JP2015114768A

JP2015114768A - サーバ室に設置される機器の位置を決定する方法

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Publication number: JP2015114768A
Application number: JP2013255223A
Authority: JP
Inventors: 英朋境野; Hidetomo Sakaino; 中村　雅之; Masayuki Nakamura; 雅之中村; 橋本　英明; Hideaki Hashimoto; 英明橋本
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2013-12-10
Filing date: 2013-12-10
Publication date: 2015-06-22
Anticipated expiration: 2033-12-10
Also published as: JP6114172B2

Abstract

【課題】サーバ室内の物理的な条件及び熱流体力学的な条件を満たすように、サーバ室に設置される機器の位置を決定する方法を提供する。【解決手段】第１のパラメータに基づいて、前記サーバ室をモデル化して、第２のパラメータに基づいて、前記サーバ内に給気される前記冷気の流れのシミュレーションを行うステップと、第１の計算式をそれぞれ算出するステップと、第２の計算式をそれぞれ算出するステップと、前記サーバの吸い込み温度が閾値未満となり、前記第１の計算式に前記第１のパラメータを代入して得た値が最小となり、前記第２の計算式に前記第２のパラメータを代入して得た値が最小となるような第１のパラメータと第２のパラメータの組合せを決定するステップとを備える。【選択図】図１

Description

本発明は、サーバ室に設置される機器の位置を決定する方法に関し、より詳細には、サーバの負荷から生じる熱を効率的に取り除くためのサーバ室に設置される機器の位置を決定する方法に関する。

近年、企業のＩＣＴ（Information and Communication Technology：情報通信技術）利用の急速な増加に伴い、サーバを格納するサーバラックを設置する為のサーバ室の新設が急増している。サーバ室では、サーバのＣＰＵ、電源ユニットなどの電子基板を冷却するため、空調の冷房運転における電力消費量の増加の問題が深刻化しつつあり、空調による冷却効率の改善が求められている。

サーバ室に設置された空調機の室内機から吹出された冷気は、サーバラックまで送り込まれる。送り込まれた冷気は、サーバラックに格納されたサーバに内蔵されたファンによってサーバ内に吸込まれ、サーバの負荷を冷却する。

サーバの負荷の冷却効率は、サーバ室に設置された空調機の室内機からサーバラックまでの距離、サーバラックの形状、サーバラックの寸法等の物理的な条件に依存する。また、サーバ室には、サーバ、サーバラック等をメンテナンスするための作業空間が必要であるため、作業空間に係る寸法といった条件も満たす必要がある。本明細書では、ＩＣＴ機器は、ゲートウェイ、ルータ、ハブ等をいう。また、本明細書では、サーバ室に設置される機器は、サーバ、サーバラック、ＩＣＴ機器、空調機の室内機を含む。

非特許文献１には、本棚、テレビ、パソコン、ソファ、机、室内機等の家具の寸法や設置方向といった物理的な条件を定義して、物理的な条件を満たすように家の家具を設置する位置を決定する方法が開示されている。

Y. Akazawa, Y. Okada, and K. Niijima, "Automatic 3D scene generation based on contact constraints" in Proc. Conf. Computer Graphics and Artificial Intelligence, pp. 593-598, ２００５年

しかしながら、非特許文献１に記載された技術では、サーバラックの形状、寸法、メンテナンスのための作業空間の寸法等の物理的な条件を考慮されていても、空調機の室内機から吹出される冷気の流れ等の熱流体力学的な条件が考慮されていない。したがって、例えば、サーバ室特有の形状によってサーバの排熱が溜まる場所が発生するといったことが想定されていない。

熱が溜まった場所から吸気すると、サーバ内に熱気を送り込むことになる。よって、サーバ内の温度センサによって検出された温度が上限温度を超えて、サーバが安定して動作できなくなる可能性がある。

サーバを安定して動作させるためには、サーバに充分な量の冷気を送り込まなければならず、空調機の室内機から吹出す冷気の風量を増やしたり、設定温度を下げたりする必要が生じる。したがって、室内機が消費する電力も増大するという問題があった。

