KR102798848B1 - Rack-based air-cooled cooling system in the data center - Google Patents
Rack-based air-cooled cooling system in the data center Download PDFInfo
- Publication number
- KR102798848B1 KR102798848B1 KR1020230187194A KR20230187194A KR102798848B1 KR 102798848 B1 KR102798848 B1 KR 102798848B1 KR 1020230187194 A KR1020230187194 A KR 1020230187194A KR 20230187194 A KR20230187194 A KR 20230187194A KR 102798848 B1 KR102798848 B1 KR 102798848B1
- Authority
- KR
- South Korea
- Prior art keywords
- air
- cold air
- rack
- cold
- data center
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/20709—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating for server racks or cabinets; for data centers, e.g. 19-inch computer racks
- H05K7/20718—Forced ventilation of a gaseous coolant
- H05K7/20745—Forced ventilation of a gaseous coolant within rooms for removing heat from cabinets, e.g. by air conditioning device
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/20009—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a gaseous coolant in electronic enclosures
- H05K7/20136—Forced ventilation, e.g. by fans
- H05K7/20145—Means for directing air flow, e.g. ducts, deflectors, plenum or guides
-
- H—ELECTRICITY
- H05—ELECTRIC TECHNIQUES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K7/00—Constructional details common to different types of electric apparatus
- H05K7/20—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating
- H05K7/20009—Modifications to facilitate cooling, ventilating, or heating using a gaseous coolant in electronic enclosures
- H05K7/20209—Thermal management, e.g. fan control
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Thermal Sciences (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Air Conditioning Control Device (AREA)
Abstract
본 발명은 데이터센터의 랙 기반 공랭식 냉각시스템에 관한 것으로, 데이터센터 내에서 이웃하는 두 서버랙 사이에 형성되는 온기 영역, 데이터센터 내에서 서버랙들을 감싸도록 형성되는 냉기 영역, 냉기 영역으로 냉기를 공급하며 냉기의 공급 방향이 조절되는 냉기 공급장치, 및 냉기 공급장치의 공기 유입측과 온기 영역의 공기 토출측을 연결하는 공기 리턴경로를 포함한다. 냉기 공급장치로부터 냉기 영역으로 공급되는 냉기는 서버랙들을 통과하면서 가열되어 온기로 전환된 후 온기 영역 및 공기 리턴경로를 통해 냉기 공급장치 쪽으로 되돌아온다.The present invention relates to a rack-based air-cooling system for a data center, comprising: a warm area formed between two neighboring server racks in a data center; a cold area formed to surround the server racks in the data center; a cold air supply device supplying cold air to the cold area and having a direction in which the cold air is supplied controlled; and an air return path connecting an air inlet side of the cold air supply device and an air outlet side of the warm area. The cold air supplied from the cold air supply device to the cold area is heated and converted into warm air as it passes through the server racks, and then returns to the cold air supply device through the warm area and the air return path.
Description
본 발명은 데이터센터의 냉각시스템에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 데이터센터의 내부에 설치된 서버랙을 통과하는 냉각 공기가 서버랙의 각부에 균일하게 도달하도록 하는 데이터센터의 랙 기반 공랭식 냉각시스템에 관한 것이다.The present invention relates to a cooling system for a data center, and more specifically, to a rack-based air-cooling system for a data center that allows cooling air passing through a server rack installed inside a data center to reach each part of the server rack evenly.
사물인터넷(IoT), 인공지능(AI) 등 디지털 트랜스포메이션(Digital Transformation) 시대에 첨단 기술을 자유롭게 사용하기 위해서는 방대한 양의 데이터가 필수적이며, 이를 처리 및 저장하는 데이터센터는 미래 산업의 핵심 인프라로 주목받고 있다.In the era of digital transformation, such as the Internet of Things (IoT) and artificial intelligence (AI), a massive amount of data is essential to freely use cutting-edge technologies, and data centers that process and store this data are attracting attention as core infrastructure for future industries.
데이터센터는 서버 등 정보기술(IT) 장비에서 발생하는 열기를 식히기 위해 냉방 시스템을 가동한다. 데이터센터가 사용하는 전체 에너지 비용의 40∼50%가 냉각 비용일 만큼 냉각 시스템에 많은 전력을 소비한다.Data centers operate cooling systems to cool the heat generated by information technology (IT) equipment such as servers. The cooling system consumes a lot of electricity, so much so that 40-50% of the total energy costs used by data centers are cooling costs.
IT 전력밀도가 낮았던 기존 데이터센터의 냉각방식은 바닥상치형 컨테인먼트, 간접외기냉방, 및 직접외기냉방 등 공간단위 냉각방식이었다면, 최근 데이터센터의 냉각방식은 인로(In-row) 냉각 컨테인먼트 등 열기반 냉각방식과 수동형 인랙(In-rack) 냉각, 능동형 인랙(In-rack) 냉각 등 랙기반의 냉각방식으로 진화하고 있다. 또한 25kW/rack 이상 고밀도, 고발열을 해결하기 위해 직접 칩셋 냉각(수냉식), 액침냉각방식도 도입이 시도되고 있다.The cooling methods of existing data centers with low IT power density were space-based cooling methods such as floor-mounted containment, indirect outdoor cooling, and direct outdoor cooling, whereas recent data center cooling methods are evolving into heat-based cooling methods such as in-row cooling containment and rack-based cooling methods such as passive in-rack cooling and active in-rack cooling. In addition, direct chipset cooling (water cooling) and liquid immersion cooling methods are also being introduced to address high densities and high heat generation of 25 kW/rack or more.
