CN104755850B - 模块型数据中心及其控制方法 - Google Patents

Abstract

在模块型数据中心及其控制方法中，防止电子设备的冷却不足且实现低消耗电力化。模块型数据中心具备：生成第1冷却风(B1)的风扇(3a)、生成第2冷却风(B2)的空调机(5)、吸入冷却风(B1、B2)的电子设备(6)、调节第1冷却风(B1)的风量来将电子设备(6)的温度冷却至规定温度(T_s)的控制部(20)，在假定成使空调机(5)停止而用第1冷却风(B1)将电子设备(6)的温度冷却至规定温度(T_s)的情况下的结合了空调机(5)和风扇(3a)的空调电力的第1假定值(P₁)比现状值(P₀)小的情况下空调机(5)停止，在假定成使空调机(5)运转而用第1冷却风(B1)和第2冷却风(B2)将电子设备(6)的温度冷却至规定温度(T_s)的情况下的空调电力的第2假定值(P₂)比现状值(P₀)小的情况下空调机(5)运转。

Description

模块型数据中心及其控制方法

技术领域

本发明涉及模块型数据中心及其控制方法。

背景技术

在数据中心内设置有服务器等电子设备，作为该电子设备的冷却方法，存在使用外部空气的方法。在该方法中，通过使风扇旋转来向数据中心内引入外部空气，在热交换器等中不冷却该外部空气，以该外部空气其自身冷却各电子设备。根据此，不需要热交换器等的电力，能够有益于数据中心整体的节能化。

但是，在如夏季等那样外部空气气温较高的情况下，直接利用外部空气，有可能各电子设备冷却不足。并且，若为了防止冷却不足而辅助使用具备冷却功能的空调机，则导致根据空调机的运用方式而增加与空调机对应的空调所需的电力，也有可能不能实现数据中心的节能化。

专利文献1：日本特开2009-300058号公报

专利文献2：日本特开2010-156494号公报

发明内容

在模块型数据中心及其控制方法中，以防止电子设备的冷却不足且实现低消耗电力化为目的。

根据以下公开的一观点，提供一种模块型数据中心，其特征在于，具备：框体、设置在上述框体内且不改变外部空气的温度地从该外部空气生成第1冷却风的风扇、设置在上述框体内且生成比上述外部空气温度低的第2冷却风的空调机、设置在上述框体内且收容具备吸入上述第1冷却风和上述第2冷却风的进气面的多个电子设备的多个机架、通过控制上述风扇来调节上述第1冷却风的风量并将上述电子设备的温度冷却至规定温度的控制部，对于上述控制部而言，在假定成使上述空调机停止而用上述第1冷却风将上述电子设备的温度冷却至上述规定温度的情况下的结合了上述空调机和上述风扇的空调电力的第1假定值比该空调电力的现状值小的情况下，使上述空调机停止，在假定成使上述空调机运转而用上述第1冷却风和上述第2冷却风将上述电子设备的温度冷却至上述规定温度的情况下的结合了上述空调机和上述风扇的空调电力的第2假定值比该空调电力的现状值小的情况下，使上述空调机运转。

根据以下的公开，因由空调机生成的第2冷却风比外部空气温度低，所以能够防止各电子设备冷却不足。另外，通过利用空调电力的第1假定值、第2假定值，能够使空调机快速运转或者停止，从而削减空调电力。

附图说明

图1是表示模块型数据中心的内部结构的立体图。

图2是用于对电子设备的动作保障范围进行说明的空气线图。

图3是表示针对为了削减空调电力应该在哪样的情况下使空调机运转而进行调查后的调查结果的图。

图4是第1、第2实施方式所涉及的模块型数据中心的功能框图。

图5是能够在第1、第2实施方式中使用的气化式冷却装置的局部分解立体图。

图6是表示第1实施方式所涉及的模块型数据中心的控制方法的流程图。

图7是示意性地表示在第1实施方式中使用的第1数据库的图。

图8是示意性地表示第1实施方式的步骤S5的处理内容的图。

图9是示意性地表示在第2实施方式中使用的函数i的图。

图10是表示根据第1实施方式、第2实施方式而运用了模块型数据中心的情况下的运转区域的图。

图11是表示针对在第1实施方式、第2实施方式中在全年能够哪种程度的削减模块型数据中心的空调电力的电力量而进行调查后的调查结果的图。

具体实施方式

在进行本实施方式的说明之前，对本申请发明者进行的研讨结果进行说明。

数据中心的形式多种多样，但将在容器内收容了风扇单元和机架的数据中心称为模块型数据中心。该模块型数据中心因仅冷却容器内的空间即可，所以冷却效率好且有利于节能化。

图1是表示本申请发明者研讨的模块型数据中心的内部结构的立体图。

该模块型数据中心1具备作为框体的一个例子的金属制的容器2，在其内侧设置有风扇单元3、与风扇单元3对置的多个机架4、空调机5。

容器2是具有第1～第3侧面2x、2y、2z的长方体状，在第1侧面2x和与其邻接的第2侧面2y分别具有用于引入外部空气A的第1及第2进气口2a、2b，在第3侧面2z具有排气口2c。