そこで、サーバの排熱が溜まる場所をなくし、サーバに冷気を効率よく供給できるようにする為には、サーバを格納したサーバラックごとに、サーバラックの位置をそれぞれ調整する必要が生じる。したがって、経験則に基づいて試行錯誤しながら、サーバ室ごとにサーバラックの位置を替えることになる為、時間が掛かり、コストが増大するといった問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、サーバ室内の物理的な条件及び熱流体力学的な条件を満たすように、サーバ室に設置される機器の位置を決定する方法を提供することにある。

本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、室内機を有するサーバ室に設置される機器の位置を決定する方法であって、前記サーバ室の寸法情報と、前記サーバ室に設置される機器の寸法情報と、前記サーバ室に設置される機器の位置情報とを含む第１のパラメータに基づいて、前記サーバ室をモデル化して、サーバを冷却するため前記室内機から吹出される冷気の温度情報と、前記サーバの吸い込み温度情報と、前記室内機から吹出される前記冷気の速度情報と、前記サーバの負荷から生じる熱量情報とを含む第２のパラメータに基づいて、前記サーバ内に給気される前記冷気の流れのシミュレーションを行うステップと、前記サーバ室をモデル化する際に、前記第１のパラメータを変化させながら、前記サーバ室の体積と、前記サーバ室に設置される機器の体積と、前記サーバ室に設置される機器間の距離との第１の計算式をそれぞれ算出するステップと、前記冷気の流れのシミュレーションを行う際に、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータを変化させながら、前記サーバの吸い込み温度と、前記サーバの吸い込み口付近の前記冷気の速度と、前記サーバの吸い込み口付近の前記冷気の気圧と、前記サーバ室に設置される機器の位置との第２の計算式をそれぞれ算出するステップと、前記サーバの吸い込み温度が閾値未満となり、前記第１の計算式に前記第１のパラメータを代入して得た値が最小となり、前記第２の計算式に前記第２のパラメータを代入して得た値が最小となるような第１のパラメータと第２のパラメータの組合せを決定するステップとを備えることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、空調機の室内機から吹出される冷気を効率よく、サーバ内の負荷に供給することが可能となる。したがって、サーバ室の冷却効率が高まり、空調機の省電化を図ることが可能となる。また、サーバ室に設置される機器をメンテナンスする距離を確保することが可能となる。

本発明の一実施形態にかかる、サーバ室に設置される機器の位置を決定するシステムを機能させるためのソフトウェアの機能ブロック図である。本発明の一実施形態にかかる、サーバ室の構造のモデル化の一例を示す図である。本発明の一実施形態にかかる、サーバ室に設置される各種機器の位置を表す平面図の一例を示す図である。本発明の一実施形態にかかるシステムによって計算された後の、サーバ室に設置される各種機器の位置を表した平面図の一例を示す図である。本発明の一実施形態にかかる、サーバラックの台数と空調機の省エネルギー率との関係を示す図である。本発明の一実施形態にかかる、サーバ室に設置される機器の位置を決定する方法のフローチャートを示す図である。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。

（サーバ室に設置される機器の位置を決定するシステムの構成）
図１に本発明の一実施形態にかかる、サーバ室に設置される機器の位置を決定するシステムを機能させるためのソフトウェアの機能ブロック図を示す。本発明の一実施形態にかかるサーバ室に設置される機器の位置を決定するシステム１０は、サーバ室の寸法、サーバラックの寸法、室内機の設定温度等のパラメータの入力を受け付けるための入力部１１と、サーバ室内をモデル化するための構造計算部１２とを備える。

本発明の一実施形態にかかるサーバ室に設置される機器の位置を決定するシステム１０は、サーバ室に設置された室内機から吹出される冷気の温度の値等に基づいて、モデル化されたサーバ室内の冷気の流れをシミュレーションするシミュレーション部１３を備える。

