模塊化數(shù)據中心及其控制方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種提高數(shù)據中心的空調效率的模塊化數(shù)據中心及其控制方法。模塊化數(shù)據中心具備：箱體(21)，其具備第1進氣口(21a)、第2進氣口(21b)以及排氣口(21c)；空調機(31)，其設于箱體(21)內，從第1進氣口(21a)引進外部空氣(A)，并且使外部空氣(A)與制冷劑(W)直接接觸來生成第1氣流(B1)；風扇單元(38)，其設于箱體(21)內，從第2進氣口(21b)引進外部空氣(A)來生成第2氣流(B2)；以及電子設備(44)，其設于箱體(21)內，通過第1氣流(B1)與第2氣流(B1)的混合氣流(C)來進行氣冷，并且將氣冷后的排氣流(E)在排氣口(21c)釋放，第1進氣口(21a)與第2進氣口(21b)分別設于箱體(21)的不同的面(21x、21y)。
【專利說明】模塊化數(shù)據中心及其控制方法

【技術領域】
[0001 ] 本發(fā)明涉及模塊化數(shù)據中心及其控制方法。

【背景技術】
[0002]隨著網絡技術的發(fā)達，經由網絡向用戶提供各種服務的網絡服務日益受到重視。提供這種服務的服務運營商經由網絡向用戶提供例如軟件包、用于執(zhí)行應用軟件的平臺。
[0003]用于提供這些服務的信息處理系統(tǒng)在機架設置多個服務器等電子設備，配備于服務運營商所具有的服務器室等數(shù)據中心。
[0004]為了使信息處理系統(tǒng)在其溫度保障范圍內動作，在數(shù)據中心設置有空調箱等空調裝置，但利用空調箱冷卻大范圍的數(shù)據中心效率并不高。


【發(fā)明內容】

[0005]本發(fā)明的目的在于，在模塊化數(shù)據中心以及其控制方法中，提高數(shù)據中心的空調效率。
[0006]根據以下的公開的一個觀點，提供有一種模塊化數(shù)據中心，具備:箱體，其具備第I進氣口、第2進氣口以及排氣口 ；空調機，其設于上述箱體內，從上述第I進氣口引進外部空氣，并且使該外部空氣與制冷劑直接接觸來生成第I氣流；風扇單元，其設于上述箱體內，從上述第2進氣口引進外部空氣來生成第2氣流；以及電子設備，其設于上述箱體內，曝露于上述第I氣流與上述第2氣流的混合氣流，并且使包含該混合氣流的排氣流在上述排氣口放掉，上述第I進氣口與上述第2進氣口分別設于上述箱體的不同面。
[0007]另外，根據該公開的其他觀點，提供有一種模塊化數(shù)據中心的控制方法，具有:從設于箱體的第I進氣口引進外部空氣，使該外部空氣與制冷劑直接接觸來生成第I氣流的步驟；在上述箱體中從設于與上述第I進氣口不同面的第2進氣口引進外部空氣來生成第2氣流的步驟；以及使設于上述箱體內的電子設備曝露于上述第I氣流與上述第2氣流的混合氣流的步驟。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0008]圖1是表示所研究的數(shù)據中心的內部結構的立體圖。
[0009]圖2是第I實施方式的模塊化數(shù)據中心的外觀圖(其I)。
[0010]圖3是第I實施方式的模塊化數(shù)據中心的外觀圖(其2)。
[0011]圖4是在第I實施方式使用的通風窗與過濾器的立體圖。
[0012]圖5是表示第I實施方式的模塊化數(shù)據中心的集裝箱的內部結構的立體圖。
[0013]圖6是在第I實施方式使用的空調機的局部分解立體圖。
[0014]圖7是表示第I實施方式的模塊化數(shù)據中心中的各種傳感器的配置的剖視圖。
[0015]圖8是第I實施方式的模塊化數(shù)據中心所具備的控制部的功能框圖。
[0016]圖9 是j；含濕圖(psychrometric chart)。
[0017]圖10(a)是表示第I實施方式的模塊化數(shù)據中心的第I動作模式中的狀態(tài)點的位置的焓濕圖，圖10(b)是第I動作模式中的第I實施方式的模塊化數(shù)據中心的俯視圖。
[0018]圖11(a)是表示第I實施方式的模塊化數(shù)據中心的第2動作模式中的狀態(tài)點的位置的焓濕圖，圖11 (b)是第2動作模式中的第I實施方式的模塊化數(shù)據中心的俯視圖。
[0019]圖12 (a)是表示第I實施方式的模塊化數(shù)據中心的第3動作模式中的狀態(tài)點的位置的焓濕圖，圖12(b)是第3動作模式中的第I實施方式的模塊化數(shù)據中心的俯視圖。
[0020]圖13 (a)是表示第I實施方式的模塊化數(shù)據中心的第4動作模式中的狀態(tài)點的位置的焓濕圖，圖13(b)是第4動作模式中的第I實施方式的模塊化數(shù)據中心的俯視圖。
[0021]圖14是用于對第I實施方式的模塊化數(shù)據中心的控制方法進行說明的流程圖。
[0022]圖15是表示第I實施方式的模塊化數(shù)據中心的電力消耗的調查結果的圖。
[0023]圖16是第2實施方式的模塊化數(shù)據中心的外觀圖。
[0024]圖17是表示第2實施方式的模塊化數(shù)據中心的集裝箱的內部結構的立體圖。
[0025]圖18 (a)是表示第2實施方式的模塊化數(shù)據中心的第I動作模式中的狀態(tài)點的位置的焓濕圖，圖18(b)是第2動作模式中的第2實施方式的模塊化數(shù)據中心的俯視圖。
