JP5756442B2 - 電子機器を納めた建造物の空調システム - Google Patents
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Description
この公報に記載の空調機は、携帯電話等の電話基地局に収容された情報通信機器を冷却(温度上昇を抑制)するためのものであり、図7に示されるように、電話基地局の屋外に室外熱交換器LE(低温側熱交換器)を設置するとともに、情報通信機器が設置された室内Rの上方に室内熱交換器HE(高温側熱交換器)を設置する。両方の熱交換器は連通されて内部に冷媒が封入されており、情報通信機器から発生した熱によって室内熱交換器HEの冷媒が沸騰して室外熱交換器LEに移送され、ここで、外気に熱を放出して冷媒が凝縮し、重力で室内熱交換器HEに還流する。室内の空気は、室内側ファンRFにより循環され、温度の下降した室内熱交換器HEを通過して冷却される。
しかし、外気冷却による空調方式は、外気の温度によって冷却能力が左右され、外気温度が高くなると冷却能力の不足する事態が発生する。輸送に適したコンテナ型データセンターは、設置された場所から気候条件の異なる場所に移設される可能性も大きく、種々の外気温度の条件下でも確実にコンピュータの熱障害を防止できる信頼性の高い空調システムが要請される。こうした要請に応えるよう、外気を直接室内に導入してサーバ等のコンピュータを冷却する外気冷却方式に、冷凍サイクルを行う機械式空調機を組み合わせるデータセンターの空調システムも知られており、一例として、特開2012−98799号公報に開示されている。
本発明の課題は、密閉された室にコンピュータ等の電子機器を収容するデータセンター等の建造物において、外気冷却式空調機と機械式空調機とを効率的に組み合わせて空気の流れを改善し、このような問題を解決することにある。
「電子機器を収めた電子機器収容室を備える建造物であって、
前記電子機器収容室内の空気を冷却するため、外気冷却式空調機と機械式空調機とが装備され、
前記外気冷却式空調機は、前記電子機器収容室の内外にそれぞれ置かれた室内熱交換器と室外熱交換器とを有していて、前記室内熱交換器及び室外熱交換器が連通され、その内部には対流により循環する冷媒が封入されており、
前記機械式空調機は、圧縮機を備えて冷凍サイクルを行う冷却装置と空気を圧送する送風ファンとを有しており、さらに、
前記電子機器収容室の上部には、複数の前記室内熱交換器を通過した空気の集合する戻り空気集合ダクトが、前記建造物の長手方向に延びるよう設置され、かつ、前記建造物の一端側には、仕切り壁によって前記電子機器収容室と区画されるとともに、前記戻り空気集合ダクトが開口する戻り空気集合室が備えられ、
前記電子機器収容室内の一方の側部には、壁面との間に空間部が存在するよう空気吹き出しパネルが設置されるとともに、前記戻り空気集合室には、前記空間部に連なる分配ダクトが垂直方向に延びるように設置されており、
前記機械式空調機の送風ファンは、その吸い込み口が前記戻り空気集合室に開口し、その吐出口には、前記分配ダクトに接続される送風ダクトが設けられている」
ことを特徴とする建造物となっている。
外気の温度が上昇して外気冷却式空調機の冷却能力が不足するときは、冷凍サイクルを行う機械式空調機を作動させる。この場合には、圧縮機を駆動するための外部電力(又は蓄電池に蓄えた電力やエンジンの動力等)を要するものの、コンピュータの過熱に起因する損傷を確実に回避することができると同時に、コンピュータ等の保守整備の作業員に対する適切な空調という点にも対処することができる。
そして、本発明では、冷却空気を電子機器収容室内に供給するため、電子機器収容室内の一方の側部に、壁面との間に空間部が存在するよう空気吹き出しパネルを設置するとともに、戻り空気集合室に、その空間部に連なる分配ダクトを垂直方向に延びるように設置して、機械式空調機の送風ファンの送風ダクトをこの分配ダクトに接続している。この構造によると、室の一方の側面全体から他の側面に向けて冷却空気が吹き出すので、電子機器収容室内の温度を均一化するのが容易であり、空気吹き出しパネルの吹き出し孔の形状や配置を変更したり、空間部に適宜バッフル板を配置したりして、冷却空気の吹き出し量を調整することもできる。また、垂直方向に延びる分配ダクトは、送風ファンからの冷却空気を高さ方向に壁面全体に分配する役目を果たすこととなる。
