JP2017049787A - データセンターの空調システム - Google Patents

Abstract

【課題】 サーバラックを高密度で配置でき、冷気（給気）Ａｃ及び暖気（還気）Ａｈを搬送する動力を大幅に低減でき、サーバの冷却効果を格段に向上できるデータセンターの空調システムを提供する。
【解決手段】 フリーアクセスフロア３上に、サーバを収納したサーバラック１１を多数連続して配置したサーバラック列１２を複数列配置し、隣接するサーバラック列１２，１２との間隔を通路１３としたデータセンターにおいて、天井裏エリア３０に、サーバラック列１２と直交方向に複数の空調装置１６，１６，・・・を配置し、その空調装置１６の直下に、サーバラック列１２と直交方向に供給チャンバー１７及び排気チャンバー１８を並行して配置する。供給チャンバー１７から冷気（給気）Ａｃをコールドアイル通路１３ａに供給し、ホットアイル通路１３ｂから暖気（還気）Ａｈを排気チャンバー１８に排出する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、データセンターの空調システムに関するものであって、特には、サーバラックを多数連続して配置したサーバラック列を複数列配置したデータセンターのサーバ室における空調システムに関するものである。

データセンターのサーバ室では、図６に示すように、通常、床スラブ１０１上にフリーアクセスフロア１０２が配設され、このフリーアクセスフロア１０２上に、サーバを収納した多数のサーバラック１０３が連続して列状に設置されている。そして、床スラブ１０１とフリーアクセスフロア１０２との間の床下エリア１１０に電源ケーブル、通信ケーブル等１０４が載置されている。

このようなデータセンターのサーバ室では、床下エリア１１０に冷気（給気）Ａｃが供給され、この冷気（給気）Ａｃがフリーアクセスフロア１０２に形成された開口部１０２ａからサーバエリア１２０に導入され、サーバラック１０３の前面からサーバに供給されるようになっている。そして、サーバの背面から排出された暖気（還気）Ａｈは、天井面１０５に形成された開口部１０５ａから天井裏エリア１３０へと排出されるようになっている。

しかし、上記従来の空調システムでは、床下エリア１１０に電源ケーブル、通信ケーブル等１０４が載置されているため、冷気（給気）Ａｃが効率的に流通し難く、又、サーバエリア１２０において冷気（給気）Ａｃと暖気（還気）Ａｈとが混合し易いため、サーバの冷却効果が必ずしも良好ではなかった。

このような問題点を解消するため、図７に示すように、床下エリア２１０に格子状に鉄骨２０６ａ，２０６ｂを配設して、床下エリア２１０を管理者Ｍが移動できる高さとすると共に、サーバラック２０３の上方にアイルキャップ２０７を配設したものが提案されている（特許文献１参照）。

特許文献１に記載された空調システムによれば、床下エリア２１０が十分に広いため、冷気（給気）Ａｃの流通はスムーズであると共に、アイルキャップ２０７を配設したために、サーバエリア２２０において冷気（給気）Ａｃと暖気（還気）Ａｈとが混合し難く、サーバの冷却効率も向上することができる。

特開２０１１−０６９５４２号公報

しかし、日本における建物の面積算定基準からすると、特許文献１に記載の空調システムでは、床下エリア２１０の全面が面積算入される上に、サーバエリア２２０の端部において、天井裏エリア２３０から床下エリア２１０に暖気（還気）Ａｈを戻す風道空間を画成する面積が必要となる。
しかし、建物の敷地面積に対する建設可能な建物の面積は法規で上限があるため、一定の建物の面積の中で、床下エリア２１０の面積、床下エリア２１０に暖気（還気）Ａｈを戻す風道空間の面積が必要になることは、サーバエリア２２０の面積を十分に確保できないこととなり、よって、建物の総面積に対して、サーバラック２０３を効率的に配置することができなかった。

一方、建物の高さの観点からすると、サーバ室の高さは、床下エリア２１０の高さ、サーバエリア２２０の高さ及び天井裏エリア２３０の高さの合計になるが、床下エリア２１０は管理者Ｍが移動可能な高さが必要となるため、サーバ室の総高さが大きくなり、限られた建物の高さの中では、サーバ室を効率的に構築することができなかった。

