JP2011159144A - Server room and method of cooling the same - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、サーバルームの冷却に関する。 The present invention relates to server room cooling.
近年、情報技術の急速な普及発展に伴い、サーバ装置やネットワーク機器など多数の情報機器をラックに収納して運用するサーバルームが増え、特に、情報機器のCPU能力や情報処理量の増大に伴って発熱・排熱量も増大し、空調機などを活用した確実で効率的な冷却と排熱の技術が工夫されている。 In recent years, with the rapid spread and development of information technology, the number of server rooms in which a large number of information devices such as server devices and network devices are stored and operated in racks has increased. In particular, as the CPU capacity and information processing amount of information devices have increased. The amount of heat generated and exhausted heat has also increased, and reliable and efficient cooling and exhaust heat technology using air conditioners has been devised.
その典型例は、サーバルーム内に設けた空調機(具体的にはいわゆる室内機)が室内空気を冷却した冷気を、情報機器を収容するラックの前面開口等の冷気導入部に送出し、ラック背面から排気して再び空調機で冷却、という循環を行わせる構成である。なお、空調機からラック前面の冷気導入部まで冷気を逃がさず導くには、床の一部をグレーチングパネルなどの通風構造とし、空調機から冷気を床下空間に一旦送り込み、ラック底部付近の床からラック前面までを箱状の流路で覆ってその中を送風する例が多い。 A typical example is that an air conditioner (specifically a so-called indoor unit) provided in a server room sends out cool air, which cools room air, to a cool air introduction section such as a front opening of a rack that accommodates information equipment. In this configuration, the air is evacuated from the back and cooled again by the air conditioner. In order to guide the cold air from the air conditioner to the cool air introduction part on the front of the rack, a part of the floor is ventilated, such as a grating panel, and the cold air is once sent from the air conditioner to the space under the floor and from the floor near the bottom of the rack. There are many examples in which the front of the rack is covered with a box-shaped flow path and the air is blown through the box-shaped flow path.
しかし、上記のような従来技術では、サーバルーム内という閉じた系内で、室内空気が情報機器からの排熱で温められて空調機に戻る循環が繰り返されるため、空調機が熱交換する熱量が大きくなり、空調機の負荷が高くなるという問題があった。 However, in the conventional technology as described above, since the indoor air is heated by exhaust heat from the information equipment and is circulated back to the air conditioner in a closed system called the server room, the amount of heat that the air conditioner exchanges heat. However, there was a problem that the load on the air conditioner increased.
なお、ラックの底部から冷気を送風する構成において、冷風機などが故障した場合に限り、吸気口からの外気を送風する提案はあるが(例えば、特許文献1参照)、空調機の負荷を軽減することはできなかった。
上記の課題に対し、本発明の目的は、空調機の負荷軽減を図るサーバルームの構成を提供することである。
In the configuration in which cool air is blown from the bottom of the rack, there is a proposal to blow outside air from the intake port only when a cool air blower or the like breaks down (for example, see Patent Document 1), but the load on the air conditioner is reduced I couldn't.
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a server room configuration that reduces the load on the air conditioner.
上記の目的をふまえ、本発明の一態様(1)は、ラックに収容された情報機器からの熱気をサーバルーム内の外周部に設けた空調機に環流させて空気循環を行うサーバルームにおいて、サーバルームの壁面であって前記空調機の近傍の位置に外気導入用の換気扇を設け、サーバルーム上部に排気用の換気扇を設けたことを特徴とする。 Based on the above object, one aspect (1) of the present invention is a server room for circulating air by circulating the hot air from the information equipment accommodated in the rack to an air conditioner provided in the outer periphery of the server room. A ventilator for introducing outside air is provided on a wall surface of the server room in the vicinity of the air conditioner, and an exhaust fan for exhaust is provided at the upper part of the server room.