[0026]圖19 (a)是表示第2實施方式的模塊化數(shù)據中心的第2動作模式中的狀態(tài)點的位置的焓濕圖，圖19(b)是第2動作模式中的第2實施方式的模塊化數(shù)據中心的俯視圖。
[0027]圖20 (a)是表示第2實施方式的模塊化數(shù)據中心的第3動作模式中的狀態(tài)點的位置的焓濕圖，圖20(b)是第3動作模式中的第2實施方式的模塊化數(shù)據中心的俯視圖。
[0028]圖21 (a)是表示第2實施方式的模塊化數(shù)據中心的第4動作模式中的狀態(tài)點的位置的焓濕圖，圖21 (b)是第4動作模式中的第2實施方式的模塊化數(shù)據中心的俯視圖。

【具體實施方式】
[0029]在本實施方式的說明之前，對本申請發(fā)明人進行的研究結果進行說明。
[0030]為了提高數(shù)據中心的空調效率，考慮盡量將數(shù)據中心放在緊湊的空間，從數(shù)據中心內的電子設備產生的熱量不向周圍擴散即可。
[0031]圖1是表示根據這樣的觀點研究的數(shù)據中心的內部結構的立體圖。
[0032]該數(shù)據中心I具備緊湊的集裝箱2，在其內側設有空調機3和機架5。在以下把將這樣承擔數(shù)據中心功能的機架5、空調機3等各個模塊收進一個集裝箱2內的數(shù)據中心I稱為“模塊化數(shù)據中心”。
[0033]空調機3具有用于從集裝箱2的進氣口 2a引進外部空氣A的風扇3a以及浸潰了水的元件3b，通過水的蒸發(fā)潛熱冷卻外部空氣A來生成氣流B。這樣利用水等制冷劑的蒸發(fā)潛熱來冷卻外部空氣的空調機也被稱為“氣化式冷卻裝置”。
[0034]另一方面，機架5具備多個被上述的氣流B氣冷的服務器等電子設備13。各個電子設備13具有用于將氣流B引進其內部的進氣面13a，通過從進氣面13a引進的氣流B來冷卻各個電子設備13。然后，冷卻后被加熱的排氣流E從各個電子設備13的排氣面13b排出后，從集裝箱2的排氣口 2b放到外部。
[0035]此外，進氣面13a同與進氣面13a對置的空調機3之間的空間被作為冷卻用的冷氣流B通過的冷通道4。另外，排氣面13b同與排氣面13b對置的排氣口 2b之間的空間被作為被各個電子設備13加熱的排氣流E通過的熱通道6。
[0036]在熱通道6排出的排氣流E的一部分沿集裝箱2的頂部流向空調機3側。此外，在冷通道4上設有頂板8，所以該排氣流E不會直接流入冷通道4。
[0037]在空調機3上設有分隔板11和阻尼器12。若該阻尼器12打開，則排氣流E流入空調機3。
[0038]根據這樣的數(shù)據中心1，在緊湊的集裝箱2內收進了機架5，所以在機架5的各個電子設備13產生的熱量被限制在該集裝箱2內，能夠通過空調機3高效地冷卻各個電子設備13。
[0039]另外，打開阻尼器12使溫暖的排氣流E返回空調機3，將該排氣流E返回至機架5，從而能夠防止在外部空氣A的溫度低的情況下氣流B的溫度低于電子設備13的動作保證溫度。
[0040]并且，空調機3利用水的蒸發(fā)潛熱來冷卻外部空氣A，所以不需要空調箱所具備的壓縮機等大規(guī)模部件，能夠實現(xiàn)數(shù)據中心I的低成本化和節(jié)能化。
[0041]并且，為了在沒有空調機3的情況下利用外部空氣A充分冷卻電子設備13而將數(shù)據中心I的設置場所限制在寒冷地、高地，但通過利用空調機3冷卻外部空氣A，能夠放寬數(shù)據中心I的設置地域的條件。
[0042]但是該結構中，即使外部空氣A的溫度為了冷卻各個電子設備13而充分低從而無需驅動空調機3的情況下，為了生成氣流B也必須使空調機3的風扇3a —直旋轉，在風扇3a中浪費電力。
[0043]另外，空調機3的元件3b以阻礙外部空氣A流動的方式動作，所以在空調機3的上游側與下游側會產生較大的壓力差。通過該壓力差，生成氣流B所需的風扇3a的轉速上升，風扇3a的電力消耗變得更大。
[0044]并且，若如上述那樣使風扇3a —直旋轉，則開口 2a不斷持續(xù)吸入外部空氣A，在開口 2a設置了過濾器的情況等下，該過濾器會發(fā)生堵塞。
[0045]并且，因為僅在集裝箱2的一個面設置進氣口 2a，所以在對該面吹強風的情況下在進氣口 2a的附近外部空氣會發(fā)生紊亂，難以將外部空氣A從進氣口 2a引進集裝箱2內。
[0046]以下，對本實施方式進行說明。
[0047](第I實施方式)
[0048]圖2是第I實施方式的數(shù)據中心20的外觀圖。
[0049]該數(shù)據中心20是模塊化數(shù)據中心，具備作為箱體的一個例子的金屬制的集裝箱21。
[0050]集裝箱21的外形是長方體狀，在其右側面21x與前表面21y分別設有用于引進氣冷用的外部空氣A的第I進氣口 21a和第2進氣口 21b。
[0051]這樣將第I進氣口 21a和第2進氣口 21b分別設于集裝箱21的不同面，從而即使第I進氣口 21a和第2進氣口 21b中的一方接受強風，另一方也不受強風，所以外部空氣的引進變得容易。
[0052]此外，第I進氣口 21a的形狀并不特別限定，既可以利用多個孔的集合體來形成第I進氣口 21a，也可以形成單一的開口作為第I進氣口 21a。第2進氣口 21b也相同。
[0053]并且，設置第2進氣口 21b的部位也不限定，但在本實施方式中在右側面21x中在靠近前表面21y的部位設置第2進氣口 21b。