특히, 랙기반 냉각방식은 현재까지 적용된 사례가 많지 않지만 15kW/rack 이상의 전력밀도를 설계한다면 랙기반 공랭식 냉각을 반드시 고려해야 한다. 이는 공조공기를 공급하는 인랙(In-rack) CRAC/H 유닛과 IT장비가 일체화돼 열복도가 형성되지 않으며 기존 냉각방식보다 냉기의 이동경로가 획기적으로 감소될 수 있기 때문이다.In particular, rack-based cooling methods have not been applied much to date, but if a power density of 15kW/rack or more is designed, rack-based air-cooling must be considered. This is because the in-rack CRAC/H unit that supplies air conditioning and the IT equipment are integrated, so no hot aisle is formed, and the cold air movement path can be drastically reduced compared to existing cooling methods.
본 발명은 냉각공기가 데이터센터 내부에 설치된 서버랙을 통과하면서 서버랙의 각부에 균일하게 도달하도록 함으로써 데이터센터의 내부를 효과적으로 냉각시킬 수 있는 데이터센터의 랙 기반 공랭식 냉각시스템을 제공하는데 그 목적이 있다.The purpose of the present invention is to provide a rack-based air-cooling system for a data center that can effectively cool the interior of a data center by allowing cooling air to pass through server racks installed inside the data center and reach each part of the server rack evenly.
상기와 같은 목적 달성을 위한 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 데이터센터의 랙 기반 공랭식 냉각시스템은, 데이터센터 내에서 이웃하는 두 서버랙 사이에 형성되는 온기 영역, 데이터센터 내에서 서버랙들을 감싸도록 형성되는 냉기 영역, 냉기 영역으로 냉기를 공급하며 냉기의 공급 방향이 조절되는 냉기 공급장치, 및 냉기 공급장치의 공기 유입측과 온기 영역의 공기 토출측을 연결하는 공기 리턴경로를 포함한다. 냉기 공급장치로부터 냉기 영역으로 공급되는 냉기는 서버랙들을 통과하면서 가열되어 온기로 전환된 후 온기 영역 및 공기 리턴경로를 통해 냉기 공급장치 쪽으로 되돌아온다.According to a preferred embodiment of the present invention for achieving the above-described purpose, a rack-based air-cooling system for a data center includes a warm area formed between two neighboring server racks in a data center, a cold area formed to surround the server racks in the data center, a cold air supply device supplying cold air to the cold area and having a cold air supply direction controlled, and an air return path connecting an air inlet side of the cold air supply device and an air outlet side of the warm area. The cold air supplied from the cold air supply device to the cold area is heated and converted into warm air as it passes through the server racks, and then returns to the cold air supply device through the warm area and the air return path.
냉기 공급장치에는 댐퍼 및 가이드 베인이 구비된다. 댐퍼는 냉기의 공급량을 조절하며, 가이드 베인은 냉기의 공급 방향을 조절한다. 가이드 베인은, 냉기의 상하 방향 풍향을 조절하는 상하 가이드 베인, 및 냉기의 좌우 방향 풍향을 조절하는 좌우 가이드 베인을 포함한다.The cold air supply device is equipped with a damper and a guide vane. The damper controls the amount of cold air supplied, and the guide vane controls the direction in which cold air is supplied. The guide vane includes an upper and lower guide vane that controls the upper and lower wind direction of cold air, and a left and right guide vane that controls the left and right wind direction of cold air.
서버랙에는 냉기가 통과하는 냉기 통로가 형성되며, 냉기 통로의 입구측은 냉기 영역과 연결되고 토출측은 온기 영역과 연결되며, 냉기 통로의 입구측과 토출측에는 온도 센서 및 습도 센서가 각각 구비된다. A cold passage through which cold air passes is formed in the server rack, the inlet side of the cold passage is connected to the cold air area, and the outlet side is connected to the warm air area. A temperature sensor and a humidity sensor are respectively provided on the inlet side and the outlet side of the cold passage.
냉기 통로의 입구측과 토출측에는 차압 센서가 각각 구비된다.Differential pressure sensors are installed on the inlet and outlet sides of the cold air passage.
본 발명에 따른 데이터센터의 랙 기반 공랭식 냉각시스템은, 온도 센서, 습도 센서 및 차압 센서에서 감지되는 측정값에 따라 댐퍼 및 가이드 베인의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함한다.The rack-based air-cooling system for a data center according to the present invention further includes a control unit that controls the operation of a damper and a guide vane according to measurement values detected by a temperature sensor, a humidity sensor, and a differential pressure sensor.
공기 리턴경로는 데이터센터의 천정에 구비되며, 일단은 온기 영역의 상부와 연결되고 타단은 냉기 공급장치가 설치되는 공조실과 연결된다.The air return path is installed on the ceiling of the data center, with one end connected to the upper part of the warm area and the other end connected to the air conditioning room where the cold air supply device is installed.