此外，不对第1进气口2a的形状进行特别限定，可以由多个孔的集合体形成第1进气口2a，也可以形成单个开口来作为第1进气口2a。关于这些，第2进气口2b、排气口2c也相同。

风扇单元3在数据中心1动作的期间总是处于运转状态，具有用于由从第1进气口2a引入的外部空气A生成第1冷却风B1的多个风扇3a。

为了抑制风扇单元3的消耗电力，在风扇单元3中不设置用于冷却外部空气A的热交换器等冷却机构，第1冷却风B1不改变外部空气A的温度地从该外部空气A其自身生成。

空调机5将从上述第2进气口2b引入的外部空气A冷却而生成第2冷却风B2。第2冷却风B2在被空调机5供给至风扇3a的上游之后，由风扇3a引导至各电子设备6。与风扇单元3不同，空调机5具有像这样冷却外部空气A的功能，所以第2冷却风B2的温度比外部空气A的温度低。

不特别限定空调机5的种类。例如，能够将空调箱、气化式冷却装置用作空调机5。这之中，气化式冷却装置在不仅冷却外部空气A，还能够加湿外部空气A来调整容器2内的湿度的方面，比空调箱有利。

机架4沿容器2的宽度方向排列设置多台，并且具备多个由上述的冷却风B1、B2空气冷却的服务器等电子设备6。各电子设备6具有用于吸入各冷却风B1、B2的进气面6a，通过从进气面6a引入的各冷却风B1、B2来冷却各电子设备6。而且，在冷却后变暖的排气流E从各电子设备6的排气面6b排出之后，从容器2的排气口2c向外部放出。

其中，在容器2内，风扇单元3与排气口2c之间的空间作为设置多个机架4的服务器室8而提供。另外，在容器2内，风扇单元3与第1进气口2a之间的空间作为被供给上述的外部空气A、第2冷却风B2的空调室9而提供。

在该数据中心1中，除了使用如上述那样从外部空气A其自身生成的第1冷却风B1，还使用在空调机5中通过冷却外部空气A而生成的第2冷却风B2来冷却各电子设备6。因此，在如夏季等仅用第1冷却风B1难以充分地冷却各电子设备6的情况下，也能够通过并用第2冷却风B2来防止电子设备6冷却不足。

图2是用于对各电子设备的动作保障范围进行说明的空气线图。该空气线图是绘制了等相对湿度线的图，其横轴表示干球温度，纵轴表示绝对湿度。

在以下，设外部空气A的温度T以干球温度来测量，外部空气A的湿度H以相对湿度来测量。图2中的多个点是东京的外部空气的干球温度和相对湿度的实测值。

对各电子设备6设定保证其动作的干球温度的温度范围T₁～T₂和相对湿度的湿度范围H₁～H₂，在图2中以动作保证范围S表示该温度范围和湿度范围的内侧的区域。

在以下，例如设温度范围T₁～T₂为10℃～35℃，湿度范围H₁～H₂为10％～85％。该温度范围T₁～T₂的下限温度T₁和上限温度T₂是电子设备6内的未图示的CPU(CentralProcessing Unit：中央处理单元)、GPU(Graphical Processing Unit：图形处理单元)等运算单元能够正常动作的临界温度。另外，湿度范围H₁～H₂的下限湿度H₁是因由干燥空气造成的静电而电子设备6受到损坏的大致湿度，上限湿度H₂是有可能在电子设备6产生由高湿空气引起的结露的湿度。

在以外部空气A的温度T和湿度H为坐标点的状态点P位于该动作保证范围S内的情况下，能够直接利用外部空气A来将电子设备6空气冷却。因此，该情况下，使空调机5停止，不使用第2冷却风B2而仅用第1冷却风B1来冷却各电子设备6即可。

另一方面，在夏季等外部空气A的温度T比动作保障范围S的上限温度T₂高的情况下，也运转空调机5来生成比外部空气A低温的第2冷却风B2。由此，第1冷却风B1和第2冷却风B2的混合气流的状态点收敛于动作保障范围S内，能够防止各电子设备6冷却不足。

