JP2013104639A - サーバ室管理用の空調システムおよび空調制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】分離された第1空間と第2空間との間にサーバが設置され、第1空間に流入した給気がサーバの発熱により加熱されて第2空間を経由して還気として流出する空調システムにおいて、外気の空気状態が、目標範囲の絶対湿度の上限値超であるか、または温度の目標範囲且つ絶対湿度の目標範囲に該当する範囲の空気状態に対応するエンタルピ範囲の上限値超であり且つ目標範囲の温度上限値超である空気状態範囲に該当すると判定したときには、外気の空気状態と還気の空気状態とを比較し、この比較の結果に応じて、外気導入量を最小にして、冷却器により冷却処理が行われるように空調制御内容を設定するか、外気導入量を最大にして、冷却器により冷却処理が行われるように空調制御内容を設定するか、を決定する。
【選択図】図1
Description
一実施形態であるサーバ室管理用の空調システムとしてのサーバ室管理システムの構成について、図1を参照して説明する。
次に、本実施形態によるサーバ室管理システム1の動作について説明する。
領域Iは、給気温度目標範囲、且つ目標とする給気絶対湿度範囲、且つ給気相対湿度範囲と同様の範囲、つまり空気線図上において下記式(1)を満たす範囲である。
(温度18度以上35度以下)
∩(絶対湿度0.0056 kg/kg(DA)以上0.0107 kg/kg(DA)以下)
∩(相対湿度60%以下) 式(1)
領域IIは、目標とする給気絶対湿度範囲の下限値未満であり、且つ目標とする範囲におけるエンタルピ下限値未満の範囲、つまり空気線図上において下記式(2)を満たす範囲である。
(絶対湿度0.0056 kg/kg(DA)未満)
∩(比エンタルピ35kJ/kg(DA)未満) 式(2)
領域IIIは、目標とする給気絶対湿度の範囲内であり、且つ、目標とする給気温度範囲の下限値未満または目標とする給気相対湿度の上限値以上の範囲、つまり空気線上において下記式(3)を満たす範囲である。
(絶対湿度0.0056 kg/kg(DA)以上0.0107 kg/kg(DA)以下)
∩{(温度18度未満)∪(相対湿度60%以上)} 式(3)
領域IVは、目標とする給気温度および給気湿度の範囲に対応するエンタルピ範囲内であり、且つ、目標とする給気絶対湿度範囲の下限値未満または目標とする給気温度範囲の上限値を超える範囲、つまり空気線上において下記式(4)を満たす範囲である。
(比エンタルピ35kJ/kg(DA)以上比エンタルピ50kJ/kg(DA)以下)
∩{(絶対湿度0.0056 kg/kg(DA)未満)∪(温度35℃超)} 式(4)
領域Vは、上記の領域I〜IV以外の範囲であるが、具体的には、図3に示すように、給気湿度目標範囲の上限値超であるか、または給気温度目標範囲且つ給気湿度目標範囲に該当する範囲の空気状態に対応するエンタルピ範囲の上限値超であり且つ給気温度目標範囲の上限値超である空気状態範囲である。
現在の外気の状態が領域Iの範囲内にあるときは、外気をそのまま給気とすることが可能である。このため、排気用ダンパ23を全開にし、還気導入用ダンパ241を閉じ、外気導入用ダンパ242を全開にすることで、外気導入比率が100%になるように制御内容が決定される。またこのときは、加湿器244による加湿処理、および冷却コイル245による混合した空気の冷却処理は行われない。
現在の外気の状態が領域IIの範囲内にあるときは、外気に還気を混合することで外気温度を加温するとともに加湿を行うように制御内容が決定される。具体的には、排気用ダンパ23、還気導入用ダンパ241、および外気導入用ダンパ242の開度が外気導入比率に応じて0〜100%の間で調整されるとともに、加湿器244により必要量の加湿が行われるように制御内容が決定される。
X = Xo×α + Xr×(1 - α) 式(5)
このため混合された空気を、目標とする温湿度状態の給気にするには、混合された空気の絶対湿度値Xと給気絶対湿度目標値Xs0との差分である Xs0-X 分の加湿が必要である。この差分の湿度値を上げるための必要加湿量は、給気流量Fsを用いると Fs×(Xs0-X)となり、この必要加湿量が供給されるように加湿器の水量を制御するための弁(図示せず)の制御内容が決定される。このとき、冷却コイル245による混合した空気の冷却処理は行われない。
α = (Tr2 - Ts0)/(Tr2 - To)×100(%) 式(6)
