JP2015125577A - サーバ冷却設備 - Google Patents

Abstract

【課題】空調機の搬送動力が抑えられ、かつサーバラックに搭載されるサーバの冷却を効率よく行なうことが期待できるサーバ冷却設備を提供する。
【解決手段】空調機、サーバラック、の配置、及びこれらを収容するフロア（部屋）を構成する建造物に工夫を施し、上階層側に配置した空調機からの冷気が、上階層側から下階層側に自然対流により流れるように、かつ下階層側に配置したサーバラックのサーバからの暖気が、下階層側から上階層側に自然対流により流れるようにする空気循環構成とする。
【選択図】図１

Description

本発明は、サーバを有効に冷却することが可能なサーバ冷却設備に関する。

本技術分野の背景技術として、特開２０１１−６９５４２号公報（特許文献１）がある。この公報には、課題として、「ファシリティ管理者によるケーブル配線等のファシリティの管理を容易とし、サーバラックに対する効率的な空調を可能とし、ファシリティ管理者とＩＴ管理者の動線を分離することでセキュリティを向上させるデータセンターのフロア構造を提供」し、その解決手段として、「床スラブ１０１から所定の高さの位置に格子状に配置した大引鉄骨１１１および根太鉄骨１１２からなる支持部材と、支持部材の上部に配置したフリーアクセスフロア１２０とを有し、サーバエリア２０には、複数のサーバラック２００が、間にメンテナンス通路を構成するように列状に配置され、床下エリア１０は、データセンターの設備に係るメンテナンス作業を人が入って行うことが可能な高さを有し、さらに、床下エリア１０には、メンテナンス通路に設けられた開口部を通してサーバエリア２０に冷風を供給する給気ダクト３１０を有する」データセンターのフロア構造が記載されている（要約書参照）。

また、従来のデータセンターを見るに、例えば、図４に示す如く、サーバを搭載するサーバラック１２と、サーバを冷却する空調機１３を同一のルーム（室）、つまりサーバを管理するサーバ室に設置し、当該空調機１３０の冷気をフリーアクセス床下１１０１１の空洞部１１０１１’に供給し、当該冷気をフリーアクセス床下の空洞部、当該フリーアクセス床下に設けた貫通孔を通してサーバ室に排出し、当該サーバ室のサーバから排出される暖気を空調機１３０に戻る、つまり空気が矢印で示すように循環するように構成した床下空調機によるサーバ冷却方式がある。

特開２０１１−６９５４２号公報

前記特許文献１には、データセンターのフロアに配置したサーバを床下の機械室に配置した空調機（床下空調機）により、冷却するフロア構造が記載されている。しかし、係る床下空調機による冷却方式にあっては、自然対流を利用することができず、空調機による冷気搬送動力用ファンの消費電力が大きく、無視できない。

つまり、一般的には、サーバの冷却効率を上げるには、ホットアイルとコールドアイルを分離する構成が必要とされている。また、データセンターの如く、サーバラックを配置するフロアの規模が大きい冷却設備にあっては、床下空調機においては、１０ｍ〜１５ｍ先まで冷気を送る必要があり、空調機の冷気の流れをよくする搬送動力用ファンの消費電力が無視できない。

換言すれば、従来にあっては、空調機の冷気が上階層側から下階層側に、またサーバの暖気が下階層側から上階層側に循環する配置構成し、空調機の冷気を搬送する動力ファンの消費電力を効率的に行なうことについては考慮されていなかった。

また、上述した床下空調機によるサーバ冷却方式によれば、フリーアクセス床下を有効に利用する構成であることから、データセンターのサーバ室を最大限に活かすことができ、サーバラックを配置するルームフロアの規模が小さい場合には、空調機による冷気を効率的に活用することが期待できる。

しかし、その反面、サーバラックを配置するルームフロアの規模が大きい場合には、床下空調機によるサーバ冷却方式によれば、空調機のパワーとしては、一般に、１０ｍ〜１５ｍ先まで冷気を送る必要があるとされており、空調機の冷気の流れをよくする搬送動力用ファンの消費電力を無視することができない。

況して、フリーアクセス床下の空洞部に冷気を通す構成によれば、当該空洞部は、上下方向の寸法が約４０〜５０ｃｍと小さく、また、サーバ等の配線も含め配設する必要があることから、その空洞部の寸法を最大限（１００％）活かすことは無理であり、つまり当該配線等により床下の空洞部が塞がれ、空洞部の冷気の流れが阻害される場合が生じ、大規模のデータセンター等には十分とは言えない課題があった。

換言すれば、従来の床下空調機によるサーバ冷却方式にあっては、大規模のサーバルーム等において、（空調機の冷気が上階層側から下階層側に、またサーバの暖気が下階層側から上階層側に循環する配置構成し、）空調機の冷気を搬送する動力ファンの消費電力を効率的に行なうことについては特に考慮されていなかった。

