JP4860682B2 - Data center waste heat utilization plant cultivation system - Google Patents
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Description
本発明は、建物内にネットワーク機器やサーバやデータなどを設置・保管するインターネットデータセンターの空調システムに係り、特にそのインターネットデータセンターから排出される排熱を利用して植物を栽培するデータセンター排熱利用植物栽培システムに関するものである。 The present invention relates to an Internet data center air conditioning system for installing and storing network devices, servers, data, and the like in a building, and in particular, to a data center exhaust for cultivating plants using exhaust heat exhausted from the Internet data center. The present invention relates to a heat utilization plant cultivation system.
インターネットデータセンター(IDC)では、高度なセキュリティや災害対策を備え完備された建物内に、ネットワーク機器やサーバやデータストレージ機器などを設置・保管する安全な場所を提供すると共に、インターネット接続などの各種通信網へのアクセスインフラ網を提供するサービスやその運用・監視業務なども同時に行っている。このIDCは、首都圏に集中しているが、災害など不慮の事態に対するリスク回避として全国各所にバックアップセンターにもなりうる大型IDCを設置する動きが加速している。 The Internet Data Center (IDC) provides a safe place to install and store network devices, servers, data storage devices, etc. in a fully equipped building equipped with advanced security and disaster countermeasures, as well as various types of Internet connection, etc. At the same time, it provides services that provide an access infrastructure network to the communication network and its operation and monitoring operations. Although IDCs are concentrated in the Tokyo metropolitan area, the movement to install large-scale IDCs that can also serve as backup centers in various parts of the country is accelerating as a risk avoidance for unexpected situations such as disasters.
IDCのサーバ室内には、サーバラックに多数のサーバが収納されており、このサーバが、発熱で過熱状態となって暴走しないように複数のパッケージ型エアコン(PAC)でサーバ室内を空調している。 A large number of servers are housed in a server rack in the server room of the IDC, and the server room is air-conditioned with a plurality of packaged air conditioners (PACs) so as not to run out of heat due to heat generation. .
従来の空調システムとしては、床面を二重床とし、サーバ室内に設置したパッケージ型エアコンからの冷気を床面から上向流で吹き出してサーバラック内のサーバを冷却し、サーバ室の上部の空気(暖気)をパッケージ型エアコンで吸い込んで空調(冷房)するようにしている。 As a conventional air conditioning system, the floor is a double floor, cool air from a packaged air conditioner installed in the server room is blown upward from the floor to cool the server in the server rack, and the upper part of the server room Air (warm air) is sucked with a packaged air conditioner and air-conditioned (cooled).
この際に、ラック同士を背中合わせに向かい合わせ、その間に冷気導入室を形成し、床面からの冷気を冷気導入室に導入し、その冷気導入室からラックの各段のサーバに冷気を分配して流して各サーバを効率的に冷却するシステム(特許文献1)や過熱状態にあるサーバラック上に排熱吸引ダクトを設けて局所的に集中冷却するシステム(特許文献2)が提案されている。 At this time, the racks face each other, a cool air introduction chamber is formed between them, the cool air from the floor is introduced into the cool air introduction chamber, and the cool air is distributed from the cool air introduction chamber to the servers at each stage of the rack. A system (Patent Document 1) that efficiently cools each server by flowing and a system that centrally cools locally by providing an exhaust heat suction duct on a server rack in an overheated state (Patent Document 2) has been proposed. .
しかしながら、上述のシステムは、ラック内のサーバを冷却するのには有効であるものの暖気が、そのままサーバ室に放出されてしまう問題がある。すなわち、サーバを冷却した空気は30℃以上(30〜38℃)になり、これがサーバ室温度となるため、サーバ室内で常時作業する技術作業者にとっては劣悪な環境となってしまう。 However, although the above-described system is effective for cooling the server in the rack, there is a problem that warm air is discharged as it is into the server room. That is, the air that has cooled the server becomes 30 ° C. or higher (30 to 38 ° C.), which becomes the server room temperature, which is a poor environment for technical workers who always work in the server room.
