JP5969165B2 - Air conditioning system for information processing equipment room - Google Patents
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Description
本発明は、情報処理機器室の空調システムに関する。 The present invention relates to an air conditioning system for an information processing equipment room.
情報処理技術の発展に伴い、情報処理機器の発熱量は増大の一途を辿っている。これに伴い、情報処理機器を冷却する空調システムの処理量も増大しており、情報処理機器を効率的に冷却できる空調技術の開発が行われている。情報処理機器を効率的に冷却するには、ホットアイルからコールドアイルへの気流の回り込みを防ぐことが空調効率の向上に有効であることが知られており(例えば、非特許文献1,2)、このような気流の回り込みを防いでコールドアイルからホットアイルへの流通のみを許容する空調システム等が開発されている(例えば、特許文献1)。
With the development of information processing technology, the amount of heat generated by information processing equipment has been increasing. Along with this, the processing amount of the air conditioning system for cooling the information processing equipment is also increasing, and the development of air conditioning technology capable of efficiently cooling the information processing equipment is being carried out. In order to efficiently cool an information processing device, it is known that preventing airflow from flowing from a hot aisle to a cold aisle is effective in improving air conditioning efficiency (for example, Non-Patent
なお、特許文献2には、各風量調整ダンパの開度を調整して各局部域の温度を適切に制御する空調装置が開示されている。また、特許文献3には、吹出口周りの空気を確実に誘引して結露を防止する吹出口装置が開示されている。
多数の情報処理機器を収容したデータセンタ等の大規模な情報処理施設では、空調システムで消費される動力が情報処理機器で消費される電力に次いで大きな割合を占めており、空調動力の低減は情報処理施設全体の消費エネルギーの削減につながる。特に、空調動力のうち空気の搬送に要する動力が占める割合は大きく、サーバラックへの給気は必要十分な風量にまで削減することが求められる。 In a large-scale information processing facility such as a data center that houses a large number of information processing devices, the power consumed by the air conditioning system accounts for the largest proportion of the power consumed by the information processing devices. It leads to reduction of energy consumption of the entire information processing facility. In particular, the ratio of power required for air conveyance to the air conditioning power is large, and it is required to reduce the air supply to the server rack to a necessary and sufficient air volume.
しかし、サーバラックへの給気風量が不足すると、サーバラックから排出される暖かい排気がサーバラックの吸込み面側に回り込んで情報処理機器が局部的に高温になり、稼働に支障をきたす虞がある。そこで、多くの情報処理施設では、このような暖気の回り込みが生じないようにするため、給気風量を多めにし、且つ、給気温度を低めにして運用している。 However, if the supply airflow to the server rack is insufficient, the warm exhaust exhausted from the server rack may circulate to the suction surface side of the server rack, causing the information processing equipment to become locally hot and hindering operation. is there. Therefore, in many information processing facilities, in order to prevent such warm air from flowing around, the air supply air volume is increased and the air supply temperature is lowered.
ところが、給気風量が過多の場合、空気の搬送動力に無駄が生ずる。また、給気風量が過多の場合、空気を冷却するコイルに戻る空気の温度が低下することになるため、冷凍機類が低圧カットやそれに近い低負荷で低効率の運転領域において作動することになる。冷却コイルに戻る温度が低下することによる冷凍機類の効率の低下は、情報処理機器の発熱量が設計仕様よりも少ない場合や、一定風量で排気する情報処理機器が多い場合にも生ずる。 However, when the air supply amount is excessive, the air conveyance power is wasted. In addition, if the supply air volume is excessive, the temperature of the air returning to the coil that cools the air will decrease, so that the refrigerators operate in a low-efficiency operation region with a low pressure cut or a low load close thereto. Become. The reduction in the efficiency of the refrigerators due to a decrease in the temperature returning to the cooling coil also occurs when the heat generation amount of the information processing device is smaller than the design specification or when there are many information processing devices that exhaust with a constant air volume.