另外，在外部空气A的湿度H比动作保障范围S的下限湿度H₁低的情况下，也运转空调机5来生成比外部空气A加湿了的第2冷却风B2，由此加湿各电子设备6即可。但是，即使在外部空气A的湿度H比下限湿度H₁低的情况下，当外部空气A的温度T比下限温度T₁低时，运转空调机5从而各冷却风B1、B2的温度比下限温度T₁更低，所以该情况下使空调机5停止。

在图2中，对如上述那样使空调机5运转的区域施加阴影，将该区域表示为运转区域Q。而且，位于该运转区域Q与动作保证范围S的分界线的上限温度T₂是使空调机5运转的阈值温度之一。

因此，在外部空气A的温度T比上限温度T₂高的情况下使空调机5运转，但是各电子设备6的实际温度也依赖于第1冷却风B1的风量。例如，即使外部空气A的温度T相同，第1冷却风B1的风量多的情况下，电子设备6良好冷却，若第1冷却风B1的风量小，则电子设备6有可能冷却不足。

并且，在电子设备6的运转率高的情况下，电子设备6自身的发热量变多，所以若不增加第1冷却风B1的风量，则电子设备6有可能不能充分地冷却。

因此，对于控制电子设备6的温度，仅通过如上述那样运转空调机5是不充分的，还需要通过控制风扇3a的转速调节第1冷却风B1的风量来将电子设备6冷却至规定的温度。

不特别限定将电子设备6冷却至哪种程度的温度。在以下，预先将各电子设备6发生热爆炸的温度设定为规定温度T_s，控制风扇3a的转速以使得电子设备6的温度不超过其规定温度T_s。

风扇3a的消耗电力大致与第1冷却风B1的风量的3次方成比例。因此，若伴随着各电子设备6的运转率、外部空气A的温度T的上升使第1冷却风B1的风量增大，则风扇单元3的消耗电力急剧上升。

而且，因为在该例中使用空调机5，所以因该空调机5和风扇单元3的各自的消耗电力而有可能阻碍数据中心1的节能化。

另一方面，因为空调机5生成比外部空气A低温的第2冷却风B2，所以也能够认为若并用空调机5，则与仅用第1冷却风B1冷却电子设备6的情况相比，将电子设备6冷却至规定温度T_s所需的第1冷却风B1变少。因此，也能够认为根据空调机5的运用方式，结合了风扇单元3和空调机5的空调电力P₀比仅运转风扇单元3的情况下的小。

本申请发明者对为了降低上述的空调电力P₀应在哪样的情况下运转空调机5进行了调查。

将该调查结果示于图3。

图3是表示当固定各电子设备6的运转率时，将各电子设备6冷却至规定温度T_s所需的空调电力P₀与外部空气A的温度T之间的关系的曲线图。

在该调查中，取得了仅运转风扇单元3时的曲线图I和运转风扇单元3与空调机5时的曲线图II。其中，曲线图I中的空调电力P₀是仅风扇单元3的消耗电力，曲线图II中的空调电力P₀是风扇单元3和空调机5的各个的消耗电力的总和。

如图3所示，在各曲线图I、II中有它们相交的交点A。而且，在温度T比交点A的温度T_x低的情况下，仅运转风扇单元3时空调电力P₀较低。而且，在温度T比温度T_x高的情况下，运转风扇单元3和空调机5这两方时空调电力P₀较低。

根据该结果，可明确为了降低空调电力P₀，优选以交点A的温度T_x为基准来判断是否使空调机5运转。该交点A的温度T_x不是一定与图2所示的上限温度T₂一致。因此，在以上限温度T₂为基准判断空调机5的运转中，有可能白白消耗空调电力P₀，不利于数据中心1的节能化。

以下，对本实施方式进行说明。

(第1实施方式)

在本实施方式中，如以下那样控制图1的模块型数据中心1来削减其消耗电力。

图4是模块型数据中心1的功能框图。其中，该功能框图示意性地表示模块型数据中心1内的功能块彼此的功能性联系，存在与各功能对应的结构要素的实际配置不同的部分。

如图4所示，在本实施方式中，在模块型数据中心1中设置有控制部20、温度传感器21、湿度传感器22、电源线23以及配电盘24。

这之中，作为控制部20，可以使用专用的计算机，也可以使用多个电子设备6(参照图1)中的一个。

控制部20通过对风扇单元3输出第1控制信号S₁，来调节各风扇3a的转速控制第1冷却风B1的风量，将各电子设备6冷却至其规定温度T_s。其中，不特别限定风扇3a的转速的调节方法，但优选控制部20监视各电子设备6的实际温度，根据该实际温度实时地控制风扇3a的转速。

