空氣調(diào)節(jié)裝置以及空氣調(diào)節(jié)控制方法
【專利摘要】一種空氣調(diào)節(jié)裝置，具備將外部氣體或空氣調(diào)節(jié)控制對象的回風中的至少一種導入并作為供氣向空氣調(diào)節(jié)控制對象排出的室內(nèi)單元、和空氣調(diào)節(jié)控制部。上述室內(nèi)單元具有第1空間和第2空間，該第1空間具有將外部氣體導入的外部氣體導入裝置及冷卻器，該第2空間具有將來自空氣調(diào)節(jié)控制對象的回風導入的回風導入裝置。并且，在判斷為上述空氣調(diào)節(jié)控制部需要對空氣調(diào)節(jié)控制對象進行空氣調(diào)節(jié)控制的情況下，將外部氣體經(jīng)由外部氣體導入裝置向第1空間導入，在該第1空間中由冷卻器進行冷卻、除濕中的至少一種而作為已處理外部氣體，將回風經(jīng)由回風導入裝置向第2空間導入，在該第2空間將已處理外部氣體和回風進行混合，從而作為供氣向空氣調(diào)節(jié)控制對象排出。
【專利說明】空氣調(diào)節(jié)裝置以及空氣調(diào)節(jié)控制方法
【技術(shù)領域】
[0001]本發(fā)明涉及空氣調(diào)節(jié)裝置以及空氣調(diào)節(jié)控制方法。
【背景技術(shù)】
[0002]近年來，隨著IT化在各種各樣的領域的推進，將對網(wǎng)絡的連接線路及維護、運用服務等向顧客進行提供的數(shù)據(jù)中心的必要性不斷提高。
[0003]數(shù)據(jù)中心的服務器室中通常設置有大量服務器，因此其發(fā)熱量多。在這樣的服務器室內(nèi)，為了使這些服務器正常運轉(zhuǎn)，需要對服務器室適當?shù)剡M行空氣調(diào)節(jié)以確保規(guī)定范圍的環(huán)境條件。
[0004]作為用來將數(shù)據(jù)中心的服務器室那樣的設置有大量計算機的室內(nèi)冷卻的技術(shù)，有構(gòu)成為通過將從室內(nèi)的下部空間吸入的空氣吹向上部空間從而使該空氣被吸入到服務器機柜(server rack)上部的空氣調(diào)節(jié)裝置。
[0005]通過利用該技術(shù)，減少服務器室內(nèi)整體的溫度梯度并減少供氣溫度的偏差，能夠進行高效的空氣調(diào)節(jié)控制。
[0006]現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0007]專利文獻
[0008]專利文獻1:日本特開2005 - 172`309號公報
【發(fā)明內(nèi)容】
[0009]發(fā)明要解決的課題
[0010]但是，如數(shù)據(jù)中心的服務器室那樣，在應該進行空氣調(diào)節(jié)的對象的負荷是信息設備的情況下，負荷的大部分是顯熱負荷，設定溫濕度在一定范圍內(nèi)即可，由于負荷不產(chǎn)生CO2，因此具有不需要進行用來防止CO2濃度上升的換氣等的與一般的樓內(nèi)的狀態(tài)不同的特征，以往，具有不進行與這些特征對應的空氣調(diào)節(jié)控制、白白消耗能量的問題。對此，提出了一種用來實現(xiàn)ASHREA2008所允許的供氣條件的利用了外部氣體的服務器室管理用的空氣調(diào)節(jié)裝置。但是，利用近年來對服務器室的供氣條件已緩和的ASHREA2011所允許的供氣條件，有實現(xiàn)進一步節(jié)能的余地。
[0011]本發(fā)明要解決的課題的目的在于，提供一種節(jié)能效應高且效率高的空氣調(diào)節(jié)裝置以及空氣調(diào)節(jié)控制方法。
[0012]用于解決課題的手段
[0013]用來達成上述目的的實施方式的空氣調(diào)節(jié)裝置，具備室內(nèi)單元和空氣調(diào)節(jié)控制部，該室內(nèi)單元將外部氣體或空氣調(diào)節(jié)控制對象的回風中的至少一種導入，并作為供氣向空氣調(diào)節(jié)控制對象排出。
[0014]上述室內(nèi)單元具備第I空間和第2空間，該第I空間具有將外部氣體導入的外部氣體導入裝置及冷卻器，該第2空間具有將來自空氣調(diào)節(jié)控制對象的回風導入的回風導入
>j-U ρ?α裝直。[0015]并且，在上述空氣調(diào)節(jié)控制部判斷為需要對空氣調(diào)節(jié)控制對象進行空氣調(diào)節(jié)控制的情況下，將外部氣體經(jīng)由外部氣體導入裝置向第I空間導入，在該第I空間中由冷卻器進行冷卻、除濕中的至少一種而作為已處理外部氣體，將回風經(jīng)由回風導入裝置向第2空間導入，在該第2空間將已處理外部氣體與回風進行混合，從而作為供氣向空氣調(diào)節(jié)控制對象排出。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0016]圖1是表示一實施方式的空氣調(diào)節(jié)裝置的結(jié)構(gòu)的整體圖。
[0017]圖2是表示該實施方式的空氣調(diào)節(jié)裝置的空氣調(diào)節(jié)控制部的結(jié)構(gòu)的框圖。
[0018]圖3是在空氣線圖上表示由該實施方式的空氣調(diào)節(jié)裝置的空氣調(diào)節(jié)控制部來分類的外部氣體的空氣狀態(tài)范圍的圖表。
[0019]圖4是在空氣線圖上表示該實施方式的空氣調(diào)節(jié)控制部中符合區(qū)域VI的情況的空氣調(diào)節(jié)控制的狀況的圖表。
[0020]圖5是說明該實施方式的空氣調(diào)節(jié)控制部中符合區(qū)域VI的情況的空氣調(diào)節(jié)控制的圖。
[0021]圖6是在空氣線圖上表示該實施方式的空氣調(diào)節(jié)控制部符合區(qū)域VII的情況的空氣調(diào)節(jié)控制的狀況的圖表。
[0022]圖7是說明該實施方式的空氣調(diào)節(jié)控制部符合區(qū)域VII的情況的空氣調(diào)節(jié)控制的圖。
[0023]圖8是表示ASHRAE2011的服務器溫度濕度條件的圖。
【具體實施方式】
