(57)【要約】【課題】年間を通じて消費電力を抑えて収容室内を所望の温度に冷却することができる空調システムを提供することである。【解決手段】実施形態の空調システムは、冷却塔と、冷却装置と、熱交換器と、ポンプと、送風機と、検出部と、制御部と、を持つ。前記冷却塔は、フリークーリングにより第１冷媒を冷却する。前記冷却装置は、前記冷却塔で冷却される前記第１冷媒の温度よりも低い温度まで第２冷媒を冷却可能である。前記熱交換器は、前記冷却塔で冷却された前記第１冷媒、及び前記冷却装置で冷却された前記第２冷媒が内部を流れる。前記ポンプは、前記第１冷媒を搬送する。前記送風機は、前記熱交換器を通してから収容室内の被冷却体に空気を流す。前記検出部は、前記熱交換器を通り前記被冷却体に流れる前の前記空気の温度を検出する。前記制御部は、前記検出部で検出した温度が予め定められた第１基準温度以上になったときに、前記冷却装置を運転する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
フリークーリングにより第１冷媒を直接的又は間接的に冷却する冷却塔と、
前記冷却塔で冷却される前記第１冷媒の温度よりも低い温度まで第２冷媒を冷却可能な冷却装置と、
前記冷却塔で冷却された前記第１冷媒、及び前記冷却装置で冷却された前記第２冷媒が内部を流れる熱交換器と、
前記第１冷媒を搬送するポンプと、
前記熱交換器を通してから収容室内の被冷却体に空気を流す送風機と、
前記熱交換器に流れ込む前記第１冷媒の温度、又は前記熱交換器を通り前記被冷却体に流れる前の前記空気の温度を検出する検出部と、
前記ポンプ及び前記冷却装置を制御する制御部と、
を備え、
前記制御部は、
前記ポンプが運転している状態で、前記検出部で検出した温度が予め定められた第１基準温度以上になったときに、前記冷却装置を運転する
空調システム。
【請求項２】
前記被冷却体は、前記収容室における被冷却体の設置面上に配置され、
前記送風機は、前記熱交換器を通った前記空気を前記設置面に沿って流す
請求項１に記載の空調システム。
【請求項３】
前記熱交換器は、第１熱交換器と、第２熱交換器と、を有し、
前記第１熱交換器内には前記第１冷媒が流れ、
前記第２熱交換器内には前記第２冷媒が流れ、
前記第１熱交換器は、前記第２熱交換器よりも前記送風機により流れる前記空気の上流側に配置されている
請求項１又は２に記載の空調システム。
【請求項４】
前記制御部は、前記冷却装置の冷却能力を低下させること、又は前記冷却装置の運転を停止させること、をしたときに、前記検出部が検出する温度が上がらない場合には、低下させた前記冷却装置の冷却能力を維持するか、前記冷却装置の運転を停止させたままにする
請求項１から３のいずれか一項に記載の空調システム。
【請求項５】
前記制御部は、前記冷却装置の冷却能力を低下させたときに、前記検出部が検出する温度が上がらない場合には、前記冷却装置の冷却能力をさらに低下させるか、前記冷却装置の運転を停止させる
請求項１から３のいずれか一項に記載の空調システム。
【請求項６】
前記制御部は、前記検出部で検出した温度が、前記第１基準温度よりも低い予め定められた第２基準温度以下になったときに、前記ポンプ及び前記冷却装置の運転を停止する
請求項１から５のいずれか一項に記載の空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
データセンタ等の収容室内には、熱を発生するサーバやストレージ等のＩＣＴ（Information and Communication Technology）機器（被冷却体）が収容されている。このようなＩＣＴ機器を運転する際には、ＩＣＴ機器が発熱するために、ＩＣＴ機器を空調システムにより冷却することが必要である。データセンタ内は、温度を安定させて冷却する必要がある。
【０００３】
一般的に、圧縮機等を用いて冷媒を冷却する冷却装置は、外気温度によらず５〜１０℃程度の低温の冷媒を生成することができる。このため、データセンタでは冷却装置が用いられている。しかし、冷却装置の消費電力が多いことは、問題である。