온기 영역은 좌우측 서버랙, 및 전후 차단막으로 둘러싸이는 공간에 형성되며, 온기 영역의 상부에는 공기 리턴경로를 구성하는 리턴 덕트가 연결된다.The warm zone is formed in a space surrounded by the left and right server racks and front and rear barriers, and a return duct that forms an air return path is connected to the upper part of the warm zone.
본 발명 데이터센터의 랙 기반 공랭식 냉각시스템에 따르면, 랙기반 공랭식 냉각방식을 적용하고 냉각 공기(이하, '냉기'라 한다)의 공급 방향을 조절하도록 이루어짐으로써, 이터센터 내부 공기의 온습도를 균일하게 유지할 수 있다. 이를 통해 데이터센터 내부의 서버가 국부적으로 과열되는 등의 염려 없이 서버를 안정적으로 운용할 수 있다.According to the rack-based air-cooling cooling system of the data center of the present invention, the rack-based air-cooling method is applied and the supply direction of cooling air (hereinafter referred to as “cold air”) is controlled, so that the temperature and humidity of the air inside the data center can be maintained uniformly. This allows the servers inside the data center to be stably operated without concerns about the servers being locally overheated.
특히, 서버랙의 양쪽에 설치되는 온습도 센서를 통해 구역별 온도 및 습도를 측정하고 그 측정값에 따라 냉기의 풍향을 조정하도록 이루어짐으로써, 서버의 국부적인 온도 상승을 예방할 수 있으며, 서버 운용시 불안요인을 해소할 수 있다.In particular, by measuring the temperature and humidity of each area through temperature and humidity sensors installed on both sides of the server rack and adjusting the direction of the cold air flow according to the measured values, it is possible to prevent local temperature increases in the server and eliminate factors of instability during server operation.
또한, 온습도 센서 외에 차압 센서를 이용해 서버랙의 양쪽 공기의 압력을 측정하고 그 측정값에 따라 냉기의 공급량 및 풍향을 조절하도록 이루어짐으로써, 냉기 공급장치의 소비동력을 절감할 수 있다.In addition, by measuring the pressure of air on both sides of the server rack using a differential pressure sensor in addition to the temperature and humidity sensor and controlling the supply amount and wind direction of cold air based on the measured values, the power consumption of the cold air supply device can be reduced.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 데이터센터의 랙 기반 공랭식 냉각시스템을 측방향에서 바라본 개략도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 데이터센터의 랙 기반 공랭식 냉각시스템을 위에서 바라본 개략도이다.
도 3은 도 1의 일부를 확대한 도면이다.
도 4는 냉기 공급장치를 위에서 바라본 개략도이다.
도 5는 냉기 공급장치를 측방향에서 바라본 개략도이다.
도 6은 냉기 공급장치를 뒤에서 바라본 개략도이다.FIG. 1 is a schematic diagram of a rack-based air-cooled cooling system for a data center viewed from a side view according to a preferred embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic diagram from above of a rack-based air-cooled cooling system for a data center according to a preferred embodiment of the present invention.
Figure 3 is an enlarged view of a portion of Figure 1.
Figure 4 is a schematic diagram of the cold air supply device viewed from above.
Figure 5 is a schematic diagram of the cold air supply device viewed from the side.
Figure 6 is a schematic diagram of the cold air supply device viewed from behind.
이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 데이터센터의 랙 기반 공랭식 냉각시스템을 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, a rack-based air-cooling system for a data center according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.
도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 데이터센터의 랙 기반 공랭식 냉각시스템을 측방향에서 바라본 개략도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 데이터센터의 랙 기반 공랭식 냉각시스템을 위에서 바라본 개략도이며, 도 3은 도 1의 일부를 확대한 도면이다.FIG. 1 is a schematic diagram of a rack-based air-cooling system for a data center viewed from the side according to a preferred embodiment of the present invention, FIG. 2 is a schematic diagram of a rack-based air-cooling system for a data center viewed from the top according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 3 is an enlarged view of a portion of FIG. 1.
본 발명의 바람직한 실시예에 다른 데이터센터의 랙 기반 공랭식 냉각시스템은, 서버랙(10)이 간격을 두고 복수열로 설치되는 데이터센터(20), 및 데이터센터(20)와 벽(30)을 사이에 두고 형성되는 공조실(40)을 포함한다.A rack-based air-cooling system for a data center according to a preferred embodiment of the present invention comprises a data center (20) in which server racks (10) are installed in multiple rows at intervals, and an air conditioning room (40) formed between the data center (20) and a wall (30).
데이터센터(20)의 내부에서 이웃하는 두 서버랙(10) 사이에는 온기 영역(50)이 형성되며, 온기 영역(50)은 좌우측 서버랙(10)과 전후 차단막(60)에 의해 둘러싸이는 공간이다 좌우측 서버랙(10)과 그 사이에 형성되는 온기 영역(50)을 서버랙 유닛이라고 정의할 때 데이터센터(20)에는 적어도 하나 이상의 서버랙 유닛이 구비될 수 있다. 서버랙 유닛이 복수 개 구비되는 경우 간격을 두고 구비될 수 있다. 냉기는 서버랙(10)을 통해서 소통되며 서버랙(10)에는 냉기 통로(미도시)가 형성된다.A warm area (50) is formed between two neighboring server racks (10) inside a data center (20), and the warm area (50) is a space surrounded by the left and right server racks (10) and front and rear blocking walls (60). When the left and right server racks (10) and the warm area (50) formed between them are defined as a server rack unit, at least one server rack unit may be provided in the data center (20). When a plurality of server rack units are provided, they may be provided at intervals. Cold air is communicated through the server racks (10), and a cold air passage (not shown) is formed in the server racks (10).
