JP5283164B2

JP5283164B2 - データセンタ施設、サーバルームおよび省エネルギー化手法

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Publication number: JP5283164B2
Application number: JP2008213968A
Authority: JP
Inventors: 真人山口; 均高木; 章 ▲吉▼田; 良一小高; 純司藤田
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 2008-08-22
Filing date: 2008-08-22
Publication date: 2013-09-04
Anticipated expiration: 2028-08-22
Also published as: JP2010049540A

Description

本発明は、情報処理装置を複数格納するデータセンタ施設、サーバルームに関する。詳しくは、データセンタ施設およびサーバルームの構成および構造に関する。

昨今、地球温暖化対策として、省電力化が様々な分野で取り組まれている。このような取り組みの中で、論理演算処理を行うサーバ（演算処理設備）を格納して様々なサービスを提供するデータセンタやサーバルームにおいても、省電力化の検討がなされている。

関連するデータセンタやサーバルームで用いられる技術としては、例えば、特許文献１ないし２が挙げられる。

特許文献１には、複数のサーバ用情報処理装置（中央演算装置や記憶装置、ネットワーク装置など）を格納するラックが記載されている。特許文献１に記載のラックは、格納する演算処理設備に求められた冷却のための空気流を確保する構造に特徴を有している。

一般的に、小型のサーバシステムであれば、空気を冷媒として使用することで、格納する演算処理設備の熱による破壊を防止でき、オフィスと同等の周囲温度で運用可能である。

特許文献２には、サーバ用情報処理装置（電子設備機器）を収容し、かつ、冷却を要する大規模なサーバシステム（モジュラーデータセンタ）が記載されている。特許文献２に記載の大規模なサーバシステムは、前面から吸気して背面から排気する複数のラック（ハウジング）で一体的に構成され、表面を複数のラックの前面で覆うと共に、ラックの背面を一箇所（ホット領域）に集中するようにラックを配設し、該複数のラックから排気される空気（熱ガス）をホット領域から効率よく集中的に排出することに特徴を有している。

特表２００７−５０２０２７号公報特開２００８−５０２０８２号公報

データセンタ及びサーバルームには、格納する演算処理設備を効率良く冷却（廃熱）することを強く求められる。また、上記関連する技術に記載されているような空気を冷媒とするサーバシステムでは、周囲の空気温度に多大な影響を受ける為、冷却設備を設ける必要がある。具体的には、空調システムなどを用いて、サーバシステムの周囲温度（サーバシステムの吸込み温度）を、例えば２５℃程度以下の温度に保つ必要性がある。

データセンタは、安定性を強く求められる為、様々な冷却設備を設けて、確実に格納する演算処理設備の許容温度内に抑えて運用する必要がある。このため、データセンタでは、冷却に多大なエネルギーを必要としている。また、データセンタでは、冷却以外にも変電や照明などにもエネルギーを必要としており、情報処理装置の論理演算処理以外に多大なエネルギーを消費している。

データセンタでは、前述の論理演算処理に付随して使用されるエネルギーの効率利用を図ることが求められる。また、昨今の温暖化対策として、経済性以上にＣＯ_２削減の為の省エネルギー化が強く求められている。

特許文献１及び特許文献２に記載されたサーバシステムでは、情報処理装置の冷却のみを解決しており、冷却に用いられるエネルギーの省エネルギー化について、なんら考慮されていない。また、サーバシステムを設置するサーバルームやデータセンタ全体の冷却をなんら考慮していない。

本発明の目的は、上記課題に鑑み、省エネルギー化可能なデータセンタ施設を提供することにある。

本発明の別の目的は、省エネルギー化可能なサーバルームを提供することにある。

本発明のデータセンタ施設は、論理演算処理に用いられる個々に熱耐性の異なる複数種類の装置群を夫々が有する熱耐性毎に纏めて異なる空間に分別格納された演算処理設備と、前記演算処理設備が格納される空間と熱的に分別された空間内に備えられた前記演算処理設備に対して直流電源を供給する電源設備と、前記演算処理設備と前記電源設備とを夫々独立して冷却する冷却設備と、前記演算処理設備および前記電源設備が熱耐性毎に分別格納される夫々の空間を熱的に分別する遮熱手段と、を備え、前記冷却設備を用いて、熱耐性毎に纏められた装置群毎および前記電源設備を、分別された夫々の空間毎に独立させて夫々の熱耐性に基づいた設定温度に温度管理することを特徴とする。
本発明のサーバルームは、論理演算処理に用いられる個々に熱耐性の異なる複数種類の装置群を夫々が有する熱耐性毎に纏めて異なる空間に分別格納された演算処理設備と、前記演算処理設備が格納される空間と熱的に分別された空間内に備えられた前記演算処理設備に対して直流電源を供給する電源設備と、前記演算処理設備と前記電源設備とを夫々独立して冷却する冷却設備と、前記演算処理設備および前記電源設備が熱耐性毎に分別格納される夫々の空間を熱的に分別する遮熱手段と、を備え、前記冷却設備を用いて、熱耐性毎に纏められた装置群毎および前記電源設備を、分別された夫々の空間毎に独立させて夫々の熱耐性に基づいた設定温度に温度管理することを特徴とする。

