JP2015170114A - データセンターのフロア構造およびデータセンター - Google Patents

Abstract

【課題】高いセキュリティ性を備えたデータセンターのフロア構造を提供する。
【解決手段】フリーアクセスフロアには、サーバに接続される配線が配置される配線スペースが形成されている。また、床スラブとフリーアクセスフロアとの間には、１５００ｍｍ未満の高さを有する空調風洞ゾーンが形成されている。フリーアクセスフロアは、下面と、前記下面の上方に配置され、前記下面との間に前記配線スペースを形成する上面と、を有しており、フリーアクセスフロアの下面および上面にはそれぞれ、空調風洞ゾーンからＣＰＵ室に向けて空調装置からの冷風を供給するための開口部が形成されている。また、フリーアクセスフロアの下面の開口部は、配線スペースに配置される配線のメンテナンス作業を空調風洞ゾーンから行うことができないよう構成されている。
【選択図】図１

Description

本発明は、データセンターの構築技術に関し、特に、多数のサーバを収納する大規模データセンターのフロア構造およびデータセンターに適用して有効な技術に関するものである。

データセンターでは、多数のサーバやルータ等の機器（以下では単に「サーバ」と記載する場合がある）を、サーバラック等を利用して収納する。サーバラック等が設置されるＣＰＵ室のフロア構造は、一般に、各階層における床スラブ等の床面の上に、いわゆるフリーアクセスフロアによって二重床を構成し、その上にサーバラック等が複数配置される構造となっている。この場合、サーバラックおよび収納されたサーバに対する電源や通信の供給のためのケーブルなどの配線は、主に、フリーアクセスフロアの床パネルの下に形成される配線スペースに配置される。

サーバラックに収納された多数のサーバは、それぞれが熱を発する。サーバを冷却するための方法としては、床パネルの下の配線スペースを介してＣＰＵ室に冷却装置からの冷風を供給する方法が知られている。冷風は、サーバとの間で熱交換して熱風となり、熱風は、天井裏空間などを通って空調装置に還流する。

ところで近年は、サーバ収納の高密度化に伴って、フリーアクセスフロアに形成される配線スペースにおける配線の経路が煩雑化する傾向にある。このため、配線の経路および冷風の風道を適切に確保することが困難になっている。このような点を考慮し、特許文献１においては、フリーアクセスフロアを床スラブ上に配置するのではなく、床スラブから所定の高さに格子状に配置した鉄骨の上に配置することにより、床スラブとフリーアクセスフロアとの間に、１５００ｍｍ以上の高さを有する床下エリアを形成することが提案されている。特許文献１においては、このような高さを有する床下エリアに配線を配置するとともに冷風を通すことにより、配線によって冷風の風道が妨げられるのを防ぐことが意図されている。また特許文献１においては、床下エリアの高さを１５００ｍｍ以上に設定することにより、配線の管理を行うコンピュータシステム管理者が床下エリアでメンテナンス作業を容易に行うことができるようにすることも意図されている。

特開２０１１−６９５４２号公報

近年のサーバでは、電源用・通信用ともに大量の配線が用いられる可能性があるため、ある程度の余裕をもって配線のための空間を確保する必要がある。また近年のサーバでは、ＣＰＵの高集積化に伴って発熱量が飛躍的に上昇する可能性があるため、ある程度の余裕をもって空調のための風道を確保する必要がある。従って、特許文献１で提案されているように、配線が配置される床下エリアに冷風が通される場合、床下エリアの高さとして、配線のための余裕と風道のための余裕の両方を考慮した高さを設定することになる。このため、床下エリアの高さが従来に比べて極めて大きくなり、この結果、床下エリアを上下方向で支持するための部材（以下、スペーサーとも称する）として、非常に高い強度や大きな寸法を有するものが求められるようになる。これによって、フロア構造を構成するためのコストが増大したり、大型化したスペーサーによって床下エリアの有効空間が減少したりしてしまうことが考えられる。