又、近年にあっては、サーバ機器類の発熱量が従来に比して大きくなると共に、サーバ収納の高密度化も進んでいる。それに伴って、空気を熱媒とする冷却方式では、より多くの冷気（給気）Ａｃを流通させる必要性が増し、搬送動力の低減による省エネルギー性能を高めるためにも、冷気（給気）Ａｃの流路を拡大することが必要とされる。
一方で、建物の空間的制約によって、無制限に冷気（給気）Ａｃの流路を拡大することは困難であり、冷却効率、搬送効率を高めるために、サーバラック２０３近傍に空調装置を配置する必要性が増している。

さらに、サーバラック２０３一台当たりにより多くの冷気（給気）Ａｃを供給することが必要になった結果、冷却されて比重が大きくなった冷気（給気）Ａｃを床下エリア２１０から上方のサーバエリア２２０に供給するために、冷気（給気）Ａｃを搬送する大きな動力が必要になると共に、サーバラック２０３の上部まで冷気（給気）Ａｃが供給され難くなって、サーバの冷却効果が十分ではない場合もあった。

さらには、本来は、サーバ機器類及び空調システムのメンテナンスの際に管理者Ｍが移動する動線は、セキュリティー上の理由からは分離することが好ましいが、空調装置をサーバラック近傍に配置しているために、管理者Ｍが移動する動線を分離するのは困難であった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みて為されたものであって、建設可能な建物の面積の中で、サーバラックの配列幅に大きな制約を与えることなく、サーバ室を効率的に十分に広くとることができ、限られた建物の高さの中で、サーバ室を効率的に積層配置することができて、サーバラックをサーバエリアの全面に高密度で配置することができるデータセンターの空調システムを提供することを目的とする。

又、比重の小さい暖気（還気）Ａｈを上向きに吸い込み、比重の大きい冷気（給気）Ａｃを下向きに吐き出すようにして、冷気（給気）Ａｃ及び暖気（還気）Ａｈを搬送する動力を大幅に低減でき、サーバラックの上部まで冷気（給気）Ａｃが十分に供給されて、サーバの冷却効果を格段に向上させることができ、かつ、サーバ機器類及び空調システムのメンテナンスの際の動線を分離できるデータセンターの空調システムを提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のデータセンターの空調システムは、フリーアクセスフロア上に、サーバを収納したサーバラックを多数連続配置したサーバラック列を複数列配置し、隣接するサーバラック列の間隔を通路にしたデータセンターにおいて、天井裏エリアに、前記サーバラック列と直交方向に複数の空調装置を配置し、前記空調装置の直下に、前記サーバラック列と直交方向に供給チャンバー及び排気チャンバーを並行して配置したことを特徴とする。

前記供給チャンバーは、その上面に、前記空調装置の空気流出口に対応した位置に冷気（給気）流入口を形成すると共に、その下面に、前記通路の１つ置きのコールドアイル通路に対応した位置に冷気（給気）流出口を形成したことを特徴とする。

前記排気チャンバーは、その上面に、前記空調装置の流入口に対応した位置に暖気（還気）流出口を形成すると共に、その下面に、前記通路の１つ置きのホットアイル通路に対応した位置に暖気（還気）流入口を形成したことを特徴とする。

ここで、前記供給チャンバーと前記排気チャンバーとの間の空間を点検廊下とすれば、管理者は空調装置のメンテナンスを効率的に実施することができる。

又、前記空調装置を設置する床面を支持する支持部材（支持梁）を空調装置の設置スペースに配設すれば、支持梁の寸法が有効に取れて、天井裏エリアの高さ方向の寸法を小さくすることができる。

本発明のデータセンターの空調システムは、天井裏エリアから冷気（給気）をサーバエリアに供給し、暖気（還気）を天井裏エリアに排出するものであるから、空気の流れは極めてスムーズであり、比重の大きくなった冷気（給気）を下向きに搬送し、比重の小さくなった暖気（還気）を上向きに吸い込むため、冷気（給気）及び暖気（還気）の搬送動力を大幅に低減できる。

又、サーバラックの上部から下部まで十分に冷気（給気）が供給されるから、サーバの冷却効果を格段に向上させることができる。

又、日本における建物の面積算定基準からすると、天井裏エリアの面積は空調装置周辺の床のある部分に限定されているので、一定の建物の面積の中で計画した場合には、サーバエリアの面積を十分に確保することができ、サーバラックを効率的に配置することができる。

さらに、サーバ室の高さは、床下エリアの高さ、サーバエリアの高さ及び天井裏エリアの高さの合計になるが、空調装置を床下エリアに設置せず、天井裏エリアに設置し、天井裏エリアの空調装置の設置スペースに有効な支持梁を設けることによって、サーバエリアに要する総高さは低くなり、限られた建物の高さの中で、サーバエリアを効率的に積層配置することができる。