本発明の省エネルギー化手法は、データセンタ施設又はサーバルームで用いられる省エネルギー化手法であって、論理演算処理に用いられる個々に熱耐性の異なる複数種類の装置群を夫々が有する熱耐性毎に纏めて異なる空間に該夫々の空間を熱的に分別する遮熱手段を介して分別格納された演算処理設備を、冷却設備を用いて夫々の空間毎に格納される装置群の熱耐性に基づいた設定温度で温度管理し、前記演算処理設備に対して直流電源を供給する前記演算処理設備が格納される空間と熱的に分別された空間に夫々の空間を熱的に分別する遮熱手段を介して格納された電源設備を、冷却設備を格納される前記電源設備の熱耐性に基づいた設定温度で温度管理することを特徴とする。

本発明によれば、省エネルギー化可能なデータセンタ施設を提供できる。また、省エネルギー化可能なサーバルームを提供できる。

本発明の要旨は、データセンタ又はサーバルーム内で、論理演算処理を行う演算処理設備と当該演算処理設備に対して直流電源を供給する電源設備とを熱的に別々の空間に設置することにある。尚、一般的なサーバシステムにおいては、演算処理設備と電源設備とは、同一筐体（ラック）内に設置している。

本発明の第１の実施の形態を図１に基づいて説明する。尚、本発明と関係が薄い設備等の説明は省略する。

図１は、実施の形態のデータセンタ施設１を例示する構成図である。
データセンタ施設１の設備構成は、図１に示すように、概ね、複数のサーバラック１０、電源設備２０、受電設備３０、冷却設備４１及び冷却設備４２で構成されている。また、電源設備２０及び受電設備３０には、夫々、非常用電源設備５０、無停電電源装置設備６０が付設されている。

データセンタ施設１の構造は、概ね、複数のサーバラック１０を格納する第１の空間と、電源設備２０を格納する第２の空間に分けられる。第１の空間と第２の空間との間には、夫々の空間を熱的に遮断（遮熱）する隔壁が設けられている。

サーバラック１０は、第１の空間に設置され、演算処理設備（複数の情報処理装置）を格納する。サーバラックに格納される演算処理設備は、中央演算装置（基板、ブレード）１００やネットワーク装置（基板、ブレード）、記憶装置（基板、ブレード）２００などである。

電源設備２０は、第２の空間に設置され、サーバラック１０に格納される演算処理設備に対して直流電源を供給する。本実施の形態では、直流４８Ｖ、１２Ｖ、５Ｖ、３．３Ｖを供給する。尚、例示した供給する電圧は、演算処理設備を駆動させる電圧であって、特に限定するものではない。

受電設備３０は、電源設備２０に対して高圧交流電源（６．６ＫＶ）から受電した電気エネルギーを商用交流電源（１００Ｖ／２００Ｖ）に変換して供給する。また、データセンタ施設１内の冷却設備４１及び冷却設備４２に電気エネルギーを供給する。尚、受電設備３０は、キュービクル式の高圧受電設備でも良いし、開放型の高圧受電設備でも良い。また、受電設備３０は、必ずしもデータセンタ施設１内（屋内）に設置する必要は無く、データセンタ施設１の地下や屋上、近傍などに付設してもよい。

冷却設備４１は、第１の空間に設置され、格納する演算処理設備（中央演算装置１００等）の所定の設定温度である熱耐性以下の温度（許容温度）に第１の空間を温度制御する。

冷却設備４２は、第２の空間に設置され、格納する電源設備２０の熱耐性以下の温度（許容温度）に第２の空間を温度制御する。

非常用電源設備５０は、受電設備３０への受電が停止した場合に電動機や蓄電池を用いて電源設備２０及び冷却設備４１、４２に電気エネルギーを供給する。尚、非常用電源設備５０は、図１に示すように第２の空間に設置してもよいし、データセンタ施設１の地下や屋上、近傍などに付設してもよい。

無停電電源装置設備６０は、電源設備２０への受電が停止した場合にバッテリやキャパシタを用いてサーバラック１０に格納される演算処理設備及び演算処理設備の論理演算処理に伴い必要となる装置に電気エネルギーを供給する。

上記夫々の空間に格納される設備や装置の熱耐性（所定の温度）は、各設備や装置の仕様書から求めても良いし、他の方法を用いて定めても良い。例えば、設備が温度によって破壊される最大温度を用いても良いし、装置が所定の効率で動作する温度でも良い。本実施の形態では、冷却設備４１によって、周囲温度をＴ１に設定する。同様に、冷却設備４２によって、周囲温度をＴ２に設定する。

