JP2011108015A - Air conditioning system - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、空調システムに関する。 The present invention relates to an air conditioning system.
IT(Information Technology)の発展に伴い、IT機器の発熱量は増大の一途を辿っている。これに伴い、IT機器を冷却する空調システムの電力消費量も増大しており、IT機器を効率的に冷却できる空調技術の開発が行われている。 With the development of IT (Information Technology), the amount of heat generated by IT equipment is steadily increasing. Along with this, the power consumption of the air conditioning system for cooling the IT equipment is also increasing, and the development of air conditioning technology capable of efficiently cooling the IT equipment is being carried out.
例えば、特許文献1には、サーバの排熱を確実に行うため、ラックに取り付けた排気ファンの風量制御を、サーバの排気温度によって行う技術が開示されている。また、特許文献2には、温度センサをマシン室に複数設置して床ファン(ファンタイル)を制御してコンピューター室の熱管理を行う技術が開示されている。また、特許文献3には、ラック内の温度を検出してファンを制御するラックの管理装置が開示されている。また、特許文献4には、ユニット内や機器ラック、或いは筺体内の温度を用いてファンの速度を制御する技術が開示されている。また、特許文献5には、サーバが持つ複数のファンの回転数から、各サーバの風量を算出し、サーバの位置情報とあわせて空気流を検知し、空気流に応じてデータセンター内の冷却を制御するコントローラを備えた空気流分配装置、換気システムが開示されている。また、特許文献6には、給気風量を増減させて空気の再循環を制御する技術が開示されている。
For example, Patent Document 1 discloses a technique for controlling the air volume of an exhaust fan attached to a rack according to the exhaust temperature of the server in order to reliably exhaust the heat of the server.
データセンター等の大規模な情報処理設備においては、IT機器を収容したラックが情報処理機器室内に多数並べられている。これらのラックに収容されたIT機器を効率的に冷却するには冷気を各機器ごとに必要最小限に供給することが肝要である。冷気が均等に供給されない場合には許容温度を超える機器が生じるのを防ぐために空調システム全体の風量を省エネルギーに反して過剰に供給する現象が生ずるからである。しかしながら、情報処理設備を冷却する空調システムにおける冷気の流れはIT機器の据付状態や動作状態に影響されやすく、冷気を均等に供給することは容易でない。 In a large-scale information processing facility such as a data center, a large number of racks accommodating IT devices are arranged in an information processing device room. In order to efficiently cool the IT equipment accommodated in these racks, it is important to supply the cool air to the minimum necessary for each equipment. This is because, in the case where the cold air is not supplied evenly, a phenomenon occurs in which the air volume of the entire air conditioning system is excessively supplied against energy saving in order to prevent the occurrence of equipment exceeding the allowable temperature. However, the flow of cool air in an air conditioning system that cools information processing equipment is easily affected by the installation state and operating state of IT equipment, and it is not easy to supply cool air evenly.
本発明は、このような課題に鑑みてなされたものであり、ラックに収容された各情報処理機器へ冷気を過不足なく、かつラックの上部まで情報処理機器の冷却に必要な温度で到達するように供給する技術を提供することを課題とする。 The present invention has been made in view of such a problem, and the information processing equipment accommodated in the rack reaches the upper part of the rack at a temperature necessary for cooling the information processing equipment without excess or deficiency. It is an object of the present invention to provide a technique for supplying the product.
上記課題を解決するため、本発明では、各ラックの上側部分に流入する空気と下側部分に流入する空気との温度差に基づいて冷気の吹き出し量を調整しつつ、各ラックの上側部
分と下側部分へ流入する空気の温度差の平均値に基づいて生成する冷気の風量を調整する。
In order to solve the above problems, in the present invention, while adjusting the amount of cool air blown based on the temperature difference between the air flowing into the upper portion of each rack and the air flowing into the lower portion, the upper portion of each rack The air volume of the cool air generated is adjusted based on the average value of the temperature difference of the air flowing into the lower part.
詳細には、情報処理機器を収容したラックが整列する情報処理機器室の空調を行う空調システムであって、前記情報処理機器室へ冷気を供給する空調ユニットと、前記情報処理機器室の床側あるいは天井側に設けられる、前記空調ユニットが供給する冷気が吹き出る吹き出し口と、各ラックの上側部分に流入する空気と下側部分に流入する空気との温度差、または該温度差と上側部分に流入する空気温度に基づいて、前記吹き出し口から吹き出る冷気の風量をラック毎に調整する吹き出し量調整手段と、各ラックの前記吹き出し量調整手段の制御量の最大値または最小値と、上側部分に流入する空気と下側部分に流入する空気との温度差の平均値に基づいて、前記空調ユニットが生成する冷気の風量を調整する生成量調整手段と、各ラックの上側部分に流入する空気温度の平均値と前記空調ユニットが生成する冷気の風量に基づいて、前記空調ユニットが生成する冷気の温度を調整する生成温度調整手段と、を備える。 Specifically, the air conditioning system performs air conditioning in an information processing equipment room in which racks that contain information processing equipment are aligned, and includes an air conditioning unit that supplies cold air to the information processing equipment room, and a floor side of the information processing equipment room Alternatively, the temperature difference between the air outlet provided on the ceiling side through which the cool air supplied by the air conditioning unit blows out, and the air flowing into the upper part of each rack and the air flowing into the lower part, or between the temperature difference and the upper part Based on the inflowing air temperature, the amount of cool air blown out from the outlet is adjusted for each rack, the maximum or minimum value of the control amount of the outlet amount adjusting means of each rack, and the upper part Based on the average value of the temperature difference between the inflowing air and the air flowing into the lower part, the generation amount adjusting means for adjusting the air volume of the cold air generated by the air conditioning unit, Based on the air volume of cold air the average value of the temperature of the air flowing into the side portions air conditioning unit generates, and a generation temperature adjusting means for adjusting the temperature of the cool air that the air conditioning unit is generated.