데이터센터(20)의 내부에서 서버랙 유닛이 차지는 공간 외에는 냉기가 채워지는 냉기 영역(70)이 형성된다. 냉기 영역(70)은 서버랙 유닛을 감싸는 형태로 형성된다. 냉기 영역(70)에 채워진 냉기는 각 서버랙(10)의 냉기 통로를 통과하면서 서버랙(10)을 냉각시킨 후 온기 영역(50)으로 이송된다. 서버랙(10)을 통과하는 냉기는 서버랙(10)을 냉각시키는 과정에서 서버랙(10)의 열로 가열되어 온기로 전환된 후 온기 영역(50)으로 이송된다.Inside the data center (20), a cold area (70) filled with cold air is formed outside the space occupied by the server rack units. The cold area (70) is formed in a shape that surrounds the server rack units. The cold air filled in the cold area (70) passes through the cold air passages of each server rack (10) to cool the server rack (10) and then is transferred to the warm area (50). The cold air passing through the server rack (10) is heated by the heat of the server rack (10) in the process of cooling the server rack (10), converted to warm air, and then transferred to the warm area (50).
공조실(40)에는 냉기를 생성하여 데이터센터(20)의 냉기 영역(70)으로 공급하는 적어도 하나 이상의 냉기 공급장치(80)가 설치된다. 냉기 공급장치(80)는 데이터센터(20)의 일측 벽면에 설치되는 팬 월 유닛(FWU; Fan Wall Unit)이다. 데이터센터(20)와 공조실(40) 사이에 구비되는 벽(30)에는 데이터센터(20)와 공조실(40)을 소통시키는 소통로가 형성된다.At least one cold air supply device (80) is installed in the air conditioning room (40) to generate cold air and supply it to the cold air area (70) of the data center (20). The cold air supply device (80) is a fan wall unit (FWU) installed on one wall surface of the data center (20). A communication path is formed in the wall (30) provided between the data center (20) and the air conditioning room (40) to communicate between the data center (20) and the air conditioning room (40).
상술한 바와 같이 서버랙(10)에는 냉기가 통과하는 냉기 통로가 형성되며, 냉기 통로의 입구측은 냉기 영역(70)과 연결되고 토출측은 온기 영역(50)과 연결된다. 냉기 통로의 입구측과 토출측에는 온습도 센서(90) 및 차압 센서(100)가 각각 구비된다. 서버랙(10)마다 상기 센서들이 다수 개 설치될 수 있다.As described above, a cold passage through which cold air passes is formed in the server rack (10), and the inlet side of the cold passage is connected to the cold air area (70) and the discharge side is connected to the warm air area (50). A temperature and humidity sensor (90) and a differential pressure sensor (100) are respectively provided on the inlet side and the discharge side of the cold passage. A plurality of the above sensors may be installed in each server rack (10).
온습도 센서(90)들은 서버랙(10)에 탈부착이 가능하며 그 설치 위치 변경도 가능하다. 이러한 온습도 센서(90)들은 냉기 통로의 입구측과 출구측 온도 및 습도를 실시간 감지한다. 일부 서버랙(10)에 냉기가 공급되지 않거나 풍량이 적을 경우 해당 서버랙(10)에서의 온도 상승으로 인해 서버의 불안정을 초래할 수 있다. 이를 방지하기 위해 온습도 센서(90)에서 실시간 감지되는 온도 및 습도 데이터를 이용해 데이터센터(20) 내에 있는 모든 서버랙들에 적정한 양의 냉기가 공급되도록 제어할 수 있다.The temperature and humidity sensors (90) can be attached and detached to the server rack (10), and their installation locations can also be changed. These temperature and humidity sensors (90) detect the temperature and humidity at the entrance and exit of the cold air passage in real time. If cold air is not supplied to some server racks (10) or the amount of air is low, the temperature in the server rack (10) may rise, causing instability of the server. To prevent this, temperature and humidity data detected in real time by the temperature and humidity sensors (90) can be used to control an appropriate amount of cold air to be supplied to all server racks in the data center (20).