そこで、冷却コイルに戻る空気の温度が低いような場合には、サーバラックの排気が通過するホットアイルの空気の一部を、サーバラックを冷却する空気が通過するコールドアイルへ戻すことが、サーバラックへの給気を必要十分な風量とし、空調ファンや冷凍機で消費される空調動力を抑制することにつながる。しかし、これを実現するには、ホットアイルからコールドアイルへの空気の搬送動力を小さくし、且つ、コールドアイルへ吹き出す空気の温度を概ね均一とする必要がある。搬送動力が大きいと省エネルギー効果が小さくなり、温度が均一でないとサーバラックが局部的に過熱する虞があるためである。 Therefore, when the temperature of the air returning to the cooling coil is low, a part of the hot aisle air through which the exhaust of the server rack passes is returned to the cold aisle through which the air for cooling the server rack passes. The supply of air to the rack is made necessary and sufficient, and this leads to suppression of air conditioning power consumed by the air conditioning fan and the refrigerator. However, in order to realize this, it is necessary to reduce the air conveyance power from the hot aisle to the cold aisle and to make the temperature of the air blown out to the cold aisle substantially uniform. This is because if the conveyance power is large, the energy saving effect is small, and if the temperature is not uniform, the server rack may locally overheat.
また、情報処理機器には、吸込み風量が内部温度によらず一定のものや、内部温度に応じて変動するものがあるため、ホットアイルとコールドアイルとの間の空調バランスは一意でない。そこで、コールドアイルへ過剰な給気がなされた際には、コールドアイルの圧力上昇を防ぐべく、コールドアイルからホットアイルへの冷気の流出が速やかに行なわれるように、流出経路の通気抵抗を小さくする必要がある。 Further, in some information processing devices, the air intake balance between the hot aisle and the cold aisle is not unique because the amount of the suction air is constant regardless of the internal temperature or varies depending on the internal temperature. Therefore, when excessive air is supplied to the cold aisle, the ventilation resistance of the outflow path is reduced so that the cold air flows from the cold aisle to the hot aisle quickly to prevent an increase in the pressure of the cold aisle. There is a need to.
本願は、これらの課題に鑑みてなされたものであり、サーバラックへ必要十分な風量の空気を供給しつつ、空調動力を抑制可能な情報処理機器室の空調システムを提供することを課題とする。 This application is made in view of these subjects, and makes it a subject to provide the air-conditioning system of the information processing equipment room which can suppress air-conditioning motive power, supplying air of air volume required and sufficient to a server rack. .
上記課題を解決するため、本発明は、空調装置から送られる冷気を情報処理機器へ送る吹出口ユニットがホットアイルの空気を誘引する。給気による誘引、及びホットアイルとコールドアイルとの差圧により、情報処理機器へホットアイルの空気が流れる。 In order to solve the above-described problems, according to the present invention, a blowout unit that sends cold air sent from an air conditioner to an information processing device attracts hot aisle air. Hot aisle air flows to the information processing device due to attraction by supply air and the differential pressure between the hot aisle and the cold aisle.
詳細には、情報処理機器を収容したラックが整列する情報処理機器室の空調システムであって、前記情報処理機器の排気が通過するホットアイルから吸引した空気を冷却して、該情報処理機器を冷やす空気が通過するコールドアイルへ送る空調装置と、前記空調装置から送られる冷気が通過する給気口と、該給気口の周囲に配置される、前記ホットアイルと連通する吸込口とを有し、該給気口を通過した冷気で該吸込口から該ホットアイルの空気を誘引し、混合気を前記情報処理機器へ送る吹出口ユニットと、を備える。 Specifically, in the air conditioning system of the information processing equipment room in which the racks containing the information processing equipment are aligned, the air sucked from the hot aisle through which the exhaust of the information processing equipment passes is cooled, and the information processing equipment is An air conditioner that sends air to be cooled to the cold aisle, an air supply port through which the cold air sent from the air conditioner passes, and a suction port that is arranged around the air supply port and communicates with the hot aisle are provided. And a blowout unit that draws the air in the hot aisle from the suction port with the cold air that has passed through the air supply port, and sends the air-fuel mixture to the information processing device.
空調システムにおいて消費される空調動力は、大まかに、空気を搬送するための動力と、空気を調温するための動力とに大別される。ここで、空気を搬送するための動力は、主に空調ファンの回転数等によって決定されるものであり、これを節減するには、冷却対象である情報処理機器に必要最小限の冷気が行き渡る程度に空気を搬送すればよい。また、空気を調温するための動力は、主に冷凍機類の動力によって決定されるものであり、これを節減するには、冷却対象である情報処理機器の冷却に必要な必要最小量の冷熱を最も動作効率の高い運転領域で生成すればよい。 The air conditioning power consumed in the air conditioning system is roughly divided into power for conveying air and power for adjusting the temperature of air. Here, the power for conveying the air is determined mainly by the rotational speed of the air conditioning fan, etc., and in order to save this, the minimum amount of cold air is distributed to the information processing equipment to be cooled. Air may be conveyed to the extent. In addition, the power for adjusting the temperature of air is mainly determined by the power of refrigerators. To reduce this, the minimum amount necessary for cooling the information processing equipment that is the cooling target is reduced. What is necessary is just to produce | generate cold heat in the operation area | region with the highest operating efficiency.