隔壁は、第１の空間と第２の空間とを熱的に分ける遮熱手段であり、サーバルームの構造物（建造物）として設けても良いし、構造物とは別に設けても良い。

このような構成及び構造において、実施の形態のデータセンタ施設１は、省エネルギー化を実現できる。

ここで、冷却設備の一例を、図２を用いて説明する。

図２は、演算処理設備を冷却する冷却設備４００を例示する斜視図である。図２に示す冷却装置４００は、例えば、冷却設備４１などに使用できる。
例示の冷却設備４００は、送風機４１０及び熱交換器４２０を有し、中央演算装置１００及び記憶装置２００を格納するラックに付設される。また、冷却設備の一部として、当該ラック内の中央演算装置１００及び記憶装置２００が格納されない空き空間に、ラックの内部に流れる冷媒流（気流）が中央演算装置１００及び記憶装置２００と等価的である整流板４３０を設ける。

このようにすることによって、ラック内部に流れる冷媒流（気流）の温度を調節可能として、冷却に要する不要なエネルギーの浪費を避けられる。更に、整流板を冷却設備として設けることによって、ラックの内部に流れる冷媒流が均一となり、効果的に冷却できる。

次に、本発明の第１の実施の形態のデータセンタ施設１の温度制御動作について説明する。

図３は、データセンタ施設１の温度制御を示すフローチャートである。
データセンタ施設１の温度制御動作は、図３に示すとおり、演算処理設備、および、電源設備２０の熱耐性に基づいて、夫々の所定の温度である第１の設定温度、第２の設定温度を決定する（Ｓ３０１）。その後、演算処理設備を第１の設定温度（Ｔ１）で温度制御し、電源設備２０を第２の設定温度（Ｔ２）で温度制御する（Ｓ３０２）。夫々の所定の温度に従って、フィードバック制御等を行ない（Ｓ３０３）、夫々の所定の温度に温度管理する（Ｓ３０４）。

尚、第１及び第２の設定温度での温度制御は、個々の冷却設備によって行なっても良いし、各冷却設備を統括的に管理する温度コントロール装置（図示せず）によって行なっても良い。温度コントロール装置によって各冷却設備を統括的に管理するようにすれば、温度コントロール装置が各冷却設備の出力を調節し、Ｔ１＜Ｔ２の温度条件を維持するように制御できる。

このように本温度制御動作によれば、第１及び第２の設定温度に基づいて、演算処理設備および電源設備２０を夫々の熱耐性に基づく温度で維持管理することで、各設備を必要以上に冷却する必要が無くなり、冷却に要するエネルギーを削減できる。

具体的な一例を説明すれば、演算処理設備と電源設備２０の耐熱温度は演算処理設備＜電源設備である為、演算処理設備と電源設備２０とを熱的に分けることによって、電源設備２０を管理する温度を高く設定でき、電源設備２０への冷却（冷却用エネルギー）を必要最小限に留めることが可能である。即ち、電源設備２０を演算処理設備と別に温度管理することで、電源設備と演算処理設備とを同設定温度で管理するデータセンタ施設に比べ、電源設備２０に要する冷却用エネルギーを削減できる。

換言すれば、本発明の省エネルギー化手法を用いることによって、既存のサーバ設備の冷却設備に供給されている過剰な冷却用のエネルギーを減じ、省エネルギー化を実現できる。

このため、演算処理設備と電源設備２０との間に、熱的に分ける効果を高める遮熱手段を設けることにより、更なる省エネルギー化が図れる。

次に、本発明の第２の実施の形態を、図４に基づいて説明する。第２の実施の形態は、第１の実施の形態と同様の部分を含む。同様の部分は、同符号を付け詳細な説明を省略する。

図４は、第２の実施の形態のデータセンタ施設２を例示する構成図である。
データセンタ施設２は、第１の実施の形態のデータセンタ施設１と比較すると、受電設備３０が設置される第１及び第２の空間と熱的に分けられた空間を第３の空間と定義し、更に、第３の空間を所定の設定に温度制御する冷却設備４３を備える点で異なる。

データセンタ施設２の設備構成は、図４に示すように、概ね、複数のサーバラック１０、電源設備２０、受電設備３０、冷却設備４１〜４３で構成されている。

データセンタ施設１の構造は、概ね、複数のサーバラック１０を格納する第１の空間と、電源設備２０を格納する第２の空間と、受電設備３０を格納する第３の空間に分けられる。第１の空間と第２の空間との間には、夫々の空間を熱的に遮断（遮熱）する第１の隔壁が設けられている。同様に、第２の空間と第３の空間との間には、夫々の空間を熱的に遮断する第２の隔壁が設けられている。

サーバラック１０は、第１の空間に設置され、演算処理設備を格納する。電源設備２０は、第２の空間に設置され、サーバラック１０に格納される演算処理設備に対して直流電源を供給する。

