JP5508940B2 - Operation control method of air conditioning control system - Google Patents
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Description
本発明は、空調制御システムの運転制御方法に係り、特にサーバラックなど発熱機器を収容するする情報通信機械室に好適な空調制御技術に関する。 The present invention relates to an operation control method for an air conditioning control system, and more particularly to an air conditioning control technique suitable for an information communication machine room that houses a heat-generating device such as a server rack.
近年、社会のIT化の進展に伴い、情報通信機器(ICT装置)の高速化、大容量化、高密度化が急速に進んでいる。これらの機器はサーバラックに格納され、情報通信機械室(データセンタ)内に複数のサーバラック列が、隣接する列の吸気面と吸気面、排気面と排気面とを対向させて収容されることが一般的である。
従来、冷却対象であるICT装置は、その運転状態によらず、常にほぼ一定の電力を消費していた。しかしながら、昨今、情報・通信負荷量に応じて、消費電力を最適化するICT装置(パワーコントロールサーバー)の出現により、データセンター内の消費電力はダイナミックに変化し、これに伴い高温部位の分布もダイナミックに変化することになるため、それに即応可能な空調制御方法が求められている。
In recent years, with the advancement of IT in society, information communication devices (ICT devices) are rapidly increasing in speed, capacity, and density. These devices are stored in a server rack, and a plurality of server rack rows are accommodated in an information communication machine room (data center) with the intake surface and the intake surface of the adjacent rows facing each other and the exhaust surface and the exhaust surface facing each other. It is common.
Conventionally, an ICT device that is a cooling target always consumes substantially constant power regardless of its operating state. However, recently, with the advent of ICT devices (power control servers) that optimize power consumption according to the amount of information and communication load, the power consumption in the data center changes dynamically. Since it changes dynamically, an air conditioning control method that can respond immediately is demanded.
一方、従来の空調機の出力制御は、(a)空調機の吸込み/吹出し面に設置されたセンサの計測温度に基づき空調機ごと、又は(b)ラック吸込み面に配設した温度センサの計測温度に基づき一律に、行っている。
しかしながら、(a)の方式では、室内温度の性状によっては、高負荷で運転している空調機Aの近傍で空調機Bが低負荷で運転しているなどという事象が生じる場合があり、室温維持の観点からも、また空調運転の効率化の観点からも好ましくない。他方、(b)の方式により、各空調機を一律に出力調整した場合、フロア内で生じる局所的な高温部位のために、位置関係からみてほとんど影響しない空調機についても出力を上げて対応することとなり、省エネ性に反する。
On the other hand, the output control of the conventional air conditioner is either (a) based on the measured temperature of the sensor installed on the suction / blowout surface of the air conditioner or (b) the measurement of the temperature sensor disposed on the rack suction surface. Performs uniformly based on temperature.
However, in the method (a), depending on the property of the room temperature, an event such as the air conditioner B operating at a low load may occur in the vicinity of the air conditioner A operating at a high load. It is not preferable from the viewpoint of maintenance and from the viewpoint of improving the efficiency of air conditioning operation. On the other hand, when the output of each air conditioner is uniformly adjusted by the method of (b), the output is increased even for an air conditioner that has little influence from the viewpoint of the positional relationship because of the local high-temperature part that occurs in the floor. This is against energy savings.
このような問題に対応するため、出願人は複数の空調機と複数の温度センサを関連付けて制御する技術を開示している(例えば特許文献1、2)。
特許文献1は、各ICT装置と各空調機との冷却効果の影響度の関連付けを行う影響度関連付けテーブルを予め備え、装置内の温度を下げる場合に当該テーブルを参照して、影響度の大きい空調機を選択して制御するものである。
また、特許文献2は、運転に先立って毎回、空調機ごとに設定温度を変化させ、各センサの温度変化を測定して。温度センサが配置された位置への各空調機の影響度を求め、これを用いて運転制御するものである。
In order to cope with such a problem, the applicant has disclosed a technique of controlling a plurality of air conditioners and a plurality of temperature sensors in association with each other (for example,
Moreover,
本発明は、上記アイデアをさらに進展させ、より簡易な方法により影響度を定めることが可能で、さらに機械室内のダイナミックな温度変化にも即応可能な空調制御システムの制御技術を提供するものである。 The present invention provides a control technique for an air conditioning control system that can further develop the above idea, determine the degree of influence by a simpler method, and can also respond quickly to dynamic temperature changes in the machine room. .
本発明は以下の内容をその要旨とする。すなわち、本発明に係る空調制御方法は、
(1)複数の空調機により、室内に収容される複数のサーバラック内のICT装置を冷却する空調制御システムの運転制御方法であって、予め、
(a)いずれかの空調機の設定温度を変化させたときの、各サーバラック吸気面近傍(以下、基準点という)への影響度(以下、空調影響係数という)を、基準点ごとに設定し、
(b)前記空調影響係数を用いて、基準点の温度を単位温度変化させるとしたときの、各空調機の寄与率(以下、空調寄与率という)を基準点ごとに求めておき、
(c)運転時において、いずれかの基準点温度が吸気許容温度を超えている場合には、前記空調寄与率に基づいて空調機ごとに設定温度変更値を求める、ことを特徴とする。
The gist of the present invention is as follows. That is, the air conditioning control method according to the present invention includes:
(1) An operation control method for an air conditioning control system for cooling an ICT device in a plurality of server racks housed indoors by a plurality of air conditioners,
(A) The degree of influence (hereinafter referred to as air conditioning influence coefficient) on the vicinity of each server rack intake surface (hereinafter referred to as reference point) when the set temperature of any air conditioner is changed is set for each reference point. And
(B) Using the air conditioning influence coefficient, the contribution rate of each air conditioner (hereinafter referred to as air conditioning contribution rate) when the temperature of the reference point is changed by unit temperature is determined for each reference point.
