和冷凝的相变化，并传递比自然对流或传导方式的热传递快1000倍以 上的速度传递热，热管150的内部能够以具有毛毡、发泡剂、纤维及金属网等多孔结构的芯 (wick)和蒸气空间构成，在蒸发部151因吸热而使工作流体的温度上升，从而促进蒸发，由 蒸发引起的工作流体的蒸气通过蒸气空间向冷凝部152移动，由此边经历冷凝过程，边向 外部放出冷凝潜热，并且，在冷凝部152冷凝的工作流体利用重力作用或芯的毛细管现象 向蒸发部151进行循环移动。另一方面，热管150可使用从数据中心10通过流入口 111供 给的空气的热作为热源，或者可以使用额外的加热源作为热源。
[0041] 喷射部160能够以在散热室130内辅助热管150的冷凝部152的冷却的方式设置， 在喷射部160可设置用于向冷凝部152喷射水等冷却流体的多个喷射喷嘴161，作为一例， 喷射部160可由以与冷凝部152相向的方式设置的管形成，喷射喷嘴161可沿着上下方向 或左右方向设置，或者以沿着上下方向及左右方向排列多个的方式设置，通过喷射喷嘴161 以喷射方式向冷凝部152供给通过外部泵的抽吸力供给的水，从而使冷凝部152冷凝。
[0042] 冷却部170可在冷却室110内设置于热管150的蒸发部151的后端，可具有将通 过利用冷却循环的装置等冷却装置冷却得到的冷却水借助循环泵的抽吸力以循环方式供 给的冷却盘管171，以冷却通过蒸发部151的空气。并且，冷却盘管171的下部可设置收集 部172,上述收集部172用于收集通过空气的冷却生成的冷凝水，并向外部排出。
[0043] 另一方面，数据中心10的下部，即底部的下侧可设置主要供应路径184。主要供应 路径184与冷却室110的供给口 112相连接，并形成用于通过设在数据中心10的底面的多 个排出口 185以分散的方式排出通过与冷却盘管171之间的热交换冷却的空气的通路。
[0044] 另一方面，冷却室110和散热室130可借助壁体114相隔开，并以垂直的方式排 列。此时，能够以使得蒸发部151和冷凝部152分别位于冷却室110和散热室130的内侧 的方式垂直设置热管150。
[0045] 参照图5,热管150以垂直的方式设在冷却室110和散热室130,并能以相互并排 的方式设置多个，可通过以沿着上下排列多个的方式进行水平设置的散热翘片153相连 接，并借助第一送风机120提高与通过冷却室110的空气之间的热交换效率。此时，在散热 翘片153可形成多个贯通孔(未图示)，热管150分别贯通上述多个贯通孔。
[0046] 参照图6,冷却室210和散热室230可借助隔板214相隔开，并以相互水平的方式 排列。此时，热管250以水平的方式设置于冷却室210和散热室230,从而蒸发部251位于 冷却室210内，冷凝部252位于散热室230内。此时，蒸发部251可设置于冷却室210内的 管道215。
[0047] 参照图7,在以相互分隔的方式设置冷却室和散热室的情况下，热管350以蒸发部 351和冷凝部352分别位于冷却室和散热室的方式设置，为了通过弯曲形成循环通路，以便 在冷却室和散热室循环而可呈钩子形态，并可在蒸发部351和冷凝部352分别设置多个，使 得散热翘片353进行部分连接。散热翘片353为了使蒸发部351和冷凝部352分别与热管 350部分性地相连接，如本实施例，能够以在热管350中分别形成蒸发部351和冷凝部352 的"匚"字形状的部位中使上下相向的部分相连接的以垂直的方式并排地设置多个。并且， 在热管350可以设置用于注入及排出工作流体的开闭部354。