上記空調システムは、情報処理機器の負荷状態や吸込み温度に応じて通気量が変化するラックが整列した情報処理機器室の空調を行うことを前提としている。ラックは、情報処理機器を収容しており、機器の負荷状態に応じて冷却風量が変化する。これらの機器を冷却する空気は、ラックの周囲からラック内を通過し、反対側へ流れるものであり、例えば、ラックの正面から吸気されて背面へ排出される。ラックを通過する空気は、情報処理機器本体に設けられている冷却ファンやラックの内外に取り付けられている冷却ファンによって流れる。なお、ラックは、4面ある側面のうちラック列の吸気側の面(換言すると、ラック内に設置されるIT機器の吸気側の面)およびその反対側である排気側の面が全面的に開放されており、他の面が板状の部材等で開放あるいは閉じられているものであってもよいし、特定の吸排気口等を有するものであってもよい。情報処理機器室は、このようなラックが、少なくとも、冷却空気の吸気面と排気面の少なくとも何れか一方が揃うように整列している。情報処理機器室には、床側および天井側の少なくとも何れかに冷気を流す経路が設けられており、この経路を介して各ラックへ冷気が吹き出される。 The air conditioning system is premised on air conditioning in an information processing equipment room in which racks whose airflow changes according to the load state and suction temperature of the information processing equipment are arranged. The rack accommodates information processing equipment, and the amount of cooling air changes according to the load state of the equipment. Air that cools these devices passes through the rack from the periphery of the rack and flows to the opposite side. For example, the air is sucked from the front of the rack and discharged to the back. The air passing through the rack flows by a cooling fan provided in the information processing apparatus main body or a cooling fan attached inside or outside the rack. Of the four side surfaces of the rack, the surface on the intake side of the rack row (in other words, the surface on the intake side of the IT equipment installed in the rack) and the surface on the exhaust side, which is the opposite side, are all over. It may be open and the other surface may be opened or closed by a plate-like member or the like, or may have a specific intake / exhaust port or the like. In the information processing equipment room, such racks are aligned so that at least one of the intake surface and the exhaust surface of the cooling air is aligned. The information processing equipment room is provided with a path for flowing cool air to at least one of the floor side and the ceiling side, and the cool air is blown out to each rack through this path.
上記空調システムは、空調ユニットから供される冷気が吹き出る吹き出し口が設けられている。このような吹き出し口は、情報処理機器室の床側あるいは天井側に設けられており、ラックの吸気面へ冷気が供されるようになっている。この吹き出し口から吹き出る冷気の量は吹き出し量調整手段によって制御可能なようになっており、吹き出し量はラックの上側部分に流入する空気と下側部分に流入する空気との温度差、または該温度差と上側部分に流入する空気温度に基づいて調整される。吹き出し量の調整は、情報処理機器が効果的に冷却されるように行なわれるものであり、例えば、ラックの上側部分に流入する空気と下側部分に流入する空気との温度差が縮まるように調整される。 The air conditioning system is provided with an outlet from which cool air supplied from the air conditioning unit blows. Such an outlet is provided on the floor side or the ceiling side of the information processing equipment room, and cool air is provided to the intake surface of the rack. The amount of cool air blown out from the blowout port can be controlled by the blowout amount adjusting means, and the blowout amount is the temperature difference between the air flowing into the upper portion of the rack and the air flowing into the lower portion, or the temperature It is adjusted based on the difference and the temperature of the air flowing into the upper part. The adjustment of the blowout amount is performed so that the information processing device is effectively cooled, and for example, the temperature difference between the air flowing into the upper portion of the rack and the air flowing into the lower portion is reduced. Adjusted.
更に、上記空調システムでは、空調ユニットが生成する冷気の風量が、生成量調整手段により、各ラックの吹き出し量調整手段の制御量の最大値または最小値と、上側部分に流入する空気と下側部分に流入する空気との温度差の平均値に基づいて調整される。ここで、吹き出し量調整手段は、例えば、吹き出し口に近接して設置されているシャッタやダンパなどの開度調整機構または小型ファンなどの送風機を適用できる。小型ファンは例えば床吹出口にファンユニットとして設置されるプロペラファンを例示できる。また、吹き出し量調整手段の制御量の最大値および最小値は、吹き出し量調整手段が開度調整機構によるものである場合にはその開度、送風機によるものである場合にはその送風量もしくは送風量と相関のある送風機の回転数などの最大値および最小値を示す。生成される冷気の風量調整は、各ラックへの冷気の供給に過不足が生じないように、かつ空調ユニットの床下への吹出し口からラック吸込み面への床吹き出し部までの給気経路の圧力損失が少なくなるように行われるものであり、例えば、吹き出し量調整手段の制御量が小さい場合は、通
風時の圧力損失が小さくなるように生成される冷気の風量を削減する。さらに、温度差の平均値が減少すれば生成される冷気の風量を削減する。一方、吹き出し量調整手段の制御量が大きい場合は、より多くの冷気を必要としているので生成される冷気の風量を増加する。さらに、上記空調システムでは、空調ユニットが生成する冷気の温度が、生成温度調整手段により、各ラックの上側部分に流入する空気温度の平均値と、上記空調ユニットが生成する冷気の風量に基づいて調整される。例えば、流入する空気温度の平均値が低く、冷気の風量が少ない場合は、冷却能力が過剰なので、冷気の温度を上げる。
Further, in the above air conditioning system, the amount of cool air generated by the air conditioning unit is controlled by the generation amount adjusting means, the maximum value or the minimum value of the control amount of the blowout amount adjusting means of each rack, the air flowing into the upper part and the lower side It is adjusted based on the average value of the temperature difference with the air flowing into the part. Here, for example, an opening adjustment mechanism such as a shutter or a damper or a blower such as a small fan can be applied as the blowing amount adjusting means. The small fan can be exemplified by a propeller fan installed as a fan unit at the floor outlet. Further, the maximum and minimum values of the control amount of the blowing amount adjusting means are the opening degree when the blowing amount adjusting means is based on the opening degree adjusting mechanism, and the blowing amount or the sending amount when the blowing amount adjusting means is based on the blower. The maximum value and the minimum value such as the rotational speed of the blower correlated with the air volume are shown. The air volume adjustment of the generated cold air is performed so that the supply of cold air to each rack does not become excessive and insufficient, and the pressure in the air supply path from the air outlet unit under the floor to the floor outlet to the rack suction surface For example, when the control amount of the blowing amount adjusting means is small, the amount of cool air generated is reduced so that the pressure loss during ventilation is small. Furthermore, if the average value of the temperature difference is reduced, the air volume of the generated cool air is reduced. On the other hand, when the control amount of the blowout amount adjusting means is large, the amount of cool air generated is increased because more cool air is required. Further, in the air conditioning system, the temperature of the cold air generated by the air conditioning unit is based on the average value of the air temperature flowing into the upper part of each rack by the generated temperature adjusting means and the air volume of the cold air generated by the air conditioning unit. Adjusted. For example, when the average value of the inflowing air temperature is low and the amount of cold air is small, the cooling capacity is excessive, and therefore the temperature of the cold air is increased.