[0024]〈服務器室管理系統(tǒng)的構(gòu)成〉
[0025]關于一實施方式的服務器室管理系統(tǒng)的構(gòu)成，參照圖1進行說明。
[0026]本實施方式的服務器室管理系統(tǒng)I由數(shù)據(jù)中心等服務器室10和進行該服務器室10的空氣調(diào)節(jié)的空氣調(diào)節(jié)裝置20構(gòu)成。另外，空氣調(diào)節(jié)裝置20也可以做成包含服務器室10的結(jié)構(gòu)，該情況下，圖1的服務器室管理系統(tǒng)I與空氣調(diào)節(jié)裝置20相當。
[0027]服務器室10例如是可容易地構(gòu)筑的容器(container)、或建筑物內(nèi)的規(guī)定的房間，并被分離成由作為第3空間的含有冷氣的冷區(qū)11和作為第4空間的含有暖氣的熱區(qū)14組成的兩個空間。并且，在冷區(qū)11和熱區(qū)14之間設置有收納了多個服務器(未圖示)的一個或多個服務器機柜12。
[0028]在這樣構(gòu)成的服務器室10中，多個服務器以由于送風機即內(nèi)置的風扇(未圖示)的運轉(zhuǎn)而在同一方向上產(chǎn)生氣流的方式被收納在一個或多個服務器機柜12中，或者,在服務器機柜12內(nèi)設置機柜風扇(未圖示)，以使得在配置在服務器機柜12內(nèi)的多個服務器的附近在一定方向上產(chǎn)生氣流。并且，以如下方式產(chǎn)生由符號13所示的氣流，即，流入到冷區(qū)11的冷氣由于服務器機柜12內(nèi)的風扇運轉(zhuǎn)而被取入，由于服務器機柜12內(nèi)的多個服務器的發(fā)熱而被加溫后的空氣向熱區(qū)14流出。
[0029]此外，作為服務器室10的構(gòu)成，還可以設置具有多個開口部的雙層地板，在該雙層地板上設置容納了多個服務器的一個或多個服務器機柜。在該服務器室10中，由于所設置的服務器內(nèi)的風扇或在服務器機柜中設置的風扇的運轉(zhuǎn)，流入到作為冷區(qū)11的雙層地板下部的冷氣(供氣)從雙層地板上的開口部被吸入到位于該開口部的上部的服務器機柜。并且，以如下方式產(chǎn)生氣流13，S卩，被吸入的冷氣由于多個服務器的發(fā)熱而被加熱并作為回風向雙層地板上部的熱區(qū)14流出。
[0030]這樣，由于由服務器產(chǎn)生的熱被冷氣冷卻，所以服務器能正常運轉(zhuǎn)。
[0031]空氣調(diào)節(jié)裝置20具有回風管道21、室內(nèi)單元22、室外單元23、供氣管道24、空氣調(diào)節(jié)控制部25、外部氣體溫度傳感器26、外部氣體濕度傳感器27和環(huán)境傳感器28，回風管道21具備回風溫度傳感器29和排氣用風門(damper) 30。另外，該圖中，向空氣調(diào)節(jié)控制部25的信號線或來自空氣調(diào)節(jié)控制部25的信號線用虛線圖示。
[0032]回風管道21是空氣(這里是回風)通過的管，將服務器室10的熱區(qū)14和空氣調(diào)節(jié)裝置20的室內(nèi)單元22連接。
[0033]回風溫度傳感器29計測從熱區(qū)14流入的回風的溫度，將計測值向空氣調(diào)節(jié)控制部25發(fā)送。
[0034]排氣用風門(damper)30通過其開度來調(diào)整從回風管道21將回風向外部排出時的
回風量。
[0035]室內(nèi)單元22具有:作為向空間22k (下述)的回風導入部的第I回風導入用風門221、作為外部氣體導入部的外部氣體導入用風門222、過濾器223、作為加濕裝置的加濕器
224、作為冷氣生成裝置的冷卻盤管(cooling coil)(冷卻器)225、供氣風扇(送風機)226、作為供氣溫度計測器的供氣溫度傳感器227、作為供氣濕度計測器的供氣濕度傳感器228、以及作為向空間22B (下述)的回風導入部的第2回風導入用風門229。另外，這里為了進行說明，將包含第I回風導入用風門221、外部氣體導入用風門222、過濾器223、加濕器224以及冷卻盤管225在內(nèi)的空間作為室內(nèi)單元22中的第I空間，稱作空間22A，將包含送風機226、供氣溫度傳感器227、供氣濕度傳感器228以及第2回風導入用風門229在內(nèi)的空間作為室內(nèi)單元22中的第2空間，稱作空間22B。
[0036]第I回風導入用風門221根據(jù)其開度來調(diào)整從回風管道21向室內(nèi)單元22內(nèi)的冷卻盤管225的前級的空間22A導入的回風量。
[0037]外部氣體導入用風門222根據(jù)其開度來調(diào)整向室內(nèi)單元22內(nèi)導入的外部氣體量。
[0038]過濾器223主要從在外部氣體導入用風門222被設為開狀態(tài)時導入的外部氣體中去除塵埃。
[0039]加濕器224根據(jù)需要將在外部氣體導入用風門222被設為開狀態(tài)時導入的外部氣體以及在第I回風導入用風門221被設為開狀態(tài)時從回風管道21導入的回風進行加濕以及進行冷氣生成。
[0040]冷卻盤管225根據(jù)需要將在外部氣體導入用風門222被設為開狀態(tài)時導入的外部氣體以及在第I回風導入用風門221被設為開狀態(tài)時從回風管道21導入的回風冷卻而生成冷氣。
[0041]供氣風扇226將通過加濕器224根據(jù)需要進行加濕并通過冷卻盤管225根據(jù)需要進行冷卻而生成的供氣、或者進一步混合了從下述的第2回風導入用風門229流入的回風而得到的供氣送風，使其從供氣管道24向服務器室10的冷區(qū)11排出。通過控制該供氣風扇226的轉(zhuǎn)速，控制其送風量。另外，本實施方式中，設有使供氣向服務器室10的冷區(qū)11流入的供氣風扇226，但作為使供氣向服務器室10的冷區(qū)11流入、使回風從該服務器室的熱區(qū)14流出的送風機，也可以代替供氣風扇226而在空氣調(diào)節(jié)裝置20內(nèi)在回風管道21側(cè)設置使回風從服務器室10的熱區(qū)14流出的回風風扇。
[0042]供氣溫度傳感器227計測向服務器室10的冷區(qū)11流入的供氣的溫度，將計測值向空氣調(diào)節(jié)控制部25發(fā)送。