現在の外気の状態が領域IIIの範囲内にあるときは、外気に還気を混合することで外気温度を加温するように制御内容が決定される。具体的には、排気用ダンパ23、還気導入用ダンパ241、および外気導入用ダンパ242の開度が外気導入比率に応じて0〜100%の間で調整されるように制御内容が決定される。
α = (Tr - Ts0)/(Tr - To)×100(%) 式(7)
このとき、加湿器244による加湿処理、および冷却コイル245による混合した空気の冷却処理は行われない。
現在の外気の状態が領域IVの範囲内にあるときは、外気に加湿を行うように制御内容が決定される。具体的には、排気用ダンパ23を全開にし、還気導入用ダンパ241を閉じ、外気導入用ダンパ242を全開にすることで、外気導入比率が100%にされるとともに、加湿器244により必要量の加湿が行われるように制御内容が決定される。
現在の外気の状態が領域Vの範囲内にあるときは、還気を冷却するか、外気を冷却して給気として導入するかを判断して、いずれかの動作を行う。
図4では、還気のエンタルピ(還気エンタルピ)Hrと外気のエンタルピ(外気エンタルピ)Hoを比較すると、Ho>Hrの状態にあることが分かる。このような場合、エンタルピのより小さい還気を冷却して給気とすることで、より省エネ効果の高い空調制御を実行することができる。なお、Ho<Hrの場合は外気を冷却して給気とする。また、外気と還気のエンタルピが同一(すなわち、Ho=Hr)となった場合、その直前に外気を冷却して給気としていた場合はその動作を継続し、その直前に還気を冷却して給気としていた場合はその動作を継続するものとする。
図5では、還気温度計測値Trと外気温度計測値Toを比較すると、To>Trの状態にあることが分かる。このような場合、温度のより低い還気を冷却して給気とすることで、より省エネ効果の高い空調制御を実行することができる。なお、To<Trの場合は外気を冷却して給気とする。また、外気と還気の温度が同一(すなわち、To=Tr)となった場合、その直前に外気を冷却して給気としていた場合はその動作を継続し、その直前に還気を冷却して給気としていた場合はその動作を継続するものとする。
図6、図7を用いて説明する第3の方法では、還気の冷却または外気の冷却のうち、還気または外気を冷却するために消費されるエネルギーに相当する室外ユニット25の消費電力が、より少なくなる方を選択するようにする。この方法により、より省エネ効果の高い空調制御を実行することができる。以下では、図6、図7を用いて、この方法を具体的に説明する。
10…サーバ室
11…二重床
12−1〜12−4…サーバラック
13…コールドエリア
14…ホットエリア
20…空調システム
21…還気ダクト
22…還気温度センサ
23…排気用ダンパ
24…室内ユニット
25…室外ユニット
26…給気ダクト
27…外気温度センサ
28…外気湿度センサ
29…空調制御装置
241…還気導入用ダンパ
242…外気導入用ダンパ
243…フィルタ
244…加湿器
245…冷却コイル
246…給気ファン
247…給気温度センサ
248…給気湿度センサ
291…給気目標範囲情報記憶部
292…外気温湿度計測値取得部
293…空調制御内容設定部
294…機器制御部
Claims (5)
- 分離された第1空間と第2空間とを有し、前記第1空間と前記第2空間との間にサーバが設置され、前記第1空間に流入した給気が前記サーバの発熱により加熱されて前記第2空間を経由して還気として流出するサーバ室を管理するための空調システムであって、
外気の導入量を調整して導入する外気導入装置と、
前記サーバ室の第2空間から流出された前記還気の導入量を調整して導入する還気導入装置と、
前記外気と前記還気との少なくとも一方を加湿可能な加湿器と、
前記外気と前記還気との少なくとも一方を冷却可能な冷却器と、
前記加湿器からの前記還気および前記外気と前記冷却器からの前記還気および前記外気とを前記給気として前記第1空間に流入させ、前記第2空間から前記還気を流出させる送風機と、
給気温度を計測する給気温度計測器と、
空調制御装置であって、
外気温度の計測値および外気湿度の計測値を取得する外気温湿度計測値取得部と、
前記外気温湿度計測値取得部で取得された前記外気温度の計測値および前記外気湿度の計測値と、前記給気温度計測器から取得した還気温度計測値とに基づいて、予め設定された温度および絶対湿度および相対湿度の目標範囲内の給気を生成するための空調制御内容を設定する空調制御内容設定部と、