この空調システムであれば、各ラックについて上側部分から下側部分まで流入空気の温度が略均等になるため、空調効率を高めることができる。この結果、情報処理機器室へ供給する冷気の風量を必要最小量に絞ることが可能であり、効率的な空調システムを実現できる。 With this air conditioning system, the temperature of the inflowing air is substantially uniform from the upper part to the lower part for each rack, so that the air conditioning efficiency can be improved. As a result, the amount of cool air supplied to the information processing equipment room can be reduced to the minimum required amount, and an efficient air conditioning system can be realized.
なお、前記情報処理機器室は、ラックが整列したラック列が複数列に渡って平行に並んでおり、前記吹き出し口は、一対のラック列の間に形成される通路の床側あるいは天井側に設けられており、前記吹き出し量調整手段は、前記通路を挟んで対峙する一対のラックのうち上側部分に流入する空気と下側部分に流入する空気との温度差が大きい方のラックの該温度差、または該温度差と上側部分に流入する空気温度に基づいて、前記吹き出し口から吹き出る冷気の風量を調整するものであってもよい。この場合、対峙する一対のラックのうち何れか一方にのみラックの上側部分に流入する空気と下側部分に流入する空気との間に温度差が生じた場合であっても風量制御によりこの温度差を是正することができる。 In the information processing equipment room, rack rows in which racks are arranged are arranged in parallel across a plurality of rows, and the outlet is on the floor side or ceiling side of a passage formed between a pair of rack rows. The blowing amount adjusting means is provided with the temperature of the rack having the larger temperature difference between the air flowing into the upper portion and the air flowing into the lower portion of the pair of racks facing each other across the passage. Based on the difference or the temperature difference and the temperature of the air flowing into the upper portion, the air volume of the cool air blown out from the outlet may be adjusted. In this case, even if there is a temperature difference between the air flowing into the upper part of the rack and the air flowing into the lower part of only one of the pair of racks facing each other, this temperature is controlled by the air flow control. Can correct the difference.
また、上記空調システムは、各ラックの上側部分に流入する空気と下側部分に流入する空気との温度差、または該温度差と上側部分に流入する空気温度に基づいて、前記吹き出し口から吹き出る冷気の吹き出し角をラック毎に調整する吹き出し角調整手段を更に備えるものであってもよい。このように構成される空調システムであれば、吹き出し口から吹き出る冷気の向きが適正に調整されるので、吹き出し量調整手段によって調整される冷気の風量が更に抑制されることとなり、効率的な空調システムを実現できる。 The air conditioning system blows out from the outlet based on the temperature difference between the air flowing into the upper portion of each rack and the air flowing into the lower portion, or the temperature difference and the air temperature flowing into the upper portion. You may further provide the blowing angle adjustment means which adjusts the blowing angle of cold air for every rack. With the air conditioning system configured as described above, the direction of the cold air blown out from the air outlet is appropriately adjusted, so that the air volume of the cold air adjusted by the air flow amount adjusting means is further suppressed, and efficient air conditioning is achieved. A system can be realized.
IT機器を収容したラックが多数並べられている情報処理設備において、ラックに収容された各情報処理機器へ冷気を過不足なく、かつラックの上部まで情報処理機器の冷却に必要な温度で到達するように供給できる。さらには、該冷気の供給により、ラックの吸気面における熱気の回り込みを防止する遮蔽板を不要とし、材料費・工事費の削減のほか保守員への圧迫感をなくしまたは作業の自由度を広げることができる。 In an information processing facility where a large number of racks containing IT devices are arranged, each information processing device accommodated in the rack reaches the upper part of the rack at the temperature required for cooling the information processing devices without excess or deficiency. Can be supplied as. Furthermore, the supply of cold air eliminates the need for a shielding plate that prevents hot air from wrapping around the intake surface of the rack, reduces material costs and construction costs, eliminates the feeling of pressure on maintenance personnel, and increases the degree of freedom of work. be able to.