本発明の一実施形態にかかるサーバ室に設置される機器の位置を決定するシステム１０は、サーバ室の体積、室内機の体積、ＩＣＴ機器の体積、サーバラックの体積、及びサーバラックに設置されるサーバの体積、サーバ室内におけるサーバラックの座標、及びサーバ室の壁面に対するサーバラックの角度、サーバラック間の距離との関係等を表した後述する所定の計算式を算出する算出部１４を備える。

本発明の一実施形態にかかるサーバ室に設置される機器の位置を決定するシステム１０は、各サーバの吸い込み温度が閾値（例えば、２５℃）を下回り、且つ、サーバ室に設置される機器同士の間隔、及びサーバ室に設置される機器とサーバ室の壁面との距離を最適にする、サーバ室に設置される機器の位置に関するパラメータの組合せを決定する決定部１５を備える。サーバの吸い込み温度は、モデル化されたサーバ室に設置された各サーバの吸い込み口付近の温度である。

本発明の一実施形態にかかるサーバ室に設置される機器の位置を決定するシステム１０は、サーバ室構造モデル、熱の流れのシミュレーション等を表示する表示部１６と、サーバ室構造モデル、所定の計算式などを格納する記憶部１７とを備える。表示部１６は、モニタ、ディスプレイ、プリンタを含む。記憶部１７は、ＲＡＭ（Random Access Memory）、ＲＯＭ（Read Only Memory）、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）、外部メモリを含む。

（サーバ室内のモデル化）
図２に本発明の一実施形態にかかる、サーバ室の構造のモデル化の一例を示す。本実施例では、一般的な床下給気方式の空調設備を用いて、サーバ室の構造のモデル化を説明する。図２（ａ）は、サーバ室をＡから見た平面図を表し、図２（ｂ）は、サーバ室を斜めから見た斜視図を表す。図２（ｃ）は、サーバ室をＣ方向から見た側面図を表し、図２（ｄ）は、サーバ室をＤ方向から見た側面図を表す。

サーバ室２０は、サーバを複数格納したサーバラック列２１ａ〜２１ｆと、サーバ内の負荷を冷却するための冷気を吹出す室内機２２ａ〜２２ｄとを備える。サーバラック列２１ｆは、サーバラック列２１ｆ_１〜サーバラック列２１ｆ_７を含む。各サーバには、室内機２２ａ〜２２ｄからの冷気を吸い込み口から取り入れるためのファンが内蔵される。

サーバ室２０内の熱の流れのシミュレーションにおける数値計算を実施するための前提として、サーバ室２０の構造のモデルを構造計算部２２により生成する。サーバ室２０の構造のモデルには、例えば、格子点モデルが適用される。サーバ室２０の体積、サーバラック列２１ａ〜２１ｆの台数及び体積、室内機２２ａ〜２２ｄの台数及び体積、サーバの台数及び体積、サーバ室内におけるサーバラックの座標、及びサーバ室の壁面に対するサーバラックの角度、サーバラック間の距離、サーバ内の負荷の位置、サーバに内蔵されたファンの位置、及びメンテナンスに必要な作業空間の寸法を含む第１のパラメータに基づいて、サーバ室２０内の構造のモデル化を行われる。

（モデル化されたサーバ室内の熱の流れのシミュレーション）
サーバ室２０内の熱の流れの数値計算には、熱流体力学方程式を使用する。サーバ室２０全体の熱の流れは、所定の熱流体力学方程式に、室内機から吹出される冷気の速度、冷気の温度、及び冷気の気圧、サーバの負荷から生じる熱量を含む第２のパラメータを代入して得た値と、作成されたサーバ室構造モデルとに基づき、シミュレーション部１３でシミュレーションすることによって把握することができる。サーバ室内の熱の流れがシミュレーションされると、サーバ室内の熱の流れが、表示部１６に表示される。また、各サーバの吸い込み温度の値もシミュレーションによって算出される。