受電設備３０は、第３の空間に設置され、電源設備２０に対して高圧交流電源から受電した電気エネルギーを商用交流電源に変換して供給する。また、データセンタ施設１内の冷却設備４１、冷却設備４２、及び、冷却設備４２に電気エネルギーを供給する。

冷却設備４１は、第１の空間に設置され、格納する演算処理設備の所定の設定温度である熱耐性以下の温度（許容温度）に第１の空間を温度制御する。冷却設備４２は、第２の空間に設置され、格納する電源設備２０の熱耐性以下の温度（許容温度）に第２の空間を温度制御する。

冷却設備４３は、第３の空間に設置され、格納する受電設備３０の熱耐性以下の温度（許容温度）に第３の空間を温度制御する。

上記夫々の空間に格納される設備や装置の熱耐性（所定の温度）は、各設備や装置の仕様書から求めても良いし、他の方法を用いて定めても良い。例えば、設備が温度によって破壊される最大温度を用いても良いし、装置が所定の効率で動作する温度でも良い。本実施の形態では、冷却設備４１によって、周囲温度をＴ１に設定する。同様に、冷却設備４２によって、周囲温度をＴ２に設定し、冷却設備４３では、周囲温度をＴ３に設定する。

第１の隔壁は、第１の空間と第２の空間とを熱的に分ける遮熱手段であり、サーバルームの構造物（建造物）として設けても良いし、構造物とは別に設けても良い。

第２の隔壁は、第２の空間と第３の空間とを熱的に分ける遮熱手段であり、機械室やデータセンタ施設の構造物（建造物）として設けても良いし、構造物とは別に設けても良い。

次に、本発明の第２の実施の形態のデータセンタ施設２の温度制御動作について説明する。

図５は、データセンタ施設２の温度制御を示すフローチャートである。
データセンタ施設１の温度制御動作は、図５に示すとおり、演算処理設備、電源設備２０、及び、受電設備３０の熱耐性に基づいて、夫々の所定の温度である第１の設定温度、第２の設定温度、第３の設定温度を決定する（Ｓ５０１）。その後、演算処理設備を第１の設定温度で温度制御し、電源設備２０を第２の設定温度で温度制御し、受電設備３０を第３の設定温度で温度制御する（Ｓ５０２）。夫々の所定の温度に従って、フィードバック制御等を行ない（Ｓ５０３）、夫々の所定の温度に温度管理する（Ｓ５０４）。

尚、第１ないし第３の設定温度での温度制御は、個々の冷却設備によって行なっても良いし、各冷却設備を統括的に管理する温度コントロール装置によって行なっても良い。温度コントロール装置によって各冷却設備を統括的に管理するようにすれば、温度コントロール装置が各冷却設備の出力を調節し、Ｔ１＜Ｔ２＜Ｔ３の温度条件を維持するように制御できる。

このように本温度制御動作によれば、第１ないし第３の設定温度に基づいて、演算処理設備、電源設備２０、及び、受電設備３０を夫々の熱耐性に基づく温度で維持管理することで、各設備を必要以上に冷却する必要が無くなり、冷却に要するエネルギーを削減できる。

また、別の具体的な一例を説明すれば、電源設備２０と受電設備３０の耐熱温度は電源設備＜受電設備である為、電源設備２０と受電設備３０とを熱的に分けることによって、受電設備３０を管理する温度を高く設定でき、受電設備３０への冷却（冷却用エネルギー）を必要最小限に留めることが可能である。

このため、演算処理設備と電源設備２０と受電設備３０との間に、熱的に分ける効果を高める遮熱手段を設けることにより、更なる省エネルギー化が図れる。

次に、本発明の第３の実施の形態を、図６に基づいて説明する。第３の実施の形態は、第１の実施の形態と同様の部分を含む。同様の部分は、同符号を付け詳細な説明を省略する。

図６は、第３の実施の形態のデータセンタ施設３を例示する構成図である。
データセンタ施設３は、第１の実施の形態のデータセンタ施設１と比較すると、演算処理設備を、中央演算装置１００と記憶装置２００とに分けて別々のラック（中央演算装置用ラック１１、記憶装置用ラック１２）に格納すると共に、夫々に中央演算装置用冷却設備４４又は記憶装置用冷却設備４５を設け、更に、中央演算装置１００と記憶装置２００とを熱的に分別する遮熱手段である第３の隔壁を設けてある点で異なる。

中央演算装置用ラック１１は、第１の空間に設置され、中央演算装置（基板、ブレード）１００を格納する。尚、ネットワーク装置（基板）も同一ラック内に格納しても良い。

記憶装置用ラック１２は、第１の空間に設置され、記憶装置（基板、ブレード）２００を格納する。

中央演算装置用冷却設備４４は、中央演算装置用ラック１１に格納される中央演算装置１００等を所定の熱耐性に基づいて温度制御する。本実施の形態では、中央演算装置用冷却設備４４によって、中央演算装置１００を、所定の熱耐性に基づく温度であるＴ４に管理する。

