JP2013204932A - 空調制御システム及び空調制御方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】空調制御システムにおいて、配列された複数の機器の温度を制御する空調施設と、該空調施設を複数の領域に分割し、分割した各領域に含まれる機器の消費電力と前記領域を冷却する空調の消費電力との関係と、前記領域毎の温度に応じた必要風量を発生させるための空調機の出力風量とを演算する演算手段と、前記演算手段により得られる演算結果から、前記領域に含まれる機器の温度が所定の温度範囲内となるように、前記空調施設全体の消費電力に基づく空調制御を行う制御管理手段とを有する空調制御管理装置とを含む。
【選択図】図1
Description
図1は、空調制御システムの概略構成の一例を示す図である。図1(A)は、全体システム構成例(真上から見た図)を示し、図1(B)は、図1(A)に示す空調施設内の(1)の領域の詳細図(断面構造)を示している。また、図1(C)は、図1(A)に示す空調施設内の(2)の領域内に対するラックを説明するための図を示し、図1(D)は、図1(A)に示す空調施設内の(3)の領域内の空気の流れを説明する図を示している。
近年のデータセンターの環境下においては、一つのIT機器に着目すると、そのIT機器には動作を保障する温度の範囲及び一定温度における動作保障期間がある。一般的には、Intel(登録商標) Architecture(IA)サーバのような機器は、例えば動作保障温度が10℃〜35℃程度で動作保障期間は3〜5年に設定されている。
図2は、温度と消費電力との関係を示す図である。図2(A)は、ラック21内の各IT機器(例えば、サーバ1〜サーバ3)の温度(℃)と消費電力(kW)との関係を示し、図2(B)は、ラック全体の温度と消費電力との関係を示している。また、図2(C)は、空調施設11内に配列されたラック21毎の温度分布を示し、図2(D)は、配列されたラック21毎の消費電力分布を示している。なお、これらの情報は、例えばラック21毎又は各ラック21内のIT機器毎に設置された温度センサーによる計測データに基づいて温度情報を取得でき、また、分電盤22からの情報によりラック21毎又は各ラック21内のIT機器毎の消費電力を取得できる。
図3は、アイルにおける空調機と風量のばらつきを説明するための図である。図3(A)は、アイル両端の空調機が同じ風量の場合の例を示し、図3(B)は、両端が異なる風量の一例を示し、図3(C)は、片側の空調機のみ運転させた場合の例を示している。なお、図3(A)〜(C)の何れも、一例として空調機24−1a、24−1bを用いた空調の例を示している。
図4は、空調機のブロックに対する風量調整による他ブロックへの影響を説明するための図である。図4(A)は、風量バランス調整の前提を示し、図4(B)は、図4(A)の状態から隣のアイルの風量を強くして風量調整を行っている例を示し、図4(C)は、図4(A)の状態から不足アイルの風量を強くして風量調整を行っている例を示している。
図5は、アイル毎のラックの実装状態の違いによる消費電力と温度との関係を示す図である。図5(A)は、ラックの電力が小さい(IT機器の実装密度が小さい)場合の電力(ラック・合計電力(kW)、空調電力(kW))と温度(℃)との関係を示し、また、図5(B)は、ラックの電力が大きい(IT機器の実装密度が大きい)場合の電力と温度との関係を示す。また、図5(C)は、高密度ラックの場合の電力と温度との関係を示す。
上記の各課題等を踏まえ、本実施形態では、複数の空調機24が複数のブロックに対して総合的な影響を考慮し、かつ、空調機の消費電力の削減だけでなくラックの消費電力の削減も行うことで空調制御システム10全体の省エネを実現する。具体的には、本実施形態では、例えば図1のようなアイルキャッピング方式のデータセンターの空調設備11を対象とし、空調制御の各種の管理として、データセンター内を論理的な区画分けを行う。
ここで、空調制御管理装置12の機能構成例について説明する。図7は、空調制御管理装置12の機能構成の一例を示す図である。図7に示す空調制御管理装置12は、入力手段51と、出力手段52と、記憶手段53と、計測手段54と、演算手段55と、風量均一制御手段(第1の風量制御手段)56と、風量削除調整手段(第2の風量制御手段)57と、試行制御手段(第3の風量制御手段)58と、制御管理手段59と、画面生成手段60と、送受信手段61と、制御手段62とを有する。