図1は、空調システム1の構成図である。この空調システム1は、図1に示すように、各種の演算処理やデータベースの管理を行うサーバや通信機等のIT機器(本発明でいう情報処理機器に相当する)が収容されたラック2へ供給する冷気を生成する空調ユニット3、ラック2の上側部分や下側部分へ流入する冷気の温度に基づいて空調ユニット3の電動ファンの回転数やダンパ4(本発明でいう吹き出し量調整手段に相当する)の開度を調整する制御装置5を備える。空調ユニット3は、ラック列全体に冷気を供給するものである。なお、吹き出し量調整手段としては、シャッタ形式のダンパ4であってもよいが、例えば、空調ユニット3の電動ファンから供給される冷気を中継する床設置の小型ファン(以下、補助送風機ともいう)であってもよい。
FIG. 1 is a configuration diagram of an air conditioning system 1. As shown in FIG. 1, the air conditioning system 1 is connected to a
図2は、空調システム1の機器配置図である。図2に示すように、空調システム1は、ラック2が多数整列したサーバールーム6に設けられている。そして、サーバールーム6の床7に設置された空調ユニット3が、サーバールーム6内から取り込んだ空気を床7とコンクリートスラブ8との間に設けられた床下の空間へ送り込むように構成されている。
FIG. 2 is a device layout diagram of the air conditioning system 1. As shown in FIG. 2, the air conditioning system 1 is provided in a
空調ユニット3は、クーリングコイルと電動ファンとを内蔵したパッケージクーラであり、上面に設けられた開口からサーバールーム6の空気を吸気して冷却し、底部の吹出口から床下の空間へ送る。また、各ダンパ4は、ラック2のラック列に沿うように、また各ラックとは1:1の関係で通路の床面に設けられており、床下からサーバールーム6内へ吹き出る冷気の吹き出し量を調整する。なお、空調ユニット3は、コイルとファンがそれぞれ別のケーシングに納まり、両者がダクトで接続されたものであってもよい。
The air-
図3は、ダンパ4とラック2との位置関係を示す図である。図3に示すように、各ラック2の前の床面には吹き出し口9が設けられており、吹き出し口9から吹き出る冷気の吹き出し量をラック2毎に調整可能なように、各ラック2の前の床下に8つのダンパ4が設けられている。吹き出し口9は、サーバールーム6の床7に設けられる開口部であり、空気を通しつつ人等が通行可能なように網目状のグレーチングが設置されている。また、各ラック2には、ラック内に収容されているIT機器を冷やすための空気を取り入れる吸込面10が正面に設けられており、取り入れた空気を排出する排出面が背面に設けられている。このように、床面に設けられる吹き出し口9やラック2の吸込面10があり、ラック2へ供給する冷気が流れる通路をコールドアイルという。また、冷気通路の隣の通路、換言すると、ラック2の排出面があり、ラック2から排気される暖気が流れる通路をホットアイルという。
FIG. 3 is a diagram illustrating a positional relationship between the
各ラック2にはIT機器を冷却する冷却ファンが設けられており、各ラックの吸排気量は収容しているIT機器の負荷状態や吸込み温度に応じて時々刻々と変化する。すなわち、各IT機器に内蔵または付設されている冷却ファンやラック2の内または外に取り付けられている冷却ファンの回転数が、IT機器の負荷状態等に応じて変化することにより、ラック2の吸込面10に吸気され或いは排出面から排出される空気の量が変化する。このため、各ラックの吸排気量は互いに異なる場合がある。よって、各ダンパ4の吹き出し量もIT機器の負荷状態や吸込み温度に応じて適切に調整される必要がある。
Each
そこで、この空調システム1では、制御装置5が以下のような制御を行う。図4Aは制御装置5が各ダンパ4に対して行なう制御のフローチャートを示しており、図4Bは制御装置5が空調ユニット3に対して行なう制御のフローチャートを示している。以下、制御装置5が行なう制御について、図4Aおよび図4Bに示すフローチャートに基づいて説明する。
Therefore, in the air conditioning system 1, the control device 5 performs the following control. FIG. 4A shows a flowchart of control performed by the control device 5 on each
制御装置5は、各ラック2の吸込面10のうち上部に設けられた上部温度センサ11と下部に設けられた下部温度センサ12とにより、各ラック2の上側部分および下側部分に流入する空気の温度を検知する。上部温度センサ11及び下部温度センサ12は、少なくともラック内の機器を冷却する冷気が通過する流路上であってラック内への吸気が不足した際に両センサ間で温度差が生じやすい箇所に設けられる必要があり、例えば、ラック2の吸気用のメッシュの上端および下端からそれぞれ約100mmのあたりに据え付けられている。そして、各ラック2について、上側部分に流入する空気の温度と下側部分に流入する空気の温度との温度差ΔT(i)を算出する。各上部温度センサ11が検知する温度をTu(i)とし、下部温度センサ12が検知する温度をTd(i)とすると、温度差ΔT(i)は以下の数式(1)のようになる。
数式(1):ΔT(i)=Tu(i)−Td(i)
The control device 5 uses the
Formula (1): ΔT (i) = Tu (i) −Td (i)
ここで、iは温度センサの数に対応しており、本実施形態では8台のラックに上部温度センサ11及び下部温度センサ12がそれぞれ1つずつ取り付けられていることを前提としているので、iを1から8の自然数とする。iの上限値については上部温度センサおよび下部温度センサの数に応じて適宜定める。
Here, i corresponds to the number of temperature sensors. In this embodiment, it is assumed that one
空調システム1が起動すると、制御装置5は、図4Aに示すように、各ラックの上部温度と下部温度との温度差ΔT(i)がC値−α以下であるか否かを検知する(S101)。このC値は、ダンパ4やファンユニットの補助ファンなど各ラックの吹き出し量調整手段を経てから吹出した空気がラック2の吸込面10に行き渡らず、ラック2の吸込面10に他からの暖かい空気(例えば、ラック背面に排出されている排気の一部等)が各ラック2の上部に流入する際に生じる温度差であり、この実施形態では制御許容値として例えば設定値±3℃の許容範囲では3℃とする。また、α値は、制御の安定を考慮した不感帯であり、この実施形態では1℃としている。なお、これらの値は、ラックに収容してあるIT機器により異なるものである。
When the air conditioning system 1 is activated, the control device 5 detects whether or not the temperature difference ΔT (i) between the upper temperature and the lower temperature of each rack is equal to or less than the C value −α, as shown in FIG. 4A ( S101). This C value indicates that the air blown after the blowout amount adjusting means of each rack, such as the
S101の処理で温度差ΔT(i)が(C−α)以下であると判定された場合、制御装置5は、上部温度がTsp値以下であるか否かを検知する(S102)。このTsp値は、IT機器の吸込み温度の設定値に近い値であり、IT機器が吸込み温度によって通気量を変化させている場合に、これに応じて冷気の風量を調整することで、ラックへ過不足なく冷気を供給するものである。この実施形態では、25℃としている。なお、この値はラックに収容してあるIT機器の機種やメーカにより異なるものである。 When it is determined in the process of S101 that the temperature difference ΔT (i) is equal to or lower than (C−α), the control device 5 detects whether the upper temperature is equal to or lower than the Tsp value (S102). This Tsp value is a value close to the set value of the suction temperature of the IT equipment. When the IT equipment changes the air flow rate according to the suction temperature, the air volume of the cool air is adjusted according to this to the rack. Cool air is supplied without excess or deficiency. In this embodiment, the temperature is 25 ° C. This value varies depending on the type and manufacturer of the IT equipment accommodated in the rack.