（サーバ室に設置される機器の位置を決定する計算式）
本実施形態では、コスト関数を用いて、サーバ室に設置される機器の位置を決定する。本実施形態では、コスト関数を用いる前提として、サーバ室の体積と、サーバ室に設置される機器のそれぞれの体積は、予め定まっているとする。予め定まった体積を有するサーバ室に、サーバ室に設置される機器がどれだけ設置できるのかを考える。サーバ室に設置できるだけサーバ室に設置される機器を設置すると、サーバ室に設置される機器をメンテナンスする距離を確保できなくなる。一方、サーバ室に設置される機器をメンテナンスする距離を必要以上に取ってしまうと、サーバ室に設置される機器の数が制限される。したがって、サーバ室の体積と、サーバ室に設置される機器のそれぞれの体積とを考慮して、サーバ室に設置される機器の数と、メンテナンスに必要な距離とをバランスよく決定する必要が出てくる。そこで、コスト関数を用いることによって、サーバ室に設置される機器の位置を、メンテナンスに必要な距離を保ち、且つ、サーバ室に設置される機器を最大の台数でサーバ室に設置することが可能となる。

先ず、サーバ室ｐ０に、サーバ室ｐ０に設置される機器ｐｊが設置されていると仮定する。ｊは、サーバ室ｐ０に設置される機器の種類の数を示す。本実施形態では、サーバ室ｐ０に、Ｐ１個のサーバｐ１と、Ｐ２個のサーバラックｐ２と、Ｐ３個の室内機ｐ３と、Ｐ４個のＩＣＴ機器ｐ４とが設置されていると仮定する。また、サーバｐ１と、サーバラックｐ２と、室内機ｐ３と、ＩＣＴ機器ｐ４とは、それぞれ独立してサーバ室の任意の位置に設置される。

第１のコスト関数を次の（式１）に示す。
C_pj(x₁,x₂)=βexp(-γ₁x₁ ²)+εexp(-γ₂x₂ ²) （式１）

（式１）の左辺は、サーバ室ｐ０に設置される機器ｐｊのコスト関数を表す。（式１）の右辺において、β及びεは、比例定数であり、γ₁及びγ₂は、定数（例えば、0.01）である。ｘ₁は、サーバ室ｐ０に設置される機器の間の距離Ｄ1とメンテナンス距離ｄ1との差であり、ｘ₂は、サーバ室ｐ０に設置される機器とサーバ室ｐ０の壁面との間の距離Ｄ２とメンテナンス距離ｄ2との差である。メンテナンス距離ｄ1及びメンテナンス距離ｄ2とは、サーバ室ｐ０に設置される機器ｐｊをメンテナンスするために必要な距離である。

例えば、サーバラック(ｐ２)_１とサーバラック(ｐ２)_２との間の距離をＤ１とし、サーバラック(ｐ２)_１とサーバラック(ｐ２)_２との間で必要となるメンテナンス距離をｄ１とすると、変数ｘ₁は次の（式２）で表される。
ｘ₁＝（Ｄ１−ｄ１）（式２）

（式２）において、ｘ≧０となるような、サーバラック(ｐ２)_１の位置とサーバラック(ｐ２)_２の位置との組み合わせ数をＪ１とする。

また、サーバ室ｐ０の壁面Ｗとサーバラック(ｐ２)_２との間の距離をＤ２とし、サーバ室ｐ０の壁面Ｗとサーバラック(ｐ２)_２との間で必要となるメンテナンス距離をｄ２とすると、変数ｘ₂は次の（式３）で表される。
ｘ₂＝（Ｄ２−ｄ２）（式３）

（式３）において、ｘ≧０となるような、サーバ室ｐ０の壁面Ｗの位置とサーバラック(ｐ２)_２の位置との組み合わせ数をＪ２とする。

サーバ室ｐ０におけるコスト関数である第２のコスト関数は、サーバ室ｐ０に設置される機器ｐｊの第１のコスト関数の合計を含んだ式を用いて、次の（式４）（第１の計算式）で定義される。