上記態様を方法として捉えた態様(5)としては、ラックに収容された情報機器からの熱気をサーバルーム内の外周部に設けた空調機に環流させて空気循環を行うサーバルームの冷却方法において、サーバルームの壁面であって前記空調機の近傍の位置に設けた外気導入用の換気扇により、サーバルームの外部から外気を前記空調機に提供し、サーバルーム上部に設けた排気用の換気扇により、前記情報機器からの熱気の少なくとも一部をサーバルームの外部へ排出することを特徴とする。 As an aspect (5) that captures the above aspect as a method, in a server room cooling method for circulating air by circulating hot air from an information device accommodated in a rack to an air conditioner provided in an outer periphery of the server room The outdoor air is provided to the air conditioner from the outside of the server room by the outside air introduction fan provided at the position near the air conditioner on the wall surface of the server room, and the exhaust fan provided at the upper part of the server room , Wherein at least a part of the hot air from the information device is discharged to the outside of the server room.
このように、空調機付近に換気扇で外気を導入する一方、ラックの情報機器からの熱気はサーバルーム上部に設けた排気用の換気扇から外部へ排出する構成により、サーバルーム内で空調機に環流される空気の熱量を減らし、空調機の負荷を低減できる。 In this way, outside air is introduced into the vicinity of the air conditioner with a ventilation fan, while hot air from the rack information equipment is exhausted to the outside from the exhaust ventilation fan provided at the top of the server room, so that the air flows back to the air conditioner in the server room. The amount of heat generated can be reduced, and the load on the air conditioner can be reduced.
本発明の他の態様(2)は、上記いずれかの態様において、前記排気用の換気扇をサーバルームの天井に設けたことを特徴とする。 According to another aspect (2) of the present invention, in any one of the above aspects, the exhaust fan for exhaust is provided on a ceiling of a server room.
このように、外気導入用の換気扇は空調機に近い壁面に設け、排気用の換気扇は比重の軽い熱気が上昇してくる天井に設けることにより、効率良く熱をサーバルームから排出し空調機の負荷を軽減できる。 In this way, the ventilation fan for introducing outside air is installed on the wall near the air conditioner, and the exhaust ventilation fan is installed on the ceiling where light air with low specific gravity rises, so that heat can be efficiently discharged from the server room. The load can be reduced.
本発明の他の態様(3)は、上記いずれかの態様において、前記サーバルーム上部の排気用の換気扇は、当該サーバルームの壁面上部に設けられ、前記外気導入用の換気扇と、前記排気用の換気扇とを、サーバルームの互いに異なる壁面に設けたことを特徴とする。 According to another aspect (3) of the present invention, in any one of the above aspects, the exhaust fan for exhaust in the upper part of the server room is provided in the upper part of the wall surface of the server room, and the exhaust fan for introducing the outside air and the exhaust fan The ventilation fan is provided on different wall surfaces of the server room.
このように、外気導入用の換気扇とは異なる壁面に排気用の換気扇を設けることにより、天井部に排気層など特段の構造を設ける負担無しに、熱を排出して空調機の負荷を軽減できる。 In this way, by providing the exhaust fan for exhaust on the wall surface different from the exhaust fan for introducing outside air, it is possible to reduce the load of the air conditioner by discharging heat without the burden of providing a special structure such as an exhaust layer on the ceiling. .
本発明の他の態様(4)は、上記いずれかの態様において、外気温及び室温を取得して両者の高低を判定し、前記外気温が前記室温より低い場合に前記各換気扇を稼動させる制御手段を有することを特徴とする。 Another aspect (4) of the present invention is the control according to any one of the above aspects, wherein the outside air temperature and the room temperature are acquired to determine the level of both, and the ventilation fans are operated when the outside air temperature is lower than the room temperature. It has the means.
このように、外気温が室温より低い場合に限って外気導入用及び排気用の換気扇を稼動させることにより、室温よりも高温の外気を導入することがなく、空調機の負荷低減が確実となる。 In this way, by operating the outside air introduction and exhaust ventilation fans only when the outside air temperature is lower than the room temperature, it is possible to reduce the load on the air conditioner without introducing outside air having a temperature higher than the room temperature. .
なお、上記の各態様とは異なるカテゴリ(装置に対し方法など)や、以下に説明するさらに具体的な各態様も、本発明に含まれる。 It should be noted that categories (methods and the like for apparatuses) different from the above-described aspects and more specific aspects described below are also included in the present invention.
本発明によれば、空調機の負荷軽減を図るサーバルームの構成を提供することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the structure of the server room which aims at the load reduction of an air conditioner can be provided.