[0043]供氣濕度傳感器228計測向服務器室10的冷區(qū)11流入的供氣的濕度，將計測值向空氣調(diào)節(jié)控制部25發(fā)送。
[0044]第2回風導入用風門229根據(jù)其開度來調(diào)整從回風管道21向室內(nèi)單元22內(nèi)的冷卻盤管(冷卻器)225的后級的空間22B導入的回風量。
[0045]室外單元23與冷卻盤管225連接，將由冷卻盤管225生成冷氣時所利用的冷媒向冷卻盤管225供給。
[0046]供氣管道24是使空氣(這里是供氣)通過的管，將室內(nèi)單元22和服務器室10的冷區(qū)11連接。
[0047]外部氣體溫度傳感器26計測外部氣體溫度，將其計測值向空氣調(diào)節(jié)控制部25發(fā)送。外部氣體濕度傳感器27計測外部氣體濕度，將其計測值向空氣調(diào)節(jié)控制部25發(fā)送。環(huán)境傳感器28計測室內(nèi)單元22外部的空氣(外部氣體)的煙、塵埃等，將其計測結(jié)果向空氣調(diào)節(jié)控制部25發(fā)送。
[0048]空氣調(diào)節(jié)控制部25如圖2所示，具有供氣目標范圍信息存儲部251、外部氣體溫濕度計測值取得部252、空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容設定部253、以及設備控制部254。
[0049]供氣目標范圍信息存儲部251存儲向服務器室10的冷區(qū)11的供氣溫度目標范圍以及供氣濕度目標范圍。
[0050]外部氣體溫濕度計測值取得部252取得由外部氣體溫度傳感器26計測的外部氣體溫度計測值以及由外部氣體濕度傳感器27計測的外部氣體濕度計測值。
[0051]空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容設定部253取得從外部氣體溫濕度計測值取得部252取得的外部氣體溫度計測值及外部氣體濕度計測值、和由回風溫度傳感器29計測的回風溫度計測值、由供氣溫度傳感器227計測的供氣溫度計測值及由供氣濕度傳感器228計測的供氣濕度計測值，根據(jù)這些計測值和在供氣目標范圍信息存儲部251中存儲的供氣溫度目標范圍及供氣濕度目標范圍，設定用來生成預先設定的溫度范圍且濕度范圍內(nèi)的供氣的空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容(詳細內(nèi)容后述)。此外，根據(jù)由環(huán)境傳感器28計測的煙、塵埃等的計測值，根據(jù)需要設定后述的例外的空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容。
[0052]設備控制部254根據(jù)由空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容設定部253設定的空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容，控制空氣調(diào)節(jié)裝置20內(nèi)的各設備的動作。
[0053]另外，空氣調(diào)節(jié)控制部25能夠由一般的計算機裝置等構(gòu)成，上述供氣目標范圍信息存儲部251能夠作為該計算機裝置具備的存儲器等存儲裝置來實現(xiàn)。此外，外部氣體溫濕度計測值取得部252、空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容設定部253、設備控制部254能夠作為該計算機裝置具備的CPU、存儲裝置、該存儲裝置存儲的由CPU執(zhí)行的控制程序、以及輸入輸出接口的功能來實現(xiàn)。
[0054]〈服務器室管理系統(tǒng)的動作〉
[0055]接著，說明本實施方式的服務器室管理系統(tǒng)I的動作。[0056]在本實施方式中，在服務器室管理系統(tǒng)I的空氣調(diào)節(jié)控制部25的供氣目標范圍信息存儲部251中，預先存儲有向服務器室10的冷區(qū)11的供氣溫度目標范圍以及供氣濕度目標范圍。
[0057]在本實施方式中，作為向服務器室10的冷區(qū)11的供氣溫度目標范圍及供氣濕度目標范圍，按照美國供暖制冷空氣調(diào)節(jié)學會(ASHRAE !American Society of Heating,Refrigerating and Air-Conditioning Engineers)的 2011 年版的規(guī)定(參照圖 8),對于溫度及濕度，采用與Al級對應的范圍，對于絕對濕度(對應于露點溫度)，采用與A3級對應的范圍。具體而言，采用溫度15~32°C、相對濕度20%~80%、并且與露點溫度24°C對應的絕對濕度0.019kg/kg (DA)以下的范圍。該信息被存儲在供氣目標范圍信息存儲部251中。另外，供氣目標范圍信息存儲部251中能夠設定為Al~A4的任一種。
[0058]對在像這樣地在供氣目標范圍信息存儲部251中存儲有供氣溫度目標范圍及供氣濕度目標范圍的狀態(tài)下、空氣調(diào)節(jié)控制部25進行各設備的控制時的動作進行說明。
[0059]首先，由空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容設定部253取得由外部氣體溫濕度計測值取得部252取得的外部氣體溫度計測值及外部氣體濕度計測值。
[0060]接著，空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容設定部253根據(jù)在供氣目標范圍信息存儲部251中存儲的供氣溫度目標范圍及供氣濕度目標范圍，設定用來生成預先設定的供氣溫度目標范圍且供氣濕度目標范圍內(nèi)的供氣的空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容。以下，詳細說明由空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容設定部253執(zhí)行的空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容的設定處理。