냉기 공급장치(80)로부터 서버의 증설 등에 따라 공급되는 냉기의 풍량 변화가 요구되고 냉기의 도달거리가 변동되기 때문에 온습도 센서(90)는 국부적인 계측위치를 변동하여 설치할 수 있도록 이루어지는 것이 바람직하다. 이를 위해 온습도 센서(90)는 유선 연결방식의 센서로 구성될 수도 있지만 위치 이동이 가능하고 실시간으로 취득 데이터를 통신을 통해 후술할 제어부(110)로 전송할 수 있는 무선 통신방식의 센서로 구성되는 것이 바람직하다. 또한, 온습도 센서(90)는 교체 가능한 배터리를 내장할 수도 있지만 외부로부터 배터리 충전을 수행할 수 있는 배터리팩과 연결하여 사용할 수도 있다.Since the amount of cold air supplied from the cold air supply device (80) is required to change due to server expansion, etc., and the distance the cold air reaches is changed, it is preferable that the temperature and humidity sensor (90) be installed so that the local measurement position can be changed. To this end, the temperature and humidity sensor (90) may be configured as a wired connection type sensor, but it is preferable that it be configured as a wireless communication type sensor that can move its position and transmit acquired data in real time to the control unit (110) described later through communication. In addition, the temperature and humidity sensor (90) may have a built-in replaceable battery, but it may also be used by connecting it to a battery pack that can be charged from the outside.
차압 센서(100)는 서버랙(10)의 냉기 통로를 통해 흐르는 공기의 흐름 유무를 직접 감지하고 감지정보를 후술할 제어부(110)로 전송한다. 차압 센서(100)를 이용하여 냉기가 서버랙(10)의 냉각에 영향을 주지 않도록 그 풍량을 제어하는 가이드라인을 제공할 수 있다. 즉, 냉기를 이용해 서버랙(10)의 목표 냉각효율을 달성할 수 있는 범위 내에서 풍량을 감소시킴으로써 냉기 공급장치(80)의 작동시 소요되는 동력을 줄일 필요가 있다. 이에 대한 제어는 풍량 도달거리가 가장 먼 서버랙(10)의 입출구 차압을 측정함으로써 풍량의 감소에 대한 가이드를 제공할 수 있다.The differential pressure sensor (100) directly detects whether or not there is a flow of air flowing through the cold air passage of the server rack (10) and transmits the detection information to the control unit (110) described below. Using the differential pressure sensor (100), a guideline for controlling the air volume so that the cold air does not affect the cooling of the server rack (10) can be provided. That is, it is necessary to reduce the power required for the operation of the cold air supply device (80) by reducing the air volume within a range where the target cooling efficiency of the server rack (10) can be achieved using the cold air. Control for this can provide a guide for reducing the air volume by measuring the differential pressure at the inlet and outlet of the server rack (10) where the air volume reaches the furthest.
데이터센터(20)의 천정쪽에는 온기 영역(50)의 토출부와 냉기 공급장치(80)의 공기 유입측을 연결하는 공기 리턴경로(120)가 구비될 수 있다. 공기 리턴경로(120)의 일단은 온기 영역(50)의 상부와 연결되고 타단은 공조실(40)과 연결된다. 온기 영역(50)의 상부에는 공기 리턴경로(120)를 구성하는 리턴덕트(121)가 연결된다.An air return path (120) connecting the discharge side of the warm area (50) and the air inlet side of the cold air supply device (80) may be provided on the ceiling side of the data center (20). One end of the air return path (120) is connected to the upper part of the warm area (50) and the other end is connected to the air conditioning room (40). A return duct (121) constituting the air return path (120) is connected to the upper part of the warm area (50).
한편, 공조실(40)에는 온습도 센서(90) 및 차압 센서(100)로부터 감지신호를 받아 냉기 공급장치(80)의 작동을 제어하는 제어부(110)가 설치된다. Meanwhile, a control unit (110) is installed in the air conditioning room (40) to receive detection signals from a temperature and humidity sensor (90) and a differential pressure sensor (100) and control the operation of the cold air supply device (80).
도 4는 냉기 공급장치를 위에서 바라본 개략도이고, 도 5는 냉기 공급장치를 측방향에서 바라본 개략도이며, 도 6은 냉기 공급장치를 뒤에서 바라본 개략도이다.Figure 4 is a schematic diagram of the cold air supply device viewed from above, Figure 5 is a schematic diagram of the cold air supply device viewed from the side, and Figure 6 is a schematic diagram of the cold air supply device viewed from the back.
냉기 공급장치(80)는, 케이스(81), 쿨링부(82), 프리필터(83), 송풍팬(84), 댐퍼(미도시) 및 가이드 베인(85)을 포함한다.The cold air supply device (80) includes a case (81), a cooling unit (82), a pre-filter (83), a blower fan (84), a damper (not shown), and a guide vane (85).
케이스(81)의 전후면 중 데이터센터(20) 쪽을 향하는 전면에는 냉기 토출구가 형성된다. 냉기 토출구는 벽(30)에 형성된 소통로를 관통하는 형태로 구비될 수 있다.A cold air discharge port is formed on the front side of the case (81) facing the data center (20). The cold air discharge port may be formed in a form that penetrates a communication passage formed in a wall (30).
케이스(81)의 배면에는 공기가 케이스(81) 내로 유입되는 공기 유입구가 형성된다. 케이스(81)의 내부에는 공기 유입구와 냉기 토출구를 연결하는 공기 이송경로가 형성된다.An air inlet is formed on the back surface of the case (81) through which air flows into the case (81). An air transport path connecting the air inlet and the cold air discharge port is formed inside the case (81).