次に、本発明を実施するための形態(「実施形態」と呼ぶ)について、図に沿って説明する。なお、背景技術や課題などで既に述べた内容と共通の前提事項については適宜省略する。 Next, modes for carrying out the present invention (referred to as “embodiments”) will be described with reference to the drawings. It should be noted that assumptions common to those already described in the background art and problems are omitted as appropriate.
〔1.第1実施形態〕
〔1−1.第1実施形態の構成〕
図1は、第1実施形態におけるサーバルームの断面的構成を側方から見た透視図である。この図は、例えば図2で向き合う各空調機40の列間の中心線上からサーバルーム30を奥行方向(矢印A方向)に見たときの側面を表している。この図に示すように、第1実施形態は、ラック10に収容された情報機器20からの熱気(グレーの太い矢印で示す)をサーバルーム30内の外周部に設けた空調機の室内機(本出願において単に「空調機」と呼ぶ)40に環流させて空気循環を行うサーバルーム30に関するものである。
[1. First Embodiment]
[1-1. Configuration of First Embodiment]
FIG. 1 is a perspective view of a cross-sectional configuration of a server room in the first embodiment viewed from the side. This figure shows the side surface when the server room 30 is viewed in the depth direction (arrow A direction) from the center line between the columns of the
このサーバルーム30は、部屋の形状として一般的な矩形(直方体状)であり、室内の外周部であって相対向する2つの壁面31に沿った位置にそれぞれ空調機40が1台又は複数台設置されており、空調機40はその上部に吸気口、下部(例えば下面)に冷気吹出し口を有する。また、図1で左右両側に示している空調機40より室内中央寄りにはそれぞれ、多数の情報機器20を棚に収容したラック10が1台又は複数台設置されている。壁面31ごとに(例えば図1右側と左側)空調機40やラック10を複数台設置する場合は、それら複数台が壁面31に沿うように図1の奥行方向に直列して配置(例えば図2)されることになる。
The server room 30 has a general rectangular shape (cuboid shape) as a room shape, and one or a plurality of
ここで、ラック10の前面すなわち空調機40側の面は開口であり、この開口(「前面開口」と呼ぶこととする)はオペレータなどが情報機器20の前面パネルなどを操作するアクセス経路と、冷気導入部とを兼ねる。また、ラック10の背面(図1中央側)も開口やパンチングメタルなどの通気構造であり、ラック10では前面から流入する冷却用空気が情報機器20の排熱を吸収して背面へ抜ける。
Here, the front surface of the rack 10, that is, the surface on the
また、サーバルーム30の床面33のうち、空調機40の下部を含む一部は、床下空間34と空気を通流させるグレーチングパネルなどを用いた通気構造となっており、この部分を通気部Vと呼ぶこととする。この通気部Vの一部には空調機40下部の前記冷気吹出し口が位置している。また、通気部Vの残りの部分からラック10の前面開口までを、板材などで構成した箱状の風導(ダクト)Fが覆っている。
Further, a part of the floor surface 33 of the server room 30 including the lower part of the
さらに、サーバルーム30の一又は二以上の壁面31であって、空調機40の近傍の位置に、外気導入用の換気扇(以下「吸気扇」と呼ぶ)51を設け、サーバルーム30上部である天井32には排気用の換気扇(以下「排気扇」と呼ぶ)52を設けている。また、サーバルーム30は制御ユニット55を有し、この制御ユニット55は、外気温及び室温を取得及び判定して各換気扇51,52を稼動させる制御手段である。
Furthermore, one or two or
〔1−2.第1実施形態の作用〕
上記のように構成した第1実施形態では、各換気扇51,52を稼動させることにより、空調機40の近傍に設けた吸気扇51がサーバルーム30の外部から冷涼な外気を空調機40の吸気に加えるので、空調機40の負荷が低減できる。この点、排気扇52は、熱気が排出されるラック10背面から上方にあたる位置の天井に設けることが好ましい。そして、空調機40は、吸気を冷却した冷気(黒い実線の矢印で表す)を通気部Vを通じて一旦、床下空間34へ吹き込む。そして、吹き込まれた冷気は床下空間34から風導F内へ吹き上がり、その冷気を風導Fがラック10の前面開口へ案内(誘導)する。
[1-2. Operation of First Embodiment]
In the first embodiment configured as described above, by operating the