[0061]首先，根據(jù)所取得的外部氣體溫度計測值及外部氣體濕度計測值，判定當前的外部氣體的狀態(tài)符合如圖3所示地分割后的空氣線圖上的哪個區(qū)域?？諝饩€圖是在線圖上根據(jù)溫度、絕對/相對濕度、焓(這里是比焓)等可知潮濕空氣的狀態(tài)的線圖。
[0062]在圖3的空氣線圖中，飽和線XlOO所表示的相對濕度100% (飽和狀態(tài))以下的空氣的狀態(tài)，根據(jù)上述的供氣溫度目標范圍(圖3的溫度下限線Tl及溫度上限線Th所示的范圍)以及供氣濕度目標范圍(圖3的相對濕度下限線Rl及相對濕度上限線Rh所示的范圍)所示的值、與該供氣溫度目標范圍且供氣濕度目標范圍相符合的范圍的空氣狀態(tài)所對應的焓上限線Hh所示的焓的上限值以及焓下限線Hl所示的焓的下限值、絕對濕度上限線Xh所示的絕對濕度的上限值和絕對濕度下限線Π所示的絕對濕度的值、回風溫度(Tr)、以及外部氣體冷卻焓上限線Hho (后述)所示的外部氣體冷卻焓的上限值，被分割為表示以下所示的七個空氣狀態(tài)范圍的區(qū)域I~VII。在本實施方式中，設上述的供氣溫度目標范圍且供氣濕度目標范圍所對應的焓上限值是50kJ/kg (DA)、焓下限值是35kJ/kg (DA)0
[0063]一區(qū)域I (第一空氣狀態(tài)范圍):
[0064]區(qū)域I是與作為目標的供氣溫度目標范圍且供氣相對濕度范圍且供氣絕對濕度范圍相同的范圍，即在空氣線圖上滿足下述式(I)的范圍。
[0065]〔公式I〕
[0066](溫度15度以上32度以下)
[0067]H (相對濕度20%以上80%以下)
[0068]Π (絕對濕度 0.019kg/kg (DA)以下)式(I)
[0069]一區(qū)域II (第二空氣狀態(tài)范圍):`
[0070]區(qū)域II是在供氣溫度范圍的下限值以上的范圍中小于作為目標的供氣相對濕度范圍的下限值、且在小于供氣溫度范圍的下限值的范圍中小于與供氣相對濕度范圍的下限值相當?shù)慕^對濕度、且作為目標的范圍(即區(qū)域I)中的小于焓下限值的范圍，即在空氣線圖上滿足下述式(2)的范圍。
[0071]〔公式2〕
[0072]{(溫度15度以上)η (相對濕度小于20%) η (比焓小于35kJ/kg (DA))}
[0073]U {(溫度小于15度)Π (絕對濕度小于0.002)} 式(2)
[0074]一區(qū)域III (第三空氣狀態(tài)范圍):
[0075]區(qū)域III是作為目標的供氣絕對濕度的上限值以下、并且絕對濕度下限線Π所示的絕對濕度的值以上、并且小于作為目標的供氣溫度范圍的下限值或作為目標的供氣相對濕度的上限值以上的范圍，即在空氣線上滿足下述式(3)的范圍。
[0076]〔公式3〕
[0077](絕對濕度0.002kg/kg (DA)以上 0.019kg/kg (DA)以下)
[0078]H {(溫度小于15度)U (相對濕度80%以上)} 式(3)
[0079]一區(qū)域IV (第四空氣狀態(tài)范圍):
[0080]區(qū)域IV是作為目標的供氣溫度及供氣濕度的范圍所對應的焓范圍內(nèi)、并且小于作為目標的供氣相對濕度范圍的下限值或者超過作為目標的供氣溫度范圍的上限值的范圍，即在空氣線上滿足下述式(4)的范圍。
[0081]〔公式4〕
[0082](比焓35kJ/kg (DA)以上比焓 50kJ/kg (DA)以下)
[0083]H {(相對濕度小于20%) U (溫度超過32°C ) } 式(4)
[0084]一區(qū)域VI (第六空氣狀態(tài)范圍):
[0085]區(qū)域VI是小于作為目標的供氣絕對濕度范圍的上限值、并且超過與作為目標的供氣溫度及供氣濕度的范圍相對應的焓范圍的上限值、并且回風溫度以下、并且超過作為目標的供氣溫度范圍的上限值的范圍，即在空氣線上滿足下述式(5)的范圍。
[0086]〔公式5〕
[0087](絕對濕度0.019kg/kg (DA)以下)
[0088]H (比焓超過 50kJ/kg (DA))
[0089]H (回風溫度以下)
[0090]η (溫度超過 32 °C )式(5 )
[0091]一區(qū)域VII (第七空氣狀態(tài)范圍):
[0092]區(qū)域VII是超過作為目標的供氣絕對濕度的上限值超、并且外部氣體冷卻焓的上限值以下的范圍，即在空氣線上滿足下述式(6)的范圍。另外，外部氣體冷卻焓上限線Hho是與回風溫度以及作為目標的供氣絕對濕度的上限值相對應的焓線，在圖3的空氣線圖上，規(guī)定為與回風溫度Tr和絕對濕度上限線Xh之間的交點相交的焓線。
[0093]〔公式6〕
[0094](絕對濕度超過0.019kg/kg (DA))
[0095]H (外部氣體冷卻焓的上限值以下)式(6)
[0096]一區(qū)域V (第五空氣狀態(tài)范圍):
[0097]區(qū)域V是上述的區(qū)域I?VII以外的范圍，具體而言，如圖3所示，是超過與供氣溫度目標范圍且供氣濕度目標范圍相符合的范圍的空氣狀態(tài)所對應的焓范圍的上限值、并且超過回風溫度或超過外部氣體冷卻焓的上限值的空氣狀態(tài)范圍。
[0098]另外，與圖3所示的上述區(qū)域V1、區(qū)域VI1、以及區(qū)域I的上部及區(qū)域III的上部相符合的狀態(tài)，相當于在熱帶雨林氣候區(qū)那樣的高溫多濕的地域中以高頻度觀測的外部氣體的狀態(tài)。
[0099]若當前的外部氣體的狀態(tài)與這些區(qū)域I?VII中的哪個區(qū)域相符合被判定，則空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容設定部253中，利用由外部氣體溫濕度計測值取得部252取得的外部氣體溫度計測值、外部氣體濕度計測值、以及由回風溫度傳感器29計測的回風溫度計測值、由供氣溫度傳感器227計測的供氣溫度計測值、由供氣濕度傳感器228計測的供氣濕度計測值，按每個區(qū)域分別如以下那樣地設定空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容。這里，成為空氣調(diào)節(jié)控制的對象的是服務器室10內(nèi)的服務器產(chǎn)生的熱引起的顯熱負荷，假設不產(chǎn)生人的呼氣等引起的潛熱負荷，設回風濕度值與由供氣濕度傳感器228計測的供氣濕度計測值相同。