쿨링부(82)는 케이스(81) 내에서 공기 이송경로에 배치되며 그 내부를 냉각유체가 흐른다. 쿨링부(82)의 입구단과 출구단은 케이스(81) 외부에 위치된 별도의 냉각유체 공급수단과 연결된다. The cooling unit (82) is arranged in an air transport path within the case (81) and a cooling fluid flows through its interior. The inlet and outlet of the cooling unit (82) are connected to a separate cooling fluid supply means located outside the case (81).
프리필터(83)는 케이스(81)의 내측 배면부에 구비되어 공기 유입구로부터 유입되는 공기 중의 이물질을 걸러준다.A prefilter (83) is provided on the inner rear surface of the case (81) and filters foreign substances in the air flowing in from the air inlet.
송풍팬(84)은 케이스(81)의 내부에서 프리필터(83)와 쿨링부(82) 사이에 설치되어 공기의 흐름을 강제한다. 송풍팬(84)은 케이스(81) 내에서의 공기 흐름뿐만 아니라 데이터센터(20) 내에서의 공기 흐름, 및 공기 리턴경로(120)를 통한 공기 흐름을 발생시킨다.A blower fan (84) is installed between the pre-filter (83) and the cooling unit (82) inside the case (81) to force air flow. The blower fan (84) generates air flow not only within the case (81), but also within the data center (20) and air flow through the air return path (120).
댐퍼(미도시)는 케이스(81)의 냉기 토출구 쪽에 구비되어 냉기 토출구를 통해 배출되는 냉기의 풍량을 조절한다.A damper (not shown) is provided on the cold air discharge port side of the case (81) to control the amount of cold air discharged through the cold air discharge port.
가이드 베인(85)은 케이스(81)의 냉기 토출구 쪽에 구비되어 냉기 토출구를 통해 배출되는 냉기의 풍향을 조절한다. 가이드 베인(85)은 냉기의 상하 방향 풍향을 조절하는 상하 가이드 베인(85a)과 냉기의 좌우 방향 풍향을 조절하는 좌우 가이드 베인(85b)을 포함한다. 상하 가이드 베인(85a)과 좌우 가이드 베인(85b)은 개별적으로 작동이 제어될 수 있다.The guide vane (85) is provided on the cold air discharge port side of the case (81) to control the wind direction of the cold air discharged through the cold air discharge port. The guide vane (85) includes upper and lower guide vanes (85a) that control the upper and lower wind direction of the cold air and left and right guide vanes (85b) that control the left and right wind directions of the cold air. The operation of the upper and lower guide vanes (85a) and the left and right guide vanes (85b) can be controlled individually.
상하 가이드 베인(85a)과 좌우 가이드 베인(85b)을 이용해 냉기의 기류 방향을 상하 좌우로 정밀하게 조절하도록 이루어짐으로써, 데이터센터(20) 내에서의 온도 및 습도가 균일하게 유지될 수 있다. By precisely controlling the direction of cold air flow up, down, left, and right using upper and lower guide vanes (85a) and left and right guide vanes (85b), the temperature and humidity within the data center (20) can be maintained uniformly.
가이드 베인(85)은 수동 또는 자동으로 제어가 가능하다. 수동 제어시에는 가이드 베인(85)의 일부만 국부적으로 조절이 가능하며, 자동 제어시에는 제어부(110)에 의해 상하 가이드 베인(85a)과 좌우 가이드 베인(85b)의 작동이 개별적으로 자동 제어될 수 있다.The guide vane (85) can be controlled manually or automatically. In the case of manual control, only a part of the guide vane (85) can be locally controlled, and in the case of automatic control, the operation of the upper and lower guide vanes (85a) and the left and right guide vanes (85b) can be individually and automatically controlled by the control unit (110).
상술한 바와 같이 가이드 베인(85)을 통한 냉기의 풍향은 서버랙(10)의 양쪽에 설치되는 온습도 센서(90)의 측정값에 따라 자동 제어될 수 있다. 즉, 온습도 센서(90)에 의한 측정값이 기준치를 벗어나는 경우, 해당 구역으로 냉기를 더 불어주거나 해당 구역에 냉기를 적게 공급함으로써, 해당 구역의 온도 및 습도가 기준 범위에 도달하고 유지할 수 있도록 한다. As described above, the direction of the cold air through the guide vane (85) can be automatically controlled according to the measurement values of the temperature and humidity sensors (90) installed on both sides of the server rack (10). That is, when the measurement values by the temperature and humidity sensors (90) exceed the reference value, more cold air is blown to the relevant area or less cold air is supplied to the relevant area, so that the temperature and humidity of the relevant area can reach and be maintained within the reference range.
이상과 같이 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 데이터센터의 랙 기반 공랭식 냉각시스템을 첨부된 도면들을 참조로 상세히 설명하였으나, 본 발명은 상술한 실시예에 한정되지 않으며, 특허청구범위 내에서 다양하게 변형 실시될 수 있다.Although the rack-based air-cooling system for a data center according to a preferred embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the attached drawings, the present invention is not limited to the above-described embodiment and may be implemented in various modified forms within the scope of the patent claims.