[0048] 参照图8,在沿着水平及垂直方向以相互分隔的方式设置冷却室和散热室的状态 下，热管450以使冷却室和散热室分别位于蒸发部451和冷凝部452的方式设置，为了通过 弯曲形成循环通路，以便在冷却室和散热室循环而可呈钩子形态，并可在蒸发部451和冷 凝部452分别设置多个，使得散热翘片453进行部分连接。散热翘片453为了使蒸发部451 和冷凝部452分别与热管450部分性地相连接，如本实施例，能够以在热管450中分别形成 蒸发部451和冷凝部452的"匚"字形状的部位中使上下相向的部分相连接的以垂直的方 式并排地设置多个。并且，在热管450可以设置用于注入及排出工作流体的开闭部454,并 通过由弯曲形成的弯曲部455,以多种方式设定蒸发部451和冷凝部452的分隔位置。
[0049] 参照图4,干球温度测定部191可设置于包括空调室181 (图2所示）的外侧在内 的能够测定外部空气的干球温度的多个位置，并以不会被阳光直射的方式使温度计的传感 部露出于空气中来测定温度，即测定普通温度计示出的温度，并能以检测信号的形式向控 制部190输出。
[0050] 湿球温度测定部192可设置于包括空调室181 (图2所示）的外侧在内的能够测 定外部空气的湿球温度的多个位置，用于测定湿球温度，上述湿球温度为由于湿球被蒸馏 水等水浸湿而在水蒸发的过程中使空气变为饱和状态，从而与水的蒸发相对应地降低的温 度，此时，所测定的湿球温度始终低于或等于干球温度，能够检测信号方式向控制部190输 出所测定的温度值。
[0051] 控制部190可分别从干球温度测定部191及湿球温度测定部192接收检测信号， 并根据干球温度及湿球温度控制喷射部160及冷却部170。控制部190不仅能够控制喷射 部160及冷却部170的动作，还能控制第一送风机120、第二送风机140及热管150的动作， 喷射部160可借助阀或泵的控制来控制冷却流体的喷射，冷却部170可通过用于冷却水的 冷却及循环的冷却装置和泵的控制来进行控制。
[0052] 作为一例，若由干球温度测定部191测定的干球温度在第一设定温度以上且由湿 球温度测定部192测定的湿球温度在第二设定温度以下，控制部190则以借助喷射部160 向冷凝部152喷射冷却流体来冷却冷凝部152的方式控制，若由湿球温度测定部192测定 的湿球温度大于第二设定温度，控制部190则以使冷却部170与蒸发部151 -同冷却通过 冷却室110的空气的方式控制。在此，第一设定温度及第二设定温度可根据数据中心10的 规模、目标温度等而定，作为一例，都可设定为20°C，但也可分别设定不同的温度值作为设 定值。并且，第一设定温度及第二设定温度可通过用户的操作而定，并由控制部190接收由 用户的操作产生的操作信号，并能以此为基础执行控制。
[0053] 并且，控制部190可以根据由干球温度测定部191测定的外部空气的干球温度和 由湿球温度测定部192测定的外部空气的湿球温度来控制第一送风机120及第二送风机 140的送风力，此时，能够控制第一送风机120及第二送风机140的马达的转速，使外部空气 的干球温度和湿球温度达到第一设定温度及第二设定温度，并能通过显示部193向外部显 示外部空气的干球温度及湿球温度和工作状态等，若外部空气的干球温度及湿球温度分别 超过第一设定温度及第二设定温度，则通过警报发生部194输出警报音或使警报灯闪烁。
[0054] 另一方面，对于借助控制部190执行的具体的控制方法，将在本发明的利用热管 的数据中心的空调系统的控制方法中进行更加详细的说明。