一方で、空調システムにおける省エネルギー技術として、フリークーリングが知られている。フリークーリングは、外気との間で気化熱により水を冷却する冷却塔等を用いて、空調用の冷たい水を生成するシステムである。フリークーリングは、冷却装置に比べて消費電力を大幅に低下させることができる。
【０００４】
しかしながら、フリークーリングでは、外気温度が高い夏等には、低温の水を生成することは困難である。このため、フリークーリングは、データセンタではほとんど利用されていない。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開２０１１−１２９１４９号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
本発明が解決しようとする課題は、年間を通じて消費電力を抑えて収容室内を所望の温度に冷却することができる空調システムを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
実施形態の空調システムは、冷却塔と、冷却装置と、熱交換器と、ポンプと、送風機と、検出部と、制御部と、を持つ。前記冷却塔は、フリークーリングにより第１冷媒を直接的又は間接的に冷却する。前記冷却装置は、前記冷却塔で冷却される前記第１冷媒の温度よりも低い温度まで第２冷媒を冷却可能である。前記熱交換器は、前記冷却塔で冷却された前記第１冷媒、及び前記冷却装置で冷却された前記第２冷媒が内部を流れる。前記ポンプは、前記第１冷媒を搬送する。前記送風機は、前記熱交換器を通してから収容室内の被冷却体に空気を流す。前記検出部は、前記熱交換器に流れ込む前記第１冷媒の温度、又は前記熱交換器を通り前記被冷却体に流れる前の前記空気の温度を検出する。前記制御部は、前記ポンプ及び前記冷却装置を制御する。前記制御部は、前記ポンプが運転している状態で、前記検出部で検出した温度が予め定められた第１基準温度以上になったときに、前記冷却装置を運転する。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】一実施形態の空調システムを示す概略構成図。
【図２】一実施形態の空調システムの動作を説明する図。
【図３】一実施形態の空調システムの動作を説明する図。
【図４】一実施形態の変形例における空調システムが冷却するデータセンタの平面の断面図。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、実施形態の空調システムを、図面を参照して説明する。
【００１０】
図１に示すように、データセンタ（収容室）Ｒ１では、ＩＣＴ機器として用いられる電子機器（被冷却体）がラックＷに収容された状態で床面（設置面）Ｒ１１上に配置されている。本実施形態の空調システム１は、データセンタＲ１内を冷却するのに用いられる。なお、図１に示すデータセンタＲ１は、側面の断面図である。
【００１１】
例えば、データセンタＲ１は、機械室Ｒ１２、低温室Ｒ１３、及び高温室Ｒ１４が、水平面に沿ってこの順で並べて構成されている。ラックＷは、低温室Ｒ１３と高温室Ｒ１４とにまたがって配置されている。低温室Ｒ１３と高温室Ｒ１４との境界におけるラックＷ以外の部分は、壁Ｒ１６で仕切られている。
空調システム１における後述する主熱交換器３６及び主送風機４６は、ケーシング６１内に収容された状態で機械室Ｒ１２内に配置されている。ケーシング６１は、機械室Ｒ１２内における低温室Ｒ１３寄りの位置に配置されている。機械室Ｒ１２と低温室Ｒ１３との境界におけるケーシング６１以外の部分は、壁Ｒ１７で仕切られている。
機械室Ｒ１２における低温室Ｒ１３とは反対側の部分と、高温室Ｒ１４とは、配管ダクトＲ１８により接続されている。
【００１２】
低温室Ｒ１３内の空間が、空調システム１により空気の温度が低く制御されたコールドエリアである。コールドエリア内の空気は、後述するようにラックＷに向かって流れる。この空気は、ラックＷ内を通ってラックＷに収容された電子機器と熱交換する。電子機器と熱交換した空気は、高温室Ｒ１４内に流れ出る。高温室Ｒ１４内の空間が、電子機器と熱交換することで温度が高くなった空気が流れるホットエリアである。
