JP2012172929A - Data center and operation method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、計算機を設置および運用するための建物であるデータセンターおよびその運用方法に関する。 The present invention relates to a data center that is a building for installing and operating a computer, and an operation method thereof.
サーバをはじめとする計算機を設置および運用するデータセンターにおいては、建物内の環境の変動が小さいことが望まれる。特に、計算機の各電子部品にとって水滴の存在は致命的な誤動作や作動停止を招くおそれがある。このため、データセンター内における湿度の管理は重要である。 In a data center where computers such as servers are installed and operated, it is desired that environmental fluctuations in the building are small. In particular, the presence of water droplets for each electronic component of a computer may cause a fatal malfunction or stop operation. For this reason, the management of humidity in the data center is important.
データセンターの湿度管理、とりわけ、高湿状態の環境下で除湿する場合には、いわゆるデシカント方式やコンプレッサー方式により建物内の空気から水分を除去することが行われている。デシカント方式においては、建物内の空気を吸湿剤を含むロータ（デシカントロータ）等に通過させることで、空気中の水分がデシカントロータに吸着（収着）し、デシカントロータを通った相対湿度の低い空気を得ることができ、除湿機又は建物外において、高温の空気をデシカントロータに供給することにより、デシカントロータに含まれている水分を取り除くことができ、これを繰り返すことにより、除湿が達成される。コンプレッサー方式においては、コンプレッサーを介してフロンガス等の冷媒を循環させ、この冷媒で熱交換器を冷やし湿気を水滴に変えることにより除湿が達成される（特許文献１）。 When managing humidity in a data center, particularly when dehumidifying in a high humidity environment, moisture is removed from the air in the building by a so-called desiccant method or compressor method. In the desiccant system, moisture in the air is adsorbed (sorbed) to the desiccant rotor by passing the air in the building through a rotor (desiccant rotor) containing a hygroscopic agent, and the relative humidity through the desiccant rotor is low. Air can be obtained, and moisture contained in the desiccant rotor can be removed by supplying hot air to the desiccant rotor outside the dehumidifier or building, and dehumidification is achieved by repeating this process. The In the compressor system, dehumidification is achieved by circulating a refrigerant such as Freon gas through the compressor, cooling the heat exchanger with this refrigerant, and changing the moisture into water droplets (Patent Document 1).
上記のデシカント方式やコンプレッサー方式においては、熱交換を行うための機構が必要であるなど、装置が大掛かりになりがちである。一方、データセンターにおいては、住生活環境を快適にする目的とは異なり、あくまで計算機の円滑な運用が主目的であるから、かならずしも、人間にとって快適な環境が常に提供される必要があるわけではない。このことに鑑みて、本発明は、計算機の設置・運用にふさわしい簡易な除湿機構を有するデータセンターおよびその運用方法を提供することを目的とする。 In the desiccant system and the compressor system, a mechanism for performing heat exchange is necessary, and the apparatus tends to be large. On the other hand, in the data center, unlike the purpose of making the living environment comfortable, it is not always necessary to provide a comfortable environment for human beings, because the main purpose is the smooth operation of computers. . In view of this, an object of the present invention is to provide a data center having a simple dehumidifying mechanism suitable for installing and operating a computer, and an operation method thereof.