α、λは重み係数であり、本実施形態では１.０とした。ｉは同種類のサーバ室ｐ０に設置される機器の台数を示す。Ｖ（ｐ０）はサーバ室ｐ０の体積である。

（式４）の右辺の第１項は、Ｐ１個のサーバｐ１の第１のコスト関数の和に重み係数α_１を乗算した式である。（式４）の右辺の第２項から第４項は、第１項と同様に第１のコスト関数の和に重み係数を乗算した式であるため説明を省略する。

（式４）の右辺の第５項は、サーバ室ｐ０の体積Ｖ（ｐ０）とサーバｐ１、サーバラックｐ２、室内機ｐ３、ＩＣＴ機器ｐ４の体積の和である

との差の２乗に重み係数λ_１を乗算した式である。（式４）の右辺の第５項の値が低い程、サーバ室ｐ０に、多くのサーバ室ｐ０に設置される機器が設置されている状態になる。

（式４）の右辺の第６項は、組み合わせ数がＪ１となる場合における隣り合うサーバラック間の各距離の合計に重み係数λ_２を乗算した式である。また、（式４）の右辺の第７項は、組み合わせ数がＪ２となる場合におけるサーバラックｐ２とサーバ室ｐ０の壁面Ｗとの各距離の合計に重み係数λ_３を乗算した式である。（式４）の右辺の第６項の値及び（式４）の右辺の第７項の値が小さい程、サーバ室ｐ０に設置される機器から他の物体までの距離がメンテナンス距離に近くなる。

サーバ室ｐ０における第２のコスト関数の値が最小となれば、サーバ室ｐ０に設置される全ての機器が、メンテナンス距離を保ち、サーバ室ｐ０に無駄なく配置された状態となる。第２のコスト関数の値を最小にする具体的な計算方法としては、（式４）における各変数（ｘ₁,ｘ₂,Ｐ１,Ｐ２,Ｐ３,Ｐ４等）ごとで偏微分値が０になるように（式４）を最小化計算する方法がある。

サーバ室ｐ０に設置される機器の位置は、熱流体力学的な条件にも左右される。熱流体力学的な条件は、サーバ室ｐ０内の流体の温度Ｔ、速度Ｗ、気圧Ｐに関する。熱流体力学方程式を用いて定義した第３のコスト関数を次の（式５）（第２の計算式）に示す。
Ｕ（φ_ji）＝Ｔ_p1i（φ_ji）・Ｗ_p1i（φ_ji）・Ｐ_p1i（φ_ji）（式５）
φ_jiはサーバ室ｐ０に設置されるそれぞれの機器の座標及び角度に関する変数である。Ｔ_p1iは、サーバｐ１iの吸い込み温度を表し、Ｗ_p1iは、サーバｐ１iの吸い込み口付近の冷気の速度を表し、Ｐ_p1iは、サーバｐ１iの吸い込み口付近の冷気の気圧を表す。右辺の式は、空調機の消費電力を導出するための式と定義する。よって、第３のコスト関数の値が最小となれば、空調機の消費電力も最小となる。

第３のコスト関数の値は、様々な条件によって左右するが、例えば、サーバｐ１の吸い込み温度が閾値以下の場合、第３のコスト関数の値を下げ、サーバｐ１の吸い込み温度が閾値を超える場合、第３のコスト関数の値を上げることになる。

シミュレーションの計算後、サーバラックｐ２などの配置を変更すると、流体からみた物体の境界条件が変化する。したがって、例えば、サーバｐ１と室内機ｐ３との距離が大きいときは、第３のコスト関数の値を上げることになり、サーバｐ１と室内機ｐ３との距離が小さいときは、第３のコスト関数の値を下げることになる。

第２のコスト関数と第３のコスト関数とを加算した第４のコスト関数を次の（式６）に示す。
Ｚ（φ_ji）＝Ｅ（ｘ₁,ｘ₂,Ｐ１,Ｐ２,Ｐ３,Ｐ４,Ｊ１,Ｊ２:α₁,α₂,α₃,α₄,λ₁,λ₂,λ₃）+Ｕ（φ_ji）（式６）