(C) During operation, when any reference point temperature exceeds the intake air allowable temperature, a set temperature change value is obtained for each air conditioner based on the air conditioning contribution rate.
複数の空調機により被冷却対象を空調する場合に、一般に被冷却対象に近接する空調機の影響が大きく、遠距離の空調機の影響は小さい。但し、距離的要素以外にも、例えば二重床空調システムのように、床下に配置されるケーブル等の冷気流路障害物の存在が大きく影響度する場合もある。本発明において「空調影響係数」とは、空調機と被冷却対象間の距離を主とし、その他の影響因子を含む概念である。
また、「空調寄与率」とは、基準点の温度を単位温度(例えば1℃)下げるために、各空調機がどの程度寄与するかを定量化した数値である。具体的には、例えば後述の(1a)式、図6,7等により求めることもできる。
When air-conditioning a to-be-cooled object with a plurality of air conditioners, the influence of an air conditioner in proximity to the object to be cooled is generally large, and the influence of a long-distance air conditioner is small. However, in addition to the distance factor, the presence of a cold air flow path obstacle such as a cable arranged under the floor, for example, as in a double floor air conditioning system, may have a great influence. In the present invention, the “air conditioning influence coefficient” is a concept that mainly includes the distance between the air conditioner and the object to be cooled and includes other influence factors.
The “air conditioning contribution rate” is a numerical value obtained by quantifying how much each air conditioner contributes to lower the temperature of the reference point by a unit temperature (for example, 1 ° C.). Specifically, it can be obtained by, for example, the later-described equation (1a), FIGS.
(2)上記発明において、前記(c)に替えて、
(d)運転時において、サーバラック排気温度を排気許容温度以下に維持するために、前記空調寄与率に基づいて空調機ごとに設定温度変更値を求める、とすることを特徴とする。
排気温度は、装置の風量や、消費電力によって機器ごとに相違するものであるため、入気温度のように一律に閾値を設定して良否判定を行うことは適さない。
ICT装置の負荷変化(パワーコントロール)状況把握手段として、排気温度をパラメータとする場合には、計測温度の絶対値による判定ではなく、変化傾向(温度の上昇)による判定とすることが適当である。
「排気温度上昇度」の判定基準として、例えば、過去5分間の排気温度平均値が、閾値(例えば5℃)を逸脱しているか否か、とすることができる。
本発明によれば、室内全体の温度環境が変化する前に、いち早くサーバラック内に格納されているICT装置の負荷増を把握し、空調機の出力を増加させることが可能となる。特に、パワーコントロールサーバを格納したサーバラックについて、より効果的となる。
(2) In the above invention, instead of (c),
(D) During operation, a set temperature change value is obtained for each air conditioner based on the air conditioning contribution rate in order to maintain the server rack exhaust temperature below the allowable exhaust temperature.
Since the exhaust temperature differs depending on the device depending on the air volume of the apparatus and the power consumption, it is not suitable to determine whether the quality is good by setting a threshold value uniformly like the intake air temperature.
When exhaust temperature is used as a parameter as a means of grasping the load change (power control) status of the ICT device, it is appropriate to make a determination based on a change tendency (temperature rise) rather than a determination based on the absolute value of the measured temperature. .
As a criterion for determining the “exhaust temperature rise degree”, for example, it can be determined whether or not the exhaust gas temperature average value for the past 5 minutes deviates from a threshold value (for example, 5 ° C.).
According to the present invention, before the temperature environment of the entire room changes, it is possible to quickly grasp the increase in the load of the ICT device stored in the server rack and increase the output of the air conditioner. In particular, the server rack storing the power control server is more effective.
(3)上記各発明において、前記空調影響係数が、空調機吹き出し面と前記基準点間の直線距離であることを特徴とする。
空調機から基準点までの距離が冷気供給量に大きな影響を与えることは、経験上知られている。本発明は、この値を空調影響係数として設定したものである。
(3) In each of the above inventions, the air-conditioning influence coefficient is a linear distance between an air-conditioner blowing surface and the reference point.
Experience has shown that the distance from the air conditioner to the reference point has a significant effect on the amount of cold air supplied. In the present invention, this value is set as the air conditioning influence coefficient.
(4)前記空調影響係数が、空調機吹き出し面と前記基準点間の直線距離に、空調機と前記基準点とのなす角度の余弦を乗じた数値であることを特徴とする
空調影響係数設定に際して、直線距離のみでなく空調機吹出面と各センサのなす角度考慮することにより、冷気供給量に影響を与える空調機吹き出し方向が考慮されることになる。
(4) The air conditioning influence coefficient setting is characterized in that the air conditioning influence coefficient is a numerical value obtained by multiplying a linear distance between an air conditioner blowing surface and the reference point by a cosine of an angle formed by the air conditioner and the reference point. At this time, by considering not only the linear distance but also the angle formed by the air conditioner outlet surface and each sensor, the air conditioner blowing direction that affects the cold air supply amount is considered.
(5)前記空調寄与率が、各空調機の前記空調影響係数の総和に対する、当該空調機の空調影響係数の比であることを特徴とする。
本発明は、空調機a,b,・・・に対して、各基準点(i)における空調影響係数をDa(i)、Db(i)、・・・とし、各空調機の空調寄与率Ea(i)、Eb(i)・・・を次式により求めるものである。
Ea(i)=Da(i)/[Da(i)+Db(i)+・・・]
Eb(i)=Db(i)/[Da(i)+Db(i)+・・・]
Ec(i)= ・・・
(5) The air conditioning contribution ratio is a ratio of an air conditioning influence coefficient of the air conditioner to a sum of the air conditioning influence coefficients of the air conditioners.