次に、空調制御管理装置12のハードウェア構成例について図を用いて説明する。図8に示すハードウェア構成例は、入力装置71と、出力装置72と、ドライブ装置73と、補助記憶装置74と、メモリ装置75と、各種制御を行うCPU76と、ネットワーク接続装置77と、を有するよう構成され、これらはシステムバスBで相互に接続されている。
ここで、本実施形態における空調制御処理例について説明する。図9は、本実施形態における空調制御処理の一例を示すフローチャートである。図9において、空調制御処理は、まず初期状態の設定制御を行い(S01)、次に風量均一削減制御(第1の空調制御)を行う(S02)。また、空調制御処理は、風量削減調整処理(第2の空調制御)を行い(S03)、更に予め設定された試行条件に基づく試行制御処理(第3の空調制御)を行う(S04)。
ここで、上述したS01の処理に対応する初期状態設定制御について、具体的に説明する。本実施形態における空調制御は、初期状態として、データセンター等における空調設備11内の全ての空調機24がある一定の風量を出力し、データセンター内が十分に冷却された状態(過冷却な状態)から開始する。ここで、本実施形態の空調制御は、全ての空調機24に対してのバランスを制御するものであるため、特定の空調機24を停止しておく場合は、その停止した空調機は使用しないものとして制御の対象に含めないものとする。
次に、上述したS02の処理に対する風量均一削減制御について、具体的に説明する。図10は、空調機における風量削減の具体例を示す図である。また、図11は、風量削減制御処理手順の一例を示すフローチャートである。また、図12は、風量削減制御結果の一例を示す図である。
次に、風量削減調整処理について、具体的に説明する。図13は、風量削減調整処理手順の一例を示すフローチャートである。また、図14は、ブロックレベルでの風量削減制御の具体例を示す図である。
次に、上述したS04に示す試行制御について、具体的に説明する。図15は、試行制御処理手順の一例を示すフローチャートである。また、図16は、空調バランス管理テーブルの一例を示す図である。なお、図15に示す処理手順は、一例として、エリア41単位での試行制御処理手順の一例を示している。
次に、上述したS05、S06における制御管理処理について具体的に説明する。上述したS02〜S04の制御は、全ブロック43に関して消費電力が最低となり、かつ、温度が閾値を超過しない範囲で落ち着くと、その状態(風量のバランス)を継続する。しかしながら、ラックの追加設置・撤去・移動等によりデータセンター内の状況が変わった場合、S02の処理に戻り、再度消費電力の推移と風量バランスとを追従させて変更しなければならない。なお、現状の状況が落ち着いている状況の場合に、そこからの制御状態としては、例えばS03の処理における調整制御の段階に推移し、再度調整制御及び試行制御を行ってもよい。これにより、本実施形態では、できる限り過冷却な状況を発生させずにシステム全体としての消費電力を削減させる制御を継続させることができる。
次に、上述した画面生成手段60により得られる画面生成例について、図を用いて説明する。ここで、図17〜図19は、画面生成手段により生成される画面例(その1〜その3)を示す図である。なお、以下の画面例では、例えば本実施形態に係る空調制御に関する画面の一例を示している。
(付記1)
配列された複数の機器の温度を制御する空調施設と、
該空調施設を複数の領域に分割し、分割した各領域に含まれる機器の消費電力と前記領域を冷却する空調の消費電力との関係と、前記領域毎の温度に応じた必要風量を発生させるための空調機の出力風量とを演算する演算手段と、前記演算手段により得られる演算結果から、前記領域に含まれる機器の温度が所定の温度範囲内となるように、前記空調施設全体の消費電力に基づく空調制御を行う制御管理手段とを有する空調制御管理装置とを含む空調制御システム。
(付記2)
前記制御管理手段は、
前記空調機の消費電力と、前記機器の消費電力とに基づいて空調制御を行うことを特徴とする付記1に記載の空調制御システム。
(付記3)
前記空調施設に含まれる複数の空調機の風量を均一に下げる第1の風量制御手段と、
前記複数の空調機から選択された所定数の空調機の風量を下げる第2の風量制御手段と、