[0055] 参照图9,本发明的第二实施例的利用热管的数据中心的空调系统500与第一实 施例的利用热管的数据中心的空调系统1〇〇 -样，包括具有流入口 511和供给口 512的冷 却室510、第一送风机520、具有吸气口 531和排气口 532的散热室530、第二送风机540、热 管550、喷射部160 (图4所示)、冷却部170 (图4所示)、干球温度测定部191 (图4所示)、 湿球温度测定部192 (图4所示)及控制部190 (图4所示)，第一送风机520可在冷却室510 内以位于设在蒸发部551的下侧的隔板513的下侧的方式设置于数据中心的底部11的下 侦牝第二送风机540可在散热室530内以位于设在散热室530内的冷凝部552的上侧的隔 板533的上侧的方式设置于排气管534侧。在此，隔板513、533可以为了空气的通过而形 成开口 513a、533a。
[0056] 并且，在本实施例中，冷却室510的内侧可设置过滤器514,上述过滤器514用于从 所通过的空气中过滤异物。
[0057] 根据这种本发明的利用热管的数据中心的空调系统，在不使用消耗很多电力的现 有的压缩机的情况下，利用反复进行工作流体的蒸发和冷凝且发挥优秀的热传递效果的热 管150,来冷却以循环方式供给于数据中心10的空气。即，通过第一送风机120的驱动，数 据中心10的内部的32?35°C的温暖的空气经由冷却室110通过热管150的蒸发部151， 并且，通过第二送风机140的驱动，外部的冷空气经由散热室130通过热管150的冷凝部 152,而通过在蒸发部151的蒸发和在冷凝部152的冷凝的工作流体的相变化，通过冷却室 110的空气借助与蒸发部151之间的热交换被冷却，通过散热室130的外部的空气与冷凝部 152进行热交换。
[0058] 采用这种间接的热交换方式，由于外部的空气和数据中心10的内部的服务器等 不直接接触，因而能够阻断外部空气中所含的污染源向数据中心10的内部流入，并抑制外 部空气中所含的湿气向数据中心10的内侧流入，从而能够防止用于除湿的额外的能量损 失，由此，能够实现精确的数据中心10的管理。
[0059] 在数据中心10的建筑结构方面层高的高度受限的情况下，如图6所示，能够以水 平的方式排列热管250的蒸发部251和冷凝部252,如图7所示，热管350的蒸发部351和 冷凝部352可水平地分离设置，如图8所示，热管450的蒸发部451和冷凝部452可水平地 分离设置以及垂直地分离设置。
[0060] 随着季节的变化，越接近夏季，外部空气的温度越是无法充分降低，因而在数据中 心10的内部的冷却不足的情况下，需要通过喷射部160的喷射喷嘴161向冷凝部152喷射 冷却流体，例如水，因而利用约540kcal/kg的蒸发潜热使外部的空气冷却。若通过这种蒸 发冷却方法冷却外部空气的温度，则数据中心10的内部的供给空气的温度同时降低，从而 在夏季也能利用外部的空气进行数据中心10的追加冷却。由于这种外部空气的间接冷却 方法不会在数据中心10的内部增加由喷射水引起的湿气，因而在温和的天气下，也能用作 有效的冷却方法。
[0061] 并且，借助控制部190,可通过干球温度或湿球温度的喷射部160及冷却部170的 追加的冷却控制来提供数据中心10的冷却效率。
[0062] 图10为示出本发明的利用热管的数据中心的空调系统的控制方法的流程图。
[0063] 参照图10,本发明的利用热管的数据中心的空调系统的控制方法作为上述的本发 明的多个实施例的利用热管的数据中心的空调系统的控制方法，借助控制部190驱动热管 150、第一送风机120及第二送风机140,使得通过冷却室110的空气借助与蒸发部151之间 的热交换被冷却，使得通过散热室120的空气与冷凝部152引起热交换(步骤S11)。