上部温度Tu(i)がTsp以下である場合、ラックへの冷気が過多と判断し吹き出し量調整手段によって風量を削減する。この実施形態ではダンパ4の開度R(i)をγだけ閉じ方向に作動させることで開度を減じている(S105)。
When the upper temperature Tu (i) is equal to or lower than Tsp, it is determined that the cooling air to the rack is excessive, and the air volume is reduced by the blowout amount adjusting means. In this embodiment, the opening degree is reduced by operating the opening degree R (i) of the
一方、温度差ΔT(i)が(C−α)以下でなく(S101)、(C+α)以上であり(S103)、上部温度Tu(i)がTsp以上であれば(S104)、ラックへの風量が不足していると判断されるので、吹き出し量調整手段によって風量を増加する。この実施形態ではダンパ4の開度R(i)をγだけ開き方向に作動させることで開度を増している(S107)。また、S102、S103、S104で偽と判定された場合には、ラックへの風量が適正と判断し、ダンパ4の開度を現状のままとする(S106)。
On the other hand, if the temperature difference ΔT (i) is not (C−α) or less (S101) and is (C + α) or more (S103) and the upper temperature Tu (i) is Tsp or more (S104), Since it is determined that the air volume is insufficient, the air volume is increased by the blowing volume adjusting means. In this embodiment, the opening degree is increased by operating the opening degree R (i) of the
更に、制御装置5は、図4Bに示すように、吹き出し量調整手段の最小値R−minがD値以下であるか否かを検知する(S201)。この吹き出し量調整手段とは、吹き出し口に近接して設置されているシャッタやダンパなどの開度調整機構または小型ファンなどの送風機であり、最大値および最小値とは、開度調整機構にあってはその開度、補助送風機にあってはその送風量もしくは送風量と相関のある送風機の回転数などの最大値および最小値を示す。この実施形態では各ラックへ冷気を供給する複数あるダンパ4の開度R(i)や補助送風機の送風量の最大値R−maxと最小値R−minである。また、D値は空調ユニット3の電動ファンの回転数が過剰なために、ダンパ4が絞り気味で制御していることを判断する値で、この実施形態では60%としている。風量制御手段の最小値R−minがD値より小さい場合、各ラックの温度差ΔT(i)の平均値ΔT−aveが(C−β)以下であるか否かを検知する(S202)。このC値は図4Aと同じ値であり、β値は制御の安定を考慮した不感帯である。図4Aの制御対象とは異なり操作機も別で、異なる値の設定が可能である。この実施形態では、1℃としている。
Further, as shown in FIG. 4B, the control device 5 detects whether or not the minimum value R-min of the blowing amount adjusting means is equal to or less than the D value (S201). The blowing amount adjusting means is an opening adjusting mechanism such as a shutter or a damper or a blower such as a small fan installed in the vicinity of the blowing outlet. The maximum value and the minimum value correspond to the opening adjusting mechanism. In the case of the auxiliary blower, the maximum value and the minimum value such as the blower amount or the rotational speed of the blower correlated with the blower amount are shown. In this embodiment, the opening R (i) of a plurality of
温度差の平均値ΔT−aveが(C−β)以下である場合、冷気の生成量が過多と判断し、制御装置5は、空調ユニット3の電動ファンの単位時間当たりの回転数(回転速度)をδだけ減少させる(S205)。電動ファンの回転数は、ファンを駆動する電動モータへ電力を供給するインバータの周波数を変更することにより調整する。これにより、図6Aに示すように、全体的に風量過多だったダンパ4の吹き出し量が減少する。また、風量制御手段の最大値R−maxがE値より大きく(S203)、かつ温度差の平均値ΔT−aveが(C+β)以上である場合(S204)、制御装置5は、空調ユニット3の電動ファンの回転数をδだけ増加させる(S207)。この実施形態ではE値を95%としている。これにより、図6Bに示すように、全体的に不足していたダンパ4の吹き出し量が増加する。また、前記判断が偽の場合は、各ラックに過不足なく冷気が供給されているので、空調ユニット3の電動ファンの回転数は現状を保持する(S206)。
When the average value ΔT-ave of the temperature difference is equal to or less than (C−β), it is determined that the amount of cold air generated is excessive, and the control device 5 determines the number of rotations per unit time (rotational speed) of the electric fan of the air conditioning unit 3. ) Is decreased by δ (S205). The rotational speed of the electric fan is adjusted by changing the frequency of the inverter that supplies power to the electric motor that drives the fan. As a result, as shown in FIG. 6A, the amount of air blown from the
このように、各ラックに供給するダンパ4の開度R(i)の最小値R−min、最大値R−maxと温度差ΔT(i)の平均値ΔT−aveから、過冷却が判断された場合には電動ファンの回転数が減少し、冷却不足が判断された場合には電動ファンの回転数を増加することで、電動ファンが各ラック内のIT機器を冷却するのに必要十分な回転数となる。すなわちラック毎にはその上下温度差から対応する吹出し口からの供給量が制御され、ラック列の何れかのラックで吹き出し量調整手段の機構上の給気限界を逸脱したとき、または図4Aの制御によっても全体として上下温度差の予定からの逸脱が解消しない状態が検出されたとき、生成量調整手段としての制御装置5によってラック列全体への給気量の調整に至る。なお、電動ファンが直流モータで駆動される場合は、印加電圧や電圧パルスの調整により回転数を制御可能である。
As described above, the supercooling is determined from the minimum value R-min and the maximum value R-max of the opening degree R (i) of the
更に、制御装置5は、図4Cに示すように、各ラックの上部温度Tu(i)の平均値Tu−aveがT-L値以下であるか否かを検知する(S301)。このT-L値は、IT機器の冷却に必要な冷気の冷え過ぎを判断する温度であり、この温度以下の場合、空調ユニット3は冷気の生成に過剰なエネルギーを消費していると判断する。この実施形態では、16℃としている。なお、この値はラックに収容してあるIT機器により異なるものである。
Further, as shown in FIG. 4C, the control device 5 detects whether or not the average value Tu-ave of the upper temperature Tu (i) of each rack is equal to or less than the T −L value (S301). The TL value is a temperature at which it is determined that the cold air necessary for cooling the IT equipment is too cold. If the temperature is equal to or lower than this temperature, the
上部温度の平均値Tu−aveがT-L値以下の場合、空調ユニット3の電動ファンの回転数NがF値以下であるか否かを検知する(S302)。このF値は空調ユニット3の冷気の生成量の過多を判断する値で、この実施形態では、20%としている。
When the average value Tu-ave of the upper temperature is equal to or lower than the T- L value, it is detected whether the rotational speed N of the electric fan of the
電動ファンの回転数がF値以下である場合、冷気の能力が過大と判断し、制御装置5は
、空調ユニット3が生成する冷気の温度をクーリングコイルを流れる熱媒量の増などによりθだけ上昇させる(S305)。