In the present invention, with respect to the air conditioners a, b,..., The air conditioning influence coefficients at the respective reference points (i) are Da (i), Db (i),. Ea (i), Eb (i)... Are obtained by the following equations.
Ea (i) = Da (i) / [Da (i) + Db (i) +...]
Eb (i) = Db (i) / [Da (i) + Db (i) +...]
Ec (i) =
(6)前記空調寄与率が、各空調機の前記空調影響係数の総和に対する当該空調機の空調影響係数の比に、当該空調機の空調影響係数を乗じた数値であることを特徴とする。
本発明は、(5)によるEa(i)、Eb(i)、・・・に、さらに1/[Da(i)+Db(i)+・・・]を乗じた数値、
Ea(i)’=Ea(i)*[1/(Da(i)+Db(i)+・・・)]
Eb(i)’=Eb(i)*[1/(Da(i)+Db(i)+・・・)]
Ec(i)= ・・・
を以って、空調寄与率とするものである。
(6) The air conditioning contribution ratio is a numerical value obtained by multiplying the ratio of the air conditioning influence coefficient of the air conditioner to the sum of the air conditioning influence coefficients of the air conditioners by the air conditioning influence coefficient of the air conditioner.
The present invention is a numerical value obtained by multiplying Ea (i), Eb (i),... According to (5) by 1 / [Da (i) + Db (i) +.
Ea (i) '= Ea (i) * [1 / (Da (i) + Db (i) + ...)]
Eb (i) '= Eb (i) * [1 / (Da (i) + Db (i) + ...)]
Ec (i) =
Thus, the air-conditioning contribution rate is used.
(7)前記吸気許容温度又は前記排気許容温度を逸脱する前記基準点が複数存在する場合には、逸脱度が最大の前記基準点に対して、前記(c)又は前記(d)を行うことを特徴とする
逸脱度が最大の基準点に対応して、各空調機の設定温度を変更することにより、他の基準点についても許容温度内に維持される可能性が高いといえる。
(7) When there are a plurality of the reference points that deviate from the intake allowable temperature or the exhaust allowable temperature, (c) or (d) is performed on the reference point having the maximum deviation. By changing the set temperature of each air conditioner corresponding to the reference point with the maximum deviation, it can be said that there is a high possibility that other reference points will be maintained within the allowable temperature.
(8)上記各発明において、いずれかの空調機が故障したときは、当該空調機の空調影響係数の値を変更することを特徴とする。
例えば、当該空調機が完全に停止した場合には0、冷房能力が減少した場合には減少率を考慮した値にする等、故障の程度に応じて係数を変化させることが望ましい。
(9)上記各発明において、空調機ごとに求めた設定温度変更値に基づいて運転したときの前記基準点における実測温度を計測して、前記空調影響係数及び前記空調寄与率を、随時、更新することを特徴とする。
実測値に基づいて空調影響係数、空調寄与率の数値を更新することにより、より実態に即した温度管理が可能となる。
(8) In each of the above inventions, when any of the air conditioners fails, the value of the air conditioning influence coefficient of the air conditioner is changed.
For example, it is desirable to change the coefficient according to the degree of failure, such as 0 when the air conditioner is completely stopped and a value that takes into account the reduction rate when the cooling capacity is reduced.
(9) In each of the above inventions, the measured temperature at the reference point when measured based on the set temperature change value obtained for each air conditioner is measured, and the air conditioning influence coefficient and the air conditioning contribution rate are updated as needed. It is characterized by doing.
By updating the numerical values of the air conditioning influence coefficient and the air conditioning contribution rate based on the actually measured values, it becomes possible to perform temperature management more in line with the actual situation.
上記各発明によれば、局所的な高温域の発生防止と、省エネルギー性向上とを両立させることができる。
また、室内温度逸脱の危険性の最小化(信頼性の向上)を図ることができる。また、空調出力の即応性を高めることにより標準設定温度を高く保つことが可能となり、空調効率の最大化(省エネ)を達成できる。
また、本発明を、ICT装置を収容するデータセンター等の空調制御に適用した場合、高温障害による空調システムの運転停止等の事態を未然に防止することができる。
また、近年、フロア内の温度分布の可視化や温度環境の監視等を目的として、室内に複数の温度センサ(マルチ温度センサ)を設置する事例が増加しているが、本発明によれば、既設のマルチ温度センサを有効に利用して、省エネルギー性に優れた高効率空調システムの構築が可能となる。
According to each of the above inventions, it is possible to achieve both the prevention of the occurrence of a local high temperature region and the improvement of energy saving.
In addition, it is possible to minimize the risk of room temperature deviation (improvement of reliability). In addition, by increasing the responsiveness of the air conditioning output, the standard set temperature can be kept high, and the air conditioning efficiency can be maximized (energy saving).
In addition, when the present invention is applied to air conditioning control of a data center or the like that accommodates an ICT device, it is possible to prevent a situation such as a shutdown of the air conditioning system due to a high temperature failure.
In recent years, there have been an increasing number of cases in which a plurality of temperature sensors (multi-temperature sensors) are installed in a room for the purpose of visualizing temperature distribution in the floor, monitoring the temperature environment, and the like. It is possible to construct a highly efficient air conditioning system with excellent energy savings by effectively using the multi-temperature sensor.