また、配線が配置される床下エリアに冷風が通される場合、配線を管理するコンピュータシステム管理者の作業エリアと、空調装置を管理する空調管理者の作業エリアとが同一のエリアになる。このため、セキュリティの観点からは課題のある構造であると言える。

本発明は、このような課題を効果的に解決し得るデータセンターのフロア構造を提供することを目的とする。

本発明は、多数のサーバを収納するデータセンターのフロア構造であって、床スラブと、前記床スラブから所定の高さの位置に配置されたフリーアクセスフロアと、を備え、前記フリーアクセスフロアの上方には、前記サーバを収納する複数のサーバラックが配置されるＣＰＵ室が形成され、前記フリーアクセスフロアには、前記サーバに接続される配線が配置される配線スペースが形成され、前記床スラブと前記フリーアクセスフロアとの間には、１５００ｍｍ未満の高さを有する空調風洞ゾーンが形成され、前記フリーアクセスフロアは、下面と、前記下面の上方に配置され、前記下面との間に前記配線スペースを形成する上面と、を有し、前記フリーアクセスフロアの前記下面および前記上面にはそれぞれ、前記空調風洞ゾーンから前記ＣＰＵ室に向けて空調装置からの冷風を通過させるための開口部が形成され、前記フリーアクセスフロアの前記下面の前記開口部は、前記配線スペースに配置される前記配線のメンテナンス作業を前記空調風洞ゾーンから行うことができないよう構成されており、前記フリーアクセスフロアの前記配線スペースは、前記配線スペースに配置された配線のメンテナンス作業を前記ＣＰＵ室から実施可能であるよう構成されている、データセンターのフロア構造である。

本発明において、前記配線スペース内の前記配線は、前記フリーアクセスフロアの前記下面の前記開口部と上下方向において重ならないように配置されていてもよい。

本発明において、前記フリーアクセスフロアの前記下面の前記開口部は、前記空調風洞ゾーンから前記配線スペースへ手を差し入れることができないよう構成されていてもよい。例えば、前記フリーアクセスフロアの前記下面は、前記支持部材上に設置されたメッシュ状の境界メッシュによって構成されていてもよい。この場合、前記境界メッシュの隙間が、前記冷風を通過させるための前記開口部として機能してもよい。

本発明において、好ましくは、前記配線スペースの高さが、４００〜７００ｍｍの範囲内になっている。

本発明において、前記ＣＰＵ室に、補助空調装置が設けられていてもよい。この場合、前記空調風洞ゾーンには、前記補助空調装置に接続される冷媒管および排水管が設けられていてもよい。この場合、前記フリーアクセスフロアの前記下面および前記上面はそれぞれ、前記冷媒管および前記排水管が通過可能に構成されている。

本発明は、多数のサーバを収納するデータセンターであって、コンピュータ室が、上記記載のデータセンターのフロア構造を有することを特徴とするデータセンターである。

本発明によれば、サーバに接続される配線の少なくとも一部が配置される配線スペースが、フリーアクセスフロアに形成され、冷風が通る空調風洞ゾーンが、床スラブとフリーアクセスフロアとの間に形成される。このため、配線スペースの高さと空調風洞ゾーンの高さとを独立に最適化することができる。また、配線が配置される空間と冷風が通る空間とが同一である場合に比べて、上下方向に延びるスペーサーとして機能する部材の強度に対する要求を低くすることができる。このため、データセンターのフロア構造全体の設計がより容易になる。また、配線を管理するコンピュータシステム管理者の作業エリアと、空調装置を管理する空調管理者の作業エリアとが分離されるため、セキュリティ性を向上させることができる。

図１は、本発明の実施の形態によるデータセンターのフロア構造を示す図。 図１は、データセンターのフロア構造の変形例を示す図。

データセンターのフロア構造
以下、図１を参照して、本発明の実施の形態について説明する。図１は、本実施の形態によるデータセンターのフロア構造１０の概要を示す図である。