すなわち、これらの要素によってエネルギー効率が大きく左右される空調システムにおいては、情報処理機器に流入する空気の温度や風量、及び情報処理機器から流出する空気の温度が最適化されていることが肝要である。この点、情報処理機器で発生する熱量は、処理するデータ量などによって左右されるため、情報処理機器に流入する空気の温度や風量、及び情報処理機器から流出する空気の温度の最適値は一意に定まるものではない。 In other words, in an air conditioning system whose energy efficiency is greatly influenced by these factors, it is important that the temperature and air volume of air flowing into the information processing device and the temperature of air flowing out of the information processing device are optimized. is there. In this regard, since the amount of heat generated in the information processing device depends on the amount of data to be processed, etc., the optimum temperature and air volume flowing into the information processing device and the optimum temperature of the air flowing out of the information processing device are unique. It is not determined by.
そこで、本空調システムにおいては、吹出口ユニットが空調装置の冷気でホットアイルの空気を誘引するようにしている。このように構成されていれば、空調装置の風量を減らせばホットアイルの空気が空調装置の冷気によって誘引され、低負荷状態にある情報処理機器から排気される空気が情報処理機器の冷却のために再循環されるようになる。また、コールドアイルの圧力がホットアイルの圧力よりも低い場合に生ずる両アイル間の差圧に
より、吸込口を通過するホットアイルの空気の通過量が増し、ホットアイルの空気が情報処理機器の冷却のために再循環されるようになる。よって、情報処理機器の冷却に必要な風量を確保しつつ、空調装置の風量を減らして空気搬送動力を削減することが可能である。また、空調装置の風量を減らすと、空調装置に戻る空気の温度が高くなるので、調温を行なう機器類の動作点を高効率の運転領域に保つことができ、空調システム全体の省エネルギーを図ることができる。
Therefore, in the present air conditioning system, the air outlet unit attracts hot aisle air with the cold air of the air conditioner. If configured in this way, if the air volume of the air conditioner is reduced, the air in the hot aisle is attracted by the cool air of the air conditioner, and the air exhausted from the information processing equipment in a low load state is used for cooling the information processing equipment. Will be recycled. Also, the differential pressure between the two aisles that occurs when the cold aisle pressure is lower than the hot aisle pressure increases the amount of hot aisle air that passes through the suction port, and the hot aisle air cools the information processing equipment. Will be recirculated for. Therefore, it is possible to reduce the air flow by reducing the air volume of the air conditioner while securing the air volume necessary for cooling the information processing device. In addition, if the air volume of the air conditioner is reduced, the temperature of the air returning to the air conditioner increases, so that the operating point of the equipment for temperature adjustment can be kept in a highly efficient operating area, and energy saving of the entire air conditioning system is achieved. be able to.
また、前記ホットアイルと前記コールドアイルとは区画されており、前記吹出口ユニットは、前記コールドアイルが前記ホットアイルよりも負圧になることで前記吸込口から流出する該ホットアイルの空気を誘引し、温度のばらつきが所定の許容範囲内となった混合気を前記情報処理機器へ送るものであってもよい。コールドアイルがホットアイルよりも負圧になると吸込口を通過するホットアイルの空気の通過量が増し、ホットアイルの空気が情報処理機器の冷却のために再循環されるようになる。よって、情報処理機器の冷却に必要な風量を確保しつつ、空調装置の風量を減らして空気搬送動力を削減することが可能である。なお、ここで所定の許容範囲内とは、情報処理機器へ送られる空気の温度分布のばらつきの許容範囲であり、例えば、情報処理機器の動作が補償できる温度範囲に設定される。 Further, the hot aisle and the cold aisle are partitioned, and the air outlet unit attracts the air of the hot aisle that flows out from the suction port when the cold aisle has a negative pressure than the hot aisle. In addition, the air-fuel mixture whose temperature variation is within a predetermined allowable range may be sent to the information processing device. When the cold aisle has a negative pressure than the hot aisle, the amount of hot aisle passing through the suction port increases, and the hot aisle air is recirculated for cooling the information processing equipment. Therefore, it is possible to reduce the air flow by reducing the air volume of the air conditioner while securing the air volume necessary for cooling the information processing device. Here, the “within a predetermined allowable range” is an allowable range of variation in the temperature distribution of the air sent to the information processing device, and is set to a temperature range in which the operation of the information processing device can be compensated, for example.