第４のコスト関数の値が最小となるような変数ｘ₁、変数ｘ₂、及び変数φ_ijを算出して、サーバ室ｐ０に設置される機器の位置を決定してもよい。これにより、メンテナンス距離を保つという物理的な条件と空調機の消費電力を抑えるという熱流体力学的な条件とを満たすことが可能となる。

なお、階層的な関係の一つとして、サーバラックｐ２の中にサーバｐ１が包含されることを規定する場合、サーバｐ１とサーバラックｐ２とが一体になったものとして第１のコスト関数を算出する。具体的には、（式４）において、サーバｐ１の台数Ｐ１を０にしてもよい。

また、サーバｐ１、サーバラックｐ２、室内機ｐ３、及びＩＣＴ機器ｐ４の位置については，サーバ室ｐ０の壁面Ｗを基準としたときの相対角度aの設定が可能である。相対角度aを設定した場合、サーバ室ｐ０に設置される機器の底面の一辺であってサーバ室ｐ０の壁面Ｗに一番近い一辺と、サーバ室ｐ０の床面と壁面Ｗとの境界線との内積を計算する。相対角度aが一定以上の角度になった場合、第３のコスト関数の値を上げることになり，所定の角度の範囲内にある場合、第３のコスト関数の値を下げることになる。

（結果）
図３に本発明の一実施形態にかかる、サーバ室に設置される各種機器の位置を表した平面図の一例を示す。図３（ａ）に本実施形態にかかるサーバ室に設置される機器の位置を決定する方法を行なう前のサーバ室ｐ０における設置物の位置を表した平面図を示す。図３（ｂ）に本実施形態にかかるサーバ室に設置される機器の位置を決定する方法を行なった後のサーバ室ｐ０における設置物の位置を表した平面図を示す。サーバｐ１、サーバラックｐ２、空調機の室内機ｐ３、ＩＣＴ機器ｐ４の形状については円柱や角柱などが想定される。図３では、サーバｐ１の形状を角柱、サーバラックｐ２の形状を角柱、空調機の室内機ｐ３の形状を楕円柱、ＩＣＴ機器ｐ４の形状を円柱としている。なお、図３では、Ｐ１＝Ｐ２＝Ｐ３＝Ｐ４＝１（個）と仮定する。

図３（ａ）に示すサーバ室ｐ０には、サーバｐ１と、サーバラックｐ２と、空調機の室内機ｐ３と、ＩＣＴ機器ｐ４とが任意の位置にそれぞれ設置されている。図３（ｂ）に示すサーバ室ｐ０は、サーバｐ１と、サーバラックｐ２と、室内機ｐ３と、ＩＣＴ機器ｐ４とが、サーバ室ｐ０に設置される機器の位置を決定するシステム１０によって、物理的な条件及び熱流体力学的な条件を満たすようにそれぞれ設置されている。

図４に本発明の一実施形態にかかるサーバ室に設置される機器の位置を決定するシステム１０によってそれぞれ物理的な条件及び熱流体力学的な条件を満した後の、サーバ室に設置される機器の位置を表した平面図の一例を示す。サーバ室の形状についても円形状、矩形状、星形状などが想定される。

図４（ａ）に円形状のサーバ室４００における、本実施形態に係る最適化計算後の設置物の位置を表した平面図を示し、図４（ｂ）に楕円形状のサーバ室４１０における、本実施形態に係る最適化計算後の設置物の位置を表した平面図を示す。また、図４（ｃ）に三角形状のサーバ室４２０における、本実施形態に係る最適化計算後の設置物の位置を表した平面図を示し、図４（ｄ）に十字形状のサーバ室４３０における、本実施形態に係る最適化計算後の設置物の位置を表した平面図を示す。さらに、図４（ｅ）に星形状のサーバ室４４０における、本実施形態に係る最適化計算後の設置物の位置を表した平面図を示す。

図４（ａ）から図４（ｅ）に示すサーバ室には、室内機３０１と、ＩＣＴ機器３０２と、サーバ３０３と、サーバラック３０４とが、サーバ室に設置される機器の位置を決定するシステム１０によってそれぞれ物理的な条件及び熱流体力学的な条件を満たすように、設置されている。図４（ａ）から図４（ｅ）に示すように、様々な形状をしたサーバ室に、本実施形態にかかるサーバ室に設置される機器の位置を決定する方法が適用可能である。