10 : 서버랙 20 : 데이터센터
30 : 벽 40 : 공조실
50 : 온기 영역 60 : 전후 차단막
70 : 냉기 영역 80 : 냉기 공급장치
81 : 케이스 82 : 쿨링부
83 : 프리필터 84 : 송풍팬
85 : 가이드 베인 90 : 온습도 센서
100 : 차압 센서 110 : 제어부
120 : 공기 리턴경로 121 : 리턴덕트10: Server Rack 20: Data Center
30 : Wall 40 : Air conditioning room
50: Warm zone 60: Front and rear barriers
70: Cold area 80: Cold supply device
81: Case 82: Cooling part
83: Pre-filter 84: Blower fan
85: Guide vane 90: Temperature and humidity sensor
100 : Differential pressure sensor 110 : Control unit
120: Air return path 121: Return duct
Claims (9)
데이터센터 내에서 상기 서버랙들을 감싸도록 형성되는 냉기 영역;
데이터센터와 벽을 사이에 두고 형성되는 공조실에 설치되어, 상기 냉기 영역으로 냉기를 공급하며, 냉기의 공급 방향이 조절되는 냉기 공급장치; 및
상기 냉기 공급장치의 공기 유입측과 상기 온기 영역의 공기 토출측을 연결하는 공기 리턴경로;를 포함하여,
상기 냉기 공급장치로부터 벽을 통해 상기 냉기 영역으로 공급되는 냉기는 상기 서버랙들을 통과하면서 가열되어 온기로 전환된 후 상기 온기 영역 및 공기 리턴경로를 통해 상기 냉기 공급장치 쪽으로 되돌아오며,
상기 냉기 공급장치는, 데이터센터로 공급되는 냉기의 풍량을 조절하는 댐퍼, 및 데이터센터로 공급되는 냉기의 풍향을 상하 방향 및 좌우 방향으로 조절하는 가이드 베인을 구비하는,
데이터센터의 랙 기반 공랭식 냉각시스템.A warm zone formed between two neighboring server racks within a data center;
A cold area formed to surround the server racks within a data center;
A cold air supply device installed in an air conditioning room formed by separating a data center and a wall, which supplies cold air to the cold air area and has the cold air supply direction controlled; and
Including an air return path connecting the air inlet side of the above cold air supply device and the air outlet side of the above warm area;
Cold air supplied from the cold air supply device to the cold air area through the wall is heated and converted to warm air while passing through the server racks, and then returns to the cold air supply device through the warm area and the air return path.
The above cold air supply device is equipped with a damper that controls the air volume of cold air supplied to the data center, and a guide vane that controls the wind direction of cold air supplied to the data center in the up-down and left-right directions.
Rack-based air-cooled cooling system for data centers.
상기 서버랙에는 냉기가 통과하는 냉기 통로가 형성되며, 상기 냉기 통로의 입구측은 상기 냉기 영역과 연결되고 토출측은 상기 온기 영역과 연결되며, 상기 냉기 통로의 입구측과 토출측에는 온도 센서 및 습도 센서가 각각 구비되는,
데이터센터의 랙 기반 공랭식 냉각시스템.In paragraph 1,
The server rack above has a cold air passage formed through which cold air passes, the inlet side of the cold air passage is connected to the cold air area, and the discharge side is connected to the warm air area, and a temperature sensor and a humidity sensor are respectively provided on the inlet side and the discharge side of the cold air passage.
Rack-based air-cooled cooling system for data centers.
상기 냉기 통로의 입구측과 토출측에는 차압 센서가 각각 구비되는,
데이터센터의 랙 기반 공랭식 냉각시스템.In the third paragraph,
Differential pressure sensors are respectively installed on the inlet and outlet sides of the above cold air passage.
Rack-based air-cooled cooling system for data centers.
상기 온도 센서, 습도 센서 및 차압 센서에서 감지되는 측정값에 따라 상기 댐퍼 및 가이드 베인의 작동을 제어하는 제어부를 더 포함하는,
데이터센터의 랙 기반 공랭식 냉각시스템.In paragraph 4,
Further comprising a control unit that controls the operation of the damper and guide vane according to the measured values detected by the temperature sensor, humidity sensor and differential pressure sensor.
Rack-based air-cooled cooling system for data centers.
상기 공기 리턴경로는 데이터센터의 천정에 구비되며, 일단은 상기 온기 영역의 상부와 연결되고 타단은 상기 공조실과 연결되는,
데이터센터의 랙 기반 공랭식 냉각시스템.In paragraph 1,
The above air return path is installed on the ceiling of the data center, and one end is connected to the upper part of the warm area and the other end is connected to the air conditioning room.
Rack-based air-cooled cooling system for data centers.
상기 온기 영역은 좌우측 서버랙, 및 전후 차단막으로 둘러싸이는 공간에 형성되며, 상기 온기 영역의 상부에는 상기 공기 리턴경로를 구성하는 리턴 덕트가 연결되는,
데이터센터의 랙 기반 공랭식 냉각시스템.In paragraph 1,
The above warm area is formed in a space surrounded by left and right server racks and front and rear blocking walls, and a return duct constituting the air return path is connected to the upper part of the warm area.
Rack-based air-cooled cooling system for data centers.
