JP5467605B2 - Rack air conditioning system for heating equipment - Google Patents
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Description
本発明は、例えばサーバー・ルームやデータセンターのように、多数の発熱機器を収容したラックを冷却するためのラック空調システムに関する。 The present invention relates to a rack air conditioning system for cooling a rack containing a large number of heat generating devices such as a server room and a data center.
サーバールームやデータセンターにおいては、サーバーラック等に実装した多数のサーバーを安定に稼動するために、発熱機器であるサーバーを効率的に確実に冷却することが必要である。 In a server room or a data center, in order to stably operate a large number of servers mounted on a server rack or the like, it is necessary to efficiently and reliably cool a server as a heat generating device.
このようなデータセンターの従来のラック空調方式は、ラック列を二重床上に設置し、床下吹出し空調機からの空調空気を、床下空間空間を経てサーバーラック内に供給してサーバーの冷却を行う床吹出空調方式によるか、又はラック列に隣接してラック型空調機を設置して、これにより冷却を行う方式が一般的である。尚、後者のラック型空調機は床置型とラック上部設置型とがある。 The conventional rack air-conditioning system of such a data center cools the server by installing rack rows on a double floor and supplying conditioned air from the under-floor air conditioner into the server rack through the under-floor space. In general, a floor-type air-conditioning system is used, or a rack-type air conditioner is installed adjacent to the rack row to thereby perform cooling. The latter rack type air conditioner is classified into a floor type and a rack upper type.
ここで、床吹出空調の場合には、隣接のラック列間に、ラックへの空気吸込側のコールドアイル、ラックからの空気排出側のホットアイルと称される各空間が構成される配置とすることにより、空調効率を高める工夫がなされていた。 Here, in the case of floor air-conditioning, each space called a cold aisle on the air suction side to the rack and a hot aisle on the air discharge side from the rack is arranged between adjacent rack rows. Therefore, the device which raises the air-conditioning efficiency was made.
そして、このような配置による効果を、より確実なものにするために、コールドアイル側に排出された空気がホットアイル側に回り込んで空調空気と混合されるのを防止するためにコールドアイル又はホットアイルをキャッピングする等の方策が考えられている。 And in order to make the effect by such arrangement more reliable, in order to prevent the air discharged to the cold aisle side from flowing into the hot aisle side and being mixed with the conditioned air, Measures such as capping hot aisles are being considered.
例えば特許文献1では、コールドアイル側に排出された空気がホットアイル側に回り込んで空調空気と混合されるのを防止するために、コールドアイル又はホットアイルの上部を屋根状のキャッピングで覆った構成としている。
For example, in
しかしながら、以上に示すような従来のラック空調システムでは、次のような問題点があった。
1.床吹出空調方式では、床吹出給気の温度が二重床内を流れるにつれて上昇し、末端部の温度が高くなるという温度分布の悪化が発生し易い。
2.床置型のラック型空調機を用いる方式では、ラック型空調機のためにサーバー等の、本来、有効に設置すべき機器自体を収容するためのスペースが小さくなり、部屋当たりのサーバー等の設置台数が少なくなってしまう。
3.上部設置型のラック型空調機を用いる方式では、ファンや熱交換器が必要であると共に、必要な電源の設置やメンテナンス等が面倒であり、またラック型空調機を上部に支持するための機構が大掛かりになる。
However, the conventional rack air conditioning system as described above has the following problems.
1. In the floor blowing air-conditioning system, the temperature of the floor blowing supply air rises as it flows through the double floor, and the temperature distribution tends to be deteriorated such that the temperature at the end increases.
2. In the method using a floor-mounted rack type air conditioner, the space for accommodating the equipment that should be installed effectively, such as servers for the rack type air conditioner, is reduced, and the number of servers installed per room is reduced. Will decrease.
3. In the system using the rack-type air conditioner of the upper installation type, a fan and a heat exchanger are required, and installation and maintenance of the necessary power source are troublesome, and a mechanism for supporting the rack-type air conditioner on the upper part Is a big deal.
そこで、本発明が解決しようとする課題は、以上のような問題点を解決することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to solve the above problems.