またそもそもサーバ室内で、発熱するサーバを冷却することは、その分の排熱を建物外に排出すること、またはPACのリターン側へ戻し強制冷却することに他ならず、IDCの周辺環境に影響を及ぼし兼ねない懸念があると共に省エネルギーの観点からも看過できない問題がある。 In the first place, cooling a server that generates heat in the server room affects the surrounding environment of the IDC as well as exhausting that amount of heat outside the building or forcibly cooling it back to the PAC return side. There is a problem that cannot be overlooked from the viewpoint of energy saving.
サーバを暖房機器としてみたときのデータセンター(サーバ室)の暖房能力は、敷地1平方メートル当たり、3.0kW(2,580kcal/h)であり、例えばデータセンターのサーバ室の面積を2,700m2とした場合には、8,100kW(696,600kcal/h)の熱が、周辺環境に常時排出されていることになる。 The heating capacity of the data center (server room) when the server is viewed as a heating device is 3.0 kW (2,580 kcal / h) per square meter of the site. For example, the area of the server room of the data center is 2,700 m 2. In this case, 8,100 kW (696,600 kcal / h) of heat is always discharged to the surrounding environment.
最近では、寒冷地で、データセンターの横に温室栽培工場を作り、雪を冷熱エネルギーとして活用し、夏に貯蔵した雪でデータセンターを冷房し、余剰となった冷気を、冬はデータセンターからの排熱を利用して野菜の栽培を行うことが提案されているが、サーバ室の空気を直接温室に導入しても、単位体積当たりの熱量は僅かであり、灯油などで温室内を加熱するのと違って、温室を有効に加熱することは不可能である。 Recently, in a cold region, a greenhouse plant was built next to the data center, using snow as cold energy, cooling the data center with snow stored in summer, and surplus cold air from the data center in winter. It has been proposed to cultivate vegetables using the exhaust heat of heat, but even if the server room air is introduced directly into the greenhouse, the amount of heat per unit volume is small and the inside of the greenhouse is heated with kerosene, etc. Unlike doing it, it is impossible to heat the greenhouse effectively.
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、サーバ室内の作業環境を快適に保ち、しかもデータセンターの周辺環境に影響を与えずに排熱を有効利用して植物を栽培することができるデータセンター排熱利用植物栽培システムを提供することにある。 Therefore, the object of the present invention is to solve the above-mentioned problems, to keep the work environment in the server room comfortable, and to cultivate plants using the exhaust heat effectively without affecting the surrounding environment of the data center. It is to provide a data center exhaust heat utilization plant cultivation system.
上記目的を達成するために請求項1の発明は、データセンター建物内を、底部チャンバーとサーバ室と天井チャンバーとに区画し、建物外に亜熱帯植物を栽培する亜熱帯室を構築し、前記サーバ室内に、多段にサーバを格納するサーバラックを、その前面がサーバ室に開口するように設置し、そのサーバラックの背面に排熱通路を形成すると共に、その排熱通路を上方の天井チャンバーに接続し、その天井チャンバーを接続ダクトを介して亜熱帯室に接続し、他方空調機からの冷気を、前記底部チャンバーを通してサーバ室内に供給し、そのサーバ室に供給された冷気をサーバラックを通して排熱通路に流し、サーバラック内のサーバで加熱された暖気を、天井チャンバーと接続ダクトを介して亜熱帯室に供給するようにしたことを特徴とするデータセンター排熱利用植物栽培システムである。
In order to achieve the above object, the invention of
請求項2の発明は、サーバ室に、サーバラックを背中合わせに設置すると共にその間に、サーバ室床面から天井チャンバーまで垂直に延びる排熱通路を形成した請求項1記載のデータセンター排熱利用植物栽培システムである。
The invention according to claim 2 is the data center exhaust heat utilization plant according to
請求項3の発明は、サーバ室内に空調機械室が区画形成され、その空調機械室内に空調機が設置され、その空調機の冷気吹出口が前記底部チャンバーに接続され、空調機械室に、前記天井チャンバーからの暖気の一部を導入する暖気導入口が設けられると共に、外気を導入する外気導入口が設けられる請求項1又は2記載のデータセンター排熱利用植物栽培システムである。 In the invention of claim 3, an air conditioning machine room is defined in the server room, an air conditioner is installed in the air conditioner room, a cold air outlet of the air conditioner is connected to the bottom chamber, The data center exhaust heat utilizing plant cultivation system according to claim 1 or 2, wherein a warm air introduction port for introducing a part of the warm air from the ceiling chamber is provided, and an outside air introduction port for introducing outside air is provided.