[0054]圖3是從斜后方觀察數(shù)據中心20的情況的外觀圖。
[0055]如圖3所示，上述的第I進氣口 21a也設置在集裝箱21的左側面21z。而且，在集裝箱21的背面21w設有用于排出氣冷所使用的排氣流E的排氣口 21c。
[0056]此外，集裝箱21的大小并不特別限定，但在本實施方式中將集裝箱21的寬度設為2.3m?4.0m、高度設為2.5m?6.0m、深度設為3.0m?12.5m左右。
[0057]另外，集裝箱21的設置環(huán)境也不特別限定，可以在屋外和屋內的任一方設置集裝箱21。
[0058]圖4是分別裝配到上述第I進氣口 21a、第2進氣口 21b以及排氣口 21c的通風窗25和過濾器27的立體圖。
[0059]通風窗25隔著間隔設置多個在垂直方向延伸的葉片26，鄰接的葉片26之間具有供外部空氣A流通的縫隙S，防止雨水浸入集裝箱21的突起片26a設于葉片26。
[0060]通風窗25的式樣并不特別限定，但在本實施方式中用鋁板形成葉片26，將在通風窗25的露出面中縫隙S所占的比例設為50%左右。
[0061 ] 另外，通過與通風窗25 —起使用過濾器27，能夠防止塵?；蛘呦x進入集裝箱21的內部。
[0062]圖5是表示集裝箱21的內部結構的立體圖。
[0063]在集裝箱21的內部設有空調機31、風扇單元38以及機架40。它們的配置并不特別限定。在本實施方式中，從第2進氣口 21b引進的外部空氣A流動方向的上游側依次設置空調機31、風扇單元38以及機架40。
[0064]其中，空調機31是前文所述的氣化式冷卻裝置，具有用于從第I進氣口 21a引進外部空氣A的開口 31a。該外部空氣A用于對集裝箱21的內側進行氣冷，氣冷后的排氣流E從排氣口 21c排出。
[0065]此外，該例中在集裝箱21內設置兩個空調機31，但空調機31的個數(shù)并不局限于此，既可以設置一個空調機31，也可以設置三個以上的空調機31。
[0066]圖6是該空調機31的局部分解立體圖。
[0067]如圖6所示，空調機31具備對高分子復合纖維進行成型而成的吸水性的元件34、用于對元件34滴落水W等制冷劑的噴嘴33、控制向噴嘴33供給水W的電磁閥35以及風扇36。
[0068]根據此，外部空氣A通過風扇36從開口 31a被引進空調機31，該外部空氣A與元件34所包含的水W直接接觸。其結果，外部空氣A被水W的蒸發(fā)潛熱冷卻，并且外部空氣A被加濕，調節(jié)了溫度與濕度后的外部空氣A作為第I氣流BI被排出至風扇36的后段。
[0069]并且，在空調機31與供前文所述的排氣流E的局部流動的導管57連接，該排氣流E也被元件34加濕作為氣流BI排出。
[0070]此外，電磁閥35隨著風扇36開始旋轉而成為打開狀態(tài)，但在外部空氣A的濕度足夠高的情況下，優(yōu)選使電磁閥成為關閉狀態(tài)來停止水W的不必要供給。在本實施方式中，夕卜部空氣A的濕度超過規(guī)定值，例如超過85%的情況下，在后述的控制部的控制下使電磁閥35成為關閉狀態(tài),抑制水資源的浪費。
[0071]另外，風扇36的轉速也不特別限定。其中，若使風扇36以高速旋轉，則氣流BI的風速增大從而水W的飛沫產生，由于該水W，集裝箱21內的電子設備可能發(fā)生故障。因此，優(yōu)選抑制風扇36的轉速以得到水W的飛沫可能產生的上限風速以下的氣流BI。氣流BI的濕度約為80%時，其上限風速約2.5m/秒。
[0072]再次參照圖5。
[0073]上述的空調機31專有第I進氣口 21a，外部空氣A僅經由第I進氣口 21a進入空調機31。
[0074]另一方面，風扇單元38在數(shù)據中心20動作的期間一直處于運轉狀態(tài)，通過風扇38a的旋轉從第2進氣口 21b吸入外部空氣A來生成第2氣流B2。
[0075]第2氣流B2在風扇單元38的上游與上述的第I氣流BI混合后，在風扇單元38的下游中與第I氣流BI —起成為混合氣流C。
[0076]這里，在本實施方式中，能夠使風扇單元38和空調機31的風扇36獨立地動作，即使風扇單元38動作時，也能夠停止風扇36而僅用第2氣流B2來生成混合氣流C。
[0077]在集裝箱21的寬度方向設置多臺機架40，并且具備多個被上述混合氣流C氣冷的服務器等電子設備44。各個電子設備44具有用于將混合氣流C引進到其內部的進氣面44a，通過從進氣面44a的混合氣流C冷卻各個電子設備44。然后，冷卻后被加熱的排氣流E從各個電子設備44的排氣面44b排出后，從集裝箱21的排氣口 21c放到外部。
[0078]此外，進氣面44a同與進氣面44a對置的風扇單元38之間的空間被作為供混合氣流C通過的冷通道39。另外，排氣面44b同與排氣面44b對置的排氣口 21c之間的空間被作為供被各個電子設備44加熱的排氣流E通過的熱通道41。
[0079]在本實施方式中，將集裝箱21的頂部21v設定為比機架40高，從而在機架40與頂21v之間設置供排氣流E流動的間隙L。上述的排氣流E的局部被背面21w反彈而通過該間隙L，流入冷通道39上方的空間。
[0080]此外，冷通道39的頂部被頂板50分隔，所以上述排氣流E不會直接進入冷通道39。另外，全部機架40的寬度的合計與集裝箱21內側的寬度相等，所以排氣流E也不會沿機架40的側面進入冷通道39。