本発明者らが鋭意検討した結果、以下のような本発明を完成した。
（１）計算機を設置および運用するための建物であるデータセンターであって、当該建物内の相対湿度を測定する湿度センサと、建物内の室温を上げることができる加熱装置と、制御装置と、を有し、制御装置には湿度センサからの相対湿度データが入力され、この相対湿度データに基づいて前記制御装置が加熱装置の動作を制御するよう構成されている、データセンター。
（２）加熱装置がデータセンター内の計算機から発生する熱により暖められた空気の気流制御手段であって、当該気流制御手段はデータセンター内の温度を上げる必要のあるときは、上記暖められた空気をデータセンター内に導入するようにし、データセンター内の温度を上げる必要がないときは上記暖められた空気をデータセンター外へ排出するようにするよう、構成されている、（１）のデータセンター。
（３）制御装置には、相対湿度の第１の閾値と、第１の閾値と同値又はそれより低い相対湿度の第２の閾値とが予め定められ、制御装置は湿度センサから入力される相対湿度データが第１の閾値を超えたときに加熱装置を作動させる信号を出力し、相対湿度データが第２の閾値を下回ったときに加熱装置を停止させる信号を出力するよう構成されている、（１）または（２）のデータセンター。
（４）制御装置は、相対湿度データが第１の閾値を超えたときに、相対湿度データが高いほど加熱装置の出力を増大させる信号を出力するよう構成されている、（３）のデータセンター。
（５）さらに、建物内の室温を測定して制御装置へ室温データを出力する温度センサを有し、前記室温データが予め定めた温度を超えたときには制御装置から加熱装置を停止させる信号が出力されるよう構成されている、（１）〜（４）のいずれかに記載のデータセンター。
（６）計算機を設置および運用するための建物であるデータセンターの運用方法あって、当該建物内の相対湿度が予め定めた閾値を超えた場合には、当該建物内の室温が予め定めた温度を超えない範囲内で、建物内の空気を加熱することを特徴とする、上記運用方法。
As a result of intensive studies by the inventors, the present invention as described below has been completed.
(1) A data center that is a building for installing and operating a computer, a humidity sensor that measures the relative humidity in the building, a heating device that can raise the room temperature in the building, a control device, A data center, wherein relative humidity data from a humidity sensor is input to the control device, and the control device is configured to control the operation of the heating device based on the relative humidity data.
(2) The airflow control means for the air heated by the heat generated from the computer in the data center, and the airflow control means is heated when it is necessary to raise the temperature in the data center. The data of (1), which is configured to introduce air into the data center and to discharge the warmed air outside the data center when there is no need to raise the temperature in the data center. Center.
(3) In the control device, a first threshold value of relative humidity and a second threshold value of relative humidity equal to or lower than the first threshold value are determined in advance, and the control device receives a relative input from a humidity sensor. It is configured to output a signal for operating the heating device when the humidity data exceeds the first threshold, and to output a signal for stopping the heating device when the relative humidity data falls below the second threshold. (1) or (2) data center.
(4) The data center according to (3), wherein the control device is configured to output a signal that increases the output of the heating device as the relative humidity data is higher when the relative humidity data exceeds the first threshold. .
(5) In addition, it has a temperature sensor that measures the room temperature in the building and outputs room temperature data to the control device, and outputs a signal for stopping the heating device from the control device when the room temperature data exceeds a predetermined temperature. The data center according to any one of (1) to (4), wherein the data center is configured as described above.
(6) In the operation method of the data center, which is a building for installing and operating the computer, when the relative humidity in the building exceeds a predetermined threshold, the room temperature in the building is a predetermined temperature. The above operating method, wherein the air in the building is heated within a range not exceeding.
本発明のデータセンターでは、計算機にとって避けるべき結露を簡便な装置で防止することができる。本発明のデータセンターを構築するにあたっては、建物筐体として既存のデータセンターの建物をそのまま利用することができ、そこに、湿度センサ、加熱装置、制御装置および好ましくは温度センサを導入すればよく、大規模な建築工事を必要としない。本発明の好適態様によれば、測定された相対湿度に応じてきめ細かに加熱装置の出力を制御することにより、加熱のためのエネルギー消費の低減と、結露防止との両立を図ることができる。 In the data center of the present invention, condensation that should be avoided for a computer can be prevented with a simple device. In constructing the data center of the present invention, an existing data center building can be used as it is as a building housing, and a humidity sensor, a heating device, a control device, and preferably a temperature sensor may be introduced there. Does not require large-scale construction work. According to the preferred embodiment of the present invention, it is possible to achieve both reduction in energy consumption for heating and prevention of condensation by finely controlling the output of the heating device according to the measured relative humidity.