【００１３】
空調システム１は、冷却塔１１と、冷却装置３１と、主熱交換器（熱交換器）３６と、第２ポンプ（ポンプ）４１と、主送風機（送風機）４６と、温度センサ（検出部）５１と、制御部５６と、を備える。
例えば、冷却塔１１は、冷却塔１１内を流れ落ちる第１水に風を送る補助送風機１２を有する。補助送風機１２を運転すると、補助送風機１２は第１水に風を送る。補助送風機１２の運転を停止すると、補助送風機１２は第１水に風を送らない。なお、補助送風機１２は、回転速度を変更可能な送風機であることが好ましい。
冷却塔１１は、フリークーリングにより、第１水と大気とを接触させて第１水から気化熱を奪うこと等により第１水を冷却する。冷却塔１１は、第１水を受動的に冷却する。
【００１４】
冷却塔１１は、環状の第１搬送配管１３上に配設されている。この第１搬送配管１３上には、第１ポンプ１４、及び第１補助熱交換器１５が配設されている。
に第１水は、冷却塔１１、第１搬送配管１３、及び第１補助熱交換器１５内に収容されている。第１ポンプ１４を運転すると、冷却塔１１、第１搬送配管１３、及び第１補助熱交換器１５内に第１水が流れる。第１ポンプ１４の運転を停止すると、この第１水の流れが停止する。なお、第１ポンプ１４は運転周波数を変更可能なポンプであることが好ましい。運転周波数が大きくなるほど、冷却塔１１、第１搬送配管１３、及び第１補助熱交換器１５内を流れる第１水の流量が増加する。
【００１５】
第１補助熱交換器１５は、ケーシング１７内に収容された状態で、第２補助熱交換器１８との間で熱交換を行う。補助熱交換器１５、１８としては、コイル式や、シェル＆コイル式等の公知の熱交換器を適宜選択して用いることができる。
第２補助熱交換器１８は、環状の第２搬送配管１９上に配設されている。この第２搬送配管１９上には、クッションタンク２０、第２ポンプ４１、第１主熱交換器（第１熱交換器）３７、及び開閉弁２１が配設されている。
クッションタンク２０は、内部に一定量の第２水を貯える。クッションタンク２０は、冷却塔１１による冷却が一時的にできなくなったときに、冷却された第２水を第１主熱交換器３７内に流すためのものである。なお、クッションタンク２０は空調システム１の必須の構成ではない。
第２ポンプ４１は、第２水（第１冷媒）を搬送する。
【００１６】
開閉弁２１は、制御部５６による遠隔操作が可能なものであってもよい。開閉弁２１を開くと、第２水が第２搬送配管１９内を流れることができる。開閉弁２１を閉じると、第２水が第２搬送配管１９内を流れることができない。
第２搬送配管１９における、第２補助熱交換器１８の第２水の入口と出口には、バイパス配管２３の端部がそれぞれ接続されている。バイパス配管２３上には、開閉弁２４が配設されている。開閉弁２４は、開閉弁２１と同様に構成されている。
なお、バイパス配管２３及び開閉弁２４は空調システム１の必須の構成ではない。
【００１７】
第２水は、第２補助熱交換器１８、第２搬送配管１９、クッションタンク２０、及び第１主熱交換器３７内に収容されている。第２ポンプ４１を運転すると、第２補助熱交換器１８、第２搬送配管１９、クッションタンク２０、及び第１主熱交換器３７内に第２水が流れる。第２ポンプ４１の運転を停止すると、この第２水の流れが停止する。なお、第２ポンプ４１は運転周波数を変更可能なポンプであることが好ましい。
第１補助熱交換器１５と第２補助熱交換器１８とが熱交換を行うことで、第２水は第１水で間接的に冷却される。
第１水は大気と接触することで、内部に埃等が入って汚れやすい。第１主熱交換器３７内を第１水が流れず、第１水により間接的に冷却された第２水が流れることで、第１主熱交換器３７が汚れにより詰まることが抑えられる。
【００１８】
冷却装置３１は、第１冷凍機３２と、第２冷凍機３３と、を有している。冷凍機３２、３３は、圧縮機を用いた蒸気圧縮冷凍機であり、いわゆるＰＡＣ（パッケージ型）室外機である。冷凍機３２、３３は冷媒（第２冷媒）を冷却する。例えば、冷媒はＲ４１０Ａであるが、特にこれに限定されない。冷凍機３２、３３は、冷媒を能動的（アクティブ）に冷却する。