そこで、本発明は、大規模のサーバ室等であっても、空調機の搬送動力が抑えられ、かつサーバラックに搭載されるサーバの冷却を効率よく行なうことが期待できるサーバ冷却設備を提供する。

上記課題を解決するために、本発明は、空調機、サーバラック、の配置、及びこれらを収容するフロア、つまりサーバ室と、空調室を分離構成する建造物とし、上階層側には、空調機を配置し、下階層側にはサーバラックを配置し、上階層側の空調機からの冷気が、上階層側から下階層側に自然対流により流れるようにし、かつ下階層側に配置したサーバラックのサーバからの暖気が、下階層側から上階層側に自然対流により流れるようにコールドアイルとホットアイルを上下方向（垂直方向）に分離し、上階層側に配置した空調機からの冷気（空気）が上階層から下階層、上階層の順で循環する空気循環構成とする。

例えば、本発明のサーバ冷却設備は、
１以上の空調機、複数のサーバラック、を有し、前記空調機により、前記サーバラックに搭載されるサーバを冷却するサーバ冷却設備であって、
上下二階層のフロアを構成する二階建建造物と、
前記二階建建造物の下階層のフロアに、前記複数のサーバラックを収容配置し、
前記二階建建造物の上階層のフロアに、前記１以上の空調機を収容配置し、
前記複数のサーバラックは、複数のサーバラック列を構成し、当該サーバラック列は、互いに対向するように配列し、
前記空調機は、前記サーバラック列間の上方に位置するように配置し、
前記二階建建造物の上下階層の仕切りとなる床には、前記空調機から排出される冷気が、自然対流により、前記下階層側に流れ、かつ前記サーバラック列間に流れる空気の通り抜孔を設け、また前記サーバラックのサーバから排出される暖気が、自然対流により、前記上階層側に昇ってくる空気の通り抜け孔を設け、
前記上階層側の空調機の冷気をもって、前記下階層側のサーバラックに搭載のサーバを冷却し、当該サーバラックで熱した暖気を前記上階層側の空調機をもって冷却することができるように前記空調機の冷気、及び前記暖気が上下階層に亘って循環する配置構成とすることを特徴とする。

本発明によれば、大規模のサーバ室等であっても、空調機の搬送動力が抑えられ、かつサーバラックに搭載されるサーバの冷却を効率よく行なうことが期待できるサーバ冷却設備を提供することができる。

図１は、本発明のサーバ冷却設備の概略を示す概略図である。 図２は、建造物の上下階層間の床の一構成例を示す図である。 図３は、サーバラックと空調機の配置関係を示す図である。 図４は、従来の床下空調機によるサーバ冷却方式の概略図である。

以下、実施例を、図面を用いて説明する。

図１は本発明のサーバ冷却設備の概略を示す概略図である。同図において、サーバ冷却設備１０は、建造物１１０、複数のサーバラック１２０、１以上の空調機１３０、を有する。

建造物１１０は、下階層のフロア（サーバ室）１１０１及び上階層のフロア（空調室）１１０２を構成する二階層構造を有する。

複数のサーバラック１２０は、建造物１１０の下階層のフロア１１０１の床１１０１１、例えば、フリーアクセス床に配置され、かつ図３に示す如く、複数のサーバラック列の内側が、それぞれ対向するように配置し、下階層のフロア１１０１側において、当該サーバラック列間にホットアイルが構成される構造とする。

また、当該サーバラック列の内側寄りの上側、つまり建造物１１０の下階層のフロア天井（上階層１１０２の床１１０２１の下面側）には、後述する空調機１３０からの冷気が、効率よく下側に流れる空間（冷気用通路）を構成する遮蔽部材、例えばビニールシート等のカーテン１４０、を吊り下げるように取り付ける。そして、サーバラック列間〈内側〉に、冷気が流れる構成とする。

サーバラック列の外側は、当該サーバラックに搭載されるラックからの暖気が流れるように構成する。

空調機１３０は、建造物１１０の上階層のフロア１１０２の床１１０２１、例えば、グリル板等からなる床に配置する。

また、空調機１３０は、下階層のフロア１１０１に配置されたサーバラック列間の上部に位置するように配置し、上階層のフロアをコールドアイル構造とする。また、空調機１３０は、下階層のフロア１１０１におけるサーバ室の大きさに応じて、例えば、図３に示す如く、複数設置するとよい。空調機１３０の下側の排出口部には、冷気を下方に送り出す搬送動力用ファン１３０１、を有する。また、図示していないが、上側には、暖気を吸い込む吸気口を有し、内部にはフィルタや動力源（モータ）等が配置されている。その大きさは、例えば上下方向の寸法がサーバラック１２０と同程度の約２ｍ程度である。