図５に本発明の一実施形態にかかる、サーバラックの台数と空調機の省エネルギー率との関係を示す。図５に示すグラフの横軸は、サーバラックの台数を表し、縦軸は、空調機の省エネルギー率を表す。空調機の省エネルギー率は、例えば、任意にサーバラックが配置されたサーバ室の空調機が一定期間（１ヶ月、１年など）に消費する電力に対して、サーバ室に設置される機器の位置を決定する方法によって位置決定された後の空調機の消費電力の割合を、１から引いた値で定義される。従来のサーバ室に設置される機器の位置を決定する方法における、サーバラックの台数に対する空調機の省エネルギー率を、無地の棒グラフで表し、本発明の一実施形態にかかるサーバ室に設置される機器の位置を決定する方法における、サーバラックの台数に対する空調機の省エネルギー率を、斜線の棒グラフで表す。サーバラックには、同数のサーバが格納されていると仮定する。

従来のサーバ室に設置される機器の位置を決定する方法において、サーバラックの台数が（Ｆ）の場合、省エネルギー率は（Ｇ）となり、サーバラックの台数が（Ｈ）の場合、省エネルギー率は（Ｉ）となる。また、従来のサーバ室に設置される機器の位置を決定する方法において、サーバラックの台数が（Ｋ）の場合、省エネルギー率は（Ｌ）となり、サーバラックの台数が（Ｍ）の場合、省エネルギー率は同じく（Ｌ）となる。

一方、本発明の一実施形態にかかるサーバ室に設置される機器の位置を決定する方法において、サーバラックの台数が（Ｆ）の場合、省エネルギー率は（Ｏ）となり、サーバラックの台数が（Ｈ）の場合、省エネルギー率は（Ｑ）となる。また、本発明の一実施形態にかかるサーバ室に設置される機器の位置を決定する方法において、サーバラックの台数が（Ｋ）の場合、省エネルギー率は（Ｒ）となり、サーバラックの台数が（Ｍ）の場合、省エネルギー率は（Ｓ）となる。

図５に示すように、サーバラック数が同じ場合、本発明の一実施形態にかかるサーバ室に設置される機器の位置を決定する方法における、サーバラックの台数に対する空調機の省エネルギー率は、従来のサーバ室に設置される機器の位置を決定する方法における、サーバラックの台数に対する空調機の省エネルギー率より高いことがわかる。本発明の一実施形態にかかるサーバ室に設置される機器の位置を決定する方法における、サーバラックの台数に対する空調機の省エネルギー率は、サーバラックの台数に、略比例して増加しているのがわかる（ア）。

（サーバ室に設置される機器の位置を決定する方法のフローチャート）
図６に本発明の一実施形態にかかる、サーバ室に設置される機器の位置を決定する方法のフローチャートを示す。本発明の一実施形態にかかるサーバ室に設置される機器の位置を決定する方法は、中央処理装置（ＣＰＵ：Central Processing Unit）およびメモリを少なくとも含むコンピュータ装置において実施される。

構造計算部１２は、サーバ室の体積、サーバラック列、室内機、及びサーバの台数、体積、サーバ室内におけるサーバラックの座標、及びサーバ室の壁面に対するサーバラックの角度、異なるラック間の距離、サーバ内の負荷の位置、サーバに内蔵されたファンの位置、及びメンテナンス距離を含む第１のパラメータに基づいて、サーバ室構造モデルを作成する（Ｓ１０１）。第１のパラメータ、及び作成されたサーバ室構造モデルは、記憶部１７に格納される。

シミュレーション部１３は、サーバ室構造モデルと、室内機から吹出される冷気の速度、温度、及び気圧、サーバの負荷から生じる熱量を含む第２のパラメータを所定の熱流体力学方程式に代入して得た値とに基づいて、サーバ室内の熱の流れをシミュレーションし、シミュレーションデータを生成する（Ｓ１０２）。第２のパラメータ及びシミュレーションデータは、記憶部１７に格納される。