図１に示すように、フロア構造１０は、床スラブ２２と、床スラブ２２から所定の高さの位置に配置されたフリーアクセスフロア３０と、フリーアクセスフロア３０から所定の高さに配置された天井板２３と、天井板２３から所定の高さの位置に配置された天井スラブ２１と、を備えている。

（ＣＰＵ室）
フリーアクセスフロア３０の上方には、具体的にはフリーアクセスフロア３０と天井板２３との間には、サーバ５２を収納する複数のサーバラック５１が配置されるＣＰＵ室１２が形成されている。ＣＰＵ室１２におけるサーバラック５１の配置方法が特に限られることはなく、サーバ５２で発生する熱の放熱方法や、サーバ５２のメンテナンス作業のし易さなどを考慮して適宜定められる。例えばサーバラック５１は、間にメンテナンス通路を構成するように列状に並べて配置されていてもよい。なお図面が煩雑になることを防ぐため、図１においては便宜上、サーバ５２が１つのサーバラック５１内にのみ描かれているが、これに限られることはない。

（空調風洞ゾーン）
また床スラブ２２とフリーアクセスフロア３０との間には、ＣＰＵ室１２内のサーバ５２を冷却するためにＣＰＵ室１２に供給される冷風Ｆが通る空調風洞ゾーン１４が形成されている。フリーアクセスフロア３０は、空調風洞ゾーン１４からＣＰＵ室１２に向かう冷風Ｆが通過可能なように構成されている。

冷風Ｆは、例えば図１に示すように、空調風洞ゾーン１４に配置された空調装置５５から供給される。空調装置５５からの冷風Ｆは、ＣＰＵ室１２内のサーバ５２との間で熱交換して熱風となる。熱風は例えば、天井スラブ２１と天井板２３との間の天井裏空間１１を介して空調装置５５に還流する。空調装置５５は、還流した熱風を冷却する空調コイル５６と、冷却された空気を冷風Ｆとして送り出す空調ファン５７と、を含んでいる。なお空調ファン５７は、空調風洞ゾーン１４内ではなく空調機械室５８内に設置されていてもよい。

（フリーアクセスフロアおよび配線スペース）
図１に示すように、フリーアクセスフロア３０は、支持部材３２によって下方から支持されるともに、部分的に空調風洞ゾーン１４に面している下面３１と、下面３１の上方に配置され、ＣＰＵ室１２に面する上面３６と、を有している。これら下面３１と上面３６との間には、サーバ５２に接続される配線５３が配置される配線スペース１３が形成されている。また、フリーアクセスフロア３０の下面３１および上面３６にはそれぞれ、上述の空調風洞ゾーン１４からＣＰＵ室１２に向けて空調装置５５からの冷風Ｆを通過させるための開口部３４，３７が形成されている。なおフリーアクセスフロア３０以外にも、サーバ５２に接続される配線が配置されるスペースが形成されていてもよい。例えば天井裏空間１１に、配線が配置されるスペースをさらに形成することが考えられる。

なおサーバ５２の温度を適切に調整することができる限りにおいて、フリーアクセスフロア３０の上面３６に形成される開口部３７の位置が特に限られることはない。例えば図１において符号Ｆ１で示すように、フリーアクセスフロア３０の上面３６を通った冷風が直接的にサーバラック５１内の空間に到達するよう、開口部３７が形成されていてもよい。若しくは、フリーアクセスフロア３０の上面３６を通った冷風がメンテナンス通路を通ってからサーバラック５１内の空間に到達するよう、開口部３７が形成されていてもよい。なお、適量の冷風Ｆが通過可能である限りにおいて、開口部３７の具体的な構造が特に限られることはない。例えば開口部３７は、後述する床パネルに形成された貫通孔によって構成されていてもよい。