When the rotational speed of the electric fan is less than or equal to the F value, it is determined that the capacity of the cold air is excessive, and the control device 5 determines the temperature of the cold air generated by the
また、ラック上部温度の平均値Tu−aveがT-H値(各ラックの情報処理機器の上部に供給された冷気の温度の不足を判断する温度である)以上で(S303)、かつ空調ユニット3の電動ファンの回転数がG値以上である場合(S304)、制御装置5は、空調ユニット3の生成する冷気の冷却能力が不足していると判断し、生成する冷気の温度をθだけ降下させる(S307)。なお、これらの判断が偽の場合には、冷気の冷却能力が適正と判断し、冷気の温度を現状のままとする(S306)。
Further, the average value Tu-ave of the rack upper temperature is equal to or higher than the TH value (which is a temperature for judging the lack of temperature of the cool air supplied to the upper part of the information processing equipment of each rack) (S303), and the
なお、ΔT(i)、Tu(i)、ΔT−ave、Tu−ave、T-L値やT-H値は、吹き出し量調整手段や空調ユニットの生成量調整手段や生成温度調整手段の供給温度が同じでも情報処理機器の稼働状況によって変動すること、すなわち高負荷の場合に熱排気の温度が高く量が多いのに対し低負荷の場合にそれらが低く少ないことに由来して同じ給気条件でも冷気の到達高さが異なる。すなわちラック毎にはその上下温度差から対応する吹出し口からの供給量が制御され、ラック列の何れかのラックで吹き出し量調整手段の機構上の給気限界を逸脱したとき、または図4Aの制御によっても全体として上下温度差の予定からの逸脱が解消しない状態が検出されたとき、生成量調整手段としての制御装置5によってラック列全体への給気量の調整に至る。 Note that ΔT (i), Tu (i), ΔT-ave, Tu-ave, T- L value, and T- H value are supplied from the blowing amount adjusting means, the generated amount adjusting means of the air conditioning unit, and the generated temperature adjusting means. Even if the temperature is the same, it fluctuates depending on the operating status of the information processing equipment. The reaching height of the cold air varies depending on the conditions. That is, for each rack, the supply amount from the corresponding outlet is controlled from the difference in temperature between the upper and lower sides, and when any of the racks in the rack row deviates from the air supply limit on the mechanism of the blowout amount adjusting means, or in FIG. When a state in which the deviation from the schedule of the upper and lower temperature differences is not eliminated as a whole by the control is detected, the air supply amount to the entire rack row is adjusted by the control device 5 as the generation amount adjusting means.
このように構成される空調システム1によれば、各ラックに収容されているIT機器へ冷気が略均等に供されるため、空調効率を高めることができる。すなわち、床から吹き出す冷気の風量が上記空調システム1のように適正に制御されておらず、例えば図7Aに示すように風量が不足していてラック内への冷気が不足している場合、ラックから排気される暖気の一部が吸気側に回り込んだりする虞がある。図7Bは、床から吹き出す冷気の風量が不足している時のラックの吸い込み温度を示したグラフである。図7Bに示すように、床から吹き出す冷気の風量が不足している場合、ラックの下側部分に比べて上側部分の吸い込み温度が高くなることが判る。このような暖気の回り込みを防止するため、図8に示すように、全体の吹き出し量を過剰に設定する必要が不可避的に生ずる。全体の吹き出し量をこのように設定すれば特定のIT機器が過熱するのを予防できる反面、空調システム全体の空調効率の低下を招く。しかしながら、上記空調システム1のように床から吹き出す冷気の風量をラックの上部に流入する冷気と下部に流入する冷気との温度差、または該温度差と上側部分に流入する空気温度に基づいて制御するようにすれば、空調ユニットから供給される冷気が各ラックへ過不足無く供給されるので、空調ユニットから供給する冷気の風量を過剰にする必要が無くなる。ラック列の端部に位置するラックは特に暖気が回り込みやすいが、上記空調システム1であればこのような端部のラックのために全体の吹き出し量を増大させなくても、端部のラックに適切な風量の冷気が供給される。 According to the air conditioning system 1 configured as described above, since the cool air is provided to the IT equipment accommodated in each rack substantially evenly, the air conditioning efficiency can be increased. That is, when the air volume of the cool air blown from the floor is not properly controlled as in the air conditioning system 1, for example, as shown in FIG. 7A, the air volume is insufficient and the cool air into the rack is insufficient. There is a risk that a part of the warm air exhausted from the air will enter the intake side. FIG. 7B is a graph showing the suction temperature of the rack when the amount of cool air blown from the floor is insufficient. As shown in FIG. 7B, it can be seen that when the amount of cool air blown from the floor is insufficient, the suction temperature of the upper portion is higher than that of the lower portion of the rack. In order to prevent such warm air from wrapping around, it is unavoidably necessary to excessively set the entire blowing amount as shown in FIG. Setting the overall blowout amount in this way can prevent a specific IT device from overheating, but causes a reduction in the air conditioning efficiency of the entire air conditioning system. However, the amount of cool air blown from the floor as in the air conditioning system 1 is controlled based on the temperature difference between the cool air flowing into the upper portion of the rack and the cold air flowing into the lower portion, or the temperature difference and the air temperature flowing into the upper portion. By doing so, since the cool air supplied from the air conditioning unit is supplied to each rack without excess or deficiency, there is no need to make the air volume of the cool air supplied from the air conditioning unit excessive. The racks located at the end of the rack row are particularly prone to warm air. However, in the case of the air conditioning system 1, the end rack does not need to be increased because of such an end rack. A suitable amount of cold air is supplied.