[0100]一與區(qū)域I相符合的情況下的空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容:
[0101]當前的外部氣體的狀態(tài)在區(qū)域I的范圍內(nèi)時，能夠?qū)⑼獠繗怏w直接供氣。因此，通過將排氣用風門30全開、將第I回風導入用風門221及第2回風導入用風門229閉合、將外部氣體導入用風門222全開，從而以使外部氣體導入比率為100%的方式，通過空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容設定部253決定控制內(nèi)容。此外，此時，不進行加濕器224進行的加濕處理以及冷卻盤管225進行的混合后的空氣的冷卻處理。
[0102]一與區(qū)域II相符合的情況下的空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容:
[0103]當前的外部氣體的狀態(tài)在區(qū)域II的范圍內(nèi)時，以使通過在外部氣體中混合回風來將外部氣體溫度加溫并進行加濕的方式?jīng)Q定控制內(nèi)容。具體而言,通過空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容設定部253決定控制內(nèi)容，以使得在將第2回風導入用風門229閉合的基礎上，根據(jù)外部氣體導入比率將排氣用風門30、第I回風導入用風門221以及外部氣體導入用風門222的開度在O?100%之間進行調(diào)整，并且通過加濕器224進行必要量的加濕。
[0104]此時，利用外部氣體溫度計測值及回風溫度計測值來調(diào)整外部氣體導入比率的目標值α，以使混合后的空氣在供氣目標范圍信息存儲部251所存儲的供氣溫度目標范圍且供氣濕度目標范圍內(nèi)成為預先設定的供氣溫度目標值。
[0105]這樣調(diào)整外部氣體導入比率而混合了外部氣體和回風的空氣的絕對濕度值X可以用外部氣體絕對濕度計測值Χο、回風絕對濕度計測值Xr、外部氣體導入比率目標值α而如下述式(7)那樣來表示。
[0106]〔公式7〕
[0107]X=XoX a +XrX (1_α)式(7)
[0108]因此，使混合后的空氣成為作為目標的溫濕度狀態(tài)的供氣，需要混合后的空氣的絕對濕度值X與供氣絕對濕度目標值XsO之間的差量即XsO-X的量的加濕。使用供氣流量Fs，則用來提高該差量的濕度值的必要加濕量成為FsX(XsO-X),以供給該必要加濕量的方式，決定用來控制加濕器224的水量的閥(未圖示)的控制內(nèi)容。此時，不進行冷卻盤管225進行的混合后的空氣的冷卻處理。
[0109]另外，雖然在將外部氣體與回風混合后進行加濕時的必要加濕量如上述那樣地決定，但通過事先加濕以使回風事先成為絕對濕度目標值{Xr+ (X-XsO)/ (l-α)}，能夠不需要混合后的加濕。
[0110]該情況下，若設為外部氣體溫度計測值To、加濕后的回風溫度值Tr2、供氣溫度目標值TsO，則外部氣體導入比率目標值α由下述式(8)表示。
[0111]〔公式8〕
[0112]a = (Tr2-Ts0)/ (Tr2-To) XlOO (%)式(8)
[0113]一與區(qū)域III相符合的情況下的空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容:
[0114]當前的外部氣體的狀態(tài)在區(qū)域III的范圍內(nèi)時，以使通過在外部氣體中混合回風來將外部氣體溫度加溫的方式?jīng)Q定控制內(nèi)容。具體而言，通過空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容設定部253決定控制內(nèi)容，以使排氣用風門30、第I回風導入用風門221或第2回風導入用風門229(此時一個閉合)、以及外部氣體導入用風門222的開度根據(jù)外部氣體導入比率而在O~100%之間調(diào)整。
[0115]該情況下，若設為外部氣體溫度計測值To、回風溫度計測值Tr、供氣溫度目標值TsO，則外部氣體導入比率目標值α由下述式(9)表示。
[0116]〔公式9〕
[0117]a = (Tr-TsO)/ (Tr-To) XlOO (%)式(9)
[0118]此時，不進行加濕器224的加濕處理以及冷卻盤管225的冷卻處理。
[0119]一與區(qū)域IV相符合的情況下的空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容:
[0120]當前的外部氣體的 狀態(tài)在區(qū)域IV的范圍內(nèi)時，以對外部氣體進行加濕的方式?jīng)Q定控制內(nèi)容。具體而言，通過空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容設定部253決定控制內(nèi)容，以使得通過將排氣用風門30全開、將第I回風導入用風門221及第2回風導入用風門229閉合、將外部氣體導入用風門222全開，從而外部氣體導入比率成為100%，并且通過加濕器224進行必要量的加濕。
[0121]該情況下，若設為外部氣體相對濕度計測值Ro、供氣濕度目標值RsO，則必要加濕量是Rs0-Ro。此時，隨著加濕，外部氣體溫度從To下降到T。
[0122]一與區(qū)域V相符合的情況下的空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容:
[0123]當前的外部氣體的狀態(tài)在區(qū)域V的范圍內(nèi)時，以將回風冷卻的方式?jīng)Q定控制內(nèi)容。具體而言，通過空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容設定部253決定控制內(nèi)容，以使得通過將排氣用風門30及第2回風導入用風門229閉合、將第I回風導入用風門221全開、將外部氣體導入用風門222閉合，從而外部氣體導入比率成為O%，并且通過冷卻盤管225進行冷卻處理。此時，不進行加濕器224的加濕處理。