本実施の形態において、フリーアクセスフロア３０の配線スペース１３は、配線スペース１３に配置された配線５３のメンテナンス作業を、コンピュータシステム管理者がＣＰＵ室１２から実施可能であるよう、構成されている。例えばフリーアクセスフロア３０の上面３６は、取り外し可能な多数の床パネルによって構成されている。また配線５３は、コンピュータシステム管理者がＣＰＵ室１２からアクセス可能な高さ位置に配置されている。従って、コンピュータシステム管理者は、所定の位置で床パネルを取り外すことにより、その下に配置されている配線５３の管理やメンテナンス作業を実施することができる。

上面３６との間に配線スペース１３を形成し、かつ冷風Ｆを流通させる開口部３４を形成することができる限りにおいて、下面３１の具体的な構成が得に限られることはない。例えば下面３１は、開口部３４を有するメッシュ状の境界メッシュ３１として構成されていてもよい。境界メッシュ３１は例えば、図１において左右方向に延びる鉄骨などからなる支持部材３２を含んでいる。支持部材３２は、図１の紙面奥行方向もしくは垂直方向もしくは格子状に、所定の間隔をあけて複数並べられている。また支持部材３２上には、上面３６を下方からら支持するための複数のスペーサー３９が立設されている。なお開口部３４を有したメッシュ３１は、空気の流通とケーブル指示の強度が確保されれば、金属もしくはその他の材料でもよい。

ところで、空調装置５５のメンテナンス作業は一般に、空調装置に精通した空調管理者によって実施される。一方、上述の特許文献１のように、配線５３が配置される空間と冷風Ｆが通る空間とが同一である場合や、空調風洞ゾーン１４から配線スペース１３内の配線５３にアクセス可能である場合、空調管理者が配線５３に対して何らかの影響を及ぼすことができることになる。例えば、サーバ５２のメンテナンス作業に不慣れな空調管理者によって、破損が生じる可能性があり、また不測の事態が配線５３に生じることも考えられる。

このような点を考慮し、本実施の形態においては、フリーアクセスフロア３０の下面を構成する境界メッシュ３１を、配線スペース１３に配置される配線５３のメンテナンス作業を空調風洞ゾーン１４から行うことができないよう構成することを提案する。すなわち、配線５３を管理するコンピュータシステム管理者の作業エリアと、空調装置５５を管理する空調管理者の作業エリアとをセキュリティー的に分離することを提案する。これによって、サーバ５２や配線５３に不測の事態が生じることを防ぐことができ、このことにより、データセンターのセキュリティ性を向上させることができる。

セキュリティ性をさらに向上させるための方法として、例えば、配線スペース１３内の配線５３を、フリーアクセスフロア３０の境界メッシュ３１の開口部３４と上下方向において重ならないように配置することが考えられる。言い換えると、上下方向において配線５３と重ならない位置に境界メッシュ３１の開口部３４を形成することが考えられる。これによって、空調風洞ゾーン１４から配線５３が視認されることを防ぐことができ、このことにより、空調風洞ゾーン１４から配線５３がアクセスされることをさらに強力に防ぐことができる。

その他にも、フリーアクセスフロア３０の境界メッシュ３１の開口部３４を、空調風洞ゾーン１４から配線スペース１３へ手を差し入れることができないような構造とすることが考えられる。例えば図１に示すように、支持部材３２上に、鉄の棒状の部材３３などを格子状に配置することによって、開口部３４を有した境界メッシュ３１を構成することが考えらえる。この場合、格子状の部材間に形成される開口部が、冷風Ｆを通過させるための開口部３４として機能する。また、格子状の部材３３の間隔、すなわち境界メッシュ３１の開口部３４の寸法を適切に設定することにより、空調風洞ゾーン１４からの配線５３へのアクセスを防ぐことができる。境界メッシュ３１の開口部３４の寸法は、例えば２０〜６０ｍｍの範囲内に設定される。