[0081]在上述風扇單元38上設有分隔板53。為了防止上述排氣流E從分隔板53的外緣漏出，以分隔板53的外緣對準集裝箱21的內部形狀的方式制作。
[0082]在該分隔板53設有第I開閉部51和第2開閉部52。其中，第I開閉部51是僅能開閉的阻尼器，第2開閉部52是能夠通過調節(jié)開度來斷續(xù)或者連續(xù)地調節(jié)排氣流E的流量的阻尼器。
[0083]在第I開閉部51的后段設有前文所述的導管57作為第I流路。導管57在其開口端57a中與第I進氣口 21a連通，將上述的排氣流E導向第I進氣口 21a。
[0084]另外，導管57的周圍且風扇單元38上游側的集裝箱21的內部被作為第2流路58。該第2流路58與導管57相隔離，以外部空氣A的流動方向作為基準向風扇單元38的上游引導排氣流E。
[0085]在本實施方式中，如上述那樣在一個集裝箱21內收進了機架40，所以能夠防止在機架40的各個電子設備44產生的熱量廣泛地擴散，通過風扇單元38、空調機31能夠提高集裝箱21內的空調效率。
[0086]在該數(shù)據中心20設有溫度、濕度等的傳感器。
[0087]圖7是表示各種傳感器的配置的剖視圖。
[0088]此外，在圖7中，對與圖5中說明的相同的要素附與圖5中的相同的附圖標記，以下省略其說明。
[0089]如圖7所示，在第2進氣口 21b附近設有第I溫度傳感器71和第I濕度傳感器72。
[0090]其中，第I溫度傳感器71測定外部空氣A的溫度Ta將其結果作為第I溫度信息Sn輸出。另外，第I濕度中心72測定外部空氣A的濕度Ha將其結果作為第I濕度信息Sm輸出。
[0091]另外，在風扇單元38的上游側設有多個用于測定空調機31所生成的第I氣流BI的溫度的第2溫度傳感器73，第I氣流BI的溫度從第2溫度傳感器73作為第2溫度信息
St2輸出。
[0092]而且，在機架40所具備的電子設備44的進氣面44a側，設有測定該進氣面44a的溫度和濕度的第3溫度傳感器75和第2濕度傳感器76。
[0093]進氣面44a的溫度從第3溫度傳感器75作為第3溫度信息St3輸出，進氣面44a的濕度從第2濕度傳感器76作為第2濕度信息Sh2輸出。
[0094]并且，在該進氣面44a側還設有將該進氣面44a中的壓力Pf作為第I壓力信息Spf輸出的第I壓力傳感器81。
[0095]另一方面，在排氣面44b側，設有測定該排氣面44b中的壓力Pb，并將其作為第2壓力信息Spb輸出的第2壓力傳感器82以及測定排氣面44b側的溫度并將其作為第4溫度信息St4輸出的第4溫度傳感器84。
[0096]此外，上述的第I?第4溫度信息Sn?ST4均表示干球溫度，第I以及第2濕度信息Sh1、Sh2也均表不相對濕度。
[0097]在集裝箱21內設有控制部90，第I?第4溫度信息Sn?St4、第I以及第2濕度信息Sh1、Sh2輸入至該控制部90。
[0098]圖8是控制部90的功能框圖。
[0099]控制部90具備PLC(Programmable Logic controller:可編程邏輯控制器)電路91、指示計92、風扇單元用控制器93以及空調機用控制器94。
[0100]其中，指示計92根據表示外部空氣A的溫度的第I溫度信息Sn，判斷使第I開閉部51和第2開閉部52分別成為打開狀態(tài)和關閉狀態(tài)的哪個狀態(tài)。
[0101]這里，在判斷為使第I開閉部51為打開狀態(tài)時，指示計92對第I開閉部51輸出第I開閉信號S1使其成為打開狀態(tài)。
[0102]另一方面，在判斷為使第2開閉部52成為打開狀態(tài)時，指示計92決定第2開閉部52的開度，對第2開閉部52輸出第2開閉信號S2使其打開對應開度。此外，在決定該開度時使用第3溫度信息St3。
[0103]另外，PLC電路91隔著規(guī)定的時間間隔分別交替控制風扇單元用控制器93和空調機用控制器94。
[0104]其中，風扇單元用控制器93在PLC電路91的控制下，對風扇單元38輸出第I控制信號Sel。而且，風扇單元38使風扇38a以第I控制信號Scl所指示的轉速旋轉(參照圖5)。此外，其轉速是風扇單元用控制器93根據表示進氣面44a和排氣面44b的各自的溫度的第3溫度信息St3和第4溫度信息St4確定的。
[0105]另一方面，空調機用控制器94在PLC電路91的控制下，對空調機31輸出第2控制信號S。”在第2控制信號Se2包含有風扇36 (參照圖5)的接通斷開信號、電磁閥35的開閉信號。其中，電磁閥35的開閉信號在如前文所述外部空氣A的濕度超過規(guī)定值的情況下用于使電磁閥35成為關閉狀態(tài)。
[0106]另外，第2控制信號Se2是控制部90根據表示混合氣流C的濕度的第3濕度信息Sh2、分別表示外部空氣A的溫度和濕度的第I溫度信息Sn以及第I濕度信息Shi生成的。
[0107]控制部90這樣控制空調機31、風扇單元38、第I以及第2開閉部51、52的動作，如以下那樣生成適于各個電子設備44動作的溫度和濕度的混合氣流C。
[0108]圖9是焓濕圖。該焓濕圖是使等相對濕度線畫曲線的圖，其橫軸表示干球溫度，縱軸表示絕對濕度。
[0109]在電子設備44設定有保證其動作的溫度范圍T1?T2和濕度范圍H1?H2，但在圖7中由動作保證區(qū)域S示出該溫度范圍和濕度范圍的內側區(qū)域。動作保證區(qū)域S的分界線根據電子設備44的種類而不同。