冷却装置３１は、冷却塔１１で冷却される第２水の温度よりも低い温度まで冷媒を冷却可能である。冷却塔１１で水から所定の熱量を奪うのに必要な冷却塔１１の消費電力は、冷却装置３１で冷媒から所定の熱量を奪うのに必要な冷却装置３１の消費電力よりも少ない。
冷凍機３２、３３が有する圧縮機は、運転周波数を変更可能なものであってもよい。しかし、本実施形態では冷凍機３２、３３が有する圧縮機は、運転周波数を変更できないものであるとして説明する。
冷凍機３２、３３は、第３搬送配管３４上に配設されている。なお、第３搬送配管３４は、構成を簡略化して示している。例えば、冷凍機３２、３３は、第３搬送配管３４に並列に接続されている。なお、冷却装置３１が有する冷凍機の数は、２台に限られず、１台でもよいし、３台以上でもよい。
【００１９】
第３搬送配管３４上には、第２主熱交換器（第２熱交換器）３８が配設されている。なお、この第２主熱交換器３８及び第１主熱交換器３７で、主熱交換器３６を構成する。主熱交換器３７、３８としては、コイル式等の熱交換器を適宜選択して用いることができる。主熱交換器３６内には、冷却塔１１で間接的に冷却された第２水、及び冷却装置３１で冷却された冷媒が流れる。
冷凍機３２、３３、第３搬送配管３４、及び第２主熱交換器３８内には、冷媒が収容されている。第１冷凍機３２および第２冷凍機３３の一方を運転すると、第３搬送配管３４、及び第２主熱交換器３８内には、冷媒が流れる。第１冷凍機３２および第２冷凍機３３の両方を運転すると、冷媒の流量が増加する。第１冷凍機３２および第２冷凍機３３の運転を停止すると、この冷媒の流れが停止する。
前述の第１主熱交換器３７は、第２主熱交換器３８よりも主送風機４６により流れる空気の上流側に配置されている。すなわち、第１主熱交換器３７を通り第１主熱交換器３７で冷却された空気が、第２主熱交換器３８を通る。
【００２０】
主送風機４６は、第１軸流ファン４７と、第２軸流ファン４８と、を有している。
主熱交換器３７、３８は、軸流ファン４７、４８における、軸流ファン４７、４８が空気を吸込む吸込み側に配置されている。軸流ファン４７、４８は、それぞれが第２主熱交換器３８に対向するように並列に配置されている。なお、主熱交換器３６及び主送風機４６を通る空気は、ケーシング６１に形成された貫通孔６２を通して流れる。
送風機４６は、主熱交換器３６を通してからデータセンタＲ１内の電子機器に空気を流す。この際に、送風機４６は、主熱交換器３６を通った空気を床面Ｒ１１に沿って流す。
【００２１】
なお、主熱交換器３７、３８を、軸流ファン４７、４８における、軸流ファン４７、４８が空気を吐出する吐出側に配置してもよい。主熱交換器３７、３８の一方を軸流ファン４７、４８の吸込み側に配置し、主熱交換器３７、３８の他方を軸流ファン４７、４８の吐出側に配置してもよい。
主送風機が有する軸流ファンの数は、２台に限られず、１台でもよいし、３台以上でもよい。主送風機が軸流ファンに代えて、遠心ファンや横流ファン等を備えてもよい。
【００２２】
例えば、温度センサ５１は、低温室Ｒ１３の天井に取付けられている。温度センサ５１は、低温室Ｒ１３内の空気の温度、すなわち、主熱交換器３６を通り電子機器に流れる前の空気の温度を検出する。
【００２３】
制御部５６は、演算回路と、メモリと、を有している。メモリには、演算回路の制御プログラムや、温度制御の基準となる予め定められた第１基準温度及び第２基準温度等が記憶されている。
制御部５６は、補助送風機１２、第１ポンプ１４、開閉弁２１、２４、第２ポンプ４１、冷却装置３１、主送風機４６、及び温度センサ５１に接続されている。
制御部５６は、温度センサ５１の検出結果に基づいて、補助送風機１２、第１ポンプ１４、開閉弁２１、２４、第２ポンプ４１、冷却装置３１、及び主送風機４６を制御する。
【００２４】
次に、以上のように構成された空調システム１の動作について説明する。
まず、外気（大気）温度が比較的低い状態から時間とともに外気温度が高くなる過程の中での空調システム１の動作について説明する。