なお、このようなラックの冷気不足を上部温度センサ11および下部温度センサ12で確実に捉えるには、ラック内の隙間にブランクパネルを設置しておき、ラック内の隙間で暖気の逆流が生じないようにしておくことがより好ましい。ラック内における暖気の回り込みをブランクパネルで封じておけば、暖気が逆流するルートはラック背面から上側を経由することとなり、ラックの上側部分に吸い込まれる冷気と下側部分に吸い込まれる冷気との温度差が顕著に現れるようになるからである。
In order to reliably catch such a lack of cool air in the rack with the
また、既述したステップS205の処理においては、所定の最低風量を下回らないように電動ファンの回転数の下限値を制限するようにしてもよい。所定の最低風量とは、各ラックの上側部分に流入する空気と下側部分に流入する空気との温度差が無い場合であっても各ラックへ最低限供給すべき冷気の風量であり、例えば、各ラックに収容されている全てのIT機器のうち稼動している機器の発熱量を最低限除去できる風量である。このよう
な風量は、例えば、全IT機器の消費電力や室温、空調ユニット3に流入する空気の温度等をセンシングすることにより随時定められるようにしてもよいし、これらのパラメータによって変動しない予め定められた固定値であってもよい。
In the process of step S205 described above, the lower limit value of the rotational speed of the electric fan may be limited so as not to fall below a predetermined minimum air volume. The predetermined minimum air volume is the minimum air volume to be supplied to each rack even when there is no temperature difference between the air flowing into the upper part of each rack and the air flowing into the lower part. The air volume is such that the heat generation amount of the operating equipment among all the IT equipment accommodated in each rack can be removed at a minimum. Such air volume may be determined at any time by sensing, for example, the power consumption and room temperature of all IT devices, the temperature of the air flowing into the
ところで、上記空調システム1は、以下のように変形することもできる。例えば、上記空調システム1は、ラック列が1列の場合のみならず、図9に示すように、2列のものに適用してもよいし、或いは3列以上のものに適用してもよい。図9に示すように、ラック列が2列の場合には、各ラック列の吸気面が互いに対向するように配置し、2つのラック列の間にコールドアイルが形成されるようにする。そして、このコールドアイルの床面にグレーチングを設置して吹き出し口とし、床下に既述のダンパ4を設置する。本願で開示する空調システムは、このように複数のラック列を備えるサーバールームに対しても適用可能であり、各ダンパ4の開度や空調ユニット3の電動ファンの回転数及び冷気の生成温度を図4A,B,Cのフローチャートのように制御することで、ラック内のIT機器を冷却するのに必要十分な量の冷気が吹き出るようになり、空調効率が高まる。
By the way, the air conditioning system 1 can be modified as follows. For example, the air conditioning system 1 may be applied not only to a case where the rack row is one row, but also to a two-row configuration as shown in FIG. . As shown in FIG. 9, when there are two rack rows, the racks are arranged so that the air intake surfaces of the rack rows face each other, and a cold aisle is formed between the two rack rows. Then, a grating is installed on the floor of the cold aisle to serve as a blowout port, and the above-described
なお、上記空調システム1を例えば図9に示すように2列のラック列を備えるサーバールーム6に適用する場合、既述のステップS101,S103における判定処理においては、ラック列間の通路を挟んで対峙する一対のラックのうち上部温度と下部温度との温度差が大きい方のラックのΔT(i)がC値±αの範囲を逸脱しているか否かを検知するようにすることが望ましい。温度差が小さい方のラックのΔT(i)を使って判定処理を行うと温度差が大きい方のラックへ冷気を適正に供給できない虞があるが、温度差が大きい方のラックのΔT(i)を使えば冷気を適正に供給してこの温度差を是正することが出来るからである。
For example, when the air conditioning system 1 is applied to a
また、上記空調システム1では、コールドアイルの床下に配設されたダンパ4の開度を調整することで、各ラックへ供給する冷気の風量を制御していたが、例えば、ダンパ4の代わりに電動ファンを取り付け、電動ファンの回転数を調整することで各ラックへ供給する冷気の風量を制御するようにしても良いし、或いは電動ファンやダンパを組み合わせた風量調整機構としてもよい。
Moreover, in the said air conditioning system 1, although the air volume of the cold air supplied to each rack was controlled by adjusting the opening degree of the
また、上記空調システム1では、冷気を床下から供給していたが、例えば、天井から供給することもできる。図10は、冷気を天井から供給する場合の空調システム1の構成図である。図10に示すように、冷気を天井から吹き出す場合は、天井に冷気が流れるダクト13(天井裏内をいわゆる天井チャンバとし、ダクトを省略しても良い)と暖気が流れるダクト14(図2と同様、サーバールーム内の空間を還気路とし省略してもよい)とを設ける。そして、冷気が吹き出る吹き出し口にダンパ4や補助送風機を設ける。図4Aから図4Bで説明した制御方法は、「上部」を「下部」に読み替えれば当業者の知識を適用して天井吹き出し方式の空調システムとして実施できる。このように構成される空調システム1であっても、各ラックに収容されているIT機器へ冷気が均等に供されるため、空調効率を高めることができる。
Moreover, in the said air conditioning system 1, although cold air was supplied from under the floor, it can also be supplied from a ceiling, for example. FIG. 10 is a configuration diagram of the air conditioning system 1 in the case of supplying cold air from the ceiling. As shown in FIG. 10, when the cool air is blown out from the ceiling, a
また、上記空調システム1では、冷気の吹き出し角を特に調整していなかったが、例えば、上部温度センサ11と下部温度センサ12との温度差、または該温度差と上部温度センサ11に応じて吹き出し角を制御するようにしてもよい。この場合の制御フローを図11に示す。
In the air conditioning system 1, the blowout angle of the cold air is not particularly adjusted. For example, the airflow is blown according to the temperature difference between the
制御装置5は、図11に示すように、各ラックの上部温度と下部温度との温度差ΔT(i)がC値−α以下であるか否かを検知する(S401)。このC値、α値は既述したステップS101のものと同じ値であってもよいし、異なる値としてもよい。そして、温度差ΔT(i)が(C−α)以下である場合、上部温度がTsp値以下であるか否かを検知
する(S102)。このTsp値は、既述したステップS102のものと同じ値であってもよいし、異なる値としてもよい。上部温度Tu(i)がTsp以下である場合、制御装置5は、ダンパ4の吹き出し角Ωをωだけ減少させる(S405)。これにより、図12Aに示すように、過剰であったダンパ4の吹き出し角が減少(換言すれば、ダンパ4の羽根をラック2よりに傾斜させること)する。また、温度差ΔT(i)が(C−α)以下でなく(S401)、(C+α)以上であり(S403)、Tsp以上であれば(S404)、ラックへの吹き出し角が不足していると判断されるので、ダンパ4の吹き出し角Ωをωだけ増加(換言すれば、吹き出し口4の吹出し面に垂直方向に起立させること)する(S407)。また、S402、S403、S404で偽と判定された場合には、ラックへの吹き出し角が適正と判断し、ダンパ4の吹き出し角を現状のままとする(S406)。