[0110]以下，例如將溫度范圍T1?T2設為10°C?35°C，濕度范圍設為10%?85%。該溫度范圍的下限值和上限值是電子設備44內的未圖示的半導體集成電路能夠正常動作的極限值。另外，濕度范圍的下限值是因干燥的空氣引起的靜電而電子設備44受到損傷的約值，濕度范圍的上限值是可能在電子設備44產生高濕空氣為原因的結露的值。
[0111]在將外部空氣A的干球溫度Ta和相對濕度Ha作為坐標點的狀態(tài)點P處于該動作保證范圍S內的情況下，能夠直接利用外部空氣A對電子設備44進行氣冷。
[0112]另一方面，在狀態(tài)點P處于動作保證范圍S的外側的情況下，調整外部空氣A以使狀態(tài)點P位于動作保證范圍S的內側。
[0113]本實施方式的數(shù)據中心20根據外部空氣A的狀態(tài)點P位于焓濕圖的某位置，如以下那樣以第I?第4動作模式運轉。
[0114](第I動作模式)
[0115]圖10(a)是表示第I動作模式中的狀態(tài)點P的位置的焓濕圖。而且，圖10(b)是第I動作模式中的數(shù)據中心20的俯視圖。
[0116]如圖10(a)所示，第I動作模式是外部空氣A的狀態(tài)點P處于動作保證范圍S的內側的情況的模式。
[0117]該情況不需要調整外部空氣A，所以如圖10(b)那樣，在控制部90的控制下使空調機31的風扇36停止，并且使電磁閥35 (參照圖6)成為關閉狀態(tài)來停止水W向元件34的滴落。
[0118]另外，在控制部90的控制下使第I以及第2開閉部51、52成為關閉狀態(tài)，以使不會由于與排氣流E的混合而導致氣流C的溫度上升。
[0119]根據本模式，在無需調整外部空氣A時，使風扇36停止，所以不會浪費風扇36的電力，能夠實現(xiàn)模塊化數(shù)據中心20的節(jié)能化。
[0120]并且，空調機31專有第I進氣口 21a，所以在本模式中，風扇36停止的期間，外部空氣A不在第I進氣口 21a流通，也能夠使到第I進氣口 21a的過濾器27 (參照圖4)堵塞的期間比圖1的情況長。
[0121](第2動作模式)
[0122]圖11(a)是表示第2動作模式中的狀態(tài)點P的位置的焓濕圖。而且，圖11(b)是第2動作模式中的數(shù)據中心20的俯視圖。
[0123]如圖11 (a)所示,第2動作模式是通過外部空氣A的溫度Ta超過動作保證范圍S的上限溫度T2,從而外部空氣A的狀態(tài)點P處于動作保證范圍S的右側的情況的動作模式。
[0124]該情況下冷卻外部空氣A，所以如圖11(b)那樣在控制部90的控制下使空調機31的風扇36 (參照圖5)動作，并且使電磁閥35 (參照圖6)成為打開狀態(tài)使水W從噴嘴33向元件34滴落。
[0125]由此，通過被空調機31冷卻的第I氣流BI，混合氣流C的溫度下降，能夠將該混合氣流C的狀態(tài)點控制在動作保證范圍S的內側。
[0126]此外，即使在本模式下在控制部90的控制下使第I以及第2開閉部51、52成為關閉狀態(tài)，以使不會由于與排氣流E的混合而導致氣流C的溫度上升。
[0127]另外，本模式中的風扇36的轉速并不特別限定，既可以使該轉速恒定，也可以通過控制部90來控制其轉速。在控制轉速的情況下，例如，優(yōu)選通過控制部90對轉速進行反饋控制，以使第3濕度信息Sh2 (參照圖7)所包含的混合氣流C的濕度與動作保證范圍S內的目標濕度Htl相等。
[0128](第3動作模式)
[0129]圖12(a)是表示第3動作模式中的狀態(tài)點P的位置的焓濕圖。而且，圖12(b)是第2動作模式中的數(shù)據中心20的俯視圖。
[0130]如圖12(a)所示，第3動作模式是外部空氣A的溫度Ta比動作保證范圍S的下限溫度T1低所以外部空氣A的狀態(tài)點P處于動作保證范圍S的左側的情況的動作模式。
[0131]該情況下，如圖12(b)所示，停止空調機31的風扇36的旋轉。并且，為了用排氣流E加熱氣流C，在控制部90的控制下使第2開閉部52成為打開狀態(tài)。
[0132]由此，將外部空氣A的流動方向作為基準，排氣流E流入風扇單元38的上游，該排氣流E與外部空氣A混合，所以混合氣流C的溫度上升從而能將該混合氣流C的狀態(tài)點P控制在動作保證范圍S。
[0133]此外，為了使狀態(tài)點P —直處于動作保證范圍S內，優(yōu)選控制部90控制第2開閉部52的開度，調節(jié)在第2開閉部52流通的排氣流E的流量。該情況下，控制部對第2開閉部52進行反饋控制，以使第3溫度中心75 (參照圖7)的第3溫度信息St3所包含的混合氣流C的溫度與動作保證范圍S內的目標溫度Ttl相等即可。
[0134](第4動作模式)
[0135]圖13(a)是表示第4動作模式中的狀態(tài)點P的位置的焓濕圖。而且，圖13(b)是第2動作模式中的數(shù)據中心20的俯視圖。
[0136]如圖13(a)所示，第4動作模式是外部空氣A的溫度Ta比動作保證范圍S的下限溫度T1低并且外部空氣A的濕度Ha比動作保證范圍S的下限濕度H1低的情況的模式。該情況下，外部空氣A的狀態(tài)點P位于動作保證范圍S的左下。
[0137]本模式中，如圖13(b)所示，在控制部90的控制下使空調機31的風扇36(參照圖5)動作來生成第I氣流BI，并且使電磁閥35 (參照圖6)成為打開狀態(tài)使水W從噴嘴33向元件34滴落。