上述した課題を解決するために、まず、本発明では、部屋の二重床上に発熱機器を収容する複数のラック列を間隔を置いて配置して、ホットアイルとコールドアイルを交互に構成し、ラック列の上方には、ダクトを介して空調機と接続して低温空調空気を、横方向で、前記コールドアイル方向に高速で噴出するノズルを配置すると共に、コールドアイルの上方には横方向の空気の流れを下方向に変える案内部材を配置し、前記ノズルから高速で噴出した低温空調空気と、これにより誘引された高温の周囲空気との混合気の横方向の流れを、コールドアイルにおいて、前記案内部材により、風向をそろえて、下方に案内する構成とし、前記二重床には連通口を設けて、部屋からのレタン空気を二重床内空間を経て空調機に還流させる構成とした発熱機器用のラック空調システムを提案する。 In order to solve the above-described problem, first, in the present invention, a plurality of rack rows that accommodate heating devices are arranged at intervals on a double floor of a room, and hot aisles and cold aisles are alternately configured, Above the rack row, there are arranged nozzles that are connected to an air conditioner through ducts and jet low-temperature conditioned air in the lateral direction at a high speed in the cold aisle direction, and in the lateral direction above the cold aisle. In the cold aisle, a guide member that changes the air flow in the downward direction is arranged, and the lateral flow of the mixture of the low-temperature conditioned air ejected from the nozzle at a high speed and the high-temperature ambient air attracted thereby is by the guide member, to align the wind direction, and configured to guide downward, it said double floor provided communication ports and configured to recirculate the air conditioner through the raised floor space the urethane air from the room To propose a rack air conditioning system for heat equipment.
また本発明では、以上の構成において、ラック列の上方には、天井側空間が高い場合に周囲空気を有効に誘引するための案内用キャッピングを複数のラック列に渡って設置した発熱機器用のラック空調システムを提案する。 In the present invention, in the above configuration, a guide capping for effectively attracting ambient air when the ceiling side space is high is provided above the rack row for a heat generating device installed across a plurality of rack rows. Propose a rack air conditioning system.
また本発明では、部屋の二重床上に発熱機器を収容する複数のラック列を間隔を置いて配置して、ホットアイルとコールドアイルを交互に構成し、コールドアイルにキャッピングを行うと共に、二重床には、ホットアイルとコールドアイルに夫々対応して連通口を設け、二重床内空間には、前記ホットアイルに対応する連通口からコールドアイルに対応する連通口に至る案内用ダクトを配置し、この案内用ダクト内には、ダクトを介して空調機と接続して低温空調空気を、横方向で前記コールドアイルに対応する連通口の方向に高速で噴出するノズルを配置すると共に、前記案内用ダクトの、コールドアイルに対応する連通口の下方は横方向の空気の流れを上方向に変える案内部材として構成し、前記ノズルから高速で噴出した低温空調空気と、これにより案内用ダクトを介してホットアイルに対応する連通口から誘引された高温の周囲空気との混合気を、前記案内部により風向をそろえて、コールドアイルに対応する連通口を経て上方に案内する構成とし、部屋からのレタン空気を部屋の天井側空間を経て空調機に還流させる構成とした発熱機器用のラック空調システムを提案する。 Further, in the present invention, a plurality of rack rows that accommodate heating devices are arranged at intervals on the double floor of the room, and the hot aisle and the cold aisle are alternately configured to perform capping on the cold aisle. On the floor, there are communication ports corresponding to hot aisle and cold aisle respectively, and in the double floor space , a guide duct is arranged from the communication port corresponding to the hot aisle to the communication port corresponding to the cold aisle. In the guide duct, a nozzle that is connected to the air conditioner through the duct and jets low-temperature conditioned air at a high speed in the direction of the communication port corresponding to the cold aisle in the lateral direction is disposed. the guiding duct, the lower communication port corresponding to the cold aisle is constructed as a guide member for changing the flow in the lateral direction of the air upward, the low-temperature conditioned air that is ejected at high speed from the nozzle , Thereby the mixture of the ambient air of the high-temperature, which is attracted from the communication port corresponding to the hot aisle through the guide duct, to align the wind direction by the guide part, upwardly through the communication port that corresponds to the cold aisle a structure for guiding the urethane air from the room through the ceiling-side space of the room to propose a rack conditioning system for heating equipment where the structure is refluxed to the air conditioner.