另外，控制部20通过对空调机5输出第2控制信号S₂，来控制从空调机5排出的第2冷却风B2的风量。

作为空调机5，能够使用空调箱、气化式冷却装置。

图5是能够作为空调机5使用的气化式冷却装置的局部分解立体图。

空调机5具备将聚合物复合纤维成型而成的吸水性的元件10、向元件10滴下水W的嘴部12、控制向嘴部12的水W的供给的电磁阀11以及多个风扇13(参照图1)。

在该空调机5设置有开口5a，通过使风扇13旋转经由开口5a和第2进气口2b(参照图1)外部空气A被引入空调机5内。该外部空气A与元件10所包含的水W直接接触，由此通过水W的气化潜热，外部空气A被冷却，并且外部空气A被加湿，能够生成温度和湿度被调节了的第2冷却风B2。

在这样的气化式冷却装置中，不需要用于冷却外部空气A的热交换器，所以与利用热交换器的空调箱相比，有利于节能化。

再次参照图4。

电源线23用于从外部向数据中心1内供给电力，在数据中心1内的配电盘24分支为三支。分支目的地中的一个与风扇单元3连接，风扇单元3内所有的风扇3a的消耗电力由第1电能表25监视。另外，电源线23的分支目的地中的另一个与空调机5连接，该空调机5的消耗电力由第2电能表26监视。而且，电源线23的分支目的地的剩余一个与多个电子设备6的各个连接。

上述的第1电能表25将在风扇单元3中当前消耗的电力作为第1电力信息S_f输出至控制部20。另一方面，第2电能表26将在空调机5中当前消耗的电力作为第2电力信息S_c输出至控制部20。

另外，温度传感器21和湿度传感器22设置在第1进气口2a等附近暴露于外部空气A的位置，分别测定外部空气A的温度T和湿度H并将它们作为温度信息S_T及湿度信息S_H输出至控制部20。

并且，控制部20被从多个电子设备6的各个输入第1运转率信息Sφ。第1运转率信息Sφ是表示各电子设备6的运转率φ0的信息，按每个电子设备6输出。不对运转率φ₀进行特别限定，例如能够采用电子设备6所具有的CPU、GPU等运算处理单元的运转率来作为上述的运转率φ₀。

另外，控制部20被从空调机5输入表示空调机5的运转率θ的第2运转率信息Sθ。

在空调机5是气化式冷却装置的情况下，现状的运转率θ是风扇13所能实现的最大消耗电力与现状的风扇13的消耗电力之比的百分率。另一方面，在作为空调机5而使用空调箱的情况下，空调箱所能够实现的最大输出与现状的热交换器和风扇中的消耗电力之比的百分率为现状的运转率θ。

控制部20基于上述的温度信息S_T、湿度信息S_H、第1及第2运转率信息Sφ、Sθ，能够实时地取得与这些信息的各个对应的参数T、H、φ₀及θ。

然后，基于这些参数，控制部20参照第1数据库31、第2数据库32，判断为了削减模块型数据中心1的空调电力而应该使空调机5停止还是运转。

其中，第1数据库31和第2数据库32可以设置在模块型数据中心1的外部，也可以由控制部20自身保持。另外，关于这些数据库31、32的内容后述。

接下来，参照图4、图6等对本实施方式所涉及的模块型数据中心的控制方法进行说明。

图6是表示本实施方式所涉及的模块型数据中心的控制方法的流程图。

在最初的步骤S1中，取得结合了空调机5和风扇单元3的空调电力的现状值P₀。本步骤通过控制部20使用上述的第1电力信息S_f和第2电力信息S_c而求出空调机5与风扇单元3各个的电力的和来进行并取得。

接下来，移至步骤S2，控制部20判断空调机5是否停止。本步骤通过控制部20基于第2运转率信息Sθ求得空调机5的运转率θ，并且在该运转率θ为0的情况下判断为空调机5停止，在运转率θ不为0的情况下判断为空调机5没有停止来进行。

这里，在判断为空调机5没有停止(否)的情况下移至步骤S3。

在该步骤S3中，计算假定为使空调机5停止而仅用第1冷却风B1将电子设备6的温度冷却至已述的规定温度T_s的情况下的结合了空调机5和风扇单元3的空调电力的第1假定值P₁。

在像这样使空调机5停止的情况下，第1假定值P₁所包含的电力仅是风扇单元3的消耗电力P_1F，所以P₁＝P_1F。

这里，在外部空气温度T高的情况、各电子设备6的运转率φ₀大的情况下，将各电子设备6冷却至其规定温度T_s所需的第1冷却风B1的风量也变多，所以消耗电力P_1F也增大。

消耗电力P_1F像这样依赖于外部空气温度T和运转率φ₀。运转率φ₀是根据每个电子设备6而不同的值，但在本实施方式中，使用代表多个运转率φ₀的一个代表值φ，用适当的函数f表示成P_1F＝f(T，φ)。其中，作为代表值φ，能够采用多个运转率φ₀的平均值、最大值。