本発明の一つの実施態様であるデータセンターは計算機を設置および運用するための建物である。通常、計算機はデータセンター内に設けられたラックに収納され、運用されるが、ラックの存在は必須ではない。計算機の種類は特に限定無く、各種サーバなどを任意に選択することができる。 The data center which is one embodiment of the present invention is a building for installing and operating computers. Usually, the computer is stored and operated in a rack provided in the data center, but the presence of the rack is not essential. The type of computer is not particularly limited, and various servers can be arbitrarily selected.
本発明によれば、データセンターには湿度センサが備えられる。湿度センサはデータセンター内の相対湿度を測定できるものであればその種類は特に限定されない。湿度センサには、測定した相対湿度データを制御装置に送信するための出力が備えられることが好ましい。湿度センサはデータセンター内に１つ存在してもよいし、２個以上存在してもよい。 According to the invention, the data center is equipped with a humidity sensor. The type of the humidity sensor is not particularly limited as long as it can measure the relative humidity in the data center. The humidity sensor is preferably provided with an output for transmitting the measured relative humidity data to the control device. One humidity sensor may exist in the data center, or two or more humidity sensors may exist.
本発明のデータセンターには加熱装置が備えられている。加熱装置はデータセンター内の空気を暖めることができる装置であれば、その形式等を特に限定するものではなく、例えば通常の暖房装置を適用することができる。加熱装置は加熱のための出力が連続的または段階的に増減できるものが好ましい。データセンターに備えられる加熱装置の数、能力、設置箇所などはデータセンターの大きさや計算機の配置などに応じて適宜調節することができる。 The data center of the present invention is equipped with a heating device. The heating device is not particularly limited as long as it can heat the air in the data center. For example, a normal heating device can be applied. It is preferable that the heating apparatus can increase or decrease the output for heating continuously or stepwise. The number, capacity, installation location, etc. of the heating device provided in the data center can be appropriately adjusted according to the size of the data center, the arrangement of the computers, and the like.
本発明の好適態様によれば、データセンターに設置する計算機のＣＰＵが出す排熱を利用して加熱装置を構成することができる。具体的には、ＣＰＵから発生する熱により暖められた空気の流れをコントロールして、データセンター内の温度を上げる必要のあるときは、前記暖められた空気をデータセンター内に導入するようにし、データセンター内の温度を上げる必要がないときは前記暖められた空気をデータセンター外へ排出するようにする。このように、計算機のＣＰＵから出る排熱により暖められた空気の気流の制御によりデータセンター内の温度制御をすることができ、その場合、計算機のＣＰＵからの排熱で暖められた空気の気流制御手段が本発明で用いる加熱装置であると評価することができる。より具体的には、計算機のＣＰＵからの熱で暖められた空気を配管やダクト等に導入し、ファン等により気流を発生させ、ダクト内に設けられた弁等によって暖められた空気をデータセンター内に戻したりデータセンター外へ排出したりすることができる。この場合には、前記の配管・ダクト等の気流流路、ファンや弁等の気流発生および制御手段を全体として気流制御手段すなわち加熱装置であると評価することができる。 According to the preferred embodiment of the present invention, the heating device can be configured using the exhaust heat generated by the CPU of the computer installed in the data center. Specifically, when it is necessary to increase the temperature in the data center by controlling the flow of air heated by the heat generated from the CPU, the warmed air is introduced into the data center, When there is no need to raise the temperature in the data center, the warmed air is discharged outside the data center. In this way, the temperature in the data center can be controlled by controlling the air flow heated by the exhaust heat from the computer CPU. In this case, the air flow heated by the exhaust heat from the computer CPU is used. It can be evaluated that the control means is a heating device used in the present invention. More specifically, air heated by heat from the CPU of the computer is introduced into a pipe or duct, an air flow is generated by a fan or the like, and the air heated by a valve or the like provided in the duct is converted into a data center. It can be returned to the inside or discharged outside the data center. In this case, it is possible to evaluate that the air flow passages such as the pipes and ducts, the air flow generation and control means such as the fan and the valve as a whole are air flow control means, that is, a heating device.