[0124]另外，即使當前的外部氣體的狀態(tài)在區(qū)域V的范圍內(nèi)時，在服務器室10內(nèi)有作業(yè)者而需要換氣的情況下，也可以事先對外部氣體導入比率設定下限值并進行控制，以使得取入一定量的外部氣體。
[0125]一與區(qū)域VI相符合的情況下的空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容:
[0126]當前的外部氣體的狀態(tài)在區(qū)域VI的范圍內(nèi)時，以將外部氣體冷卻的方式?jīng)Q定控制內(nèi)容。即，如圖4所示，以使得成為P3^P1的方式?jīng)Q定控制內(nèi)容。具體而言，如圖5所示，通過空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容設定部253決定控制內(nèi)容，以使得通過將第I回風導入用風門221及第2回風導入用風門229閉合、將排氣用風門30及外部氣體導入用風門222全開，從而外部氣體導入比率成為100%，并且外部氣體(P3)通過冷卻盤管225而被進行冷卻處理。此時，不進行加濕器224的加濕處理。
[0127]一與區(qū)域VII相符合的情況下的空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容:
[0128]當前的外部氣體的狀態(tài)在區(qū)域VII的范圍內(nèi)時，以將外部氣體冷卻、除濕、進而將冷卻、除濕后的外部氣體與回風混合的方式?jīng)Q定控制內(nèi)容。即，如圖6所示，以將對所導入的外部氣體(P3)進行了冷卻、除濕后的冷卻后的外部氣體(P/)與回風(P2)混合、成為具有目標的區(qū)域I內(nèi)的空氣狀態(tài)的供氣(P1)的方式?jīng)Q定控制內(nèi)容。具體而言，如圖7所示，通過空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容設定部253決定控制內(nèi)容，以使得將第I回風導入用風門221關閉、將排氣用風門30、第2回風導入用風門229以及外部氣體導入用風門222打開，并根據(jù)外部氣體導入比率將排氣用風門30、第2回風導入用風門229以及外部氣體導入用風門222的開度在O?100%之間進行調(diào)整。
[0129]該情況下，作為外部氣體溫度計測值To而使用冷卻后的外部氣體溫度計測值，利用上述的式(9)，能夠求取外部氣體導入比率目標值a。此時，不進行加濕器224的加濕處理。另外，關于冷卻后的外部氣體溫度，可以根據(jù)外部氣體溫度和冷卻盤管225的冷卻能力來推定，也可以在冷卻盤管225的外部氣體送出側(cè)設置溫度傳感器來計測。
[0130]一例外的空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容:
[0131]在通過環(huán)境傳感器28計測到外部氣體含有較多的煙、粉塵的情況下，若導入外部氣體則會導致過濾器223等的劣化，所以，以無論外部氣體的溫度、濕度的狀態(tài)如何都將回風冷卻的方式?jīng)Q定控制內(nèi)容。具體而言，通過空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容設定部253決定控制內(nèi)容，以使得通過將排氣用風門30及第2回風導入用風門229閉合、將第I回風導入用風門221全開、將外部氣體導入用風門222閉合，從而外部氣體導入比率成為0%，并且通過冷卻盤管225對導入的回風進行冷卻處理。此時，不進行加濕器224的加濕處理。
[0132]若通過上述的處理在空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容設定部253中設定空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容，則設備控制部254基于此生成對排氣用風門30、第I回風導入用風門221、第2回風導入用風門229以及外部氣體導入用風門222的開度、加濕器224、冷卻盤管225的控制量、供氣風扇226的轉(zhuǎn)速進行控制的控制信號，并向各設備發(fā)送從而進行控制，生成作為目標的范圍內(nèi)的供氣溫度值及供氣濕度值的供氣。
[0133]另外，關于上述空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容的切換，在溫帶地域等可以按季節(jié)根據(jù)外部氣體的狀態(tài)來切換，在熱帶雨林氣候區(qū)等可以在一天內(nèi)根據(jù)外部氣體的狀態(tài)來切換。該情況下，外部氣體溫濕度計測值取得部252在一天內(nèi)取得多次各計測值，空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容設定部253根據(jù)外部氣體溫濕度計測值取得部252的各計測值的取得，設定必要的空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容。此外，例外的空氣調(diào)節(jié)控制根據(jù)由環(huán)境傳感器28計測的煙、粉塵的量，根據(jù)需要而被執(zhí)行。
[0134]如以上說明的那樣，根據(jù)本實施方式，根據(jù)外部氣體的狀態(tài)來切換空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容，盡量利用外部氣體并進行適合于服務器管理的控制，從而能夠進行節(jié)能效應高的服務器管理用的空氣調(diào)節(jié)控制。
[0135]此外，通過盡量利用外部氣體進行空氣調(diào)節(jié)控制，能降低空氣調(diào)節(jié)所需的能量，降低服務器室管理系統(tǒng)的運轉(zhuǎn)所用的經(jīng)費。
[0136]此外，即使是熱帶雨林氣候區(qū)那樣的外部氣體的狀態(tài)是高溫高濕的環(huán)境下，通過根據(jù)一天的外部氣體的狀態(tài)的變化來切換上述空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容，也能實現(xiàn)服務器管理用的節(jié)能效應高的空氣調(diào)節(jié)控制。