また、前記吹出口ユニットは、前記コールドアイルの上側または下側に配設されており、該吹出口ユニットと前記ラックとの間に挿置された、前記コールドアイルと前記ホットアイルとを隔離する遮蔽板よりもホットアイル側に設けられた、該吹出口ユニットの側面にある前記吸込口から該ホットアイルの空気を誘引し、前記混合気を前記コールドアイルへ向けて吹き出すものであってもよいし、或いは、前記ラックの吸気面を覆うように配設されており、前記空調装置から前記コールドアイルを経由して送られる冷気が通過する前記給気口と、前記ラックの上側あるいは下側の少なくとも何れかに設けられた通気路を経由して前記ホットアイルと連通する前記吸込口とを有し、該給気口を通過した冷気で該吸込口から該ホットアイルの空気を誘引し、前記混合気を前記情報処理機器へ送るものであってもよい。吹出口ユニットがこのように構成されていれば、空調装置からの空気を効果的に情報処理機器へ流すことができる。 The air outlet unit is disposed on the upper side or the lower side of the cold aisle and isolates the cold aisle and the hot aisle inserted between the air outlet unit and the rack. The hot aisle air may be attracted from the suction port provided on the side of the air outlet unit provided on the hot aisle side than the shielding plate, and the air-fuel mixture may be blown out toward the cold aisle. Alternatively, it is arranged so as to cover the air intake surface of the rack, and the air supply port through which the cold air sent from the air conditioner via the cold aisle passes, and the upper side or the lower side of the rack The suction port communicating with the hot aisle via an air passage provided at least in any one of them, and the air of the hot aisle from the suction port by the cold air passing through the air supply port Attract, the mixture may be those sent to the information processing apparatus. If the air outlet unit is configured in this way, air from the air conditioner can be effectively flowed to the information processing device.
なお、上記情報処理機器室の空調システムは、前記情報処理機器に流入する空気の温度と流出した空気の温度との温度差が小さくなると前記空調装置の風量を減らし、該温度差が大きくなると該空調装置の風量を増やす制御ユニットを更に備えるものであってもよい。 The air conditioning system of the information processing equipment room reduces the air volume of the air conditioner when the temperature difference between the temperature of the air flowing into the information processing equipment and the temperature of the air flowing out decreases, and the temperature difference increases when the temperature difference increases. You may further provide the control unit which increases the air volume of an air conditioner.
本空調システムにおいては、情報処理機器に流入する空気の温度と流出した空気の温度との温度差が小さければ、風量が過大であると判断して空調装置の風量を減らす。また、温度差が大きければ、風量が過小であると判断して空調装置の風量を増やす。これにより、空気の搬送動力や調温動力はある程度低減される。 In this air conditioning system, if the temperature difference between the temperature of the air flowing into the information processing device and the temperature of the air flowing out is small, it is determined that the air volume is excessive and the air volume of the air conditioner is reduced. If the temperature difference is large, it is determined that the air volume is too small and the air volume of the air conditioner is increased. Thereby, the conveyance power and temperature control power of air are reduced to some extent.
ところで、空調装置から送られる空気を普通の開口から吹き出させる場合、このような温度差に基づく空調装置の風量制御のみでは、風量の増減量に応じた相応の結果しか得られない。すなわち、温度差が小さくて風量が過大であると判定される場合に、単に空調装置の風量を減らしただけでは、空気の搬送に要する動力や空気を調温するための動力はある程度低減できるものの、最高効率点がある程度高負荷の運転領域に設定されているような冷凍機器類の場合、低効率の運転領域において動作させ続けることは効率的でない。 By the way, when the air sent from the air conditioner is blown out from a normal opening, only an appropriate result corresponding to the increase / decrease amount of the air volume can be obtained only by controlling the air volume of the air conditioner based on such a temperature difference. That is, when it is determined that the temperature difference is small and the air volume is excessive, simply reducing the air volume of the air conditioner can reduce the power required for air transportation and the power for temperature adjustment to some extent. In the case of refrigeration equipment in which the maximum efficiency point is set to an operation region where the load is high to some extent, it is not efficient to keep the operation in the operation region where the efficiency is low.
