본 논문에서는 증기 압축 냉각과 분리형 히트파이프가 통합된 자연 냉각/증기 압축 복합 냉방 공조 시스템을 개발하였다. 이 시스템은 각각 첫 번째 작업 유체와 액체 펌프로 구동되는 두 번째 작업 유체를 순환시킨다. 본 시스템은 증기 압축 냉각, 복합 냉각, 자연 냉각 세 가지 운전 모드를 갖추고 있으며, 고온 계절에는 압축 냉각이 전체 냉량을 제공하고, 과도기 계절에는 압축 냉각이 자연 냉각 부족분을 보완하며, 저온 계절에는 자연 냉각이 전체 냉량을 제공한다. 또한 복합 냉각 시스템 시제품 HKF-200FH를 개발하였으며, 그 압축 냉각 회로는 3개의 독립적인 냉각 유닛이 병렬로 연결되어 있고, 쉘-튜브 증발 응축기를 통해 히트파이프 회로와 연결된다. 증발 응축기의 튜브 측은 압축 냉각 회로의 증발기로 작용하며, 압축 냉각 모드와 복합 냉각 모드에서 쉘 측을 통해 두 번째 작업 유체에 냉량을 제공한다. 시제품 성능에 대한 실험적 테스트 결과, 실외 온도가 낮아짐에 따라 복합 시스템의 냉량 변화는 크지 않으며, 에너지 효율비(EER)는 점진적으로 증가하였다. 압축 냉각 모드(주변 온도 35 ℃)와 자연 냉각 모드(주변 온도 10 ℃)에서 각각 197.38 kW와 196.89 kW의 냉량을 나타냈으며, EER은 각각 3.5와 15.3이었다. 2014년 5월부터 베이징의 한 “EB급 클라우드 저장소 실험실” 공조 시범 사업장에서 2대의 시스템 시제품이 안전하고 신뢰성 있게 운전 중이며, 모니터링 결과 기존 압축 냉각 시스템 대비 연간 약 45%의 에너지 절감 효과를 보이며 뛰어난 절전 효율을 입증하였다.

데이터 센터 공조;자연 냉각;복합 냉방;에너지 절약;히트파이프