[0064] 在热管150、第一送风机120及第二送风机140驱动的状态下，若由干球温度测定 部191测定的外部空气的干球温度在第一设定温度以上(步骤S12)且由湿球温度测定部 192测定的外部空气的湿球温度在第二设定温度以下(步骤S13)，控制部190则借助喷射部 160喷射冷却流体，即水，并使冷凝部152冷却(步骤S14)。在此，第一设定温度及第二设定 温度可根据数据中心10的规模、目标温度等而定，作为一例，都可设定为20°C的温度，但也 可分别设定不同的温度值作为设定值。并且，第一设定温度及第二设定温度可通过用户的 操作而定，并由控制部190接收由用户的操作产生的操作信号，并能以此为基础执行控制。
[0065] 并且，若由湿球温度测定部192测定的外部空气的湿球温度大于第二设定温度， 控制部190则使冷却部170与蒸发部151 -同冷却通过冷却室110的空气(步骤S15)。这 些过程执行至由控制部180接收空调系统的停止信号为止(步骤S16)。
[0066] 另一方面，若由干球温度测定部191测定的外部空气的干球温度小于第一设定温 度，控制部190则仅通过借助热管150、第一送风机120及第二送风机140的驱动进行的外 部空气的间接冷却来使数据中心10冷却。并且，控制部190根据由干球温度测定部191测 定的外部空气的干球温度和由湿球温度测定部192测定的外部空气的湿球温度来控制第 一送风机120及第二送风机140的送风力，此时，可控制第一送风扇120及第二送风扇140 的马达速度，使得外部空气的干球温度和湿球温度达到第一设定温度及第二设定温度。 [0067] 像这样，通过本发明的利用热管的数据中心的空调系统的控制方法，利用自然能 源的环保数据中心的冷却所需的能源为外部空气的温度及湿度，因而根据按季节而变化的 外部空气的温度来调节外部空气的风量，使热管150的热交换量发生变化，从而能够维持 数据中心10的内部的适当温度。并且，根据外部空气的温度及湿度条件，将运行模式转换 为借助热管150、第一送风机120及第二送风机140进行的外部空气间接冷却（第一步骤） -借助喷射部160进行的间接式蒸发冷却(第二步骤）一借助冷却部170 (第三步骤）进行 的冷却，从而能够将能源消耗量最小化。
[0068] 即，当外部的干球温度例如为20°C时，100%仅利用外部空气进行冷却。并且，当外 部的干球温度例如为20°C以上且湿球温度例如为20°C以下时，通过使用设在外部空气吸 入侧的喷射部160的蒸发冷却系统使外部空气降至20°C的外部空气间接蒸发冷却和借助 热管150等进行的外部空气间接冷却来冷却数据中心10。并且，在外部空气的湿球温度大 于例如20°C的情况下，通过借助以冷却循环方式运行的机械式冷却部170进行的外部空气 间接蒸发冷却和借助热管150等进行的外部空气间接冷却来冷却数据中心10。
[0069] 在韩国，若实际利用金浦机场观测所的气象数据计算本发明的能量效率性，则在 作为数据中心的全年冷却期间的8760小时中，仅利用第一步骤的100%外部空气来冷却数 据中心的情况为每年6421小时，占73. 3%，使用作为第二步骤的外部空气冷却和间接蒸发 冷却来冷却数据中心的情况为每年893小时，占10. 2%，而使用作为第三步骤的电力以机 械式冷却方法冷却数据中心的情况为1446小时，占16. 5%。因此，在四季分明的韩国，只要 利用外部空气间接冷却，针对占全年恒温恒湿器运转时间的83. 5%的7314小时，就不用向 压缩机供应电力，而是利用外部空气的环保冷却系统运营，因而能够减少大量的用电量。
[0070] 像这样，根据本发明，利用自然能源使IT相关设备的运行环境维持在最优的状 态，并避免外部空气直接向服务器机房等数据中心的内部流入，阻断外部污染源的流入，不 仅能够防止湿气的流入引起的损失，还能进行精确的系统的管理，能体现真正意义上的环 保及节能型数据中心。