請求項4の発明は、前記天井チャンバー内に、霊芝、アガリスクなどの茸類を栽培する茸類栽培エリアが形成される請求項1又は2記載のデータセンター排熱利用植物栽培システムである。
Invention of
請求項5の発明は、亜熱帯室はガラス張りで形成され、その亜熱帯室に前記接続ダクトに接続された暖気浸み出しダクトが亜熱帯室の床に沿って設けられる請求項1又は2記載のデータセンター排熱利用植物栽培システムである。
The invention according to
請求項6の発明は、前記接続ダクトから供給される30〜38℃暖気で、亜熱帯室内が亜熱帯雰囲気に保たれ、その亜熱帯室でマンゴー、パパイヤなどの亜熱帯植物を栽培する請求項1〜5いずれかに記載のデータセンター排熱利用植物栽培システムである。 Invention of Claim 6 is 30-38 degreeC warm air supplied from the said connection duct, a subtropical room is kept in a subtropical atmosphere, and subtropical plants, such as mango and papaya, are cultivated in the subtropical room. It is the data center waste heat utilization plant cultivation system of crab.
請求項7の発明は、亜熱帯室で、前記天井チャンバー内の茸類栽培エリアで栽培した茸類を、さらに栽培する請求項6記載のデータセンター排熱利用植物栽培システムである。
The invention according to
本発明によれば、底部チャンバーからサーバ室に冷気を流し、その冷気をサーバラックを通して排熱通路に流すことで、サーバ室内の作業環境を最適に保つことができ、しかも、排熱通路に排気された暖気は、亜熱帯室に供給することで、従来の温室のように暖房のための燃料を必要とせずに、常時亜熱帯植物の栽培に適した環境とすることができるという優れた効果を発揮するものである。 According to the present invention, cold air flows from the bottom chamber to the server room, and the cold air flows through the server rack to the exhaust heat passage, so that the working environment in the server room can be kept optimal, and the exhaust air is exhausted to the exhaust heat passage. By supplying the heated air to the subtropical room, it does not require fuel for heating like a conventional greenhouse, and it has an excellent effect that it can always be an environment suitable for cultivation of subtropical plants. To do.
以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。 A preferred embodiment of the present invention will be described below in detail with reference to the accompanying drawings.
図1〜図3は本発明のデータセンター排熱利用植物栽培システムの概略図を示し、図1は全体正面図、図2は図1に示したサーバ室の平面図、図3は図1に示した天井チャンバーと亜熱帯室の平面図である。 1 to 3 are schematic views of a data center waste heat utilization plant cultivation system according to the present invention, FIG. 1 is an overall front view, FIG. 2 is a plan view of the server room shown in FIG. 1, and FIG. It is a top view of the shown ceiling chamber and subtropical room.