[0138]另外，為了利用排氣流E加熱外部空氣A，在控制部90的控制下使第I開閉部51成為打開狀態(tài)。
[0139]由此，排氣流E經由導管57被引進空調機31，能夠通過該排氣流E使混合氣流C的溫度提高。另外，這樣排氣流E經由空調機31，從而水分被引進第I氣流BI，混合氣流C的濕度也被提高。
[0140]其結果，混合氣流C的溫度與濕度雙方均變高，能夠使該混合氣流C的狀態(tài)點控制在動作保證范圍S，并且通過混合氣流C對電子設備44進行加濕和加溫。
[0141]此外，第2開閉部52既可以為關閉狀態(tài)，也可以在來自第I開閉部51的排氣流E少的情況下在控制部90的控制下控制第2開閉部52的開度。這樣利用空調機31對排氣流E進行加濕，從而與使用溫度和濕度均低的外部空氣A的情況相比，能夠高效地對混合氣流C進行加濕。
[0142]另外，本模式中，通過使風扇36旋轉從而某程度量的外部空氣A從第I進氣口 21a被引進集裝箱21內，與該外部空氣A相比，從導管57供給的排氣流E占優(yōu)勢，所以混合氣流C的溫度不會降低。
[0143]該數(shù)據中心20的動作并不局限于上述。
[0144]圖14是用于對數(shù)據中心20的控制方法的其他的例進行說明的流程圖。
[0145]最初的步驟Pl中，控制部90根據圖7的第I溫度信息Sn和第I濕度信息Shi，來判斷外部空氣A的狀態(tài)點P(TA，Ha)是否處于動作保證范圍S內。
[0146]這里，在判斷為狀態(tài)點P (TA，Ha)處于動作保證范圍S內(是)的情況下，移至步驟P2，以前文所述的第I動作模式(參照圖10(b))運轉。
[0147]另一方面，在步驟Pl中判斷為狀態(tài)點P(TA，HA)不在動作保證范圍S內(否)的情況下，移至步驟P5。
[0148]在該步驟P5中，控制部90根據上述的第I溫度信息Sn和第I濕度信息Shi，來判斷外部空氣A的溫度Ta和濕度Ha。
[0149]在該判斷的結果為外部空氣A的溫度Ta超過動作保證范圍S的上限溫度T2,并且在外部空氣A的濕度Ha比動作保證范圍S的下限濕度T1低的情況下，移至步驟P6。
[0150]在該步驟P6中，使空調機31的風扇36 (參照圖5)旋轉，并且打開電磁閥35 (參照圖6)向元件34供給水W，來對高溫并且低濕的外部空氣A進行冷卻和加濕。
[0151]另一方面，在步驟P5中，在判斷為外部空氣A的溫度Ta比動作保證范圍S的下限溫度T1低的情況下，移至步驟P7打開第I開閉部51 (參照圖5)。由此，排氣E通過第I開閉部51到達風扇單元38的上游側，能夠通過該排氣E加熱混合氣流C。
[0152]此外，在結束了步驟P6和步驟P7之后，再次返回步驟Pl。
[0153]另外，在步驟P2中執(zhí)行第I動作模式后，在經過了規(guī)定時間的情況下，移至步驟P3。
[0154]在該步驟P3中，控制部90根據前文所述的第I壓力信息Spf和第2壓力信息SPb，判斷進氣面44a的壓力Pf與排氣面44b的壓力Pb的壓力差Λ P ( = Pf — Pb)是否在OPa以上。
[0155]這里，在判斷為OPa以上(是)的情況下返回步驟Ρ1。
[0156]另一方面，在步驟Ρ3中判斷為不在OPa以上(否)的情況下，認為得不到冷卻各個電子設備44所需的充分流速的混合氣流C。因此，在該情況下，移至步驟Ρ4來控制風扇單元38，使該風扇單元38的風扇38a (參照圖5)的轉速增加。
[0157]步驟P4中的風扇的控制方法并不特別限定。例如，控制部90測定進氣面44a與排氣面44b之間的溫度差Δ T,控制部90從未圖不的表格讀取適于該溫度差ΔΤ的風扇38a的轉速，能夠以該轉速使風扇38a旋轉。
[0158]該情況下，上述的溫度差Λ T能夠由控制部90使用圖7所示的第3溫度傳感器73輸出的第3溫度信息St3、和第4溫度傳感器84輸出的第4溫度信息St4來計算。
[0159]或者也可以代替此而控制部90根據各機架40的發(fā)熱量對風扇單元38的風扇38a的轉速進行反饋控制，以使溫度差Λ T與管理溫度T。相等。該情況的管理溫度Τ。例如為8°C左右。
[0160]然后，在步驟P4結束之后再次進行步驟Pl。
[0161]到此結束本實施方式的數(shù)據中心的控制方法的基本步驟。
[0162]根據上述的本實施方式，如圖2所示，將用于空調機31引進外部空氣A的第I進氣口 21a、以及用于風扇單元38引進外部空氣A的第2進氣口 21b設在集裝箱21的不同面。
[0163]因此，即使對集裝箱21的任意面吹強風，在第I進氣口 21a和第2進氣口 21b的一方中，與另一方比較難以接受強風，所以能夠容易引進外部空氣A。
[0164]并且，空調機31專有第I進氣口 21a，所以空調機31的風扇36 (參照圖5)停止的期間，外部空氣A不在第I進氣21a流通，也能夠使到過濾器27 (參照圖4)堵塞的期間比圖1的情況長。
[0165]并且，如圖5所示，與空調機31分開設置風扇單元38，從而在利用風扇單元38引進外部空氣A時，該外部空氣A的流通不被風扇單元38的元件34(參照圖6)阻礙。因此，能夠使得到規(guī)定流速的混合氣流C所需的風扇單元38的電力比圖1的情況減少，能夠實現(xiàn)模塊化數(shù)據中心20的低功耗。
[0166]本申請發(fā)明人調查了在本實施方式中能夠減少多少電力。