[0071] 如上所述，参照附图对本发明进行了说明，但只要是在不脱离本发明的技术思想 的范围内，就能形成多种修改及变形。因此，本发明的范围不能局限于所述的实施例，而是 应由发明要求保护范围及与这种发明要求保护范围同等的技术方案而定。
【权利要求】
1. 一种利用热管的数据中心的空调系统，其特征在于， 包括： 冷却室，使数据中心内的空气借助第一送风机流入，并以循环的方式向上述数据中心 供给， 散热室，以与上述冷却室相隔的方式设置，使外部的空气借助第二送风机向内侧吸入， 并向外侧排出， 热管，以使蒸发部和冷凝部分别位于上述冷却室和上述散热室的方式设置，使工作流 体分别在上述蒸发器和上述冷凝部反复进行蒸发和冷凝的相变化，使得通过上述冷却室的 空气借助与上述蒸发部的热交换被冷却，并使通过上述散热室的空气与上述冷凝部进行热 交换， 喷射部，设在上述散热室的内部，在上述喷射部设有用于向上述冷凝部喷射冷却流体 的多个喷射喷嘴， 冷却部，设在上述冷却室的内部，借助热交换冷却通过上述蒸发器的空气， 干球温度测定部及湿球温度测定部，分别测定外部空气的干球温度及湿球温度并以检 测信号的方式输出，以及 控制部，从上述干球温度检测部及上述湿球温度检测部接收检测信号，并控制上述喷 射部及上述冷却部； 上述控制部根据由上述干球温度测定部和上述湿球温度测定部分别测定的干球温度 和湿球温度来控制上述第一送风机及第二送风机的送风力，若由上述干球温度测定部测定 的干球温度在第一设定温度以上且由上述湿球温度测定部测定的湿球温度在第二设定温 度以下，则以借助上述喷射部向上述冷凝部喷射冷却流体来并冷却上述冷凝部的方式控 制，并且，若由上述湿球温度测定部测定的湿球温度大于第二设定温度，则以使上述冷却部 与上述蒸发部一同冷却通过上述冷却室的空气的方式控制。
2. 根据权利要求1所述的利用热管的数据中心的空调系统，其特征在于， 上述冷却室和上述散热室以垂直方式排列， 在上述冷却室和上述散热室以垂直方式设置多个上述热管，上述热管借助散热翘片相 连接。
3. 根据权利要求1所述的利用热管的数据中心的空调系统，其特征在于， 上述冷却室和上述散热室以水平方式排列， 上述热管以水平方式设置于上述冷却室和上述散热室。
4. 一种利用热管的数据中心的空调系统的控制方法，作为权利要求1至3中任一项所 述的利用热管的数据中心的空调系统的控制方法，其特征在于，包括： 使上述热管、上述第一送风机及第二送风机驱动，使得通过上述冷却室的空气借助与 上述蒸发部的热交换被冷却，并使通过散热室的空气与上述冷凝部引起热交换的步骤； 若外部空气的干球温度为第一设定温度以上且外部空气的湿球温度为第二设定温度 以下，则借助上述喷射部向上述冷凝部喷射上述冷却流体，来冷却上述冷凝部的步骤；以及 若上述外部空气的湿球温度大于第二设定温度，则使上述冷却部与上述蒸发部一同冷 却通过上述冷却室的空气的步骤。
5. 根据权利要求4所述的利用热管的数据中心的空调系统的控制方法，其特征在于， 还包括： 若上述外部空气的干球温度小于第一设定温度，则仅通过借助上述热管、上述第一送 风机及上述第二送风机的驱动进行的外部空气的间接冷却来使上述数据中心冷却的步骤； 以及 根据上述外部空气的干球温度和上述外部空气的湿球温度来控制上述第一送风机及 第二送风机的送风力的步骤。
【文档编号】F24F13/30GK104121645SQ201410121431
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年3月28日 优先权日:2013年4月26日
【发明者】金鍾弼 申请人:热能科技株式会社