記憶装置用冷却設備４５は、記憶装置用ラック１２に格納される記憶装置２００を所定の設定温度に基づいて温度制御する。記憶装置用冷却設備４５の所定の熱耐性に基づく温度を例示すれば、記憶装置用ラック１２の吸気温度を２５℃程度に設定する。本実施の形態では、記憶装置用冷却設備４５によって、記憶装置２００を、所定の熱耐性に基づく温度であるＴ５に管理する。

第３の隔壁は、第１の空間を中央演算装置１００と記憶装置２００とを熱的に分ける遮熱手段であり、構造物（建造物）として設けても良いし、構造物とは別に設けても良い。また、各ラックを囲む様に設けても良い。

尚、第３の実施の形態のデータセンタ施設３では、第２の隔壁を無くして、受電設備３０を電源設備２０と同一の空間（第２の空間）に設置しているが、第２の実施の形態のように、第２の隔壁を設けても良い。

ここで、第１の空間において、中央演算装置１００と記憶装置２００とを熱的に分別して格納する意義を説明する。

中央演算装置１００は、主にＣＰＵ、チップセットにおいて発熱し、局所的に発熱する。記憶装置２００は、主にメモリ及びＨＤＤから発熱し、全体的に発熱する。換言すれば、中央演算装置１００と記憶装置２００とでは、発熱の発生プロセスに差が有る。このため、効率的な冷却方法が異なり、効率的な冷却方法を実現する設備も異なる。

更に、中央演算装置１００と記憶装置２００とでは、信頼性、有効寿命の差から、夫々の装置の動作時に求められる管理温度（所定の設定温度）に差が生じる。加えて、中央演算装置１００では温度が処理性能にも多大な影響を与える。

上記事柄から、中央演算装置１００と記憶装置２００とを熱的に分別して夫々の熱耐性に基づいて温度制御（冷却）することによって、中央演算装置１００を管理する温度を高く設定でき、過剰な冷却を制限できる。換言すれば、過剰に消費していたエネルギーを削減できる。

具体的な一例を説明すれば、中央演算装置１００と記憶装置２００の耐熱温度は記憶装置２００＜中央演算装置１００である為、中央演算装置１００と記憶装置２００とを熱的に分けることによって、中央演算装置１００を管理する温度を高く設定でき、中央演算装置１００への冷却（冷却用エネルギー）を必要最小限に留めることが可能である。即ち、中央演算装置１００をＴ４で管理し、記憶装置２００をＴ５で管理することで、中央演算装置１００と記憶装置２００とを同設定温度（例えばＴ５）で管理するデータセンタ施設（ラック）に比べ、中央演算装置１００に要する冷却用エネルギーを削減できる。

次に、冷却設備の一例を、図７及び図８を用いて説明する。

図７は、中央演算装置１００を冷却する冷却設備を例示する斜視図である。図７に示す冷却装置は、例えば、中央演算装置用冷却設備４４などに使用できる。
例示の冷却設備は、送風機及び熱交換器を有し、中央演算装置１００を格納する中央演算装置用ラック１１に付設される。また、冷却設備の一部として、当該ラック内の中央演算装置１００が格納されない空き空間に、ラックの内部に流れる冷媒流（気流）が中央演算装置１００等価的である整流板を設ける。

このようにすることによって、ラック内部に流れる冷媒流（気流）の温度を調節可能として、冷却に要する不要なエネルギーの浪費を避けられる。更に、冷媒流が中央演算装置１００と等価的である整流板を冷却設備として設けることによって、ラックの内部に流れる冷媒流が均一となり、効果的に冷却できる。

ここで、例示した中央演算装置用冷却設備４４を説明する。
中央演算装置用冷却設備４４は、送風機を用いて空気（冷媒）を吸気及び排気して、中央演算装置１００を冷却する冷媒流量を調節可能する。中央演算装置用冷却設備４４は、上記冷媒流量の調節と共に、熱交換器を用いて冷媒流を冷却する冷却性能を調節可能とする。

中央演算装置用冷却設備４４は、送風機を用いて、中央演算装置１００の耐性温度内の維持を図り、送風機と定常時の熱交換器とで中央演算装置１００の耐性温度を維持できない場合に、熱交換器の冷却性能を高める。

尚、送風機と熱交換器との制御は、各冷却設備を統括的に管理する温度コントロール装置によって行なっても良い。

このように、送風機と熱交換器のように冷却の性能の異なる多種の冷却設備を設けることによって、エネルギー効率の良い効果的な冷却を可能とする。

図８は、記憶装置２００を冷却する冷却設備を例示する斜視図である。図８に示す冷却装置は、例えば、記憶装置用冷却設備４５などに使用できる。
例示の冷却設備は、送風機及び熱交換器を有し、記憶装置２００を格納する記憶装置用ラック１２に付設される。また、冷却設備の一部として、当該ラック内の記憶装置２００が格納されない空き空間に、ラックの内部に流れる冷媒流（気流）が記憶装置２００と等価的である整流板を設ける。