図1の実施例に示す本発明の建造物は、輸送用のコンテナを基本とするコンテナ型データセンターとして構築されたものであって、全体としては6面体の直方体である箱型構造をなし、平面視で長方形の形状となっている。その長方形の4隅には、上下方向に延びる柱状部材として、前部側の柱状部材1F及び後部側の柱状部材1Rが配置されるとともに(側面図では箱型構造の側壁を除いて示し、便宜上、左側を前部、右側を後部とする)、柱状部材の上部及び下部には締結金具2が固着される。建造物の内部には、サーバ、ストレージ等の電子機器(コンピュータ)を収めた電子機器収容室CRが備えられる。電子機器は、これを積み重ねて収納する専用のラック3に収められており、図1の電子機器収容室CRには、長手方向に8個のラック3が並列して設置されている。
図3の電子機器収容室CRの横断面図(図1のA−A断面矢視)に示すように、コンピュータ等の電子機器を多数収納したラック3は、床面に敷設されたT形板材TB上に固定されて、電子機器収容室CRの幅方向の中間部に設置される。冷却空気は、電子機器収容室CRの右側空間のコールドアイルCIへ供給され、ラック3を通過して電子機器の熱を奪いながら左側空間のホットアイルHIに流れる。コールドアイルCIの幅方向寸法は、この場所で作業員が電子機器等の保守点検作業を行う関係上、ホットアイルHIの幅方向寸法よりも大きく設定される。
ステップS3の判定においてTsが所定値To以下である場合は、全台数を停止していた場合を除き運転する圧縮機台数を1台減少し、この状態の運転継続時間tdをタイマーによって設定する(S7、S8)。運転継続時間tdはtiと同じであってもよい。運転継続時間tdが経過した時点では、やはり温度Tsを検出するステップS1に戻る。
さらに、機械式空調機の圧縮機11CのON・OFF制御に代えて、インバータを用いた圧縮機の回転数制御を採用すると、電子機器収容室CR内のより精密な温度管理を行うことができる。
5 外気冷却式空調機
51 室内熱交換器
52 室外熱交換器
7 戻り空気集合ダクト
8 戻り空気集合室
11 機械式空調機
12 送風ファン
13 送風ダクト
14 分配ダクト
15 空気吹き出しパネル
CR 電子機器収容室
CI コールドアイル
HI ホットアイル
Claims (5)
- 電子機器を収めた電子機器収容室を備える建造物であって、
前記電子機器収容室内の空気を冷却するため、外気冷却式空調機と機械式空調機とが装備され、
前記外気冷却式空調機は、前記電子機器収容室の内外にそれぞれ置かれた室内熱交換器と室外熱交換器とを有していて、前記室内熱交換器及び室外熱交換器が連通され、その内部には対流により循環する冷媒が封入されており、
前記機械式空調機は、圧縮機を備えて冷凍サイクルを行う冷却装置と空気を圧送する送風ファンとを有しており、さらに、
前記電子機器収容室の上部には、複数の前記室内熱交換器を通過した空気の集合する戻り空気集合ダクトが、前記建造物の長手方向に延びるよう設置され、かつ、前記建造物の一端側には、仕切り壁によって前記電子機器収容室と区画されるとともに、前記戻り空気集合ダクトが開口する戻り空気集合室が備えられ、
前記電子機器収容室内の一方の側部には、壁面との間に空間部が存在するよう空気吹き出しパネルが設置されるとともに、前記戻り空気集合室には、前記空間部に連なる分配ダクトが垂直方向に延びるように設置されており、
前記機械式空調機の送風ファンは、その吸い込み口が前記戻り空気集合室に開口し、その吐出口には、前記分配ダクトに接続される送風ダクトが設けられていることを特徴とする建造物。 - 前記電子機器は、複数のものがラックに収納されて、前記ラックが前記電子機器収容室の幅方向の中間部に設置されており、前記機械式空調機の送風ファンからの空気が、前記ラックを通過して幅方向に流れる請求項1に記載の建造物。
- 前記ラックの上方には、前記外気冷却式空調機がそれぞれ設けられる請求項2に記載の建造物。
- 前記建造物の屋根の下方には中間天井板が設けられ、前記室内熱交換器及び前記室外熱交換器が、前記中間天井板の下部と上部にそれぞれ設置される請求項1乃至請求項3のいずれかに記載の建造物。
- 前記建造物の形状が直方体であって、平面視で長方形の4隅には柱状部材が配置されるとともに、各々の前記柱状部材の上部及び下部には、緊締具の係合可能な締結金具が固着されており、前記機械式空調機が前記柱状部材の内側に配置されている請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の建造物。
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