As shown in FIG. 11, the control device 5 detects whether or not the temperature difference ΔT (i) between the upper temperature and the lower temperature of each rack is equal to or less than the C value −α (S401). The C value and the α value may be the same as those in step S101 described above, or may be different values. When the temperature difference ΔT (i) is equal to or lower than (C−α), it is detected whether the upper temperature is equal to or lower than the Tsp value (S102). This Tsp value may be the same value as that in step S102 described above, or may be a different value. When the upper temperature Tu (i) is equal to or lower than Tsp, the control device 5 decreases the blowing angle Ω of the
上記空調システム1は、新たに新設する設備として構成するもののみならず、既設の空調システムを改造して実現することも可能である。例えば、空調ユニット3のみが設けられているような空調システムが既設されている場合には、ダンパ4や上部温度センサ11、下部温度センサ12、制御装置5を新たに設けるだけで上記空調システム1を実現できるので、汎用性や実用性が極めて高い。
The air conditioning system 1 can be realized not only as a newly installed facility but also by modifying an existing air conditioning system. For example, when an air-conditioning system in which only the air-
1・・・空調システム
2・・・ラック
3・・・空調ユニット
4・・・ダンパ
5・・・制御装置
6・・・サーバールーム
7・・・床
8・・・コンクリートスラブ
9・・・吹き出し口
10・・吸込面
11・・上部温度センサ
12・・下部温度センサ
13,14・・ダクト
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ...
Claims (3)
前記情報処理機器室へ冷気を供給する空調ユニットと、
前記情報処理機器室の床側あるいは天井側に設けられる、前記空調ユニットが供給する冷気が吹き出る吹き出し口と、
各ラックの上側部分に流入する空気と下側部分に流入する空気との温度差、または該温度差と上側部分に流入する空気温度に基づいて、前記吹き出し口から吹き出る冷気の風量をラック毎に調整する吹き出し量調整手段と、
各ラックの前記吹き出し量調整手段の制御量の最大値または最小値と、上側部分に流入する空気と下側部分に流入する空気との温度差の平均値に基づいて、前記空調ユニットが生成する冷気の風量を調整する生成量調整手段と、
各ラックの上側部分に流入する空気温度の平均値と前記空調ユニットが生成する冷気の風量に基づいて、前記空調ユニットが生成する冷気の温度を調整する生成温度調整手段と、を備える、
空調システム。 An air conditioning system for air conditioning an information processing equipment room in which racks containing information processing equipment are arranged,
An air conditioning unit for supplying cold air to the information processing equipment room;
A blow-out port from which cool air supplied by the air-conditioning unit is provided on the floor side or ceiling side of the information processing equipment room;
Based on the temperature difference between the air flowing into the upper part of each rack and the air flowing into the lower part, or the temperature difference and the temperature of the air flowing into the upper part, the air volume of the cold air blown out from the outlet is determined for each rack. A blowing amount adjusting means to adjust;
The air conditioning unit generates based on the maximum value or the minimum value of the control amount of the blowing amount adjusting means of each rack and the average value of the temperature difference between the air flowing into the upper portion and the air flowing into the lower portion. Generation amount adjusting means for adjusting the air volume of the cold air;
Generation temperature adjustment means for adjusting the temperature of the cold air generated by the air conditioning unit based on the average value of the air temperature flowing into the upper part of each rack and the air volume of the cold air generated by the air conditioning unit;
Air conditioning system.
前記吹き出し口は、一対のラック列の間に形成される通路の床側あるいは天井側に設けられており、
前記吹き出し量調整手段は、前記通路を挟んで対峙する一対のラックのうち上側部分に流入する空気と下側部分に流入する空気との温度差が大きい方のラックの該温度差、または該温度差と上側部分に流入する空気温度に基づいて、前記吹き出し口から吹き出る冷気の風量を調整する、
請求項1に記載の空調システム。 In the information processing equipment room, rack rows in which racks are arranged are arranged in parallel over a plurality of rows,
The outlet is provided on the floor side or ceiling side of a passage formed between a pair of rack rows,
Of the pair of racks facing each other across the passage, the blowing amount adjusting means is the temperature difference of the rack having the larger temperature difference between the air flowing into the upper part and the air flowing into the lower part, or the temperature Based on the difference and the temperature of the air flowing into the upper part, the amount of cool air blown from the outlet is adjusted,
The air conditioning system according to claim 1.
請求項1または2に記載の空調システム。 Based on the temperature difference between the air flowing into the upper part of each rack and the air flowing into the lower part, or the temperature difference and the temperature of the air flowing into the upper part, the blowing angle of the cold air blown out from the outlet is determined for each rack. Further comprising a blowing angle adjusting means for adjusting to
The air conditioning system according to claim 1 or 2.
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