以下、本発明に係る空調制御システムの実施形態について、図1乃至10を参照してさらに詳細に説明する。重複説明を避けるため、各図において同一構成には同一符号を用いて示している。なお、本発明の範囲は特許請求の範囲記載のものであって、以下の実施形態に限定されないことはいうまでもない。
(第一の実施形態)
図1、2を参照して、本実施形態に係る空調制御システム1は、情報通信機械室5内に収容される複数のサーバラック2(以下、ラック2と略称)を、2台の空調機4A,4Bにより冷却するシステムである。
)。機械室5内部は、床パネル5d及び天井パネル5eにより3つの空間に区画されており、中央の機械室空間5aと、床パネル5dの下部に二重床空間5cと、天井パネル5eの上部に天井空間5bと、が形成されている。なお、説明の便宜上、図2では空調機4Aの位置を90度回転させ、かつ、空調機4Bの図示を省略して表示している。
Hereinafter, an embodiment of an air-conditioning control system according to the present invention will be described in more detail with reference to FIGS. In order to avoid redundant description, the same components are denoted by the same reference numerals in the respective drawings. Needless to say, the scope of the present invention is described in the claims and is not limited to the following embodiments.
(First embodiment)
1 and 2, an air
). The interior of the
空調機4Aは、蒸発器4e及び送風機4cを備えた室内ユニット4a、圧縮機、凝縮器等を主要構成とする室外ユニット(いずれも不図示)、及びこれらを接続する冷媒配管4dを備えている。室内ユニット4aと二重床空間5c又は天井空間5bとは、それぞれ往き側ダクト4f又は戻り側ダクト4gを介して結ばれている。かかる構成により、空調機4は冷凍サイクル運転により発生させた冷熱を、天井空間5b、戻り側ダクト4gを介して戻される室内空気に与えて冷却し、冷気を送風機4cにより二重床空間5c→穴あきパネル5hを介して機械室空間5a内に供給する。さらに、空調機4Aは後述の制御部10からの指令を受けて機器を制御する機器制御部4hを備えている。なお、空調機4Bについても空調機4Aと同様の構成を備えている。
The
ラック2の各段には、複数のICT装置(以下、サーバと略称)2aが格納されている。各サーバ2aから発生する熱は、それぞれの冷却ファン(図示せず)により、前面から吸気した空気とともに背面に排気される。これにより、ラック2は、全体として前面側から冷気を吸込み、背面側から排気するように構成されている。さらに、各ラック2は、互いに隣接するラックの吸気面2b同士、排気面2c同士を対向させて、複数のラック列3を形成するように配置されている。これにより、ラック列3の吸気面側にはコールドアイル6が、排気面側にはホットアイル7が形成されている。
各ラックの吸気側表面近傍(基準点に該当)には、温度センサSi(i=1−n)がそれぞれ配設されており、当該ラックの吸気温度を計測可能としている。
なお、図1,2では、平面座標上の1つのポイントに対して1つの温度センサを配設する例を示しているが、1つのポイントに対して鉛直方向に複数配設される場合もある(以下の実施形態についても同様)。
Each stage of the
A temperature sensor Si (i = 1-n) is provided in the vicinity of the intake side surface of each rack (corresponding to the reference point), and the intake temperature of the rack can be measured.
1 and 2 show an example in which one temperature sensor is arranged for one point on a plane coordinate. However, a plurality of temperature sensors may be arranged in the vertical direction for one point. (The same applies to the following embodiments).
空調制御システム1の運転制御は、制御部10により行われる。制御部10は、温度センサSiから送られる温度情報を格納するデータ格納部10aと、後述する空調機設定温度の演算処理を行う演算処理部10bと、後述の各設定値・閾値情報、後述する空調機4A,4Bと温度センサSi間の距離情報、及び制御プログラムを格納するメモリ部10cと、空調機に対して設定温度の変更を指示する設定変更指示部10dと、を備えている。なお、制御部10は、CPU、クロック、RAM、ROM、バス、I/Oインターフェース等を備えたマイコンにより実装できる。
Operation control of the air
表1は、メモリ部10cに格納されている設定値及び空調影響係数の内容を、概念的に示したものである。本実施形態では、図3に示すように空調機4A,4Bと温度センサSi間の直線距離(Da(i)、 Db(i))を予め測定し、これを以って空調影響係数として用いている。ラック吸気許容上限温度(以下、吸気上限温度という)は、Tmに設定されている。また、空調機4A,4Bはそれぞれ吹き出し温度制御により運転され、その設定値(以下、設定温度という)は、Ta(0)、Tb(0)に設定されている。
次に、機械室5内においてラック2の冷却は以下のように行われる。すなわち、空調機4A、4Bに導入される室内空気は蒸発器4eにおいて熱交換して冷気となり、送風機4cによって往き側ダクト4fを介して二重床空間5cに送出される。冷気は、穴あきパネル5fを介してコールドアイル6に供給され、さらに各ラック2内に吸込まれて、ラックマウントサーバ2aを冷却した後に高温排気となって、ホットアイル7に排出される。高温排気はホットアイル7を上昇して、天井パネル5eの吸込口5gから天井空間5bに導かれ、戻り側ダクト4gを介して空調機4に戻される。以上のような室内空気循環により、各ラック2の冷却が行われる。
Next, the
空調制御システム1は以上のように構成されており、次に図4をも参照して、空調制御システム1における空調機4A,4Bのラック吸気温度制御方法について説明する。空調機4A,4Bは、ともに吹き出し温度制御により運転される。初期状態において、吹き出し温度設定値(以下、設定温度という)は、上述のようにTa(0)、Tb(0)に設定されている(S101)。
制御中は、所定の時間t(j)(j=0、1,2、・・・)ごと(例えば30secごと)に、温度センサSi(i=1−n)により吸気温度Ti(j)が計測され、計測値はデータ格納部10aに取り込まれる(S102)。以下、時刻t(j)における計測が行われる状態を想定して説明する。
The air
During the control, the intake air temperature Ti (j) is set by the temperature sensor Si (i = 1-n) at every predetermined time t (j) (j = 0, 1, 2,...) (For example, every 30 sec). The measured value is taken into the
次に、各センサについて、吸気温度Ti(j)が許容上限温度Tmを逸脱しているか否かが判定される(S103)。全てのセンサについてTi(j)≦Tmのときは(S103においてNO)、次の計測タイミングまで現在の運転状態が継続される(S102へ)。
Tmを逸脱するセンサSk(k=1−m))が存在するときは(S103においてYES)、当該センサの逸脱度に対応した各空調機の設定温度変更の演算が行われる。最初に、センサ位置の空調影響係数に基づいて、空調寄与率Ea(k)、Eb(k)が次式により演算される(S104)。
Ea(k)=Da(k)/[Da(k)+Db(k)] ・・・・(1a)
Eb(k)=Db(k)/[Da(k)+Db(k)] ・・・・(1b)
Next, for each sensor, it is determined whether or not the intake air temperature Ti (j) deviates from the allowable upper limit temperature Tm (S103). When Ti (j) ≦ Tm for all sensors (NO in S103), the current operation state is continued until the next measurement timing (to S102).