[0167]在圖15示出該調查結果。此外，在圖15也一并記載了圖1所示的模塊化數(shù)據中心I的電力消耗作為比較例。
[0168]在該調查中，調查了風扇單元38從第2進氣口 21b引進外部空氣A，生成9200m3/h的風量的氣流所需的電力消耗。外部空氣A在進氣口 21b的入口與出口處的壓力差約為15Pa左右。在這種情況下，風扇單元38所消耗的電力約為540W。
[0169]另一方面，比較例中空調機3(參照圖1)的入口與出口處的壓力差較大為150Pa。這是因為如前文所述空調機3內的元件3b阻礙外部空氣A流通。為了在該壓力差下生成與本實施方式相同的9200m3/h的風量的氣流，比較例的空調機3的電力消耗為1008W。
[0170]根據該結果，明顯可知，本實施方式的電力消耗為比較例的46%，實現(xiàn)了大幅度的電力減少。
[0171]并且，在本實施方式中，通過使空調機31的風扇36與風扇單元38獨立動作，從而能夠在如第I動作模式(圖10(a)、(b))那樣無需使風扇36旋轉的情況下使風扇36停止。其結果，能夠抑制風扇36中額外的電力消耗，能夠實現(xiàn)更加的節(jié)能化。
[0172](第2實施方式)
[0173]第I實施方式中，如圖3所示在集裝箱21的背面21w設置了排氣口 21c。
[0174]與此相對，在第2實施方式中，如以下那樣在集裝箱21的前表面設置排氣口 21c。
[0175]圖16是本實施方式的模塊化數(shù)據中心的外觀圖。此外，在圖16中，對與第I實施方式中說明的相同的要素附與第I實施方式中的相同的附圖標記，以下省略其說明。
[0176]如圖16所示，本實施方式的模塊化數(shù)據中心100中，在集裝箱21的前表面2Iy中比第I進氣口 21a靠上側的部位設置排氣口 21c。此外，在集裝箱21的背面不設置開口。
[0177]通過這樣在前表面21y設置排氣口 21c，即使在集裝箱21的背面?zhèn)扔薪ㄖ锏鹊谋?8的情況下，從排氣口 21c排出的排氣流E的流動也不被壁98阻礙，能夠將集裝箱21內的廢熱迅速地運送到外部。
[0178]其結果，對集裝箱21的設置場所的條件被放寬，能夠給予用戶方便。
[0179]圖17是表示該模塊化數(shù)據中心100的集裝箱21的內部結構的立體圖。此外，在圖17中，對與第I實施方式中說明的相同的要素附與第I實施方式中的相同的附圖標記，以下省略其說明。
[0180]如圖17所示，在本實施方式中，不設置第I實施方式的分隔板53 (參照圖5)，使頂板50從冷通道39上延伸到集裝箱21的前表面21y。
[0181]此外，該頂板50與集裝箱21的內部形狀相符地制作，所以通過頂板50上的排氣流E不會從頂板50的外緣向風扇單元38的上游漏出。
[0182]并且，在該頂板50設有在第I實施方式中說明的第2開閉部52。
[0183]該模塊化數(shù)據中心100也能夠與第I實施方式相同地如以下那樣以第I?第4動作模式運轉。
[0184]圖18 (a)、圖19 (a)、圖20(a)以及圖21 (a)是分別表示第I?第4動作模式中的狀態(tài)點P的位置的焓濕圖。
[0185]另外，圖18(b)、圖19(b)、圖20(b)以及圖21 (b)是每一個第I?第4動作模式中的數(shù)據中心100的剖視圖。
[0186](第I動作模式)
[0187]如圖18(a)所示,第I動作模式中,外部空氣A的狀態(tài)點P處于動作保證范圍S的內側，所以無需調整外部空氣A。
[0188]該情況下，如圖18(b)那樣，在控制部90的控制下使空調機31的風扇36 (參照圖5)停止，并且使電磁閥35 (參照圖6)成為關閉狀態(tài)停止水W向元件34的滴落。
[0189]另外，在控制部90的控制下使第I以及第2開閉部51、52成為關閉狀態(tài)，以使不會由于與排氣流E的混合而導致氣流C的溫度上升。
[0190]與第I實施方式相同，根據本模式，能夠停止風扇36實現(xiàn)節(jié)能化，并且能夠通過停止外部空氣A向第I進氣口 21a(參照圖17)的流通來抑制過濾器27 (參照圖4)的堵塞。
[0191](第2動作模式)
[0192]如圖19(a)所示，第2動作模式下，外部空氣A的狀態(tài)點P位于動作保證范圍S的右側。
[0193]該情況下，因為冷卻外部空氣A，所以如圖19(b)那樣，在控制部90的控制下使空調機31的風扇36 (參照圖5)動作，并且使電磁閥35 (參照圖6)成為打開狀態(tài)使水W向元件34滴落。
[0194]由此，通過被空調機31冷卻的第I氣流BI，混合氣流C的溫度下降，能夠將該混合氣流C的狀態(tài)點控制在動作保證范圍S的內側。
[0195]此外，在本模式下，也在控制部90的控制下使第I以及第2開閉部51、52成為關閉狀態(tài)，以使不會由于與排氣流E的混合而導致氣流C的溫度上升。
[0196](第3動作模式)
[0197]如圖20(a)所示，第3動作模式下，外部空氣A的狀態(tài)點P位于動作保證范圍S的左側。
[0198]該情況下，如圖20(b)所示，停止空調機31的動作來停止第I氣流BI的生成。并且，在控制部90的控制下使第2開閉部52成為打開狀態(tài)，利用排氣流E加熱氣流C。
[0199]由此，混合氣流C的溫度上升，能夠將該混合氣流C的狀態(tài)點P控制在動作保證范圍S。
[0200](第4動作模式)