また本発明では、上記の構成において、ノズルはコールドアイルの連通口に向かって下方から低温空調空気を噴出して周囲空気を誘引する構成として案内手段を兼用する構成とした発熱機器用のラック空調システムを提案する。 Further, in the present invention, in the above-described configuration, the nozzle is a rack air conditioner for a heat generating device configured to also serve as a guide means as a configuration for injecting low temperature conditioned air from below toward the cold aisle communication port to attract ambient air. Propose a system.
更に本発明では、以上のいずれかの構成において、ノズルには風量調整ダンパーを設けた発熱機器用のラック空調システムを提案する。 Furthermore, the present invention proposes a rack air-conditioning system for a heat-generating device in which any of the above-described configurations is provided with an air volume adjusting damper in the nozzle.
また本発明では、以上のいずれかの構成において、ノズルは、多数の小型ノズルを夫々間隔を置いてダクトから列設した構成とした発熱機器用のラック空調システムを提案する。 The present invention also proposes a rack air-conditioning system for a heat-generating device in which in any one of the configurations described above, the nozzle is configured such that a large number of small nozzles are arranged from the duct at intervals.
本発明のラック空調システムにおいて、空調機からダクトを介して供給される低温空調空気をノズルから高速で噴出すると、その噴出エネルギーにより多量の高温の周囲空気が誘引されて、これらが混合し、高温の周囲空気が冷却され、一般的冷風としてコールドアイルに供給される。このように本発明では、低温空調空気を高速で噴出して、多量の周囲空気を誘引し、混合状態でコールドアイルに供給するものであるので、噴出させる低温空調空気は少量で良い。ノズルは、多数の小型ノズルを夫々間隔を置いてダクトから列設した構成とすることにより、周囲空気を誘引し易くなり、多量の周囲空気を効果的に混合することができる。 In the rack air-conditioning system of the present invention, when the low-temperature conditioned air supplied from the air conditioner through the duct is ejected from the nozzle at a high speed, a large amount of high-temperature ambient air is attracted by the ejection energy, and these are mixed, The surrounding air is cooled and supplied to the cold aisle as general cold air. As described above, in the present invention, the low-temperature conditioned air is ejected at a high speed, attracts a large amount of ambient air, and is supplied to the cold aisle in a mixed state. The nozzle has a structure in which a large number of small nozzles are arranged from the duct at intervals, so that it becomes easy to attract ambient air, and a large amount of ambient air can be mixed effectively.
こうして空調機からの少量の低温空調空気と、多量の周囲空気が混合されてコールドアイルからラック列を流れ、サーバー等の発熱機器を冷却した後、ホットアイル側に至る。 In this way, a small amount of low-temperature conditioned air from the air conditioner and a large amount of ambient air are mixed and flow from the cold aisle through the rack row to cool the heat generating devices such as servers and then reach the hot aisle side.
ホットアイル側に至った空気の一部は、再び、ノズルから噴出される低温空調空気に誘引されて同様な循環に供され、また残りの空気はレタン空気として空調機に還流する。 A part of the air that has reached the hot aisle side is again attracted to the low-temperature conditioned air ejected from the nozzles and used for the same circulation, and the remaining air returns to the air conditioner as let-in air.
本発明では、このように、各ラック列毎にラック型空調機を設けるのではなく、ダクトを介して空調機と接続したノズルにより、各ラック列で、少量の低温空調空気により個々にそれらに発生する熱を処理することができるため、次のような効果が得られる。 In the present invention, instead of providing a rack type air conditioner for each rack row, nozzles connected to the air conditioner via ducts are used to individually attach them to each rack row with a small amount of low-temperature conditioned air. Since the generated heat can be treated, the following effects can be obtained.
1.空調機からの低温空調空気はラック列までダクトにより供給するので、離れた末端側のラック列まで所定温度の低温空調空気を確実に供給することができる。
2.各ノズルからは少量の低温空調空気を噴出すれば良いので、搬送動力を削減することができる。
3.ノズルには吹出ファンが不要であり、従って従来のような個々の吹出ファンが不要となる。
4.ノズルは、必要に応じてゾーニングし、各ゾーンのラック列の負荷に応じて風量調整ダンパーにより風量調整を行うことにより、空調機からの送風量を削減した最適化を行うことができる。
5.空調機としては、セントラル方式での高効率熱源を採用して省エネルギー運転を行うことができ、また送風用ダクトを小さくすることができるので、ラック型空調機を必要としないことと含めて、ローコスト化が可能となる。
1. Since the low-temperature conditioned air from the air conditioner is supplied to the rack row by a duct, the low-temperature conditioned air having a predetermined temperature can be reliably supplied to the far-end rack row.