函数f是当给出T和φ时，就给定将各电子设备6的温度冷却至规定温度T_s所需的空调电力的第1假定值P₁的函数，是上述的第1数据库31的一个例子。

图7是示意性地表示该第1数据库31的图。

图7中的各曲线以曲线图表示上述的函数f，该曲线图的横轴是外部空气A的温度T，纵轴是空调电力的第1假定值P₁。

其中，在图7中，示出与值依次变大的代表值φ₁、φ₂、φ₃分别对应的三个曲线图。这些曲线图能够通过仿真取得，或者通过实际地运转模块型数据中心1来进行实验而取得。

通过参照这样的第1数据库31，控制部20能够取得与现状的T、φ对应的第1假定值P₁。

其中，第1数据库31并不限定于图7那样的曲线图，也可以是存储了各值T、φ、P₁的表格。

另一方面，在图5的步骤S2中判断为空调机5停止(是)的情况下移至步骤S4。

在本步骤中，如以下那样计算假定为使空调机5运转来用第1冷却风B1和第2冷却风B2这两方将电子设备6的温度冷却至已述的规定温度T_s的情况下的结合了空调机5和风扇单元3的空调电力的第2假定值P₂。

在使空调机5运转的情况下，第2假定值P₂与风扇单元3的消耗电力P_2F和空调机5的消耗电力P_2C之和相等。

但是，通过运转空调机5，比外部空气A低温的第2冷却风B2被供给至各电子设备6，进气面6a的温度比外部空气A的温度T降低。若设该降低量为T_C，则进气面6a的温度变为T-T_C，因此风扇单元3的消耗电力P_2F能够使用已述的函数f以P_2F＝f(T-T_C，φ)表示。

认为该温度降低T_C在空调机5的运转率θ小的情况下变小。另外，认为根据外部空气A的温度T，温度降低T_C变小。另外，认为在使用图5那样的气化式冷却装置作为空调机5的情况下，在外部空气A的湿度H高且水的蒸发无进展时温度降低T_C变小。

像这样，温度降低T_C依赖于各参数θ、T、H，所以在本实施方式中使用适当的函数h来以T_C＝h(T，H，θ)表示温度降低T_C。函数h的形式能够通过仿真而取得，或者通过实际地运转模块型数据库1来进行实验而取得。

若使用该函数h，则风扇单元3的消耗电力P_2F能够用P_2F＝f(T-h(T，H，θ)，φ)表示。

另一方面，空调机5的消耗电力P_2C在空调机5的运转率θ小的情况下变小。另外，认为因根据外部空气A的温度T、湿度H的情况而难以得到水的气化潜热，所以消耗电力P_2C变化。像这样，消耗电力P_2C依赖于T、H、θ，所以在本实施方式中使用适当的函数g将消耗电力P_2C表示为P_2C＝g(T，H，θ)。

该函数g的形式能够通过仿真而取得，或者通过实际地运转模块型数据库1来进行实验而取得。

根据以上所述，空调电力的第2假定值P₂成为P_2F+P_2C＝f(T-h(T，H，θ)，φ)+g(T，H，θ)，利用该式在第2数据库32中预先存储与各参数T、H、θ、φ对应的第2假定值P₂。另外，使用不利用水的气化潜热的空调箱作为空调机5的情况下，空调机5的消耗电力P_2C不依赖于外部空气A的湿度H，所以从第2数据库32省略湿度H即可。

然后，控制部20参照第2数据库32，读出与给出的各参数T、H、θ、φ对应的第2假定值P₂，由此能够执行本步骤S4。

这里，在上述函数f中，如已述那样考虑进气面6a的温度降低T_C，所以作为第2数据库32使用的函数f考虑该温度降低T_C而被修正。因此，在本实施方式中，能够边考虑温度降低T_C边准确地求得将来预想的第2假定值P₂。

在如上述那样结束步骤S3或者步骤S4之后，移至图6的步骤S5。

在步骤S5中，控制部20判断空调电力的现状值P₀与第1假定值P₁之间的大小关系和空调电力的现状值P₀与第2假定值P₂之间的大小关系。

这里，第1假定值P₁是假定为使空调机5停止的情况下的结合了空调机5和风扇单元3的空调电力的假定值。因此，在本步骤中，在判断为第1假定值P₁比现状值P₀小(P₁＜P₀)的情况下，使空调机5停止的情况与现状相比更能削减空调电力。因此，在判断为P₁＜P₀的情况下，控制部20使空调机5停止。