（各空間の高さ）
次に、本実施の形態における各空間１１，１２，１３，１４の高さの例について説明する。図１において、天井裏空間１１、ＣＰＵ室１２、配線スペース１３および空調風洞ゾーン１４の高さがそれぞれ符号Ｈ１，Ｈ２，Ｈ３およびＨ４で表されている。またフリーアクセスフロア３０の境界メッシュ３１の支持部材３２の厚みが符号Ｈ５で表されている。また天井スラブ２１と床スラブ２２との間に区画される階高が符号Ｈ６で表されている。

本実施の形態において、空調風洞ゾーン１４は、上述のように、サーバ５２を冷却するための冷風Ｆは通るが、サーバ５２に接続される配線５３は配置されない空間である。従って、空調風洞ゾーン１４の高さＨ４は、主に、サーバ５２を冷却するために十分な風量の冷風Ｆを通すという観点に基づいて設定される。すなわち、空調風洞ゾーン１４の高さＨ４を設定する際、配線５３のための経路を確保するという観点を考慮する必要がない。従って、空調風洞ゾーン１４の高さＨ４は、上述の特許文献１における床下エリアの高さよりも低く設定され得る。例えば、空調風洞ゾーン１４の高さＨ４は１５００ｍｍ未満となっている。

また本実施の形態において、配線スペース１３は、上述のように、冷風Ｆが主に通る空間ではない。従って、配線スペース１３の高さＨ３は、主に、サーバ５２に接続される配線５３のための経路を確保するという観点に基づいて設定される。すなわち、配線スペース１３の高さＨ３を、上述の空調風洞ゾーン１４の高さＨ４とは独立に設定することができる。配線スペース１３の高さＨ３は、ＣＰＵ室１２からのメンテナンス作業の容易さを考慮し、好ましくは３００〜７００ｍｍの範囲内に、より好ましくは４００〜７００ｍｍの範囲内に設定される。

上述の高さＨ３およびＨ４に関する観点を考慮して決定された、高さＨ１〜Ｈ６の一例を挙げると、Ｈ１〜Ｈ６がそれぞれ１５００ｍｍ，２８００ｍｍ，４００ｍｍ，１５０ｍｍ，１４００ｍｍおよび６２５０ｍｍとなる。

上述のように本実施の形態によれば、サーバ５２に接続される配線５３が配置される配線スペース１３が、フリーアクセスフロア３０に形成され、冷風Ｆが通る空調風洞ゾーン１４が、床スラブ２２とフリーアクセスフロア３０との間に形成される。このため、配線スペース１３の高さと空調風洞ゾーン１４の高さとを独立に最適化することができる。また、配線５３が配置される空間と冷風Ｆが通る空間とが同一である場合に比べて、上下方向に延びるスペーサー３９として機能する部材の強度に対する要求を低くすることができる。このため、データセンターのフロア構造１０全体の設計がより容易になる。また、配線５３を管理するコンピュータシステム管理者の作業エリアと、空調装置５５を管理する空調管理者の作業エリアとが分離されるため、セキュリティ性を向上させることができる。

なお、上述した実施の形態に対して様々な変更を加えることが可能である。以下、必要に応じて図面を参照しながら、変形例について説明する。以下の説明および以下の説明で用いる図面では、上述した実施の形態と同様に構成され得る部分について、上述の実施の形態における対応する部分に対して用いた符号と同一の符号を用いることとし、重複する説明を省略する。また、上述した実施の形態において得られる作用効果が変形例においても得られることが明らかである場合、その説明を省略することもある。

（補助空調装置が設けられる例）
上述の本実施の形態においては、ＣＰＵ室１２に冷風Ｆを供給するための空調装置５５が空調風洞ゾーン１４に配置される例を示した。しかしながら、空調装置５５からの冷風Ｆのみでは冷却能力が不十分である場合、ＣＰＵ室１２内にさらなる冷却装置が設けられていてもよい。例えば図２に示すように、サーバラック５１の内部に、サーバ５２に向けて冷風を供給するための補助空調装置６０が配置され、空調風洞ゾーン１４には、補助空調装置６０に接続される冷媒管６１および排水管６２が設けられていてもよい。この場合、フリーアクセスフロア３０の境界メッシュ３１および上面３６はそれぞれ、冷媒管６１および排水管６２が通過可能に構成される。若しくは、フリーアクセスフロア３０の境界メッシュ３１および上面３６はそれぞれ、冷媒管６１および排水管６２が通過可能な開口を必要に応じて設けることができる構造を有している。