[0137]此外，根據(jù)本實施方式的空氣調(diào)節(jié)控制部25，在空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容設定部253中空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容被設定時，在供氣目標范圍信息存儲部251所存儲的供氣溫度目標范圍且供氣濕度目標范圍內(nèi)算出最優(yōu)的供氣溫度目標值及供氣濕度目標值，根據(jù)這些目標值，設定節(jié)能效應高的空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容。
[0138]以下，作為本實施方式的最優(yōu)的供氣溫度目標值及供氣濕度目標值，具體說明對消耗能量最小的供氣溫度目標值及供氣濕度目標值進行計算的處理。
[0139]首先，空氣調(diào)節(jié)裝置20所消耗的能量E能夠由以下的式(10)表示。
[0140]〔公式10〕
[0141]E=gcol (Fs X ( a Ho+ (1- α ) Hr — Hs))
[0142]+gfan (Fs)
[0143]+ghum (Fw)式(10)
[0144]其中，
[0145]Fs:供氣流量
[0146]Fw:加濕用水量
[0147]α:外部氣體導入比率
[0148]Ho:外部氣體比焓
[0149]Hr:回風比焓
[0150]Hs:供氣比焓
[0151]gcol:表示盤管冷卻量和冷卻盤管消耗能量的關系的函數(shù)
[0152]gfan:表示供氣流量和風扇消耗能量的關系的函數(shù)
[0153]ghum:表示加濕用水量和加濕器消耗能量的關系的函數(shù)
[0154]其中，供水流量Fs、加濕用水量、外部氣體導入比率、外部氣體比焓(由外部氣體溫濕度計測值算出)、回風比焓(由回風溫度計測值與供氣絕對濕度計測值計算)、供氣比焓(由供氣溫濕度計測值計算)能夠測定或能夠由測定值計算。這里，成為空氣調(diào)節(jié)控制的對象的是服務器室10內(nèi)的多個服務器產(chǎn)生的熱引起的顯熱負荷，假定不產(chǎn)生人的呼氣等引起的潛熱負荷，設回風濕度值與由供氣濕度傳感器227計測的供氣濕度計測值相同。
[0155]此外，表示盤管冷卻量和冷卻盤管消耗能量的關系的函數(shù)gcol、表示供氣流量和風扇消耗能量的關系的函數(shù)gfan、表示加濕用水量和加濕器消耗能量的關系的函數(shù)ghum是表示構(gòu)成空氣調(diào)節(jié)控制部25的設備的特性的函數(shù)，是已知的。因此，能夠根據(jù)這些值算出空氣調(diào)節(jié)裝置20所消耗的能量E。
[0156]另一方面，本實施方式的空氣調(diào)節(jié)控制部25如上述那樣，將根據(jù)排氣用風門30、第I回風導入用風門221、第2回風導入用風門229以及外部氣體導入用風門222的開度而對外部氣體導入比率進行控制的處理、通過冷卻盤管225而對供氣的冷卻量進行控制的處理、通過加濕器224而對加濕量進行控制的處理中的某個或多個處理組合，對供氣溫度及供氣濕度進行控制，因此通過設定供氣溫度目標值及供氣濕度目標值，決定排氣用風門30、第I回風導入用風門221、第2回風導入用風門229、外部氣體導入用風門222、冷卻盤管
225、加濕器224的必要控制量。
[0157]此外，關于供氣流量值Fs，使用回風溫度計測值Tr、供氣溫度計測值TsO、空氣的比熱C、服務器的發(fā)熱量Q，通過下述式(11)算出。
[0158]〔公式11〕
[0159]Fs=Q/C/ (Tr-TsO)式(11)
[0160]若這樣考慮，則在提供了供氣溫度目標值、供氣濕度目標值以及供氣流量值的情況下，必要的消耗能量E能夠用上述式(10)算出。
[0161]也就是說，利用了本實施方式的空氣調(diào)節(jié)控制部25的服務器室10內(nèi)的空氣調(diào)節(jié)控制中，以理論上必要最小限度的能量進行運轉(zhuǎn)可以說是通過使利用上述式(10)算出的消耗能量E最小的供氣溫度值、供氣濕度值、供氣流量值的組合進行控制的情況。
[0162]因此，預先在諸條件的外部氣體溫度、外部氣體濕度、服務器負荷中，算出消耗能量最小的供氣溫度目標值、供氣濕度目標值，制作表示它們的關系的外部氣體條件/供氣條件關系表并保持在空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容設定部253中，從而根據(jù)所計測的外部氣體的條件以及服務器負荷，能夠算出消耗能量最小的供氣的條件。
[0163]這里，服務器負荷Q可以利用服務器的消耗動力來計算，也可以利用下述式(12)來計算。在利用下述式(12)計算的情況下，在空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容設定部253中，在利用外部氣體條件/供氣條件關系表的供氣條件的算出處理前，執(zhí)行該服務器負荷Q的算出處理。
[0164]〔公式12〕
[0165]Q=FsXCX (Tr-Ts)式(12)
[0166]其中，
[0167]Q:空氣調(diào)節(jié)對象負荷
[0168]Fs:供氣流量值
[0169]C:空氣比熱
[0170]Tr:回風溫度計測值
[0171]Ts:供氣溫度計測值
[0172]這樣利用算出的供氣溫度目標值、供氣濕度目標值，如上述那樣地決定空氣調(diào)節(jié)控制內(nèi)容。
[0173]如以上說明的那樣，通過一邊根據(jù)外部氣體的狀態(tài)的變化來使效率良好的供氣溫度設定值及供氣濕度設定值適當變化一邊進行控制，即使本系統(tǒng)的使用環(huán)境是高溫多濕的環(huán)境(地域)，也能夠執(zhí)行節(jié)能效應高的空氣調(diào)節(jié)控制。
[0174]另外，在上述實施方式中，作為供氣溫度目標范圍及供氣濕度目標范圍，利用了美國供暖制冷空氣調(diào)節(jié)學會(ASHRAE)規(guī)定的值，但不限于此，也可以根據(jù)控制對象的狀態(tài)等采用其他的值。此外，如圖3那樣被分割的各區(qū)域的一部分或全部與其他區(qū)域重疊也可以。