另一方面，第2假定值P₂是假定为使空调机5运转的情况下的结合了空调机5和风扇单元3的空调电力的假定值。因此，在本步骤中，在判断为第2假定值P₂比现状值P₀小(P₂＜P₀)的情况下，使空调机5运转的情况与现状相比更能削减空调电力。因此，在判断为P₂＜P₀的情况下，控制部20使空调机5运转。

图8是示意性地表示步骤S5的处理内容的图。在图8中，用表格示意性地表示第1数据库31和第2数据库32的各个。

第1数据库31通过使外部空气A的温度T和各电子设备6的运转率的代表值φ与空调电力的第1假定值P₁对应而形成，但在图8中作为表格的项目设定外部空气A的温度T和湿度H，从项目中省略代表值φ。另外，将湿度H设定成项目是因为使表格的形式与第2数据库32形式上相对应。

另外，第2数据库32通过使温度T、湿度H、代表值φ及空调机5的运转率θ与空调电力的第2假定值P₂对应而形成，但在图8中仅将温度T和湿度H设定成表格的项目，省略这以外的项目。省略这些项目是因为使表格的形式与第1数据库31形式上相对应。

如图8的第1数据库31所示，当现状的温度T为28℃且湿度H为70％时，第1假定值P₁为1.186kW。因此，当在现状中运转空调机5且空调电力的现状值P₀为1.186kW(＝P₁)以上时，通过停止空调机5，与现状中相比削减空调电力。

另外，根据第2数据库32，当现状的温度T为28℃且湿度H为70％时，第2假定值P₂为1.378kW。因此，当在现状中停止空调机5且空调电力的现状值P₀在1.378kW(＝P₂)以上时，通过运转空调机5，与现状中相比削减空调电力。

同样地，当现状的温度T为31℃且湿度H为20％时，也通过将空调电力的现状值P₀与第1假定值P₁(1.549kW)、第2假定值P₂(1.235kW)比较来决定是否需要空调机5的运转。

这之后，以数秒左右的时间间隔反复进行上述的控制，由此继续进行步骤S5中的空调机5的运转的需要与否判断，实现模块型数据中心1的低消耗电力化。

根据以上，结束本实施方式所涉及的模块型数据中心1的控制方法的基本步骤。

根据上述的本实施方式，在步骤S5中，通过将空调电力的假定值P₁、P₂与现状值P₀比较来进行空调机5的运转的需要与否判断，所以能够边预测将来边快速地使空调机5停止或者运转。

并且，参照第1数据库31、第2数据库32进行该判断，所以不需要实际上测定使空调机5停止或者运转后的空调电力，能够迅速地判断空调机5的运转的需要与否。

尤其是，通过在这些数据库31、32的项目中使用电子设备6的运转率的代表值φ，能够迅速地冷却冷却至规定温度T_s所需的第1冷却风B1的风量根据运转率依次变动的服务器等电子设备6。

(第2实施方式)

在第1实施方式中，在图6的步骤S4中，通过参照第2数据库32，计算假定为当空调机5(参照图1)和风扇单元3这两方运转时的空调电力的第2假定值P₂(＝P_2F+P_2C)。

若像这样运转空调机5，则向风扇单元3的上游侧供给第2冷却风B2，与空调机5停止的情况比较各风扇3a的静压变动。

在本实施方式中，考虑该静压的变动来如以下那样修正第2数据库32。然后，使用修正后的第2数据库32，根据图6的流程图运用模块型数据中心1(参照图1)。

上述的风扇3a的静压被定义为风扇3a的上游侧与下游侧的压力差。在风扇3a旋转的状态下，吸引外部空气A的风扇3a的上游侧的压力变得比下游侧的低，但是若运转空调机5来生成第2冷却风B2，则风扇3a的上游侧的压力增大，风扇3a的静压降低。

其结果是，即使是比运转空调机5前低的消耗电力，风扇单元3也能够生成与运转空调机5前相同风量的第1冷却风B1，与第2冷却风B2协作将各电子设备6冷却至其规定温度T_s。

风扇3a的静压像这样对风扇单元3的消耗电力P_2F产生影响。在以下，将考虑风扇3a的静压的变动而修正消耗电力P_2F后的值用P'_2F表示。P'_2F是考虑风扇3a的静压来对将各电子设备6冷却至其规定温度T_s所需的风扇单元3的消耗电力P_2F进行修正后的值。