When there is a sensor Sk (k = 1-m) that deviates from Tm (YES in S103), calculation of the set temperature change of each air conditioner corresponding to the degree of deviation of the sensor is performed. First, based on the air conditioning influence coefficient at the sensor position, air conditioning contribution ratios Ea (k) and Eb (k) are calculated by the following equations (S104).
Ea (k) = Da (k) / [Da (k) + Db (k)] (1a)
Eb (k) = Db (k) / [Da (k) + Db (k)] (1b)
次いで、各空調機について現状設定温度から下げるべき温度ΔTa(k)、ΔTb(k)(以下、低下温度という)が演算される(S105)。空調機4AとセンサSkの組み合わせの場合、吸気上限温度Tmからの逸脱度ΔTm(k)(=Tk(j)−Tm)とすると、低下温度(ΔTa(k))は空調寄与率を考慮し、(2a)式で示される。同様に、空調機Bについては(2b)式で示される。
ΔTa(k)=ΔTm(k)・Ea(k) ・・・・(2a)
ΔTb(k)=ΔTm(k)・Eb(k) ・・・・(2b)
次いで、ΔTa(k)、ΔTb(k)(k=1−m)の中から、それぞれの最大値Max(ΔTa(k))、Max(ΔTb(k))を抽出する(S106)。
これより、空調機4A,4Bの変更後の設定温度をTa(j)、Tb(j)とすると、それぞれ式により求めることができる。
Ta(j)=Ta(0)−Max(ΔTa(k))・・・・(3a)
Tb(j)=Tb(0)−Max(ΔTb(k))・・・・(3b)
演算結果に基づいて、設定変更指示部10dは設定温度の変更を各空調機に指示する(S107)。その後、次の計測タイミング(t(j+1))に移行する(S108)。
以上の制御により、局所的な高温発生を防止して、吸気温度を許容上限温度以下に維持しつつ、各空調機について省エネを考慮した効率的な運転が可能となる。
Next, for each air conditioner, temperatures ΔTa (k) and ΔTb (k) (hereinafter referred to as “decreased temperatures”) to be lowered from the current set temperature are calculated (S105). In the case of the combination of the
ΔTa (k) = ΔTm (k) · Ea (k) (2a)
ΔTb (k) = ΔTm (k) · Eb (k) (2b)
Next, the maximum values Max (ΔTa (k)) and Max (ΔTb (k)) are extracted from ΔTa (k) and ΔTb (k) (k = 1−m) (S106).
Thus, if the set temperatures after the change of the
Ta (j) = Ta (0) −Max (ΔTa (k)) (3a)
Tb (j) = Tb (0) −Max (ΔTb (k)) (3b)
Based on the calculation result, the setting
With the above control, it is possible to efficiently operate each air conditioner in consideration of energy saving while preventing local high temperature generation and maintaining the intake air temperature below the allowable upper limit temperature.
なお、本実施形態では空調機を2台配置する例を示したが、3台以上配置する場合も同様にして制御することができる。
また、本実施形態ではデータ格納部10aに空調影響係数(距離情報)を格納し、これを用いて空調寄与率を演算する例を示したが、上記(1a)、(1b)式により予め空調寄与率を求めておき、直接(2a)、(2b)式により変更度を求める態様とすることもできる。
In addition, although the example which arrange | positions two air conditioners was shown in this embodiment, when it arranges three or more, it can control similarly.
In the present embodiment, an example is shown in which the air conditioning influence coefficient (distance information) is stored in the
さらに、空調影響係数としての距離情報に替えて、図5に示すように機械室5内に座標軸(X、Y)を想定し、各空調機位置座標及び各センサ位置座標を同図の通り特定し、この位置座標情報を空調影響係数として、データ格納部10aに格納する態様とすることもできる。例えば、空調機4A−センサSi間距離は、以下の式により求めることができる。
Da(i)2=(Xa−Xi)2+(Ya−Yi)2 ・・・・(4a)
Db(i)2=(Xb−Xi)2+(Yb−Yi)2 ・・・・(4b)
上式により求めたDa(i)、Db(i)を(1a)、(1b)に代入することにより、空調分担係数を求めることができる。
Further, instead of the distance information as the air conditioning influence coefficient, the coordinate axes (X, Y) are assumed in the
Da (i) 2 = (Xa−Xi) 2 + (Ya−Yi) 2 ... (4a)
Db (i) 2 = (Xb−Xi) 2 + (Yb−Yi) 2 ... (4b)
By substituting Da (i) and Db (i) obtained by the above formulas into (1a) and (1b), the air conditioning sharing coefficient can be obtained.