前記空調制御内容設定部で設定された空調制御内容に基づいて、前記外気の導入量と、前記還気の導入量と、前記加湿器の制御量と、前記冷却器の制御量と、前記送風機による送風量とを制御する機器制御部と
を有するものと、
を備え、
前記空調制御内容設定部は、
外気の空気状態が、前記目標範囲の絶対湿度の上限値超であるか、または前記温度の目標範囲且つ前記絶対湿度の目標範囲に該当する範囲の空気状態に対応するエンタルピ範囲の上限値超であり且つ前記目標範囲の温度上限値超である空気状態範囲に該当すると判定したときには、外気の空気状態と還気の空気状態とを比較し、該比較の結果に応じて、
外気導入量を最小にして、前記冷却器により冷却処理が行われるように空調制御内容を設定するか、
外気導入量を最大にして、前記冷却器により冷却処理が行われるように空調制御内容を設定するか、を決定する
サーバ室管理用の空調システム。 - 前記空調制御内容設定部は、
外気の空気状態が前記空気状態範囲に該当すると判定したときには、
外気エンタルピと還気エンタルピとを比較し、
前記比較の結果、前記還気エンタルピが前記外気エンタルピより小さい場合には、外気導入量を最小にし、前記冷却器により冷却処理が行われるように空調制御内容を設定し、
前記比較の結果、前記外気エンタルピが前記還気エンタルピより小さい場合には、外気導入量を最大にし、前記冷却器により冷却処理が行われるように空調制御内容を設定する
請求項1に記載のサーバ室管理用の空調システム。 - 前記空調制御内容設定部は、
外気の空気状態が前記空気状態範囲に該当すると判定したときには、
外気温度と還気温度とを比較し、
前記比較の結果、前記還気温度が前記外気温度より低い場合には、外気導入量を最小にし、前記冷却器により冷却処理が行われるように空調制御内容を設定し、
前記比較の結果、前記外気温度が前記還気温度より低い場合には、外気導入量を最大にし、前記冷却器により冷却処理が行われるように空調制御内容を設定する
請求項1に記載のサーバ室管理用の空調システム。 - 前記空調制御内容設定部は、
外気の空気状態が前記空気状態範囲に該当すると判定したときには、
予め設定された温度および絶対湿度および相対湿度の目標範囲内の給気を生成するための、前記冷却器で消費される、外気を冷却するのに必要なエネルギーと、還気を冷却するのに必要なエネルギーとを比較し、
前記比較の結果、前記還気の冷却に必要なエネルギーが前記外気の冷却に必要なエネルギーより小さい場合には、外気導入量を最小にし、前記冷却器により冷却処理が行われるように空調制御内容を設定し、
前記比較の結果、前記外気の冷却に必要なエネルギーが前記還気の冷却に必要なエネルギーより小さい場合には、外気導入量を最大にし、前記冷却器により冷却処理が行われるように空調制御内容を設定する
請求項1に記載のサーバ室管理用の空調システム。 - 分離された第1空間と第2空間とを有し、前記第1空間と前記第2空間との間に複数のサーバが設置され、前記第1空間に流入した冷気が前記サーバの発熱により加熱されて前記第2空間から還気として流出するように気流が形成されたサーバ格納容器に、還気導入装置および給気導入装置が接続されたサーバ室管理用の空調システムの空調制御装置が、
該空調制御装置の外気温湿度計測値取得部により、外気温度計測値および外気湿度計測値を取得し、
該空調制御装置の空調制御内容設定部により、給気温度計測器から還気温度計測値を取得し、前記取得した外気温度計測値および外気湿度計測値および還気温度計測値に基づいて、予め設定された温度および絶対湿度および相対湿度の目標範囲内の給気を生成するため、外気の空気状態が、前記目標範囲の絶対湿度の上限値超であるか、または前記温度の目標範囲且つ前記絶対湿度の目標範囲に該当する範囲の空気状態に対応するエンタルピ範囲の上限値超であり且つ前記目標範囲の温度上限値超である空気状態範囲に該当すると判定したときには、外気の空気状態と還気の空気状態とを比較し、該比較の結果に応じて、外気導入量を最小にして、前記冷却器により冷却処理が行われるように空調制御内容を設定するか、外気導入量を最大にして、前記冷却器により冷却処理が行われるように空調制御内容を設定するか、を決定した上で、該当の空調制御内容を設定し、
該空調制御装置の機器制御部により、前記設定した空調制御内容に基づいて、前記外気の導入量と、前記還気の導入量と、前記加湿器の制御量と、前記冷却器の制御量と、前記送風機による送風量とを制御する
サーバ室管理用の空調制御方法。
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