2. Since a small amount of low-temperature conditioned air should be ejected from each nozzle, the conveyance power can be reduced.
3. The nozzle does not require a blower fan, and therefore, individual blower fans as in the prior art are not required.
4). The nozzles can be optimized by reducing the amount of air blown from the air conditioner by zoning as necessary and adjusting the air volume with an air volume adjusting damper according to the load of the rack row in each zone.
5. As an air conditioner, a high-efficiency heat source in the central system can be used to save energy and the air duct can be made smaller. Can be realized.
次に本発明の実施の形態を、添付した図面を参照して説明する。尚、夫々の図において対応する構成要素には同一の符号を付している。
まず図1は本発明のラック空調システムの第1の実施の形態を示すものである。
図において、符号1はラック列2を設置する部屋であり、この部屋1には、その二重床3上に複数のラック列2を間隔を置いて配置しており、それらの間の空間4をホットアイル4hとコールドアイル4cとして交互に構成している。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. In addition, the same code | symbol is attached | subjected to the corresponding component in each figure.
FIG. 1 shows a first embodiment of a rack air-conditioning system according to the present invention.
In the figure,
そして、ラック列2の上方には、ダクト5を介して空調機室6の空調機7と接続したノズル8を設置している。このノズル8は空調機7からの低温空調空気を横方向に高速で噴出し、これによって多量の周囲空気を誘引するように構成しており、ノズル8は、周囲空気を誘引し易くするために、図5に示すように、多数の小型ノズル8sを、間隔を置いてダクト5から列設した構成としている。そしてノズル8からの低温空調空気の噴出方向で、コールドアイル4cの上方には、噴出された低温空調空気と、誘引された多量の周囲空気の混合気を下方に案内する三角形状の断面を有する案内部材9を設けている。案内部材9は、この他、フード状、ダクト状に構成することもできる。図に示されるように、この実施の形態では、一つのコールドアイル4cに対応して、両側のラック列2にノズル8を設けて、共通の案内部材9の左右面の夫々により、コールドアイル4cの下方に混合気を案内する構成としている。
Above the
またラック列2、そしてノズル8よりも上方には、有効に誘引効果が上がるように案内用キャッピング10を設けており、この案内用キャッピング10は例えば段ボールによりフード状に構成して設置することができる。この案内用キャッピング10は、天井側空間が高い場合に設置するもので、例えば図2に示すように、天井11が低い場合には設ける必要がない。
Further, a guide capping 10 is provided above the
図に示すように、二重床3には連通口12を設けており、部屋1からのレタン空気を二重床内空間13を経て空調機室6の空調機7に還流させる構成としている。
As shown in the figure, the
ここで図4は本発明のラック空調システムに用いるノズル8の実施の形態を示すもので、空調機からノズル8に至るダクト5には断熱材14を被覆しており、またノズルには流量調整用ダンパー15を設けている。この流量調整用ダンパー15は遠隔操作可能な構成であり、図示を省略している制御手段により、上述したように、ラック列2の負荷に応じて噴出する低温空調空気の量を調整するようにすることができる。
FIG. 4 shows an embodiment of the
以上の構成において、空調機7からダクト5を介して供給される低温空調空気をノズル8から横方向に噴出すると、その噴出エネルギーにより多量の周囲空気、即ち、ホットアイル4h側の高温空気を含めた周囲空気が誘引され、低温空調空気と混合して、高温の周囲空気が冷却され、一般的冷風としてコールドアイル4cに供給される。
In the above configuration, when low-temperature conditioned air supplied from the
即ち、低温空調空気と周囲空気の混合気は、案内部材9により向きを下方に変えて流れ、一般的冷風としてコールドアイル4cに良好に供給される。
That is, the air-fuel mixture of the low-temperature conditioned air and the ambient air flows in the direction changed downward by the
こうして空調機7からの低温空調空気と、ホットアイル4hを含めた周囲の多量の高温の周囲空気の混合気がコールドアイル4cからラック列2を流れ、サーバー等の発熱機器を冷却した後、ホットアイル4h側に至る。
In this way, a mixture of low-temperature conditioned air from the
ホットアイル4h側に至った空気の一部は、上述したようにノズル8から噴出される低温空調空気に誘引されて同様な循環に供され、また残りの空気はレタン空気として、連通口12から二重床内空間13に入り、この二重床内空間13を経て空調機室6の空調機7に還流する。還流したレタン空気は、空調機7の冷水コイル16により冷却されて、再びダクト5を介してノズル8に供給される。
A part of the air reaching the
本発明では、低温空調空気を高速で噴出し、多量の周囲空気を誘引して、混合気を
一般的冷風としてコールドアイルに供給するものであるので、噴出させる低温空調空気は少量で良く、従って全体の搬送動力の削減につながる。
In the present invention, low-temperature conditioned air is ejected at a high speed and a large amount of ambient air is attracted to supply the air-fuel mixture to the cold aisle as general cold air. It leads to reduction of the whole conveyance power.