本発明のデータセンターの空調システムの概略構成図である。 本発明のデータセンターの空調システムにおいて、冷気（給気）Ａｃの流れを示す説明図である。 本発明のデータセンターの空調システムにおいて、（Ａ）はサーバラック列に直交する断面から視た冷気（給気）Ａｃの流れを示す説明図、（Ｂ）はサーバラック列に平行な断面から視た冷気（給気）Ａｃの流れを示す説明図である。 本発明のデータセンターの空調システムにおいて、暖気（還気）Ａｈの流れを示す説明図である。 本発明のデータセンターの空調システムにおいて、（Ａ）はサーバラック列に直交する断面から視た暖気（還気）Ａｈの流れを示す説明図、（Ｂ）はサーバラック列に平行な断面から視た暖気（還気）Ａｈの流れを示す説明図である。 従来のデータセンターの空調システムの概略構成図である。 従来のデータセンターの空調システムの概略構成図である。

本発明のデータセンターの空調システムの好適な実施形態について、以下、図面を参照して説明する。

先ず、データセンターの構造を説明すれば、図１乃至５に示すように、床スラブ１上に支持部材２を介してフリーアクセスフロア３が配設され、床スラブ１とフリーアクセスフロア３との間の空間によって床下エリア１０が画成される。

このフリーアクセスフロア３上には、サーバを収納したサーバラック１１が連続して配置されると共に、多数のサーバラック１１から構成されるサーバラック列１２が、サーバラック１１の連続配置方向と直交方向に所定間隔で配置されている。隣接するサーバラック列１２，１２の間隔は、システム管理者Ｍが移動するための通路１３となる。そして、サーバラック列１２、通路１３を含めてサーバエリア２０が画成される。

サーバエリア２０の上方には天井１４が配設され、天井１４は支持部材（支持梁）１５を介して天井スラブ３１に支持され、天井１４と天井スラブ３１との間の空間によって天井裏エリア３０が画成される。

次に、本発明のデータセンターの空調システムについて説明すれば、上記天井１４の上面に空調装置１６が複数載置されているが、この空調装置１６，１６，・・・は、上記サーバラック列１２と直交方向に配置される。又、空調装置１６の下面には空気流出口１６ａを形成してあると共に、その側面には空気流入口１６ｂを形成してある。

上記空調装置１６の直下に、供給チャンバー１７がその長さ方向を上記サーバラック列１２のサーバラック１１配列方向と直交方向になるよう配置されている。供給チャンバー１７の上面には、上記空調装置１６の空気流出口１６ａに対応した位置に冷気（給気）流入口１７ａを形成してあると共に、その下面には、上記通路１３の１つ置きのコールドアイル通路１３ａに対応したコールドアイルの直上位置に冷気（給気）流出口１７ｂを形成してある。

上記供給チャンバー１７と並行状に、排気チャンバー１８がその長さ方向を上記サーバラック列１２のサーバラック１１配列方向と直交方向になるよう配置されている。排気チャンバー１８の上面には、上記空調装置１６の空気流入口１６ｂに対応した位置に暖気（還気）流出口１８ｂを形成してあると共に、その下面には、上記通路１３の１つ置きのホットアイル通路１３ｂに対応したホットアイルの直上位置に暖気（還気）流入口１８ａを形成してある。

又、供給チャンバー１７と排気チャンバー１８との間の空間を点検廊下２１とし、この点検廊下２１の床部分に空調装置１６の配管２２を配置してある。管理者Ｍは、この点検廊下２１を移動して空調装置１６のメンテナンスを効率的に実施することができる。

ここで、コールドアイルとは、機器を冷却するための冷気が流通する機器の前面側の空間を意味し、ホットアイルとは、機器から排出された暖気が流通する機器の背面側の空間を意味する。

本発明のデータセンターの空調システムは、以上のような構成であって、以下のような作用、効果を奏する。

先ず、空調装置１６の空気流出口１６ａから下方に向けて流出した冷気（給気）Ａｃは、供給チャンバー１７の冷気（給気）流入口１７ａから供給チャンバー１７内に流入する。そして、冷気（給気）Ａｃは、供給チャンバー１７内を流通して、冷気（給気）流出口１７ｂからサーバエリア２０内に流出する。

ここで、冷気（給気）流出口１７ｂはコールドアイル通路１３ａに対応した位置に形成されているから、冷気（給気）Ａｃは、サーバラック１１の上方から下降してコールドアイル通路１３ａに流入し、その両側のサーバラック１１，１１の側面からサーバラック１１，１１内を流通する。