さらに、空調影響係数設定に際して、直線距離のみでなく空調機吹出面と各センサのなす角度θa 、θbを考慮することもできる。この場合、(1a)式、(1b)式のDa(k)、Db(k)に替えて、それぞれ
Da(k)'=cosθa(k)・Da(k)、
Db(k)'=cosθb(k)・Db(k)
を用いることになる。これにより、温度に大きな影響を与える空調機の冷気吹き出し方向も考慮されることになり、より実態が反映されることとなる。
Furthermore, when setting the air conditioning influence coefficient, not only the linear distance but also the angles θa and θb formed by the air conditioner outlet surface and each sensor can be considered. In this case, instead of Da (k) and Db (k) in equations (1a) and (1b), Da (k) ′ = cos θa (k) · Da (k),
Db (k) ′ = cos θb (k) · Db (k)
Will be used. As a result, the cold air blowing direction of the air conditioner that greatly affects the temperature is also taken into consideration, and the actual situation is reflected more.
さらに、本実施形態では、例えば空調寄与率Ea(k)について(1a)式、
Ea(k)=Da(k)/[Da(k)+Db(k)]等を用いる例を示したが、これに替えて、
Ea(k)'=[1/[Da(k)+Db(k)]]*Da(k)/[Da(k)+Db(k)]・・・ (1a’)式
等を用いる形態とすることもできる(Eb(k)についても同様)。
(1a)式等を用いた場合、例えばDa(k)、Db(k)がそれぞれ0.4、0.8の場合と、0.1、0.2の場合で制御量は同一となるが、(1a’)式を用いた場合には制御量が異なる。よって、空調影響係数の絶対的な大きさを考慮する必要がある場合には後者の式を用い、影響係数の空調機間の相対的な比較のみを考慮すれば足りる場合には、前者の式を用いることが適当である。
Furthermore, in the present embodiment, for example, the air conditioning contribution rate Ea (k) is expressed by the formula (1a),
An example using Ea (k) = Da (k) / [Da (k) + Db (k)] has been shown, but instead of this,
Ea (k) ′ = [1 / [Da (k) + Db (k)]] * Da (k) / [Da (k) + Db (k)] (Equation using equation (1a ′)) (Eb (k) is the same).
When the expression (1a) is used, for example, the control amounts are the same when Da (k) and Db (k) are 0.4 and 0.8, and when 0.1 and 0.2, respectively. , (1a ′), the control amount is different. Therefore, the latter formula is used when it is necessary to consider the absolute size of the air conditioning influence coefficient, and the former formula is used when only a relative comparison between the air conditioners of the influence coefficient is necessary. It is appropriate to use
(第二の実施形態)
次に、本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態は、空調機−センサ間の距離情報に基づいて空調影響係数を定めるのではなく、機械室内を各空調機の想定影響度に対応してゾーン分けし、ゾーンごとに空調影響係数を設定する形態に係る。
本実施形態の構成は、空調制御システム1と同一であるので重複説明を省略する。
具体的には、図6を参照して、ゾーンZ1については空調影響係数da=0.9、ゾーンZ2については空調影響係数da=0.7、ゾーンZ3については空調影響係数da=0.5、・・・のように定める。図示を省略するが、空調機4bに対しても同様に定める。
このようにして定めた空調影響係数を用いて、空調寄与率(Ea、Eb)を求め、さらに設定温度低下値(ΔTa、ΔTb)を演算し、最終的に変更後設定温度(T1a、T1b)を求めることができる。表2(a)−(g)に、具体的演算例を示す。
Next, another embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the air conditioning influence coefficient is not determined based on the distance information between the air conditioner and the sensor, but the machine room is divided into zones corresponding to the assumed influence degree of each air conditioner, and the air conditioning influence coefficient is determined for each zone. It relates to the form to set.
Since the configuration of the present embodiment is the same as that of the air
Specifically, referring to FIG. 6, the air conditioning influence coefficient da = 0.9 for zone Z1, the air conditioning influence coefficient da = 0.7 for zone Z2, and the air conditioning influence coefficient da = 0.5 for zone Z3. It is determined as follows. Although not shown, it is determined in the same manner for the air conditioner 4b.
Using the air conditioning influence coefficient determined in this way, the air conditioning contribution ratios (Ea, Eb) are obtained, the set temperature drop values (ΔTa, ΔTb) are calculated, and finally the changed set temperatures (T1a, T1b) Can be requested. Table 2 (a)-(g) shows specific calculation examples.
なお、ゾーン分けに際しては、空調機からの距離のみならず、例えば二重床内のケーブル等の障害物をも考慮して設定することもできる。
さらに、より簡易的に図7(a)、(b)に示すパターン化したゾーン分けとすることもできる。この場合も、設定温度変更値の演算については表2と同様の方法により行うことができる。
Note that the zoning can be set in consideration of not only the distance from the air conditioner but also obstacles such as cables in the double floor.
Furthermore, it can also be set as the patterned zone division shown to FIG. 7 (a), (b) more simply. Also in this case, the calculation of the set temperature change value can be performed by the same method as in Table 2.