算出部１４は、サーバ室をモデル化する際に、第１のパラメータを変化させながら、サーバ室の体積と、サーバ室に設置される機器の体積と、サーバ室に設置される機器間の距離との第１の計算式をそれぞれ算出する。また、冷気の流れのシミュレーションを行う際に、第１のパラメータ及び第２のパラメータを変化させながら、サーバの吸い込み温度と、サーバの吸い込み口付近の冷気の速度と、サーバの吸い込み口付近の冷気の気圧と、サーバ室に設置される機器の位置との第２の計算式をそれぞれ算出する（Ｓ１０３）。第１の計算式及び第２の計算式は、記憶部１７に格納される。

決定部１５は、サーバの吸い込み温度（Ｔ_p1i（φ_ji））が閾値未満となり、計算式（式４）に第１のパラメータを代入して得た値が最小となり、計算式（式５）に第２のパラメータを代入して得た値が最小となるような第１のパラメータと第２のパラメータの組合せをそれぞれ決定する（Ｓ１０４）。

本実施形態によれば、空調機の室内機から吹出される冷気を効率よく、サーバ内の負荷に供給することが可能となる。したがって、サーバ室の冷却効率が高まり、空調機の省電化を図ることが可能となる。また、サーバ室に設置される機器をメンテナンスする距離を確保することが可能となる。

本発明は、電力分野、エネルギー分野、通信分野、センシング分野において、実環境におけるモニタリングや画像センシングなどに関係する産業分野に利用可能である。

ｐｊ機器
ｐ０、２０、３００、３１０、４００、４１０、４２０、４３０、４４０サーバ室
ｐ１、ｐ１i、３０３サーバ
ｐ２、２１ｆ_１、２１ｆ_２、２１ｆ_３、２１ｆ_４、２１ｆ_５、２１ｆ_６、２１ｆ_７、３０４サーバラック
ｐ３、２２ａ、２２ｂ、２２ｃ、２２ｄ、３０１室内機
ｐ４、３０２ＩＣＴ機器
１０システム
１１入力部
１２構造計算部
１３シミュレーション部
１４算出部
１５決定部
１６表示部
１７記憶部
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２１ｄ、２１ｅ、２１ｆサーバラック列

Claims

室内機を有するサーバ室に設置される機器の位置を決定する方法であって、
前記サーバ室の寸法情報と、前記サーバ室に設置される機器の寸法情報と、前記サーバ室に設置される機器の位置情報とを含む第１のパラメータに基づいて、前記サーバ室をモデル化して、サーバを冷却するため前記室内機から吹出される冷気の温度情報と、前記サーバの吸い込み温度情報と、前記室内機から吹出される前記冷気の速度情報と、前記サーバの負荷から生じる熱量情報とを含む第２のパラメータに基づいて、前記サーバ内に給気される前記冷気の流れのシミュレーションを行うステップと、
前記サーバ室をモデル化する際に、前記第１のパラメータを変化させながら、前記サーバ室の体積と、前記サーバ室に設置される機器の体積と、前記サーバ室に設置される機器間の距離との第１の計算式をそれぞれ算出するステップと、
前記冷気の流れのシミュレーションを行う際に、前記第１のパラメータ及び前記第２のパラメータを変化させながら、前記サーバの吸い込み温度と、前記サーバの吸い込み口付近の前記冷気の速度と、前記サーバの吸い込み口付近の前記冷気の気圧と、前記サーバ室に設置される機器の位置との第２の計算式をそれぞれ算出するステップと、
前記サーバの吸い込み温度が閾値未満となり、前記第１の計算式に前記第１のパラメータを代入して得た値が最小となり、前記第２の計算式に前記第２のパラメータを代入して得た値が最小となるような第１のパラメータと第２のパラメータの組合せを決定するステップと
を備えることを特徴とするサーバ室に設置される機器の位置を決定する方法。