例示の記憶装置用冷却設備４５は、上記例示した中央演算装置用冷却設備４４と同様な構成である。即ち、記憶装置用冷却設備４５は、送風機を用いて冷媒を吸気及び排気して、記憶装置２００を冷却する冷媒流量を調節可能する。また、記憶装置用冷却設備４５は、上記冷媒流量の調節と共に、熱交換器を用いて冷媒流を冷却する冷却性能を調節可能とする。

記憶装置用冷却設備４５は、送風機を用いて、記憶装置２００の耐性温度内の維持を図り、送風機と定常時の熱交換器とで記憶装置２００の耐性温度を維持できない場合に、熱交換器の冷却性能を高める。

また、記憶装置２００を、主記憶装置と補助記憶装置とに分別して、夫々の熱耐性に基づいて温度管理（冷却）しても良い。

また、ラック内部に流れる冷媒流（気流）の温度を調節可能として、冷却に要する不要なエネルギーの浪費を避けられる。更に、冷媒流が記憶装置２００と等価的である整流板を冷却設備として設けることによって、ラックの内部に流れる冷媒流が均一となり、効果的に冷却できる。

上記説明のように本発明によれば、データセンタ施設において、各設備及び装置間の熱耐性の差に着目することで、過剰な冷却用のエネルギーを減じ、省エネルギー化を実現できる。換言すれば、省エネルギー化可能なデータセンタ施設を提供できる。

尚、本発明は、サーバルームにも応用できる。サーバルームに応用した場合は、例えば、図９及び図１０に示す様に構成すればよい。即ち、第１の空間内に備えられた演算処理設備と、第２の空間内に備えられた電源設備と、演算処理装置と電源装置とを夫々独立して冷却する第１及び第２の冷却設備とで構成すればよい。更に、第１の冷却設備および第２の冷却設備を用いて、第１の空間および第２の空間を夫々設定された温度に温度制御すればよい。

また、第１の空間と第２の空間とを、熱的に分ける遮熱手段を設ければ、省エネルギーに効果的である。

尚、電源装置に対して電源を配電する受電設備は、第１及び第２の空間と異なる第３の空間内に屋内設置して、所定の設定に温度制御される第３の冷却設備を設ければ、省エネルギーに効果的である。

尚、冷却設備は、電気エネルギーを使用するものに限定するものではない。

また、第１の空間では、演算処理設備を、中央演算装置と記憶装置とを分別して格納すると共に、夫々格納される装置の熱耐性に基づいて温度制御すれば、なお省エネルギーに効果的である。この場合には、中央演算装置と記憶装置とを熱的に分別する遮熱手段を設ければ、更に省エネルギーに効果的である。また、中央演算装置と記憶装置の熱耐性に基づいて温度制御可能な冷却設備を設けても良い。

このような冷却設備は、送風機及び熱交換器で構成し、中央演算装置や記憶装置を格納するラックに取り付けても良いし、他の方式を用いて各装置を冷却しても良い。更に、ラック内の装置が格納されない空き空間に、整流板を取り付け、前記ラックの内部に流れる冷媒流が均一になるようにすれば、なお省エネルギーに効果的である。

また、省エネルギーに効果的な冷却設備を例示すれば、中央演算装置用冷却設備や記憶装置用冷却設備に、送風機と熱交換器を設け、送風機を用いて中央演算装置や記憶装置を冷却する冷媒の風量を調節可能にし、熱交換器を用いて中央演算装置や記憶装置を冷却する冷媒を冷却可能として、送風機を操作して、中央演算装置や記憶装置の耐性温度に基づいた温度制御を図りつつ、温度制御の維持ができない場合に、熱交換器の冷却性能を高めるようにしても良い。

このような温度制御を行なう場合には、各冷却設備の全て又は組み合わせを統括的に温度制御する温度コントロール装置を、各冷却設備と通信可能に、サーバルームに付設するように設ければ良い。尚、温度コントロール装置は、各冷却設備を統括的に温度制御可能であれば、遠隔地に設けても良い。

上記説明のように本発明によれば、サーバルームにおいて、各設備及び装置間の熱耐性の差に着目することで、過剰な冷却用のエネルギーを減じ、省エネルギー化を実現できる。換言すれば、省エネルギー化可能なサーバルームを提供できる。

尚、本発明の具体的な構成は前述の実施の形態に限られるものではなく、この発明の要旨を逸脱しない範囲の変更があってもこの発明に含まれる。また、本発明の具体的な構成は、前述の各構成を適時組み替えることによって、規模や性能に適した省エネルギー化可能なデータセンタ施設やサーバルームを実現できる。