より好適には、本発明のデータセンターでは、建物内の加熱が不要である場合には建物の外から空気を取り入れて、その外気を計算機に当てることによる外気冷却が行われ、冷却の際には計算機のＣＰＵで当該外気が暖められ、その暖められた空気を上述したようにダクト等の流路を介してデータセンターの外に排出する。そして、データセンター内の温度を上昇させる必要のあるときには、上述の暖められた空気が加熱装置の熱源の役割を担って、必要に応じて外気と混合されて、データセンター内に取り込まれる。加熱装置として、データセンターに設置された計算機により暖められた空気をデータセンター内に導入する気流制御手段を用い、かつ、データセンター内の冷却のために外気を導入することができるよう、外気の気流制御手段も存在する場合には、加熱装置としての気流制御手段（暖められた空気のためのもの）と冷却機構としての気流制御手段（外気のためのもの）とを適宜組み合わせることにより、データセンター内に取り込む空気の温度を調節することができ、データセンター内の温度のより精密な制御が可能になる。 More preferably, in the data center of the present invention, when heating in the building is not necessary, outside air cooling is performed by taking air from outside the building and applying the outside air to a computer. Is warmed by the CPU of the computer, and the warmed air is discharged out of the data center through a flow path such as a duct as described above. And when it is necessary to raise the temperature in a data center, the above-mentioned warmed air plays the role of the heat source of a heating apparatus, is mixed with external air as needed, and is taken in in a data center. As a heating device, air flow control means that introduces air heated by a computer installed in the data center into the data center and outside air can be introduced to cool the data center. If airflow control means is also present, data can be obtained by appropriately combining airflow control means (for warmed air) as a heating device and airflow control means (for outside air) as a cooling mechanism. The temperature of the air taken into the center can be adjusted, and the temperature in the data center can be controlled more precisely.
本発明によれば、制御装置は湿度センサからの相対湿度データが入力されるよう構成されていなければならない。また、制御装置は加熱装置の動作を制御するように構成されていなければならない。このような制御装置は一般的なデータ制御技術を利用して容易に構築することができる。制御装置は例えば単一の計算機等で構築してもよいし、複数の計算機等を組み合わせてもいし、あるいは、湿度センサまたは加熱装置に組み込まれていてもよい。 According to the present invention, the control device must be configured to receive relative humidity data from the humidity sensor. The control device must also be configured to control the operation of the heating device. Such a control device can be easily constructed using a general data control technique. The control device may be constructed by, for example, a single computer, a plurality of computers may be combined, or may be incorporated in a humidity sensor or a heating device.
制御装置においては、湿度センサから入力された、データセンター内の相対湿度データにもとづいて、加熱装置に対して、該加熱装置の作動を制御する信号が出力される。一般的には、データセンター内の相対湿度が高まった場合に加熱装置を作動させてデータセンター内の空気を加熱することにより、相対湿度を低下させ、これによって、結露を防ぐことができる。このように、建物内を加熱するという極めて簡便な手段により、相対湿度を低下させることができる。これは、例えば一般の住居などとは異なり、データセンターにおいては、人間にとっての快適性などを追及する必要性が小さく、ある程度の温度変化が許容されるという特殊な条件を十分に考慮した結果として得られた新知見である。 In the control device, a signal for controlling the operation of the heating device is output to the heating device based on the relative humidity data in the data center inputted from the humidity sensor. In general, when the relative humidity in the data center increases, the heating device is operated to heat the air in the data center, thereby reducing the relative humidity, thereby preventing condensation. Thus, the relative humidity can be reduced by a very simple means of heating the inside of the building. This is because, for example, unlike a general residence, in a data center, the necessity for pursuing comfort for human beings is small, and a special condition that a certain degree of temperature change is allowed is taken into account. This is a new finding.