予め設定された条件に基づいて空調の試行制御を行う第3の風量制御手段とを有することを特徴とする付記1又は2に記載の空調制御システム。
(付記4)
前記制御管理手段は、
前記第1の風量制御手段、前記第2の風量制御手段、及び前記第3の風量制御手段を用いて、風量制御の種類を再帰的に遷移させて前記空調施設全体の消費電力を調整することを特徴とする付記3に記載の空調制御システム。
(付記5)
前記第2の風量制御手段は、風量制御を予め設定された回数以上行わないことを特徴とする付記3又は4に記載の空調制御システム。
(付記6)
前記空調制御の経過又は結果を表示する画面を生成する画面生成手段を有することを特徴とする付記1乃至5の何れか1項に記載の空調制御システム。
(付記7)
前記領域は、前記空調施設に含まれる1又は複数のエリア、該エリアに含まれる1又は複数のアイル、該アイルに含まれるブロックのうち、少なくとも1つであることを特徴とする付記1乃至6の何れか1項に記載の空調制御システム。
(付記8)
配列された複数の機器の温度を制御する空調施設を複数の領域に分割し、分割した各領域に含まれる機器の消費電力と前記領域を冷却する空調の消費電力との関係と、前記領域毎の温度に応じた必要風量を発生させるための空調機の出力風量とを演算し、演算された結果から、前記領域に含まれる機器の温度が所定の温度範囲内となるように、前記空調施設全体の消費電力に基づく空調制御を行う、処理を有することを特徴とする空調制御方法。
11 空調施設
12 空調制御管理装置
13 通信ネットワーク
21 ラック(機器)
22 分電盤
23 床グリル
24 空調機
31 冷風
32 温風
33 排気口
34 垂れ壁
41 空調制御グループ(エリア)
42 空調制御対(アイル)
43 空調制御ターゲット(ブロック)
51 入力手段
52 出力手段
53 記憶手段
54 計測手段
55 演算手段
56 風量均一制御手段(第1の風量制御手段)
57 風量削除調整手段(第2の風量制御手段)
58 試行制御手段(第3の風量制御手段)
59 制御管理手段
60 画面生成手段
61 送受信手段
62 制御手段
71 入力装置
72 出力装置
73 ドライブ装置
74 補助記憶装置
75 メモリ装置
76 CPU
77 ネットワーク接続装置
78 記録媒体
80 室内環境表示画面
81、83、85、91、92、101〜104 領域
82 インフォメーションボタン
84 「電力・風力グラフ」ボタン
90 室内電力風力表示画面
100 アイル内環境表示画面
Claims (5)
- 配列された複数の機器の温度を制御する空調施設と、
該空調施設を複数の領域に分割し、分割した各領域に含まれる機器の消費電力と前記領域を冷却する空調の消費電力との関係と、前記領域毎の温度に応じた必要風量を発生させるための空調機の出力風量とを演算する演算手段と、前記演算手段により得られる演算結果から、前記領域に含まれる機器の温度が所定の温度範囲内となるように、前記空調施設全体の消費電力に基づく空調制御を行う制御管理手段とを有する空調制御管理装置とを含む空調制御システム。 - 前記制御管理手段は、
前記空調機の消費電力と、前記機器の消費電力とに基づいて空調制御を行うことを特徴とする請求項1に記載の空調制御システム。 - 前記空調施設に含まれる複数の空調機の風量を均一に下げる第1の風量制御手段と、
前記複数の空調機から選択された所定数の空調機の風量を下げる第2の風量制御手段と、
予め設定された条件に基づいて空調の試行制御を行う第3の風量制御手段とを有することを特徴とする請求項1又は2に記載の空調制御システム。 - 前記制御管理手段は、
前記第1の風量制御手段、前記第2の風量制御手段、及び前記第3の風量制御手段を用いて、風量制御の種類を再帰的に遷移させて前記空調施設全体の消費電力を調整することを特徴とする請求項3に記載の空調制御システム。 - 配列された複数の機器の温度を制御する空調施設を複数の領域に分割し、分割した各領域に含まれる機器の消費電力と前記領域を冷却する空調の消費電力との関係と、前記領域毎の温度に応じた必要風量を発生させるための空調機の出力風量とを演算し、演算された結果から、前記領域に含まれる機器の温度が所定の温度範囲内となるように、前記空調施設全体の消費電力に基づく空調制御を行う、処理を有することを特徴とする空調制御方法。
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