[0201]如圖21 (a)所示,在第4動作模式中,外部空氣A的狀態(tài)點P位于動作保證范圍S的左下。
[0202]該情況下，如圖21(b)所示，為了用排氣流E加熱混合氣流C，而在控制部90的控制下使第I開閉部51和第2開閉部52這雙方均成為打開狀態(tài)。另外，通過使空調機31動作來對混合氣流C進行加濕。
[0203]由此，能夠將混合氣流C的狀態(tài)點P控制在動作保證范圍S。
【權利要求】
1.一種模塊化數(shù)據中心，其特征在于，具備: 箱體，其具備第I進氣口、第2進氣口以及排氣口 ； 空調機，其設于所述箱體內，從所述第I進氣口引進外部空氣，并且使該外部空氣與制冷劑直接接觸來生成第I氣流； 風扇單元，其設于所述箱體內，從所述第2進氣口引進外部空氣來生成第2氣流；以及電子設備，其設于所述箱體內，曝露于所述第I氣流與所述第2氣流的混合氣流，并且使包含該混合氣流的排氣流在所述排氣口放掉； 所述第I進氣口與所述第2進氣口分別設于所述箱體的不同面。
2.根據權利要求1所述的模塊化數(shù)據中心，其特征在于， 所述空調機具備與所述風扇單元獨立地動作的風扇，通過該風扇來生成所述第I氣流。
3.根據權利要求2所述的模塊化數(shù)據中心，其特征在于， 在所述外部空氣的溫度處于保證所述電子設備動作的溫度范圍內的情況下，所述空調機的所述風扇停止。
4.根據權利要求2或者3所述的模塊化數(shù)據中心，其特征在于， 在所述外部空氣的濕度處于保證所述電子設備動作的濕度范圍內的情況下，所述空調機的所述風扇停止。
5.根據權利要求2?4中任一項所述的模塊化數(shù)據中心，其特征在于， 在所述外部空氣的溫度超過保證所述電子設備動作的溫度的情況下，所述空調機的所述風扇動作。
6.根據權利要求5所述的模塊化數(shù)據中心，其特征在于， 還具有控制部，所述控制部控制所述風扇的轉速，以使所述混合氣流的濕度成為目標濕度。
7.根據權利要求1?6中任一項所述的模塊化數(shù)據中心，其特征在于，所述空調機具備: 浸潰所述制冷劑并且曝露于所述外部空氣的元件；以及 向所述元件供給所述制冷劑的閥， 在所述外部空氣的濕度超過規(guī)定值的情況下，所述閥為關閉狀態(tài)。
8.根據權利要求1所述的模塊化數(shù)據中心，其特征在于，還具有: 第I流路，其與所述第I進氣口連通，并且使所述排氣流流向該第I進氣口；以及 第I開閉部，其設于所述第I流路，使該第I流路成為打開狀態(tài)或者關閉狀態(tài)。
9.根據權利要求8所述的模塊化數(shù)據中心，其特征在于， 所述第I流路是導管，所述第I開閉部是第I阻尼器。
10.根據權利要求8或者9所述的模塊化數(shù)據中心，其特征在于，還具有: 第2流路，其與所述第I流路相隔離，將所述排氣流導向所述風扇單元的上游；以及 第2開閉部，其設于所述第2流路，使該第2流路成為打開狀態(tài)或者關閉狀態(tài)。
11.根據權利要求10所述的模塊化數(shù)據中心，其特征在于， 所述第2開閉部連續(xù)或者斷續(xù)地調節(jié)在所述第2流路中流動的所述排氣流的流量。
12.根據權利要求10或者11所述的模塊化數(shù)據中心，其特征在于， 所述第2開閉部是第2阻尼器。
13.根據權利要求8?12中任一項所述的模塊化數(shù)據中心，其特征在于， 在所述外部空氣的溫度處于保證所述電子設備動作的溫度范圍內的情況下，所述第I開閉部與所述第2開閉部成為關閉狀態(tài)。
14.根據權利要求8?12中任一項所述的模塊化數(shù)據中心，其特征在于， 在所述外部空氣的溫度比保證所述電子設備動作的溫度低的情況下，所述第2開閉部成為打開狀態(tài)。
15.根據權利要求14所述的模塊化數(shù)據中心，其特征在于， 還具有控制部，所述控制部控制所述第2開閉部的開度，以使所述混合氣流的溫度成為目標溫度。
16.根據權利要求8?12中任一項所述的模塊化數(shù)據中心，其特征在于， 在所述外部空氣的溫度比保證所述電子設備動作的溫度低并且所述外部空氣的濕度比保證所述電子設備動作的濕度低的情況下，所述第I開閉部成為打開狀態(tài)。
17.根據權利要求1?16中任一項所述的模塊化數(shù)據中心，其特征在于， 所述箱體的外形是長方體，所述第I進氣口設于所述長方體的側面，所述第2進氣口設于所述長方體的前表面。
18.根據權利要求17所述的模塊化數(shù)據中心，其特征在于， 所述排氣口設于所述長方體的所述前表面。
19.根據權利要求1?18中任一項所述的模塊化數(shù)據中心，其特征在于， 在所述第I進氣口與所述第2進氣口中的至少一方設有過濾器。
20.一種模塊化數(shù)據中心的控制方法，其特征在于，具有: 從設于箱體的第I進氣口引進外部空氣，使該外部空氣與制冷劑直接接觸來生成第I氣流的步驟； 在所述箱體中從設于與所述第I進氣口不同的面的第2進氣口引進外部空氣來生成第2氣流的步驟；以及 使設于所述箱體內的電子設備曝露于所述第I氣流與所述第2氣流的混合氣流的步驟。
【文檔編號】F24F11/02GK104272215SQ201280072054
【公開日】2015年1月7日 申請日期:2012年3月29日 優(yōu)先權日:2012年3月29日
【發(fā)明者】近藤正雄, 遠藤浩史, 梅宮茂良, 有岡孝祐, 福田裕幸 申請人:富士通株式會社