本発明の好適態様によれば、湿度センサから入力される相対湿度データに対する１つ又は複数の閾値を制御装置に予め定めておく。閾値が複数である場合、これらの閾値のうち相対湿度がより高い閾値を第１の閾値と呼び、相対湿度がより低い閾値を第２の閾値と呼ぶ。閾値が１つである場合には、以下の記述において、当該１つの閾値が第１の閾値と第２の閾値を兼ねる。好適には、湿度センサから制御装置に入力される湿度データが第１の閾値を超えたときには、制御装置から加熱装置を作動させる信号が出力される。すなわち、結露の発生を防ぐために、相対湿度データが一定値を超えれば室温を向上せしめて相対湿度を下げようとするのである。このような第１の閾値、つまり、加熱装置を作動させる相対湿度は好ましくは９５〜１００％である。加熱装置が作動してデータセンター内の室温が上昇することにより、相対湿度は低下する。好ましくは、相対湿度が低下して第２の閾値を下回れば制御装置から加熱装置を停止させる信号が出力される。このような第２の閾値、つまり、加熱装置を停止させる相対湿度は好ましくは０〜９５％である。 According to a preferred aspect of the present invention, one or more threshold values for the relative humidity data input from the humidity sensor are predetermined in the control device. When there are a plurality of threshold values, a threshold value having a higher relative humidity is called a first threshold value, and a threshold value having a lower relative humidity is called a second threshold value. When there is one threshold value, in the following description, the one threshold value serves as both the first threshold value and the second threshold value. Preferably, when the humidity data input from the humidity sensor to the control device exceeds the first threshold value, a signal for operating the heating device is output from the control device. That is, in order to prevent the occurrence of condensation, if the relative humidity data exceeds a certain value, the room temperature is improved and the relative humidity is lowered. Such a first threshold, i.e. the relative humidity at which the heating device is operated, is preferably 95-100%. As the heating device is activated and the room temperature in the data center increases, the relative humidity decreases. Preferably, when the relative humidity decreases and falls below the second threshold value, a signal for stopping the heating device is output from the control device. Such a second threshold, that is, the relative humidity at which the heating device is stopped is preferably 0 to 95%.
加熱装置の出力は、データセンター内の室温を上昇させることができれば特に限定は無く、好ましくは、相対湿度が高いほど加熱装置の出力を大きくする。相対湿度が高いほど結露の懸念が大きいため、できるだけ早くそのような状態を脱することが重要であるとともに、データセンター内を暖め過ぎないようにするためには、相対湿度が低いときには加熱装置の出力を小さくすることが好ましいからである。このように加熱装置の出力を制御するために、制御装置は、好ましくは、相対湿度データが第１の閾値を超えたときに、相対湿度データが高いほど加熱装置の出力を増大させる信号を出力するよう構成されている。 The output of the heating device is not particularly limited as long as the room temperature in the data center can be raised. Preferably, the higher the relative humidity, the higher the output of the heating device. The higher the relative humidity, the greater the risk of condensation, so it is important to get out of such conditions as soon as possible and to avoid overheating the data center, This is because it is preferable to reduce the output. In order to control the output of the heating device in this way, the control device preferably outputs a signal that increases the output of the heating device as the relative humidity data is higher when the relative humidity data exceeds the first threshold value. It is configured to
本発明の好適態様によれば、データセンターには温度センサが備えられている。温度センサはデータセンター内の室温を測定することができ、測定した室温データを制御装置へと出力（送信）することができればよく、一般的な温度計をそのまま用いてもよい。計算機の運用上、データセンター内の室温が過剰に上昇することは好ましくなく、温度センサ
から制御装置に入力された温度の測定値が予め定めた温度、例えば４０℃を超えたときには、相対湿度データの数値にかかわらず加熱装置を停止させる信号が制御装置から加熱装置に出力されることが好ましい。
According to a preferred embodiment of the present invention, the data center is provided with a temperature sensor. The temperature sensor only needs to be able to measure the room temperature in the data center and output (transmit) the measured room temperature data to the control device, and a general thermometer may be used as it is. It is not preferable that the room temperature in the data center rises excessively for the operation of the computer. When the measured value of the temperature input from the temperature sensor to the control device exceeds a predetermined temperature, for example, 40 ° C., the relative humidity data Regardless of the numerical value, it is preferable that a signal for stopping the heating device is output from the control device to the heating device.