風導Fが案内した冷気はラック10の前面開口からラック10内に流入し情報機器20を冷却して熱気となり、背面から流出してサーバルーム30の天井方向へ上昇する。上昇した熱気の一部は再び空調機40の吸気に合流するが、多くの熱気については天井32の排気扇52がサーバルーム30の外部へ排出する。
The cool air guided by the air guide F flows into the rack 10 from the front opening of the rack 10 to cool the
但し、夏季など室温より高温の外気を室内に導入すると却って空調機40の負荷を増大する問題が生じる。そこで、制御ユニット55が、サーバルーム30の内外に設けたセンサS(空調機40の構成要素や関連機構を用いてもよい)により外気温及び室温を取得し、これら外気温と室温の関係すなわち高低を判定し、外気温が室温より低い場合に各換気扇51,52を稼動させる。
However, when outdoor air having a temperature higher than room temperature is introduced into the room, such as in summer, a problem of increasing the load on the
〔1−3.第1実施形態の効果〕
本実施形態では、上記のように、空調機40付近に吸気扇51で外気を導入する一方、ラック10の情報機器20からの熱気はサーバルーム30上部に設けた排気扇52から外部へ排出する構成により、サーバルーム30内で空調機40に環流される空気の熱量を減らし、空調機40の負荷を低減できる。すなわち、各換気扇51,52により、室内に滞留する熱気を積極的に排出し、空調機40が冷却する室内の空気の熱量を下げることで、空調機40の負荷を軽減する。
[1-3. Effects of the first embodiment]
In the present embodiment, as described above, outside air is introduced into the vicinity of the
特に、第1実施形態では、上記のように、吸気扇51は空調機40に近い壁面に設け、排気扇52は比重の軽い熱気が上昇してくる天井32に設けることにより、最小のエネルギー消費で効率良く熱を排出し空調機の負荷を軽減できる。ここで、図2は、平屋のデータセンタとして実現した第1実施形態を概念的に示す透過的な斜視図であり、サーバルーム30のうち空調機40に近い壁面上部に設けた吸気扇51から外気を導入し、熱気を天井の排気扇52から排出する様子を示している。このような第1実施形態は、平屋のデータセンタや最上階のサーバルームなどでの実施にも適する。
In particular, in the first embodiment, as described above, the
また、第1実施形態では上記のように制御ユニット55により、外気温が室温より低い場合に限って外気導入用及び排気用の換気扇を稼動させることで、室温よりも高温の外気を導入することがなく、空調機の負荷低減が確実となる。 Further, in the first embodiment, as described above, the control unit 55 operates the outside air introduction and exhaust ventilation fans only when the outside air temperature is lower than the room temperature, thereby introducing outside air having a temperature higher than the room temperature. This reduces the load on the air conditioner.
〔2.第2実施形態〕
上記第1実施形態では、排気扇52をサーバルーム30上部のうち天井32に設けたが(図1、図2)、排気扇はサーバルームの上部であれば天井に限らず壁面の上部に設けてもよい。これは、吸気扇51と排気扇52とを、サーバルームの互いに異なる壁面に設けることを意味し、その一態様として第2実施形態では、吸気扇51と排気扇52を互いに対向する壁面に設けた例を示す(図3)。
[2. Second Embodiment]
In the first embodiment, the
この第2実施形態では、図3左側の空調機40の吸気には吸気扇51が外気を導入し、ラック10からの熱気の多くを図3右側の排気扇52がサーバルーム320の外部へ排出する。
In this second embodiment, the
このように、外気導入用の換気扇とは異なる壁面に排気用の換気扇を設けることにより、複数階のデータセンタや上階があるサーバルームなどの場合でも、天井部に排気層など特段の構造を設ける負担無しに、熱を排出して空調機の負荷を軽減できる。 In this way, by providing a ventilation fan for exhaust on a wall that is different from the ventilation fan for introducing outside air, a special structure such as an exhaust layer is provided on the ceiling even in the case of a server room with multiple data centers or upper floors. Heat can be discharged and the load on the air conditioner can be reduced without the burden of installation.