次に、サーバラック１１内を流通した後の暖気（還気）Ａｈは、上記コールドアイル通路１３ａと隣接するホットアイル通路１３ｂに流入するが、暖気（還気）流入口１８ａはホットアイル通路１３ｂに対応した位置に形成されているから、暖気（還気）Ａｈは、ホットアイル通路１３ｂを上昇して、暖気（還気）流入口１８ａから排気チャンバー１８内に流入する。

排気チャンバー１８内を流通した暖気（還気）Ａｈは、暖気（還気）流出口１８ｂから天井裏エリア３０に流出し、空調装置１６の空気流入口１６ｂから空調装置１６に還流される。

以上のように、本発明のデータセンターの空調システムは、天井裏エリア３０から冷気（給気）Ａｃをサーバエリア２０に供給し、暖気（還気）Ａｈを天井裏エリア３０に排出するものであり、冷気（給気）Ａｃは下降し、暖気（還気）Ａｈは上昇する、という自然の理を利用するものであるから、空気の流れは極めてスムーズであり、冷気（給気）Ａｃを搬送する動力を大幅に低減できると共に、サーバラック１１の上部から下部まで十分に冷気（給気）Ａｃを供給することができるから、サーバの冷却効果を格段に向上させることができる。

日本における建物の面積算定基準からすると、天井裏エリア３０の面積は空調装置１６周辺の床のある部分に限定されているので、一定の建物の面積の中で構築を計画した場合にも、サーバエリア２０の面積を十分に確保することができて、サーバラック１１を効率的に配置することができる。

又、サーバ室の高さは、床下エリア１０の高さ、サーバエリア２０の高さ及び天井裏エリア３０の高さの合計になるが、空調装置１６を床下エリア１０に設置せず、天井裏エリア３０に設置して、天井裏エリア３０内の空調装置１６の設置スペースに有効な支持部材（支持梁）１５を配設することによって、サーバエリア２０に要する総高さは低くなり、限られた建物の高さの中で、サーバエリア２０を効率的に形成することができる。

１ 床スラブ
２ 支持部材
３ フリーアクセスフロア
１０ 床下エリア
１１ サーバラック
１２ サーバラック列
１３ 通路
１３ａ コールドアイル通路
１３ｂ ホットアイル通路
１４ 天井
１５ 支持部材（支持梁）
１６ 空調装置
１６ａ 空気流出口
１６ｂ 空気流入口
１７ 供給チャンバー
１７ａ 冷気（給気）流入口
１７ｂ 冷気（給気）流出口
１８ 排気チャンバー
１８ａ 暖気（還気）流入口
１８ｂ 暖気（還気）流出口
２０ サーバエリア
２１ 点検廊下
２２ 配管
３０ 天井裏エリア
３１ 天井スラブ
Ａｃ 冷気（給気）
Ａｈ 暖気（還気）

Claims (5)

1. フリーアクセスフロア上に、サーバを収納したサーバラックを多数連続配置したサーバラック列を複数列配置し、隣接するサーバラック列の間隔を通路にしたデータセンターにおいて、天井裏エリアに、前記サーバラック列と直交方向に複数の空調装置を配置し、前記空調装置の直下に、前記サーバラック列と直交方向に供給チャンバー及び排気チャンバーを並行して配置したことを特徴とするデータセンターの空調システム。
2. 前記供給チャンバーは、その上面に、前記空調装置の空気流出口に対応した位置に冷気（給気）流入口を形成すると共に、その下面に、前記通路の１つ置きのコールドアイル通路に対応した位置に冷気（給気）流出口を形成してあることを特徴とする請求項１に記載のデータセンターの空調システム。
3. 前記排気チャンバーは、その上面に、前記空調装置の空気流入口に対応した位置に暖気（還気）流出口を形成すると共に、その下面に、前記通路の１つ置きのホットアイル通路に対応した位置に暖気（還気）流入口を形成してあることを特徴とする請求項１に記載のデータセンターの空調システム。
4. 前記供給チャンバーと前記排気チャンバーとの間の空間を点検廊下としたことを特徴とする請求項１乃至３の何れかに記載のデータセンターの空調システム。
5. 前記空調装置を設置する床面を支持する支部部材（支持梁）を前記空調装置の設置スペースに配設したことを特徴とする請求項１乃至４の何れかに記載のデータセンターの空調システム。
   
   
   
   
   
   
   

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