【００２５】
図２に、時間に対する各温度、及びポンプ１４、４１、冷凍機３２、３３の運転状態の変化を示す。実線で表された線Ｌ１（線Ｌ１ａ等も同様）は、外気温度を示す。点線で表された線Ｌ２（線Ｌ２ａ等も同様）は、第２水の温度を示す。一点鎖線で表された線Ｌ３（線Ｌ３ａ等も同様）は、温度センサ５１が検出する温度を示す。また、図２中には、ポンプ１４、４１及び冷凍機３２、３３が運転した状態なのか、運転を停止した状態なのかを示している。
予め、開閉弁２１は開いていて、開閉弁２４は閉じているものとする。
期間Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３の順で時間が経過するのにしたがって、線Ｌ１、Ｌ１ａ、Ｌ１ｃ、で表す外気温度が高くなる。ただし、期間Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３のそれぞれの間では、外気温度は一定であるものとする。このような期間Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３は、ある１日の中での異なる期間でもよいし、１年の中での異なる時期でもよい。
例えば、低温室Ｒ１３内の空気の制御目標となる温度は、２５℃であるとする。なお、前述及び図２中の各温度は説明に用いる一つの例であり、これらの温度に限られない。
【００２６】
期間Ｐ１のように、外気温度が比較的低いときには、初期条件として、以下のようになっているものとする。すなわち、補助送風機１２は、比較的遅い回転速度で回転している。ポンプ１４、４１は、比較的小さい運転周波数でそれぞれ運転している。冷凍機３２、３３は運転を停止している。軸流ファン４７、４８は、運転している。
【００２７】
例えば、外気温度に近い温度になっている第１水は、冷却塔１１において気化熱を奪われることで冷却され温度が下がる。第２水は、補助熱交換器１５、１８において第１水により冷却されることで、外気温度よりも低い線Ｌ２で表す温度になる。すなわち、第２水の温度は、外気温度に対してΔＴ１下がる。軸流ファン４７、４８が運転することでケーシング６１内を流れる空気は、第１主熱交換器３７において第２水により冷却される。第１主熱交換器３７で冷却された空気は、低温室Ｒ１３内に流れ込む。この結果、温度センサ５１で検出される温度が、線Ｌ３で表す２５℃になる。
【００２８】
この冷却された空気は、床面Ｒ１１に沿って流れ、ラックＷ内で発熱している電子機器を冷却する。電子機器を冷却することで加熱された空気は、高温室Ｒ１４に流れ込む。加熱された空気は、配管ダクトＲ１８及び機械室Ｒ１２内を流れる。加熱された空気は、第１主熱交換器３７において再び冷却される。
【００２９】
次に、期間Ｐ２のように、線Ｌ１ａで表される外気温度が、期間Ｐ１の外気温度に比べて上がった場合について説明する。この場合、外気温度に応じて、第２水の温度が線Ｌ２ａで表す温度に上がる。温度センサ５１で検出される温度が、線Ｌ３ａで表す温度に上がる。
制御部５６は、時刻ｔ１において、ポンプ１４、４１の運転周波数を大きくする。冷却塔１１内等を流れる第１水の流量が増加し、冷却塔１１における第１水を冷却する冷却能力が増加する。ここで言う冷却能力とは、水等の冷却対象から単位時間あたりに奪う熱量のことを意味する。
この第１水により第２水が冷却されることで、第２水の温度が線Ｌ２ｂで表す温度になる。外気温度と第２水の温度との温度差ΔＴ２は、前述の温度差ΔＴ１よりも大きくなる。温度差ΔＴ２が大きくなった第２水で冷却されることで、温度センサ５１で検出される温度が、線Ｌ３ｂで表す２５℃に保たれる。
【００３０】
外気温度がさらに上がった場合には、冷却塔１１における補助送風機１２の回転速度を速くする。これにより、冷却塔１１における第１水を冷却する冷却能力を増加させ、温度センサ５１で検出される温度を２５℃に保つようにする。
このように、まずは冷凍機３２、３３を運転することなく、冷却塔１１による冷却能力を増加させたり、第２ポンプ４１の運転周波数を大きくしたりすること等により、温度センサ５１で検出される温度を２５℃に保つ。