상기 가이드 베인은,
냉기의 상하 방향 풍향을 조절하는 상하 가이드 베인; 및
냉기의 좌우 방향 풍향을 조절하는 좌우 가이드 베인;을 포함하는,
데이터센터의 랙 기반 공랭식 냉각시스템.In paragraph 1,
The above guide vane is,
Upper and lower guide vanes for controlling the upper and lower wind direction of the cold air; and
Including left and right guide vanes for controlling the left and right wind direction of the cold air;
Rack-based air-cooled cooling system for data centers.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230187194A KR102798848B1 (en) | 2023-12-20 | 2023-12-20 | Rack-based air-cooled cooling system in the data center |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020230187194A KR102798848B1 (en) | 2023-12-20 | 2023-12-20 | Rack-based air-cooled cooling system in the data center |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR102798848B1 true KR102798848B1 (en) | 2025-04-23 |
Family
ID=95564740
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020230187194A Active KR102798848B1 (en) | 2023-12-20 | 2023-12-20 | Rack-based air-cooled cooling system in the data center |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR102798848B1 (en) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014106558A (en) * | 2012-11-22 | 2014-06-09 | Fujitsu Ltd | Cooling device of data center |
| JP5680175B2 (en) * | 2013-12-17 | 2015-03-04 | 鹿島建設株式会社 | Local circulation air conditioning system in data center |
| JP2017138673A (en) * | 2016-02-01 | 2017-08-10 | 株式会社日立製作所 | Cooling system, air-conditioning controller, and air-conditioning method |
| KR102255481B1 (en) * | 2020-12-10 | 2021-05-24 | 권혁남 | Containment System For Controlling Cool Zone And Hot Zone |
-
2023
- 2023-12-20 KR KR1020230187194A patent/KR102798848B1/en active Active
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014106558A (en) * | 2012-11-22 | 2014-06-09 | Fujitsu Ltd | Cooling device of data center |
| JP5680175B2 (en) * | 2013-12-17 | 2015-03-04 | 鹿島建設株式会社 | Local circulation air conditioning system in data center |
| JP2017138673A (en) * | 2016-02-01 | 2017-08-10 | 株式会社日立製作所 | Cooling system, air-conditioning controller, and air-conditioning method |
| KR102255481B1 (en) * | 2020-12-10 | 2021-05-24 | 권혁남 | Containment System For Controlling Cool Zone And Hot Zone |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP7416553B2 (en) | Data center heat removal system and method | |
| JP5291201B2 (en) | Method and sensor configuration for adjusting cooling air in equipment cabinet | |
| EP2787801B1 (en) | Rack for electronic equipment, and information processing device | |
| EP2435883B1 (en) | Systems and methods for controlling load dynamics in a pumped refrigerant cooling system | |
| US8789384B2 (en) | Computer rack cooling using independently-controlled flow of coolants through a dual-section heat exchanger | |
| EP2936952B1 (en) | Cooling unit and method | |
| JP5524467B2 (en) | Server room air conditioning system | |
| EP2352953B1 (en) | Data centre and apparatus and method for data centre cooling | |
| US20180192548A1 (en) | Cooling control for data centers with cold aisle containment systems | |
| JP4883491B2 (en) | Electronic equipment cooling system | |
| JP2010085011A (en) | Air conditioning control system and air conditioning control method | |
| JP5897319B2 (en) | Self-standing wall type exhaust cooling unit and electronic device cooling method | |
| KR101437312B1 (en) | A built-up air conditioner system for a data center | |
| US20110216503A1 (en) | Electronic equipment housing | |
| JP2012021741A (en) | Air conditioning system | |
| KR102112144B1 (en) | A Module Type Air Conditioning System for ESS | |
| KR102798848B1 (en) | Rack-based air-cooled cooling system in the data center | |
| US10299411B2 (en) | Data center | |
| KR101608210B1 (en) | Constant temperature and humidity system control method using an indirect heat exchange | |
| US11197395B1 (en) | Multi-layer data center cooling infrastructure | |
| JP5052564B2 (en) | Intake / exhaust structure of heat-generating equipment storage rack and data center | |
| JP2011081720A (en) | Data center | |
| WO2014063238A1 (en) | Secure indoor data center | |
| HK40029960B (en) | Data center heat removal systems and methods | |
| HK40029960A (en) | Data center heat removal systems and methods |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PA0109 | Patent application |
Patent event code: PA01091R01D Comment text: Patent Application Patent event date: 20231220 |
|
| PA0201 | Request for examination |
Patent event code: PA02011R01I Patent event date: 20231220 Comment text: Patent Application |
|
| PA0302 | Request for accelerated examination |
Patent event date: 20231220 Patent event code: PA03022R01D Comment text: Request for Accelerated Examination Patent event date: 20231220 Patent event code: PA03021R01I Comment text: Patent Application |
|
| PE0902 | Notice of grounds for rejection |
Comment text: Notification of reason for refusal Patent event date: 20240823 Patent event code: PE09021S01D |
|
| PE0701 | Decision of registration |
Patent event code: PE07011S01D Comment text: Decision to Grant Registration Patent event date: 20250211 |
|
| GRNT | Written decision to grant | ||
| PR0701 | Registration of establishment |
Comment text: Registration of Establishment Patent event date: 20250416 Patent event code: PR07011E01D |
|
| PR1002 | Payment of registration fee |
Payment date: 20250416 End annual number: 3 Start annual number: 1 |
|
| PG1601 | Publication of registration |