데이터센터의 에너지절감 공조시스템으로 Economizer system의 냉각방식을 적용할 수 있다. Economizer system은 외기를 이용하여 냉동기 가동 시간을 줄여, 에너지를 절감 할 수 있는 시스템이다. Economizer system은 Air Side Economizer 와 Water Side Economizer로 나눌 수 있다. Air Side Economizer 시스템은 전산실에서 나오는 더운 공기를 외부로 배출하고 상대적으로 낮은 온도의 외기를 직접 전산실로 유입하는 방식을 말하며, Water Side Economizer 시스템은 외부의 일정 기온(통상 5℃) 이하인 경우 냉동기의 콤프래서를 가동하지 않고 냉각 타워를 거치며 차가워진 냉각수의 순환 만으로 냉수의 열을 흡수하는 방식이다.
또한, 공기분배시스템으로 서버 룸에 전체 공급되던 개방형 Rack 시스템을 서버 랙 마다 직접 급기 및 배기가 가능한 밀폐형 Rack 시스템으로 적용 할 수 있다.
이와 같이, Economizer System의 냉각방식과 밀폐형 Rack 공기분배시스템을 적용한 5개의 대안은 [그림 3.1]과 <표3.7>와 같이 설정하였다.
본 논문에서 공조시스템들의 명칭 약어는 각각 기존안은 기존시스템, 대안1은 기계 식(M), 대안2는 외기식(A), 대안3은 외기냉수식(AW), 대안4는 수냉식(W), 대안5는 Multi식으로 표현하였다.
ALT-1 기계식 냉방시스템(M) ALT-2 외기 냉방시스템(A)
ALT-3 외기냉수 냉방시스템(AW) ALT-4 수냉식 냉방시스템(W)
ALT-5 멀티 시스템(Multi) 밀폐형 Rack 시스템
[그림 3.1] 대안 공조시스템
‣ 기존안
분석 대안의 기준이 되는 기존 공조시스템은 냉수, 냉각수가 냉매의 매체가 되어 냉 각 공기를 만들어 냉각 하는 방식인 중앙냉수 냉방시스템과 개방형 Rack 방식이 적용 된 냉방시스템이다.
‣ 대안1 기계식 냉방시스템(M)은 중앙냉수 냉방시스템에 밀폐형 Rack 방식을 적용한 공조시스템이다. 가동설비로는 냉동기, 냉각탑, 냉수 펌프, 냉각수 펌프, 공기조화기 가 있으며, 데이터센터에는 공기조화기 대신 CRAC 또는 CRAH가 구성된다.
작동의 원리로는 냉각수가 순환 펌프를 통해 냉동기로 들어와 일정 온도로 냉각된 후 냉수와 열교환을 통해 냉수의 고온을 뺏어 냉수를 차갑게 만들고 이런 냉수를 순환 펌프를 통해 CRAC로 전달하여, CRAC내의 열교환기를 통해 냉각공기를 생성하고 냉각된 공기가 하부의 바닥을 통해 서버룸으로 공급되고 공급된 공기는 서버룸의 상부를 통해 다시 CRAC로 돌아오는 사이클의 반복이다. 기존냉방시스템의 개념도는 [그림 3.2]과 같다.
[그림 3.2] 대안1_기계식 냉방시스템(M)[8]
‣ 대안2 외기 냉방시스템은(A) 전산실에서 나오는 더운 공기를 외부로 배출하고 상대 적으로 낮은 온도의 외기를 직접 전산실로 유입하는 냉각방식에 밀폐형 Rack 방식을 적용한 공조시스템이다.
외기도입 냉방시스템의 원리는 외부의 공기를 리턴공기와 직접 혼합하여 필터시스템 의 여과를 지나고 Fan에 의해 데이터센터로 내부의 서버룸에 급기 되며, 상시 적정 온 도에 따라 사이클이 반복된다.
외기 냉방시스템의 개념도는 [그림 3.3]과 같다.
[그림 3.3] 대안2_외기 냉방시스템[14]
‣ 대안3 외기냉수 냉방시스템(AW)은 냉수, 냉각수를 냉매의 매개체로 냉각공기를 만 들거나, 외기 직접도입을 통해 냉각하는 방식이다.
여름철에는 냉동기를 가동하여 냉방하고, 외기의 습구온도가 약 7~8℃WB 이하로 유지 되는 중간기 및 동절기에는 냉동기를 가동하지 않고 외기를 직접 도입하여 냉방하는 냉각방식에 밀폐형 Rack 방식을 적용시킨 공조시스템을 말한다. 외기냉수 냉방시스템 의 개념도는 [그림 3.4]과 같다.
[그림 3.4] 대안3_외기냉수 냉방시스템13)
‣ 대안4 수냉식 냉방시스템(W)은 냉수, 냉각수를 매개체로 냉각공기를 만들어내 냉각 하는 방식으로 외부의 일정 기온(통상 5℃) 이하인 경우 냉동기의 콤프래서를 가동하 지 않고 냉각 타워를 거치며 차가워진 냉각수의 순환만으로 냉수의 열을 흡수하여 냉 각하는 방식에 밀폐형 Rack 방식을 적용한 공조시스템이다.
수냉식 냉방시스템의 개념도는 [그림 3.4] 과 같다.
[그림 3.5] 대안4_수냉식 냉방시스템(W)
‣ 대안5 멀티외기시스템은 외기를 이용할 수 있는 모든 수단을 사용하는 방식으로, 외기직접도입 + 외기 냉수냉방 + 직접도입, 외기냉수냉방 시스템을 모두 한 번에 적용 한 냉방시스템에 밀폐형 Rack 방식을 적용한 공조시스템이다.
냉수, 냉각수를 매개체로 냉각공기를 만들거나, 외기를 직접 도입하여 냉각하는 방식 으로, 설정온도에 따라 계절에 구애 받지 않고, 외기도입 또는 냉각공기를 자동제어 하여 냉각 하는 방식이다.
멀티외기냉방시스템의 개념도는 [그림 3.6]과 같다.
[그림 3.6] 대안5_Multi 냉방 시스템[8]