【００３１】
期間Ｐ３の線Ｌ１ｃで表すように外気温度がさらに上がった場合には、第２水の温度が線Ｌ２ｃで表すように、線Ｌ２ｂで表す温度よりも上がる。温度センサ５１で検出される温度が、線Ｌ３ｃで表すように、線Ｌ３ｂで表す温度よりも上がる。
制御部５６は、温度センサ５１で検出した温度が予め定められた第１基準温度以上になった時刻ｔ２において、冷却装置３１を運転する。第１基準温度は、目標温度よりも高い温度である。この例では、２台の冷凍機３２、３３のうち第１冷凍機３２を運転する。
第１冷凍機３２を運転すると、第１冷凍機３２で冷媒が冷却され、冷却された冷媒は、第３搬送配管３４を通して第２主熱交換器３８内を流れる。ケーシング６１内を流れる空気は、内部を第２水が流れる第１主熱交換器３７を通り、予めある程度冷却される。この空気は、内部を冷媒が流れる第２主熱交換器３８を通ってさらに冷却される。これにより、温度センサ５１で検出される温度が線Ｌ３ｄで表す２５℃に保たれる。
【００３２】
なお、第１冷凍機３２を運転するときに、補助送風機１２、及びポンプ１４、４１の運転を停止して、第１主熱交換器３７内を冷却された冷媒が流れないようにしてもよい。開閉弁２１を閉じて、第１主熱交換器３７内を冷却された冷媒が流れないようにしてもよい。
外気温度がさらに上がった場合には、第２冷凍機３３を運転してもよい。
【００３３】
次に、外気温度が比較的高い状態から、時間とともに外気温度が下がる過程の中での空調システム１の動作について説明する。
初期条件として、以下のようになっているものとする。すなわち、補助送風機１２は、比較的速い回転速度で回転している。ポンプ１４、４１は、比較的大きい運転周波数でそれぞれ運転している。冷凍機３２、３３、及び軸流ファン４７、４８は、運転している。
【００３４】
図３に、時間に対する各温度、及びポンプ１４、４１、冷凍機３２、３３の運転状態の変化を示す。図３における縦軸、横軸、ポンプ１４、４１及び冷凍機３２、３３の運転状態の表示の仕方は、図２と同様である。外気温度は線Ｌ１ｅで表すようである。第２水の温度は線Ｌ２ｅで表すようであり、温度センサ５１で検出される温度は線Ｌ３ｅ（線Ｌ３ｆ等も同様）で表すようである。
制御部５６は、時刻ｔ５において、第２冷凍機３３の運転を停止して冷却装置３１の冷却能力を低下させる。冷却装置３１の冷却能力を低下させても、温度センサ５１が検出する温度が線Ｌ３ｆで表すように、線Ｌ３ｅで表す温度よりも上がらない場合には、以下のように制御する。なお、温度センサ５１が検出する温度が上がらないのは、外気温度が下がることでデータセンタＲ１内をそれほど冷却しなくても目標温度が維持できるためである。
すなわち、制御部５６は、時刻ｔ６において、第１冷凍機３２の運転を停止して冷却装置３１の運転を停止させる。ただし、ポンプ１４、４１の運転は続けることで、冷却塔１１による第１水の冷却は行う。
【００３５】
なお、制御部５６は、冷却装置３１の運転を停止させる制御をおこなわず、時刻ｔ５において低下させた冷却装置３１の冷却能力を維持してもよい。
また、制御部５６は、時刻ｔ５において、冷凍機３２、３３の運転を停止させて冷却装置の運転を停止させてもよい。この場合において、冷却装置３１の運転を停止させても、温度センサ５１が検出する温度が上がらない場合には、冷却装置３１の運転を停止させたままにしてもよい。
制御部５６は、時刻ｔ６において、第１冷凍機３２の運転を停止させずに、冷却装置３１の冷却能力をさらに低下させるように制御してもよい。具体的には、第１冷凍機３２の圧縮機が運転周波数を変更可能なものである場合には、圧縮機の運転周波数を小さくする。
【００３６】
冷却装置３１の冷却能力を低下させたときに温度センサ５１が検出する温度が上がった場合には、冷却装置３１の冷却能力を増加させてもよい。
なお、冷却装置の運転を停止させた後で、補助送風機１２の回転速度を遅くしてもよい。ポンプ１４、４１の運転周波数を小さくしてもよい。
【００３７】