(第三の実施形態)
さらに本発明の他の実施形態について説明する。
図8を参照して、本実施形態の構成が上述の空調制御システム1と異なる点は、温度センサの配設位置である。すなわち、空調制御システム1の温度センサSiがラック2の吸気面側に配設されているのに対して、本実施形態の温度センサS'iは、ラック2の排気面近傍に配設されていることである。また、制御部10のデータ格納部10aは、温度センサS'iから送られる温度情報を格納するように構成されている。また、メモリ部10cには、後述する設定温度変更の要否を判定する閾値(α)、及び設定温度変更値(β)が格納されている。その他の構成については空調制御システム1と同一であるので、重複説明を省略する。
次に、図9、10を参照して、本実施形態における空調機4A,4Bの設定温度変更制御について説明する。空調機4A,4Bは、ともに吹き出し温度制御により運転される。初期状態において、吹き出し温度設定値(以下、設定温度という)は、Ta(0)、Tb(0)に設定されている(S201)。
制御中は、所定の時間t(j)(j=0、1,2、・・・)ごと(例えば30secごと)に、温度センサS’i(i=1−n)によりラック排気温度T'i(j)が計測され、データ格納部10aに取り込まれる(S202)。以下、時刻t(j)における計測が行われる段階を想定して説明する。
(Third embodiment)
Further, another embodiment of the present invention will be described.
Referring to FIG. 8, the configuration of the present embodiment is different from the above-described air
Next, with reference to FIGS. 9 and 10, set temperature change control of the
During the control, the rack exhaust temperature T ′ is detected by the temperature sensor S′i (i = 1−n) at every predetermined time t (j) (j = 0, 1, 2,...) (For example, every 30 sec). i (j) is measured and taken into the
次に、過去M分間(例えば5分間)の排気温度平均値Av[T'(M)]が演算される(S203)。次いで、排気温度T'i(j)と排気温度平均値Av[T'(M)]とが比較され、その差ΔTe(j)(=T'i(j)−Av[T'(M)])が所定の閾値α(例えば5℃)を逸脱しているセンサが有るか否かが判定される(S204)。なお、閾値αの値は、サーバの熱耐性や排気風量制御仕様等に応じて、任意に定めることができる。全てのセンサについてΔTe(j)≦αのときは(S204においてNO)、次の計測タイミングまで現在の運転状態が継続される(S202へ)。
閾値αを逸脱するセンサS'k(k=1−m))が存在するときは(S204においてYES)、逸脱度が最大のセンサについて各空調機の空調寄与率Ea(k)、Eb(k)が、上述の(1a)、(1b)式により演算される。
Next, the exhaust gas temperature average value Av [T ′ (M)] for the past M minutes (for example, 5 minutes) is calculated (S203). Next, the exhaust gas temperature T′i (j) and the exhaust gas temperature average value Av [T ′ (M)] are compared, and the difference ΔTe (j) (= T′i (j) −Av [T ′ (M)) ]) Deviates from a predetermined threshold value α (for example, 5 ° C.) or not (S204). Note that the value of the threshold value α can be arbitrarily determined according to the heat resistance of the server, the exhaust air flow control specification, and the like. When ΔTe (j) ≦ α for all sensors (NO in S204), the current operation state is continued until the next measurement timing (to S202).
When there is a sensor S′k (k = 1−m) that deviates from the threshold value α (YES in S204), the air conditioning contribution ratios Ea (k) and Eb (k) of each air conditioner for the sensor having the maximum deviation degree. ) Is calculated by the above-described equations (1a) and (1b).
次いで、空調寄与率を考慮して、設定温度からの変更度(ΔTa(k)、ΔTb(k))が演算される(S205)。空調寄与率=1としたときの設定温度変更値(以下、基準変更値という)をβ(例えば1℃)として、各空調機についてみると変更度は次式で示すことができる(なお、基準変更値βの値は、機械室構造、空調機応答速度等を考慮して、任意に定めることができる)。
ΔTa(k)=β・Ea(k) ・・・・(5a)
ΔTb(k)=β・Eb(k) ・・・・(5b)
空調機4A,4Bの新たな設定温度Ta(j)、Tb(j)を次式により演算し、各空調機に変更指示する(S206)。
Ta(j)=Ta(t(j-1))−Max(ΔTa(k)) ・・・・(6a)
Tb(j)=Tb(t(j-1))−Max(ΔTb(k)) ・・・・(6b)
変更後の設定温度により一定時間運転し、その後、次の計測タイミング(t(j+1))に移行する(S207)。
Next, the degree of change (ΔTa (k), ΔTb (k)) from the set temperature is calculated in consideration of the air conditioning contribution rate (S205). Assuming that the set temperature change value (hereinafter referred to as a reference change value) when the air-conditioning contribution ratio = 1 is β (for example, 1 ° C.), the change degree can be expressed by the following equation for each air conditioner (the reference The value of the change value β can be arbitrarily determined in consideration of the machine room structure, the air conditioner response speed, and the like.
ΔTa (k) = β · Ea (k) (5a)
ΔTb (k) = β · Eb (k) (5b)
The new set temperatures Ta (j) and Tb (j) of the
Ta (j) = Ta (t (j-1))-Max ([Delta] Ta (k)) (6a)
Tb (j) = Tb (t (j-1)) − Max (ΔTb (k)) (6b)
The operation is performed for a certain period of time based on the set temperature after the change, and then the next measurement timing (t (j + 1)) is entered (S207).