図1〜3において、10はインターネットデータセンター建物で、この建物10に隣接してガラス張りで形成された亜熱帯室11が構築される。
1 to 3,
建物10内は、底部チャンバー12とサーバ室13と天井チャンバー14とに区画される。サーバ室13の床面15上には、多段にサーバ16を格納するサーバラック17が多数設置される。サーバラック17は、2台が背中合わせになるように設置され、その間に床面15から上部壁18を通して天井チャンバー14まで垂直に延びる排熱通路20が形成される。
The
サーバ室13には、仕切壁21にて空調機械室22が区画形成され、その空調機械室22にパッケージ型エアコンからなる空調機23が設置される。空調機23は、ケーシング24内に冷却器25と送風ファン26が設けられ、ケーシング24の上部に吸込口27が設けられ、ケーシング24下部に底部チャンバー12に開口する吹出口28が設けられて構成される。また図には示していないが冷却器25には、冷媒を供給循環する外調機が接続されている。
In the
空調機械室22には外気OAの導入口30が設けられ、また上部壁18に天井チャンバー14からの空気(暖気)を一部導入する暖気導入口31が設けられる。
The air
サーバラック17は、その前面がサーバ室13に開口するように形成され、そのサーバラック17の前面の床面15には、底部チャンバー12からの冷気を上向流でサーバ室13に吹き出す冷気口32が設けられる。
The
天井チャンバー14内には、霊芝、アガリスクなどの茸類33を高温・暗所で栽培する茸類栽培エリア34が形成される。この茸類栽培エリア34は、図3に示すように、排熱通路20の両側に沿うように設けられた栽培コンベア35からなり、その栽培コンベア35上に、茸類33が栽培用の密閉容器36に収容されると共に密閉容器36内が生育に必要な湿度を保てるようにされる。
In the
また栽培コンベア35の搬出入端には、栽培コンベア35を手動で移動するための回転ハンドル37が設けられる。
A rotation handle 37 for manually moving the
この天井チャンバー14の上部壁18の床面18fには、作業者となるシルバーや視覚障害者が車いす38で移動できる通路40が形成され、また建物10には天井チャンバー14内に作業者や生産物を入出するためのエレベータ装置41が設けられる。
The floor surface 18f of the
天井チャンバー14と亜熱帯室11とは接続ダクト42で接続され、その接続ダクト42にファン43が接続されると共に接続ダクト42に、外気を導入するダンパー装置45が接続される。このダンパー装置45には、導入する外気の温度が低いときに外気を加熱するヒータ(図示せず)が設けられる。
The
ファン43には、亜熱帯室11に暖気を吹き出すための暖気浸み出しダクト46が接続され、その暖気浸み出しダクト46が亜熱帯室11の床11fの上に沿って設けられる。暖気浸み出しダクト46は、ダクトに多数の小孔を穿って形成され、小孔から暖気を吹き出すことで、亜熱帯室11にくまなく暖気を吹き出すように構成される。
The
亜熱帯室11では、マンゴー、パパイヤ、観葉植物、蘭などの花卉類、柑橘類などの亜熱帯植物50を栽培する亜熱帯植物エリア51と、天井チャンバー14で栽培した茸類33をさらに成長させる茸類エリア52が形成され、これらエリア51,52が間仕切り53で仕切られるようになっている。また亜熱帯植物エリア51と茸類エリア52に沿って作業用の通路54が形成され、亜熱帯室11の上部には、暖気を排出するための排気口55が形成される。
In the
次に本発明の作用を説明する。 Next, the operation of the present invention will be described.
サーバ室13に設置したサーバラック17に多段に格納したサーバ16からは、24時間安定的に多量の低温発熱が発生している。
A large amount of low-temperature heat is stably generated from the
空調機23では、暖気導入口31と外気OAの導入口30から空調機械室22に導入された暖気と外気OAを冷却し、その冷気を吹出口28から底部チャンバー12に吹き出し、サーバラック17の前面の冷気口32から上向流で吹き出す。冷気はサーバラック17内を水平に流れて各段のサーバ16を冷却することで昇温され、30〜38℃程度の暖気となって排気通路20に流れる。
In the
このように冷気を冷気口32からサーバ室13に吹き出すことで、従来のように暖気をサーバ室に排出するのと違って、サーバ室13の環境を最適にすることができると共に排気通路20に流れた暖気はサーバ16の発熱を回収した熱量の高いのもが得られる。
Thus, by blowing out the cold air from the
次に排気通路20に排出された暖気は、天井チャンバー14に流れ、天井チャンバー14から接続ダクト42を介し、ファン43から暖気浸み出しダクト46にて亜熱帯室11に吹き出され、亜熱帯室11から上部の排気口55を通して排気される。この排気空気は亜熱帯室11を暖房した後の空気であり、しかも亜熱帯植物50が消費した空気であり、周辺環境にもよいものとなる。
Next, the warm air exhausted into the