次に、温度センサ５１で検出した温度が所定の温度以下に低下した場合の空調システム１の動作について説明する。
初期条件として、以下のようになっているものとする。すなわち、補助送風機１２は、回転している。ポンプ１４、４１、冷凍機３２、３３、軸流ファン４７、４８は、それぞれ運転している。
制御部５６は、温度センサ５１で検出した温度が第２基準温度以下になったときに、ポンプ１４、４１及び冷却装置３１の運転を停止する。例えば、第２基準温度は、ラックＷ内の電子機器に結露が生じない温度である約１５℃である。なお、第２基準温度は、前述の第１基準温度よりも低い温度であってもよい。
【００３８】
ポンプ１４、４１及び冷却装置３１の運転を停止した後でも、軸流ファン４７、４８の運転を続ける。電子機器の廃熱で暖められた空気をデータセンタＲ１内で循環させることで、電子機器に結露が生じるのが抑えられる。
【００３９】
このように、例えば、外気温度が比較的低い春や秋にはデータセンタＲ１内を冷却塔１１のみで冷却し、外気温度が比較的高い夏には必要に応じて冷却装置３１を運転する。
【００４０】
以上説明したように、本実施形態の空調システム１によれば、外気温度が比較的低い場合には、比較的消費電力が少ない冷却塔１１により冷却するとともに、冷却装置３１の運転を停止する。外気温度が比較的高い場合には、目標温度まで冷却可能なように冷却装置３１を運転する。冷却塔１１だけが運転することがあることで、年間を通じて消費電力を抑えてデータセンタＲ１内を所望の温度に冷却することができる。
【００４１】
主送風機４６は、主熱交換器３６を通った空気を、床面Ｒ１１に沿って電子機器に流す。主熱交換器３６を通った空気を、一度床下を通してから床面Ｒ１１上の電子機器に流すことなく、主熱交換器３６から短い流路で電子機器に流すことができる。空気の流路が短くなることで、流路内を流れる間に空気の温度が上昇することが抑えられる。さらに、第１水及び冷媒の温度を高くしても、データセンタＲ１内を所望の温度に冷却することができる。これにより、空調システム１の消費電力を抑えることができる。１年の中で、冷却塔１１のみでデータセンタＲ１内を所望の温度に冷却することができる期間が長くなる。
空気の流路が短くなることで、空気を流すのに必要な主送風機４６の消費電力を抑えることができる。主熱交換器３６を通った空気が床面Ｒ１１上を流れるため、低温室Ｒ１３における空気の流路を広く確保し、空気の流量を増加させることができる。したがって、ラックＷにより多くの電子機器を搭載することができる。
【００４２】
第１主熱交換器３７は、第２主熱交換器３８よりも主送風機４６により流れる空気の上流側に配置されている。空気を第１主熱交換器３７で冷却してから、第２主熱交換器３８でさらに冷却する。第２主熱交換器３８の予冷に第１主熱交換器３７を使用することで、冷却装置３１で必要な冷却能力を抑えて空調システム１全体としての消費電力をさらに抑えることができる。
【００４３】
制御部５６は、冷却装置３１の冷却能力を低下させたときに、温度センサ５１が検出する温度が上がらない場合には、低下させた冷却装置３１の冷却能力を維持する。冷却装置３１の冷却能力を低下させることで、空調システム１全体としての消費電力を抑えることができる。
制御部５６は、冷却装置３１の冷却能力を低下させたときに、温度センサ５１が検出する温度が上がらない場合には、冷却装置３１の運転を停止させる。したがって、空調システム１全体としての消費電力をさらに抑えることができる。
【００４４】
制御部５６は、温度センサ５１で検出した温度が第２基準温度以下になったときに、ポンプ１４、４１及び冷却装置３１の運転を停止する。これにより、電子機器に結露が生じることを抑制することができる。
冷却装置３１だけでなく冷却塔１１を用いることで、１年の中で冷却装置３１を運転する期間が短くなる。このため、冷却装置３１に用いられる圧縮機をより長い期間にわたり使用することができ、この圧縮機を交換する頻度を抑えることができる。
【００４５】
なお、温度センサ５１が第１主熱交換器３７に流れ込む第２水の温度を検出するように構成してもよい。この場合、第２水の温度は、１８℃を基準として制御する。