(第四の実施形態)
さらに本発明の他の実施形態について説明する。本実施形態は、設定温度を上げる場合の形態に関する。本実施形態の構成は、第一の実施形態に係る空調制御システム1と同一であるので、重複説明を省略する。
次に、図11を参照して、空調機4Aを例に設定温度変更する場合の制御について説明する。本実施形態では、設定温度Ta(0)の状態から設定温度を単位温度β(例えば0.5℃)上げることを計画する場合を想定している(S301)。
まず、温度センサSi(i=1−n)によりラック吸気温度Tiが計測される(S302)。次に、空調寄与率Ea(i)を考慮して、空調機4Aの設定温度をβ℃上げたと仮定したときの各センサ位置の予測温度Ti’が(7a)式により演算される(S303)。
Ti’=Ti+β・Ea(i) ・・・・(7a)
さらに、上式で求めた全てのTi’について、余裕度γ(例えば1℃)として、
Ti’+γ≦Tmの条件を満たしているか否かが判定される(S304)。
この条件を満足している場合には、空調機4Aの設定温度がTa=Ta(0)+βに変更される(S305)。S304において、Ti’+γ>Tmのセンサ位置が存在する場合には、β=β−Δβ(Δβ:例えば0.1℃)に変更して、S302以下のフローが再度実施される。
以上のフローにより、吸気温度を許容上限温度以下に維持しつつ、各空調機について設定温度を可能な限り高めに設定でき、省エネ性の向上を図ることができる。
(Fourth embodiment)
Further, another embodiment of the present invention will be described. The present embodiment relates to a form in the case where the set temperature is raised. Since the configuration of the present embodiment is the same as that of the air
Next, with reference to FIG. 11, the control in the case of changing the set temperature using the
First, the rack intake air temperature Ti is measured by the temperature sensor Si (i = 1-n) (S302). Next, in consideration of the air conditioning contribution rate Ea (i), the predicted temperature Ti ′ at each sensor position when it is assumed that the set temperature of the
Ti ′ = Ti + β · Ea (i) (7a)
Further, for all Ti ′ obtained by the above equation, the margin γ (for example, 1 ° C.)
It is determined whether or not the condition of Ti ′ + γ ≦ Tm is satisfied (S304).
If this condition is satisfied, the set temperature of the
With the above flow, the set temperature can be set as high as possible for each air conditioner while maintaining the intake air temperature below the allowable upper limit temperature, and energy saving can be improved.
本発明は、熱源、冷媒、空調方式、建築構造等の種類を問わず、サーバラックを収容する情報通信機械室の空調制御システムとして広く適用可能である。 The present invention can be widely applied as an air conditioning control system for an information communication machine room that houses a server rack, regardless of the type of heat source, refrigerant, air conditioning system, building structure, and the like.
1、20・・・・空調制御システム
2・・・・サーバラック
3・・・・ラック列
4A,4B・・・・空調機
5・・・・情報通信機械室
6・・・・コールドアイル
7・・・・ホットアイル
10・・・・制御部
DESCRIPTION OF
Claims (8)
(a)いずれかの空調機の設定温度を変化させたときの、各サーバラック吸気面近傍(以下、基準点という)への影響度(以下、空調影響係数という)を、基準点ごとに設定し、
(b)前記空調影響係数を用いて、基準点の温度を単位温度変化させるとしたときの、各空調機の寄与率(以下、空調寄与率という)を基準点ごとに求めておき、
(c)運転時において、いずれかの基準点温度が吸気許容温度を超えている場合には、前記空調寄与率に基づいて空調機ごとに設定温度変更値を求めるものであり、かつ、
前記空調影響係数が、空調機吹き出し面と前記基準点間の直線距離である、
ことを特徴とする空調制御システムの運転制御方法。 An operation control method of an air conditioning control system for cooling an ICT device in a plurality of server racks housed indoors by a plurality of air conditioners,
(A) The degree of influence (hereinafter referred to as air conditioning influence coefficient) on the vicinity of each server rack intake surface (hereinafter referred to as reference point) when the set temperature of any air conditioner is changed is set for each reference point. And
(B) Using the air conditioning influence coefficient, the contribution rate of each air conditioner (hereinafter referred to as air conditioning contribution rate) when the temperature of the reference point is changed by unit temperature is determined for each reference point.
(C) During operation, when any reference point temperature exceeds the intake air allowable temperature, a set temperature change value is obtained for each air conditioner based on the air conditioning contribution rate , and
The air conditioning influence coefficient is a linear distance between the air conditioner blowing surface and the reference point.
An operation control method for an air conditioning control system.
(d)運転時において、サーバラック排気温度を排気許容温度以下に維持するために、前記空調寄与率に基づいて空調機ごとに設定温度変更値を求めるものであり、かつ、
前記空調影響係数が、空調機吹き出し面と前記基準点間の直線距離である、
ことを特徴とする空調制御システムの運転制御方法。 In claim 1, in place of (c),
(D) During operation, in order to maintain the server rack exhaust temperature below the allowable exhaust temperature, the set temperature change value is obtained for each air conditioner based on the air conditioning contribution rate , and
The air conditioning influence coefficient is a linear distance between the air conditioner blowing surface and the reference point.
An operation control method for an air conditioning control system.
前記空調影響係数が、空調機吹き出し面と前記基準点間の直線距離であることに替えて、
空調機吹き出し面と前記基準点間の直線距離に、空調機と前記基準点とのなす角度の余弦を乗じた数値であることを特徴とする空調制御システムの運転制御方法。 In claim 1 or 2,
In place of the air conditioning influence coefficient is a linear distance between the air conditioner blowing surface and the reference point,
The linear distance between the air conditioner balloon surface and the reference point, air-conditioning operation control method of a control system that is characterized in that a numerical value obtained by multiplying the cosine of the angle between the reference point and the air conditioner.
空調機ごとに求めた設定温度変更値に基づいて運転したときの前記基準点における実測温度を計測して、前記空調影響係数及び前記空調寄与率を、随時、更新することを特徴とする空調制御システムの運転制御方法。 In any one of Claims 1 thru | or 7 ,
An air conditioning control characterized by measuring an actually measured temperature at the reference point when operating based on a set temperature change value obtained for each air conditioner, and updating the air conditioning influence coefficient and the air conditioning contribution rate as needed. System operation control method.
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