P'_2F被认为依赖于空调机5的运转率θ和修正前的消耗电力P_2F，所以能够使用适当的函数i来表示成P'_2F＝i(P_2F,θ)。

函数i可以使用风扇3a的静压风量特性来决定，也可以实际地运用数据中心1进行实验来求得。

图9是示意性地表示上述的函数i的图。

图9中的各曲线以曲线图表示上述函数i，该曲线图的横轴是空调机5的运转率θ，纵轴是修正后的风扇单元3的消耗电力P'_2F。

其中，在图9中，示出与值依次变大的修正前的消耗电力P_2F1、P_2F2、P_2F3分别对应的三个曲线图。

在第1实施方式中，根据P₂＝P_2F+P_2C求得第2假定值P₂，但是如上述那样修正消耗电力P_2F后的结果是，在本实施方式中根据P₂＝P'_2F+P_2C求得第2假定值P₂。若用第1实施方式的函数f、g、h和上述的函数i表示上式，则成为P₂＝P'_2F+P_2C＝i(P_2F,θ)+P_2C＝i(f(T-h(T,x,θ),φ),θ)+g(T,x,θ)。该式相当于根据T、x、θ、φ求得第2假定值P₂的第2数据库32，通过使用函数i而考虑了风扇3a的静压的变动。

在本实施方式中，在图6的步骤S4中，通过参照该第2数据库32，能够根据现状的T、x、θ、φ求得第2假定值P₂。

根据以上说明的本实施方式，考虑假定为使空调机5运转的情况下的风扇3a的静压的变动来修正第2数据库32，所以能够边考虑静压边准确地求得将来预想的第2假定值P₂。

(实验结果)

接下来，对本申请发明者进行的实验进行说明。

在图2中，作为使空调机5运转的阈值温度之一，采用动作保障区域S的上限温度T₂。

在该调查中，对通过根据第1实施方式、第2实施方式运用数据中心1，使空调机5运转的运转区域Q哪种程度地扩展至低温侧进行了调查。

其中，调查中使用的容器2的大小为深3474.6mm、宽2331.6mm、高2769.7mm。另外，作为空调机5，使用能够仅进行停止或运转中的一方的动作的气化式冷却装置。在这样的空调机5中，其运转率θ仅取0％至100％中的任一值。并且，不依赖于外部空气A的温度T和湿度H的值，将空调机5的消耗电力P_2C的值固定为P_2C＝g(T、H、0％)＝0kW及P_2C＝g(T、H、100％)＝0.35kW这二值。

图10是表示以上述条件根据第1实施方式、第2实施方式运用了模块型数据中心1的情况下的运转区域Q的图。其中，在图10中，对于与在图2中说明的相同要素赋予与图2中相同的附图标记，在以下省略其说明。

如图10所示，若根据第1实施方式、第2实施方式运用模块型数据中心1，则能够使空调机5运转的运转区域Q扩大至区域R。

该区域R是与使空调机5停止相比使其运转更能降低风扇单元3和空调机5的空调电力的区域。另外，可明确外部空气A的湿度H越低，能够运转空调机5的区域R越向低温侧扩展，当外部空气A的温度T为27℃时即使运转空调机5也比图2的情况更能削减空调电力。

空调机5的空调能力越高，这样的空调电力的削减效果越高，在第1、第2实施方式中，在外部空气A的温度T为34.5℃、湿度H为10％的高温、低湿的环境下，空调电力与图2的情况相比被削减38.2％。

本申请发明者关于若根据第1实施方式、第2实施方式运用模块型数据中心1，则该数据中心1的空调电力的电力量全年能够削减哪种程度也进行了调查。

将该调查结果示于图11。

在该调查中，针对将模块型数据中心1设置在温暖湿润气候的东京和沙漠气候的美国的菲尼克斯的情况下的各个情况，估算了该数据中心1的全年的空调电力的电力量。

用作空调机5的气化式冷却装置通过水的气化潜热冷却外部空气A，所以认为在促进水的蒸发的干燥气候的菲尼克斯，比东京长时间运用。

在不应用第1、第2实施方式，而如图2那样以上限温度T₂为基准判断空调机5的运转的需要与否的比较例中，空调机5的全年的运转时间是在东京为13小时，在菲尼克斯为1157小时。

另一方面，若根据第1、第2实施方式运用模块型数据中心1，则空调机5的运转时间在东京增加244小时，在菲尼克斯增加1994小时。在第1、第2实施方式中，如上述那样仅在判断为比现状更能降低空调电力的情况下运转空调机5，所以像这样运转空调机5的时间越长，空调电力的削减效果越高。

其结果是，如图11所示，空调电力的电力量的全年的削减量是在东京为35kWh，在菲尼克斯为666kWh。由此，明确了结合了风扇单元3和空调机5的电力量在全年在东京能够削减0.5％，在菲尼克斯能够削减6.5％。

Claims (10)