冷却装置３１を運転するときにポンプ１４、４１の運転を停止させる場合には、第２主熱交換器３８の予冷に第１主熱交換器３７を使用できない。このような場合等には、第１主熱交換器３７は、第２主熱交換器３８よりも空気の下流側に配置されていてもよい。
【００４６】
図４に示すように、データセンタＲ２を構成してもよい。なお、データセンタＲ２内の空調システム１の構成については、要部のみを示している。
データセンタＲ２内では、複数のラックＷが、所定の方向（以下、第１方向Ｘと称する）に互いに隙間を空けずに並べて配置されている。この第１方向Ｘの一方の端部のラックＷに、平面視でラックＷと同等の外形のケーシング６１が隙間を空けずに並べて配置されている。ケーシング６１とデータセンタＲ２の外壁とは、第１方向Ｘに延びる壁Ｒ２１で仕切られている。
複数のラックＷのうち第１方向Ｘの他方の端部のラックＷとデータセンタＲ２の外壁とは、第１方向Ｘに延びる壁Ｒ２２で仕切られている。
【００４７】
ケーシング６１内で空気は主送風機４６により第１方向Ｘに直交する方向（以下、第２方向Ｙと称する）に流れて、主熱交換器３７、３８により冷却される。ケーシング６１内から流れ出た空気は、第１方向Ｘに流れて各ラックＷに流れ込む。データセンタＲ２における各ラックＷに空気が流れ込む側の部屋が、低温室Ｒ２４となる。低温室Ｒ２４内の空間が、空調システム１により空気の温度が低く制御されたコールドエリアである。
空気は、各ラックＷ内で第２方向Ｙに流れ、電子機器と熱交換する。各ラックＷから流れ出た空気は、第１方向Ｘに流れる。各ラックＷから空気が流れ出る側の部屋が、高温室Ｒ２５となる。高温室Ｒ２５内の空間が、電子機器と熱交換することで温度が高くなった空気が流れるホットエリアである。
高温室Ｒ２５を第１方向Ｘに流れる空気は、ケーシング６１内に流れ込む。ケーシング６１内に流れ込んだ空気は、再び主熱交換器３７、３８により冷却される。
【００４８】
本実施形態では、冷却装置は気体圧縮式冷凍機であるとした。しかし、冷却装置はこの限りではなく、吸収式冷凍機、ペルティエ式冷却器、磁気冷凍装置等でもよい。
第１主熱交換器３７が汚れにより詰まりにくい場合等には、空調システムが補助熱交換器１５、１８を備えず、搬送配管１３、１９が一体となって１つの環状の搬送配管を構成してもよい。この場合、第１水と第２水とが一体となって第１冷媒を構成し、この第１冷媒が搬送配管内を流れる。第１冷媒は、冷却塔１１により直接的に冷却される。
冷却装置で冷却された冷媒が水である場合には、主熱交換器３６が主熱交換器３７、３８に分けられずに、１つの熱交換器で構成されてもよい。この場合、冷却塔１１で冷却された水、及び冷却装置３１で冷却された水が合流して、１つの熱交換器内を流れる。熱交換器内を流れることで空気を冷却した水は、流れを分けられて、一部が冷却塔１１に向かって流れ、残りが冷却装置３１に向かって流れる。
【００４９】
以上説明した少なくともひとつの実施形態によれば、主熱交換器３６、温度センサ５１、及び制御部５６を持つことにより、外気温度によらず消費電力を抑えてデータセンタＲ１内を所望の温度に冷却することができる。
【００５０】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれると同様に、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれるものである。
【符号の説明】
【００５１】
１…空調システム、１１…冷却塔、３１…冷却装置、３６…主熱交換器（熱交換器）、３７…第１主熱交換器（第１熱交換器）、３８…第２主熱交換器（第２熱交換器）、４１…第２ポンプ（ポンプ）、４６…主送風機（送風機）、５１…温度センサ（検出部）、５６…制御部、Ｒ１、Ｒ２…データセンタ（収容室）、Ｒ１１…床面（設置面）
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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