次に図2は本発明のラック空調システムの第2の実施の形態を示すものである。この実施の形態は、上述したように天井11が十分に低いため、第1の実施の形態のように案内用キャッピング10を設けていない。その他の構成要素は、第1の実施の形態と同様であり、その動作も自明であるので、重複する説明は省略する。
Next, FIG. 2 shows a second embodiment of the rack air-conditioning system of the present invention. In this embodiment, since the
次に図3は本発明のラック空調システムの第3の実施の形態を示すものである。この実施の形態では、ノズル8及びダクト5は二重床内空間13に設けており、二重床3には、ホットアイル4hとコールドアイル4cに夫々対応して連通口17h、17cを設けている。またコールドアイル4cの上部にはキャッピング18を設けている。尚、第3の実施の形態において、第1、第2の実施の形態に相当する要素には、同一の符号を付している。
Next, FIG. 3 shows a third embodiment of the rack air-conditioning system of the present invention. In this embodiment, the
この実施の形態では、ノズル8から高速で噴出した低温空調空気と、これにより誘引された高温の周囲空気を、風向をそろえてコールドアイル4cにおいて、二重床3に設けた連通口17cを経て上方に案内する案内手段19を設けている。
In this embodiment, the low-temperature conditioned air ejected from the
まず図3中の平行一点鎖線で示した省略部分よりも右側の案内手段19は、ホットアイル4hに対応する連通口17hから、コールドアイル4cに対応する連通口17cに至るダクト20として構成している。このダクト20は、例えば段ボールダクトとして構成することができる。一方、省略部分よりも左側においては、ノズル8を、コールドアイル4cの連通口17cに向かって下方から低温空調空気を噴出して周囲空気を誘引する構成として案内手段19を兼用する構成としている。
First, the guide means 19 on the right side of the omitted portion shown by the parallel alternate long and short dash line in FIG. 3 is configured as a
以上の構成において、空調機7からダクト5を介して供給される低温空調空気をノズル8から噴出すると、その噴出エネルギーにより多量の周囲空気が誘引され、これにより、ホットアイル4hの高温空気が連通口17hを介して誘引されて二重床内空間13に流入し、低温空調空気と混合されて、連通口17cからコールドアイル4cに良好に供給される。
In the above configuration, when the low-temperature conditioned air supplied from the
ここで、コールドアイル4cは、キャッピング18を設けているため、コールドアイル4cに流入した低温空調空気と周囲空気の混合気は、コールドアイル4cからラック列2を流れ、サーバー等の発熱機器を冷却した後、ホットアイル4h側に至る。
Here, since the
ホットアイル4h側に至った空気の一部は、上述したようにノズル8から噴出される低温空調空気に誘引されて同様な循環に供され、また残りの空気はレタン空気として、天井側空間を経て空調機室6の空調機7に還流する。そして還流したレタン空気は、空調機7の冷水コイル16により冷却されて、再びダクト5を介してノズル8に供給される。
Part of the air that has reached the
1 部屋
2 ラック列
3 二重床
4 空間
4h ホットアイル
4c コールドアイル
5 ダクト
6 空調機室
7 空調機
8 ノズル
8s 小型ノズル
9 案内部材
10 案内用キャッピング
11 天井
12 連通口
13 二重床内空間
14 断熱材
15 流量調整用ダンパー
16 冷水コイル
17h,17c 連通口
18 キャッピング
19 案内手段
20 ダクト
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