[0175]此外，在上述實施方式中，將設置多個服務器的服務器室10內(nèi)的空間作為空氣調(diào)節(jié)裝置20的空氣調(diào)節(jié)控制對象(空氣調(diào)節(jié)對象空間)進行了說明，但不限于此，能夠?qū)⑹杖莼蛟O置了電源裝置或其他的發(fā)熱的各種設備的空間作為空氣調(diào)節(jié)裝置20的空氣調(diào)節(jié)控制對象。此外，上述實施方式中，冷區(qū)11和熱區(qū)12在結(jié)構(gòu)上采用分離的結(jié)構(gòu)，但不必一定如此，也可以是，在結(jié)構(gòu)上不分離，將送入供氣的一側(cè)作為冷區(qū)11，將排出回風的一側(cè)作為熱區(qū)12。
[0176]以上說明了本發(fā)明的實施方式，但上述實施方式是作為例子而提示的，并不意欲限定發(fā)明的范圍。該新的實施方式能以其他各種各樣的形態(tài)實施，在不脫離發(fā)明主旨的范圍內(nèi)，能夠進行各種省略、替換及變更。這些實施方式及其變形包含在發(fā)明的范圍及主旨中，并包含在權(quán)利要求的范圍所記載的發(fā)明及其等同的范圍內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.一種空氣調(diào)節(jié)裝置，具備: 室內(nèi)單元，將外部氣體或空氣調(diào)節(jié)控制對象的回風中的至少一種導入，并作為供氣向上述空氣調(diào)節(jié)控制對象排出；以及 空氣調(diào)節(jié)控制部， 上述室內(nèi)單兀具備: 第I空間，具有將上述外部氣體導入的外部氣體導入部及冷卻器；以及 第2空間，具有將來自上述空氣調(diào)節(jié)控制對象的回風導入的回風導入部， 上述空氣調(diào)節(jié)控制部在判斷為需要對上述空氣調(diào)節(jié)控制對象進行空氣調(diào)節(jié)控制的情況下， 將外部氣體經(jīng)由上述外部氣體導入裝置向上述第I空間導入，在該第I空間中用上述冷卻器進行冷卻、除濕中的至少一種從而作為已處理外部氣體， 通過將回風經(jīng)由上述回風導入部向上述第2空間導入，并在該第2空間中將上述已處理外部氣體與上述回風混合，從而作為上述供氣向上述空氣調(diào)節(jié)控制對象排出。
2.如權(quán)利要求1記載的空氣調(diào)節(jié)裝置， 上述空氣調(diào)節(jié)控制部在判定為外部氣體的狀態(tài)符合如下空氣狀態(tài)范圍時，判斷為需要對上述空氣調(diào)節(jié)控制對象進行空氣調(diào)節(jié)控制，其中該空氣狀態(tài)范圍是超過目標范圍的絕對濕度的上限值、且小于等于與上述目標范圍的絕對濕度的上限值以及回風溫度相對應的焓的值，上述目標范圍是預先設定的溫度及絕對濕度及相對濕度的目標范圍。
3.如權(quán)利要求2記載的空氣調(diào)節(jié)裝置， 上述空氣調(diào)節(jié)控制部在判定為外部氣體的空氣狀態(tài)符合如下空氣狀態(tài)范圍時，也判斷為需要對上述空氣調(diào)節(jié)控制對象進行空氣調(diào)節(jié)控制，其中該空氣狀態(tài)范圍是小于上述目標范圍的絕對濕度的上限值、且超過與符合上述目標范圍的范圍的空氣狀態(tài)相對應的焓范圍的上限值、且小于等于回風溫度、且超過上述目標范圍的溫度上限值，在該情況下，取代上述的空氣調(diào)節(jié)控制，從上述外部氣體導入裝置向上述第I空間導入外部氣體，并在該第I空間中用上述冷卻器進行冷卻從而作為已處理外部氣體，將該已處理外部氣體作為上述供氣向上述空氣調(diào)節(jié)控制對象排出。
4.如權(quán)利要求1~3中任一項記載的空氣調(diào)節(jié)裝置， 上述空氣調(diào)節(jié)控制部在一天內(nèi)多次取得外部氣體溫度、外部氣體濕度以及回風溫度的各計測值，根據(jù)各計測值的取得，判斷是否需要進行空氣調(diào)節(jié)控制。
5.如權(quán)利要求1~3中任一項記載的空氣調(diào)節(jié)裝置， 具備服務器室， 上述空氣調(diào)節(jié)控制對象是上述服務器室內(nèi)的空間，上述服務器室具有分離的第3空間和第4空間，在上述第3空間與上述第4空間之間設置服務器，流入到上述第3空間的供氣被上述服務器的發(fā)熱所加熱，并經(jīng)由上述第4空間作為回風流出。
6.一種空氣調(diào)節(jié)控制方法，在空氣調(diào)節(jié)裝置中使用，該空氣調(diào)節(jié)裝置具備:室內(nèi)單元，將外部氣體或空氣調(diào)節(jié)控制對象的回風中的至少一種導入，并作為供氣向上述空氣調(diào)節(jié)控制對象排出；以及空氣調(diào)節(jié)控制部，上述室內(nèi)單元具備--第I空間，具有將上述外部氣體導入的外部氣體導入部以及冷卻器；以及第2空間，具有將來自上述空氣調(diào)節(jié)控制對象的回風導入的回風導入部，在該空氣調(diào)節(jié)控制方法中，上述空氣調(diào)節(jié)裝置的空氣調(diào)節(jié)控制部， 在判斷為需要對上述空氣調(diào)節(jié)控制對象進行空氣調(diào)節(jié)控制的情況下， 將外部氣體經(jīng)由上述外部氣體導入裝置向上述第I空間導入，在該第I空間中用冷卻器進行冷卻、除濕中的至少一種從而作為已處理外部氣體， 將回風經(jīng)由上述回風導入部向上述第2空間導入，在該第2空間將上述已處理外部氣體與上述回風進行混合， 從而作為上述供氣向上述空氣調(diào)節(jié)控制對象排出。
【文檔編號】F24F7/06GK103502744SQ201280004420
【公開日】2014年1月8日 申請日期:2012年11月30日 優(yōu)先權(quán)日:2012年1月18日
【發(fā)明者】本多真, 森本博之, 佐藤一英, 大谷秀吉, 木下朋行, 村山大, 高木康夫 申請人:株式會社東芝