上記においては、種々の装置を備えたデータセンターの構成として本発明を説明したが、本発明は、データセンターの運用方法として把握することも可能である。すなわち、データセンター内の相対湿度が上昇することによって結露の懸念が生じるのを防ぐために、データセンター内の相対湿度が予め定めた閾値（好ましくは９５〜１００％％）を超えた場合には、データセンター内の空気が暖められる。このとき、運用する計算機の誤動作等を防ぐために、データセンター内の温度が予め定めた温度（好ましくは４０℃）を超える場合にはデータセンター内の空気の加熱を中止することが好ましい。 In the above description, the present invention has been described as a configuration of a data center including various devices. However, the present invention can also be understood as a data center operation method. That is, when the relative humidity in the data center exceeds a predetermined threshold (preferably 95 to 100%) in order to prevent the risk of condensation from occurring due to an increase in the relative humidity in the data center, The air in the data center is warmed. At this time, in order to prevent malfunction of the operating computer, it is preferable to stop heating the air in the data center when the temperature in the data center exceeds a predetermined temperature (preferably 40 ° C.).
本発明によれば、簡便な装置および方法で、結露しにくいデータセンターおよびその運用方法が提供される。特に、既存のデータセンターの建物筐体を大きく改造する必要が無いため、結果的に、低コストで情報技術のさらなる発展および環境負荷のさらなる低減を図ることができる。 According to the present invention, it is possible to provide a data center in which condensation is difficult to occur and a method for operating the same with a simple apparatus and method. In particular, since it is not necessary to greatly modify the housing of an existing data center, as a result, further development of information technology and further reduction of environmental load can be achieved at low cost.
Claims (6)
当該建物内の相対湿度を測定する湿度センサと、
建物内の室温を上げることができる加熱装置と、
制御装置と、を有し、
制御装置には湿度センサからの相対湿度データが入力され、この相対湿度データに基づいて前記制御装置が加熱装置の動作を制御するよう構成されている、データセンター。 A data center that is a building for installing and operating computers,
A humidity sensor for measuring the relative humidity in the building;
A heating device that can raise the room temperature in the building;
A control device,
A data center, wherein relative humidity data from a humidity sensor is input to the control device, and the control device is configured to control the operation of the heating device based on the relative humidity data.
制御装置は湿度センサから入力される相対湿度データが第１の閾値を超えたときに加熱装置を作動させる信号を出力し、相対湿度データが第２の閾値を下回ったときに加熱装置を停止させる信号を出力するよう構成されている、請求項１または２記載のデータセンター。 In the control device, a first threshold value of relative humidity and a second threshold value of relative humidity equal to or lower than the first threshold value are determined in advance.
The control device outputs a signal for operating the heating device when the relative humidity data input from the humidity sensor exceeds the first threshold value, and stops the heating device when the relative humidity data falls below the second threshold value. The data center according to claim 1 or 2, wherein the data center is configured to output a signal.
前記室温データが予め定めた温度を超えたときには制御装置から加熱装置を停止させる信号が出力されるよう構成されている、請求項１〜４のいずれかに記載のデータセンター。 Furthermore, it has a temperature sensor that measures the room temperature in the building and outputs room temperature data to the control device,
The data center according to any one of claims 1 to 4, wherein a signal for stopping the heating device is output from the control device when the room temperature data exceeds a predetermined temperature.
当該建物内の相対湿度が予め定めた閾値を超えた場合には、当該建物内の室温が予め定めた温度を超えない範囲内で、建物内の空気を加熱することを特徴とする、上記運用方法。 There is a method of operating a data center, which is a building for installing and operating computers.
When the relative humidity in the building exceeds a predetermined threshold, the air in the building is heated so that the room temperature in the building does not exceed the predetermined temperature. Method.
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