1.一种模块型数据中心，其特征在于，具备：

框体；

风扇，其设置在所述框体内，不改变外部空气的温度地从该外部空气生成第1冷却风；

空调机，其设置在所述框体内，生成比所述外部空气温度低的第2冷却风；

多个机架，设置在所述框体内，收容具备吸入所述第1冷却风和所述第2冷却风的进气面的多个电子设备；以及

控制部，其通过控制所述风扇来调节所述第1冷却风的风量，将所述电子设备的温度冷却至规定温度，

所述控制部判断所述空调机是否停止，

在判断为所述空调机未停止时，所述控制部计算空调电力的第1假定值，所述空调电力的第1假定值是假定为使所述空调机停止而用所述第1冷却风将所述电子设备的温度冷却至所述规定温度的情况下的结合了所述空调机和所述风扇的空调电力的值，

在所述第1假定值比结合了所述空调机和所述风扇的空调电力的现状值小的情况下，所述控制部使所述空调机停止，

在判断为所述空调机停止时，所述控制部计算空调电力的第2假定值，所述空调电力的第2假定值是假定为使所述空调机运转而用所述第1冷却风和所述第2冷却风将所述电子设备的温度冷却至所述规定温度的情况下的结合了所述空调机和所述风扇的空调电力的值，

在所述第2假定值比该空调电力的现状值小的情况下，所述控制部使所述空调机运转。

2.根据权利要求1所述的模块型数据中心，其特征在于，

所述控制部通过参照使多个所述电子设备的运转率的代表值和所述外部空气的温度与所述第1假定值对应而形成的第1数据库，来求出与现状的所述代表值和所述温度对应的所述第1假定值，

所述控制部通过参照使多个所述电子设备的所述运转率的所述代表值、所述空调机的运转率及所述外部空气的温度与所述第2假定值对应而形成的第2数据库，来求出与现状的所述代表值、所述空调机的所述运转率及所述温度对应的所述第2假定值，

所述控制部使用参照所述第1数据库和所述第2数据库而求出的所述第1假定值和所述第2假定值，判断使所述空调机停止还是运转。

3.根据权利要求2所述的模块型数据中心，其特征在于，

通过考虑假定为使所述空调机运转的情况下的所述进气面的温度降低来修正所述第2数据库。

4.根据权利要求2所述的模块型数据中心，其特征在于，

通过考虑假定为使所述空调机运转的情况下的所述风扇的静压的变动来修正所述第2数据库。

5.根据权利要求2所述的模块型数据中心，其特征在于，

所述空调机通过使外部空气与水接触来生成所述第2冷却风。

6.根据权利要求5所述的模块型数据中心，其特征在于，

所述第2数据库通过使所述第2假定值与多个所述电子设备的所述运转率的所述代表值、所述空调机的所述运转率、所述外部空气的温度及所述外部空气的湿度对应而形成。

7.一种模块型数据中心的控制方法，其特征在于，

通过使多个电子设备各个的进气面吸入不改变外部空气的温度地由风扇从该外部空气生成的第1冷却风和由空调机生成的比所述外部空气温度低的第2冷却风来冷却所述电子设备，

取得结合了所述空调机和所述风扇的空调电力的现状值，

判断所述空调机是否停止，在判断为所述空调机未停止时，计算假定为使所述空调机停止而用所述第1冷却风将所述电子设备的温度冷却至规定温度的情况下的结合了所述空调机和所述风扇的空调电力的第1假定值，

在判断为所述空调机停止时，计算假定为使所述空调机运转而用所述第1冷却风和所述第2冷却风将所述电子设备的温度冷却至所述规定温度的情况下的结合了所述空调机和所述风扇的空调电力的第2假定值，

在所述第1假定值比所述现状值小的情况下，使所述空调机停止，

在所述第2假定值比所述现状值小的情况下，使所述空调机运转。

8.根据权利要求7所述的模块型数据中心的控制方法，其特征在于，

通过参照使多个所述电子设备的运转率的代表值和所述外部空气的温度与所述第1假定值对应而形成的第1数据库求出与现状的所述代表值和所述温度对应的所述第1假定值来进行所述第1假定值的计算，

通过参照使多个所述电子设备的所述运转率的所述代表值、所述空调机的运转率及所述外部空气的温度与所述第2假定值对应而形成的第2数据库求出与现状的所述代表值、所述空调机的所述运转率及所述温度对应的所述第2假定值来进行所述第2假定值的计算。

9.根据权利要求8所述的模块型数据中心的控制方法，其特征在于，

通过考虑假定为使所述空调机运转的情况下的所述进气面的温度降低来修正所述第2数据库。

10.根据权利要求8所述的模块型数据中心的控制方法，其特征在于，

通过考虑假定为使所述空调机运转的情况下的所述风扇的静压的变动来修正所述第2数据库。