実施の形態のデータセンタ施設１を例示する構成図である。演算処理設備を冷却する冷却設備４００を例示する斜視図である。データセンタ施設１の温度制御を示すフローチャートである。第２の実施の形態のデータセンタ施設２を例示する構成図である。データセンタ施設２の温度制御を示すフローチャートである。第３の実施の形態のデータセンタ施設３を例示する構成図である。中央演算装置１００を冷却する冷却設備を例示する斜視図である。記憶装置２００を冷却する冷却設備を例示する斜視図である。本発明のサーバルームを例示する構成図である。本発明の別のサーバルームを例示する構成図である。

符号の説明

１データセンタ施設
２データセンタ施設
３データセンタ施設
１０サーバラック
１１中央演算装置用ラック
１２記憶装置用ラック
２０電源装置
３０受電設備
４１冷却設備（第１の冷却設備）
４２冷却設備（第２の冷却設備）
４３冷却設備（第３の冷却設備）
４４中央演算装置用冷却設備
４５記憶装置用冷却設備
５０非常用電源設備
６０無停電電源装置設備
１００中央演算装置（演算処理装置）
２００記憶装置（演算処理装置）
４００冷却設備
４１０送風機
４２０熱交換器
４３０整流板

Claims

論理演算処理に用いられる個々に熱耐性の異なる複数種類の装置群を夫々が有する熱耐性毎に纏めて異なる空間に分別格納された演算処理設備と、
前記演算処理設備が格納される空間と熱的に分別された空間内に備えられた前記演算処理設備に対して直流電源を供給する電源設備と、
前記演算処理設備と前記電源設備とを夫々独立して冷却する冷却設備と、
前記演算処理設備および前記電源設備が熱耐性毎に分別格納される夫々の空間を熱的に分別する遮熱手段と、
を備え、
前記冷却設備を用いて、熱耐性毎に纏められた装置群毎および前記電源設備を、分別された夫々の空間毎に独立させて夫々の熱耐性に基づいた設定温度に温度管理する
ことを特徴とするデータセンタ施設。
前記演算処理設備および前記電源設備が格納された空間と熱的に分けられ、前記電源設備に対して高圧電源を商用電源に変換して電源を供給する受電設備が設置される空間を、所定の設定に温度制御する冷却設備を備えることを特徴とする請求項１記載のデータセンタ施設。
前記演算処理設備は、中央演算装置群と記憶装置群とを少なくとも分別して纏め、
夫々が格納される空間では、夫々格納される装置の熱耐性に基づいて温度制御することを特徴とする請求項１又は２に記載のデータセンタ施設。
前記冷却設備として、前記中央演算装置群と前記記憶装置群とが格納される夫々の空間を、前記中央演算装置群と前記記憶装置群の熱耐性に基づいて温度制御可能な中央演算装置用冷却設備および記憶装置用冷却設備を備えることを特徴とする請求項３記載のデータセンタ施設。
前記中央演算装置群及び／又は前記記憶装置群を格納するラック毎に、前記中央演算装置用冷却設備又は前記記憶装置用冷却設備として送風機及び／又は熱交換器を配設し、
更に、個々のラック内の前記中央演算装置群及び／又は前記記憶装置群が格納されない空き空間に、前記ラックの内部に流れる冷媒流が前記中央演算装置及び／又は前記記憶装置と等価的である整流板を設ける
ことを特徴とする請求項４記載のデータセンタ施設。
前記中央演算装置用冷却設備及び／又は前記記憶装置用冷却設備は、
前記送風機を用いて、前記中央演算装置群及び／又は前記記憶装置群を冷却する冷媒の風量を調節可能とし、
前記熱交換器を用いて、前記中央演算装置群及び／又は前記記憶装置群を冷却する前記送風機の送風する冷媒を冷却可能とし、
前記送風機の風量調節で前記中央演算装置群及び／又は前記記憶装置群の耐性温度以下の個々の空間の設定温度を維持できない場合に、前記熱交換器の冷却性能を高めることにより、前記冷却設備としての温度管理を行う
ことを特徴とする請求項５記載のデータセンタ施設。
前記中央演算装置用冷却設備および前記記憶装置用冷却設備を含みえる前記冷却設備の全て又は組み合わせを、統括的に温度制御する温度コントロール装置を備えることを特徴とする請求項１ないし６の何れかに一記載のデータセンタ施設。
論理演算処理に用いられる個々に熱耐性の異なる複数種類の装置群を夫々が有する熱耐性毎に纏めて異なる空間に分別格納された演算処理設備と、
前記演算処理設備が格納される空間と熱的に分別された空間内に備えられた前記演算処理設備に対して直流電源を供給する電源設備と、
前記演算処理設備と前記電源設備とを夫々独立して冷却する冷却設備と、
前記演算処理設備および前記電源設備が熱耐性毎に分別格納される夫々の空間を熱的に分別する遮熱手段と、
を備え、
前記冷却設備を用いて、熱耐性毎に纏められた装置群毎および前記電源設備を、分別された夫々の空間毎に独立させて夫々の熱耐性に基づいた設定温度に温度管理する