〔3.他の実施形態〕
なお、上記各実施形態は例示に過ぎず、本発明は、以下に例示するものやそれ以外の他の実施態様も含むものである。例えば、吸気扇51と排気扇52を設けるサーバルームの壁面は、互いに対向する壁面(図3:第2実施形態)に限らず隣接する壁面でもよいので、図4に例示するように、ある対向する二壁面に吸気扇51、残る二壁面に排気扇52を設ければ、複数階のデータセンタなどにおいても十分な量の外気導入により空調機の負荷軽減を図ることが可能となる。
[3. Other embodiments]
In addition, said each embodiment is only an illustration, and this invention includes what is illustrated below and other embodiment other than that. For example, the wall surface of the server room in which the
また、空調機からラックへ冷気を供給する際、冷気を床下空間から吹き上がらせることは必須ではなく、図5に例示するように、風導F2内にさらに設けた送風路F21により、空調機40からの冷気を風導F2上部へ導いてラック10の各部に行き渡らせるようにすれば、サーバルームにおける電源や通信ケーブル等の配線を天井から行う場合、冷気を送るために別途改めてグレーチングパネルなどで通風のために床下空間を形成する設備投資等の負担が削減できる。 Further, when supplying cold air from the air conditioner to the rack, it is not essential to blow up the cold air from the underfloor space. As illustrated in FIG. 5, the air conditioner is provided by the air passage F21 further provided in the air guide F2. If the cold air from 40 is guided to the upper part of the wind guide F2 and spreads to each part of the rack 10, when wiring the power supply or communication cable in the server room from the ceiling, a separate grating panel is provided to send the cold air. Therefore, it is possible to reduce the burden of capital investment etc. for forming a space under the floor for ventilation.
また、図5のような構成にすれば、冷気の比重によって風導F2の上部から下部へ冷気が重力によって降りるため、風導に冷気を行き渡らせるために床下から吹き上がらせる余分な風力が不要となり、空調機の負荷が低減できる。 Further, if the structure as shown in FIG. 5 is used, the cold air descends by gravity from the upper part to the lower part of the air guide F2 due to the specific gravity of the cold air. Thus, the load on the air conditioner can be reduced.
10 ラック
20 情報機器
30,320,330 サーバルーム
31 壁面
32 天井
33 床面
34 床下空間
40 空調機
51 吸気扇
52 排気扇
55 制御ユニット
F,F2 風導
F21 送風路
S センサ
V 通気部
10
Claims (5)
サーバルームの壁面であって前記空調機の近傍の位置に外気導入用の換気扇を設け、
サーバルーム上部に排気用の換気扇を設けたことを特徴とするサーバルーム。 In the server room for circulating air by circulating the hot air from the information equipment accommodated in the rack to the air conditioner provided in the outer periphery of the server room,
A ventilation fan for introducing outside air is provided at a position near the air conditioner on the wall surface of the server room,
A server room characterized in that an exhaust fan for exhaust is provided at the top of the server room.
前記外気導入用の換気扇と、前記排気用の換気扇とを、サーバルームの互いに異なる壁面に設けたことを特徴とする請求項1記載のサーバルーム。 The exhaust fan for exhaust in the upper part of the server room is provided in the upper part of the wall surface of the server room,
The server room according to claim 1, wherein the outside-air introduction ventilation fan and the exhaust ventilation fan are provided on different wall surfaces of the server room.
サーバルームの壁面であって前記空調機の近傍の位置に設けた外気導入用の換気扇により、サーバルームの外部から外気を前記空調機に提供し、
サーバルーム上部に設けた排気用の換気扇により、前記情報機器からの熱気の少なくとも一部をサーバルームの外部へ排出する
ことを特徴とするサーバルームの冷却方法。 In the server room cooling method for circulating air by circulating the hot air from the information equipment accommodated in the rack to the air conditioner provided in the outer periphery of the server room,
Provide outside air to the air conditioner from the outside of the server room by a ventilator for introducing outside air on the wall surface of the server room and provided in the vicinity of the air conditioner,
A method for cooling a server room, characterized in that at least a part of the hot air from the information device is discharged to the outside of the server room by an exhaust fan provided at the upper part of the server room.
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