次に、建造物１１０の床１１０２１の構成について、図２を参照して説明する。
図２は建造物の上下階層間の床の一構成例を示す図である。

上階層のフロア１１０２の床１１０２１は、前記二階建建造物１１０の上下階層の仕切りとなるものであって、上階層と下階層の各フロア間の空気の通り抜けが可能な構造とする。例えば、グリル板等により、構成し、当該板には、空調機１３０から排出される冷気が、自然対流により、前記上階層側から下階層側へ流れ、かつ前記サーバラック列間に流れる空気の通り抜け孔１１０２１１を形成し、また前記サーバラック１２０のサーバから排出される暖気が、自然対流により、前記下階層から上階層側へ昇る空気の通り抜け孔１１０２１２、を形成する。

係る、孔１１０２１１、１１０２１２、を形成することにより、上階層側の空調機１３０の冷気が下階層側のサーバラック側に流れる。その結果、上階層側に配置した空調機１３０の冷気をもって、下階層側のサーバラック１２０に搭載のサーバを冷却することができる。

また、当該サーバラックのサーバで熱した暖気は、下階層側から上階層側に流れ、その結果、空調機１３０をもって冷却することができる。このように上階層の冷気（空調機１３０の冷気）を下階層へ、また下階層の暖気（サーバラック１２０のサーバ暖気）を上階層へ、つまり図１の矢印で示す如く、循環する配置構成とすることにより、搬送動力用ファンの消費電力を軽減することが可能となる。

換言すれば、自然対流の効果により、冷却が行えるため、従来技術の如く、床下空調機方式による搬送動力が不要となる。

また、ホットアイルとコールドアイルを分離し、かつ上下方向（垂直方向）に配置する構造とすることにより、空調機の冷気を有効に利用することができ、また外部の空調作業者が、サーバが配置されるフロアに入れないようにし、関係者以外による不正を防止することができる。

上述した実施例によれば、自然対流を利用することが難しい、例えば、データセンターにおいて、サーバ室の床下にある機械室に配置した空調機（床下空調機）により、サーバを冷却する床下空調機による冷却方式における課題である、空調機による冷気搬送動力用ファンの消費電力改善が期待できる。因みに、床下空調機による冷却方式において、サーバ室と空調室を分離する構成とした場合、サーバ室の暖気を空調室に戻し、空気を循環させようとする場合、暖気を空調室に戻すための設備、例えばダクト等を設ける必要があり、その設備構成が大規模となるのみならず、そのための消費電力も別途必要となる。

なお、本発明は上述した実施例に限定されるものではなく、様々な変形例が含まれる。例えば、上述した実施例は本発明を分かりやすく説明するために詳細に説明したものであり、必ずしも説明した全ての構成を備えるものに限定されるものではない。また、ある実施例の構成の一部を他の実施例の構成に置き換えることが可能であり、また、ある実施例の構成に他の実施例の構成を加えることも可能である。また、各実施例の構成の一部について、他の構成の追加・削除・置換をすることが可能である。

１０ サーバ冷却装置
１１０ 二階層建造物
１１０１ フロア（サーバ室）
１１０２ フロア（空調室）
１１０１１ フリーアクセス床
１１０２１ 床（グリル板）
１１０２１１、１１０２１２ 空気通り抜け孔
１２０ サーバラック（サーバラック列）
１３０ 空調機（空調機列）
１４０ 遮蔽部材

Claims (1)

1. １以上の空調機、複数のサーバラック、を有し、前記空調機により、前記サーバラックに搭載されるサーバを冷却するサーバ冷却設備であって、
   上下二階層のフロアを構成する二階建建造物と、
   前記二階建建造物の下階層のフロアに、前記複数のサーバラックを収納配置し、
   前記二階建建造物の上階層のフロアに、前記１以上の空調機を収納配置し、
   前記複数のサーバラックは、複数のサーバラック列を構成し、当該サーバラック列は、互いに対向するように配列し、
   前記空調機は、前記サーバラック列間の上方に位置するように配置し、
   前記二階建建造物の上下階層の仕切りとなる床には、前記空調機から排出される冷気が、自然対流により、前記下階層側に流れ、かつ前記サーバラック列間に流れる空気の通り抜孔を設け、また前記サーバラックのサーバから排出される暖気が、自然対流により、前記上階層側に昇ってくる空気の通り抜け孔を設け、
   前記上階層側の空調機の冷気をもって、前記下階層側のサーバラックに搭載のサーバを冷却し、当該サーバラックで熱した暖気を前記上階層側の空調機をもって冷却することができるように前記空調機の冷気、及び前記暖気が上下階層に亘って循環する配置構成とすることを特徴とするサーバ冷却設備。

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