ことを特徴とするサーバルーム。
前記演算処理設備は、中央演算装置群と記憶装置群とを少なくとも分別して纏め、
夫々が格納される空間では、夫々格納される装置の熱耐性に基づいて温度制御することを特徴とする請求項８に記載のサーバルーム。
前記冷却設備として、前記中央演算装置群と前記記憶装置群とが格納される夫々の空間を、前記中央演算装置群と前記記憶装置群の熱耐性に基づいて温度制御可能な中央演算装置用冷却設備および記憶装置用冷却設備を備えることを特徴とする請求項９記載のサーバルーム。
前記中央演算装置群及び／又は前記記憶装置群を格納するラック毎に、前記中央演算装置用冷却設備又は前記記憶装置用冷却設備として送風機及び／又は熱交換器を配設し、
更に、個々のラック内の前記中央演算装置群及び／又は前記記憶装置群が格納されない空き空間に、前記ラックの内部に流れる冷媒流が前記中央演算装置及び／又は前記記憶装置と等価的である整流板を設ける
ことを特徴とする請求項１０に記載のサーバルーム。
前記中央演算装置用冷却設備及び／又は前記記憶装置用冷却設備は、
前記送風機を用いて、前記中央演算装置群及び／又は前記記憶装置群を冷却する冷媒の風量を調節可能とし、
前記熱交換器を用いて、前記中央演算装置群及び／又は前記記憶装置群を冷却する前記送風機の送風する冷媒を冷却可能とし、
前記送風機の風量調節で前記中央演算装置群及び／又は前記記憶装置群の耐性温度以下の個々の空間の設定温度を維持できない場合に、前記熱交換器の冷却性能を高めることにより、前記冷却設備としての温度管理を行う
ことを特徴とする請求項１１記載のサーバルーム。
前記中央演算装置用冷却設備および前記記憶装置用冷却設備を含みえる前記冷却設備の全て又は組み合わせを、統括的に温度制御する温度コントロール装置を備えることを特徴とする請求項８ないし１２の何れかに一記載のサーバルーム。
データセンタ施設又はサーバルームで用いられる省エネルギー化手法であって、
論理演算処理に用いられる個々に熱耐性の異なる複数種類の装置群を夫々が有する熱耐性毎に纏めて異なる空間に該夫々の空間を熱的に分別する遮熱手段を介して分別格納された演算処理設備を、冷却設備を用いて夫々の空間毎に格納される装置群の熱耐性に基づいた設定温度で温度管理し、
前記演算処理設備に対して直流電源を供給する前記演算処理設備が格納される空間と熱的に分別された空間に夫々の空間を熱的に分別する遮熱手段を介して格納された電源設備を、冷却設備を格納される前記電源設備の熱耐性に基づいた設定温度で温度管理する
ことを特徴とする省エネルギー化手法。
前記電源設備に対して高圧交流電源を商用交流電源に変換して電源を供給する前記演算処理設備および前記電源設備が格納された空間と熱的に分けられた空間に格納された受電設備を、冷却設備を用いて格納される前記受電設備の熱耐性に基づいた設定温度で温度管理する
ことを特徴とする請求項１４記載の省エネルギー化手法。
各空間の設定温度は、温度コントロール装置によって、統括的に温度設定されることを特徴とする請求項１４又は１５に記載の省エネルギー化手法。
前記演算処理設備が格納される空間の設定温度と前記電源設備が格納される空間の設定温度との温度関係を、前記演算処理設備が格納される空間の設定温度＜前記電源設備が格納される空間の設定温度の温度条件を維持するように冷却設備を駆動させることを特徴とする請求項１４ないし１６の何れか一記載の省エネルギー化手法。
前記電源設備が格納される空間の設定温度と前記受電設備が格納される空間の設定温度との温度関係を、前記電源設備が格納される空間の設定温度＜前記受電設備が格納される空間の設定温度の温度条件を維持するように冷却設備を駆動させることを特徴とする請求項１４ないし１７の何れか一記載の省エネルギー化手法。
前記演算処理設備として中央演算装置群と記憶装置群とが分別して纏められて遮熱された夫々の空間に配置すると共に、
前記中央演算装置群が格納される空間の設定温度と前記記憶装置群が格納される空間の設定温度との温度関係を、前記記憶装置群が格納される空間の設定温度＜前記中央演算装置群が格納される空間の設定温度の温度条件を維持するように冷却設備を駆動させることを特徴とする請求項１４ないし１８の何れか一記載の省エネルギー化手法。
前記演算処理設備を分別格納する夫々の空間を分ける前記遮熱手段は、囲むように構造物とは別に設けられることを特徴とする請求項１４ないし１９の何れか一記載の省エネルギー化手法。
前記演算処理設備を分別格納する夫々の空間を分ける前記遮熱手段は、構造物として設けられることを特徴とする請求項１４ないし１９の何れか一記載の省エネルギー化手法。