また、天井チャンバー14と亜熱帯室11は、常時温度が30〜38℃の暖気が供給され、約30℃の雰囲気に保たれる。天井チャンバー14は、建物10内にあるため、照明器具などを特に使用しないで栽培できる茸類33の初期成育環境に適している。すなわち霊芝(茸類33)の菌糸体は30〜40℃で良く成長するため、これを密閉容器36に入れ、適度の湿度を与えることで生育に適した環境とすることができる。
In addition, the
亜熱帯室11では、天井チャンバー14で、ある程度生育した茸類33を密閉容器36から取り出して栽培し、またマンゴーやパパイヤなどの亜熱帯植物50を栽培する環境に適したものとすることができる。また接続ダクト42のダンパー装置45から接続ダクト42内に外気をそのまま導入したり、この導入外気をヒータで加熱することで亜熱帯室11に吹き出す暖気量と暖気の温度を自在に調整することも可能となる。
In the
上述したように、サーバ室13でのサーバ16の発熱量は、通常敷地1平方メートル当たり、3.0kW(2,580kcal/h)であり、サーバ室の面積を2,700m2とした場合には、8,100kW(6,966,000kcal/h)の発熱量となる。
As described above, the amount of heat generated by the
ここで、空調機械室22に導入する外気OAと天井チャンバー14から導入する暖気の各導入量は、季節によって調整するが、冬季には、外気OAの全量を空調機23に流すことで、空調機23は、外気を冷却器25で冷却することなく送風ファン26のみを稼動することができると共に6,966000kcal/hの暖房能力が得られる。
Here, the amount of each of the outside air OA introduced into the air
また夏季では外気温が30℃以上と高い場合には、天井チャンバー14からの暖気を導入循環して空調機23で冷却するが、天井チャンバー14からの暖気の全量を循環すると亜熱帯室11への暖気量がなくなるため、最低でも、例えば、循環量を83%、外気導入量17%とすると、8,100kW×0.17=(1,377kW(1,184,220kcal/h)の暖房能力が得られる。
Also, in the summer, when the outside air temperature is as high as 30 ° C. or higher, warm air from the
この亜熱帯室11での必要暖房能力は、敷地1平方メートル当たり、0.25kW(215kcal/h)であり、最低限の暖房の能力で換算した栽培面積は、1,377kW÷0.25kW=5,508m2であり、建物10の壁面や接続ダクト42での外気負荷による熱ロスの影響を考慮して有効利用排熱を30%としても、約1600m2の栽培面積を確保、すなわちデータセンターのサーバ室13の床面積の約60%の栽培面積を得ることが可能となる。
The required heating capacity in the
亜熱帯果実であるマンゴーは、従来温室栽培で広く栽培されているが、栽培適温は24〜30℃であり、冬季では、その温度を常時維持すると暖房費がかさむため、7〜8℃の温度で休眠させて越冬させ、6〜9月に果実を成熟させるようにしている。本発明の亜熱帯室11は30〜38℃の暖気を常時供給できるため、マンゴーの栽培適温24〜30℃の亜熱帯雰囲気に常時保つことが可能であり、一年中マンゴーの増殖と結実を行うことが可能となり、しかもサーバ16からの排熱を利用するため、冷房に要する空調機23の負荷もすくなくランニングコストを低くできると共に、栽培した茸類33や亜熱帯植物50の果実は、商品として生産販売できるため、省エネルギーとランニングコストの低減化が図れる。
Mango, which is a subtropical fruit, has been widely cultivated in conventional greenhouse cultivation, but the optimum cultivation temperature is 24-30 ° C. In winter, if the temperature is constantly maintained, heating costs increase, so the temperature is 7-8 ° C. It is put to sleep and allowed to winter, and the fruits are allowed to mature in June-September. Since the
このように、本発明はインターネットデータセンターから常時排出される排熱を利用して茸類や亜熱帯植物を栽培することが可能となる。 As described above, the present invention makes it possible to cultivate mosses and subtropical plants using the exhaust heat constantly discharged from the Internet data center.
10 建物
11 亜熱帯室
12 底部チャンバー
13 サーバ室
14 天井チャンバー
16 サーバ
17 サーバラック
20 排熱通路
23 空調機
42 接続ダクト
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