１０ フロア構造
１１ 天井裏空間
１２ ＣＰＵ室
１３ 配線スペース
１４ 空調風洞ゾーン
２１ 天井スラブ
２２ 床スラブ
２３ 天井板
３０ フリーアクセスフロア
３１ 下面
３２ 支持部材
３３ メッシュ筋
３４ 開口部
３６ 上面
３７ 開口部
３９ スペーサー
５１ サーバラック
５２ サーバ
５３ 配線
５５ 空調装置
５６ 空調コイル
５７ 空調ファン
６０ 補助空調装置
６１ 冷媒管
６２ 排水管
Ｆ 冷風

Claims (7)

1. 多数のサーバを収納するデータセンターのフロア構造であって、
   床スラブと、
   前記床スラブから所定の高さの位置に配置されたフリーアクセスフロアと、を備え、
   前記フリーアクセスフロアの上方には、前記サーバを収納する複数のサーバラックが配置されるＣＰＵ室が形成され、
   前記フリーアクセスフロアには、前記サーバに接続される配線が配置される配線スペースが形成され、
   前記床スラブと前記フリーアクセスフロアとの間には、１５００ｍｍ未満の高さを有する空調風洞ゾーンが形成され、
   前記フリーアクセスフロアは、下面と、前記下面の上方に配置され、前記下面との間に前記配線スペースを形成する上面と、を有し、
   前記フリーアクセスフロアの前記下面および前記上面にはそれぞれ、前記空調風洞ゾーンから前記ＣＰＵ室に向けて空調装置からの冷風を通過させるための開口部が形成され、
   前記フリーアクセスフロアの前記下面の前記開口部は、前記配線スペースに配置される前記配線のメンテナンス作業を前記空調風洞ゾーンから行うことができないよう構成されており、
   前記フリーアクセスフロアの前記配線スペースは、前記配線スペースに配置された前記配線のメンテナンス作業を前記ＣＰＵ室から実施可能であるよう構成されている、データセンターのフロア構造。
2. 前記配線スペース内の前記配線は、前記フリーアクセスフロアの前記下面の前記開口部と上下方向において重ならないように配置されている、請求項１に記載のデータセンターのフロア構造。
3. 前記フリーアクセスフロアの前記下面の前記開口部は、前記空調風洞ゾーンから前記配線スペースへ手を差し入れることができないよう構成されている、請求項１または２に記載のデータセンターのフロア構造。
4. 前記フリーアクセスフロアの前記下面は、前記支持部材上に設置されたメッシュ状の境界メッシュによって構成されており、
   前記境界メッシュの隙間が、前記冷風を通過させるための前記開口部として機能する、請求項３に記載のデータセンターのフロア構造。
5. 前記配線スペースの高さが、４００〜７００ｍｍの範囲内である、請求項１乃至４のいずれか一項に記載のデータセンターのフロア構造。
6. 前記ＣＰＵ室に、補助空調装置が設けられており、
   前記空調風洞ゾーンに、前記補助空調装置に接続される冷媒管および排水管が設けられており、
   前記フリーアクセスフロアの前記下面および前記上面はそれぞれ、前記冷媒管および前記排水管が通過可能に構成されている、請求項１乃至５のいずれか一項に記載のデータセンターのフロア構造。
7. 多数のサーバを収納するデータセンターであって、
   コンピュータ室が、請求項１乃至６のいずれか一項に記載のデータセンターのフロア構造を有することを特徴とするデータセンター。

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