この点、本空調システムにおいては、吹出口ユニットが空調装置の冷気でホットアイルの空気を誘引するようにしているため、制御ユニットが実行する風量制御による省エネルギー効果が更に高まる。すなわち、吹出口がこのように構成されていれば、空調装置の風
量が少ない場合には、ホットアイルの空気が空調装置の冷気によって誘引され、低負荷状態にある情報処理機器から排気される空気が情報処理機器の冷却のために再循環される。この結果、調温を行なう機器類の動作点を高効率の運転領域に保つことができる。
In this respect, in the present air conditioning system, since the air outlet unit attracts hot aisle air by the cold air of the air conditioner, the energy saving effect by the air volume control executed by the control unit is further enhanced. That is, if the air outlet is configured in this way, when the air volume of the air conditioner is small, the air in the hot aisle is attracted by the cool air of the air conditioner and is exhausted from the information processing device in the low load state. Are recirculated to cool the information processing equipment. As a result, the operating point of the devices that perform temperature control can be maintained in a highly efficient operating region.
また、空調装置の風量が多い場合には、コールドアイルとホットアイルとの圧力バランスや吹出口ユニットにおける誘引効率の低下に起因して、空調装置から送られる冷気の風量に対するホットアイルの空気の誘引量が相対的に減少することになる。このため、情報処理機器から排気される暖気が再循環する量が減少し、その結果、空調装置の風量を大幅に増やさなくても、調温を行なう機器類の動作点を高効率の運転領域に保つことができる。すなわち、吹出口ユニットは、情報処理機器が低負荷の状態においては、情報処理機器に流入する空気の温度分布の均一性を保ちつつ、ホットアイルからコールドアイルへ再循環する空気の風量を増やし、情報処理機器が高負荷の状態においては、再循環する空気の風量を減らすという作用を奏する。よって、制御ユニットが実行する空調装置の風量の増減量を小さくしても、情報処理機器に流入する空気の温度と流出する空気の温度との温度差を適切にコントロールできる。この結果、システム全体の空調容量を削減でき、サーバラックへ必要十分な風量の空気を供給しつつ、空調動力を効果的に抑制可能となる。 Also, if the air volume of the air conditioner is large, the hot aisle air is attracted to the air volume of the cool air sent from the air conditioner due to the pressure balance between the cold aisle and the hot aisle and the reduction of the induction efficiency in the air outlet unit. The amount will be relatively reduced. As a result, the amount of warm air exhausted from the information processing equipment is reduced, and as a result, the operating point of the equipment for temperature control can be set to a high-efficiency operating range without significantly increasing the air volume of the air conditioner. Can be kept in. That is, the air outlet unit increases the air volume of air recirculated from the hot aisle to the cold aisle while maintaining the uniformity of the temperature distribution of the air flowing into the information processing equipment when the information processing equipment is in a low load state. When the information processing device is in a high load state, the air volume of the recirculated air is reduced. Therefore, even if the increase / decrease amount of the air volume of the air conditioner executed by the control unit is reduced, the temperature difference between the temperature of the air flowing into the information processing device and the temperature of the flowing out air can be controlled appropriately. As a result, the air conditioning capacity of the entire system can be reduced, and the air conditioning power can be effectively suppressed while supplying a necessary and sufficient amount of air to the server rack.
また、前記制御ユニットは、前記情報処理機器に流入する空気の温度が、該情報処理機器を保護する観点から決定される上限の設定温度になると、前記温度差に関わらず前記空調装置の風量を増やすものであってもよい。制御ユニットがこのような制御を行えば、空調装置から送られる冷気の風量が過剰に抑制されることがないため、情報処理機器の動作可能な温度領域を逸脱してしまうことがない。 In addition, when the temperature of the air flowing into the information processing device reaches an upper limit set temperature determined from the viewpoint of protecting the information processing device, the control unit reduces the air volume of the air conditioner regardless of the temperature difference. You may increase. If the control unit performs such control, the air volume of the cool air sent from the air conditioner is not excessively suppressed, so that it does not deviate from the temperature range in which the information processing apparatus can operate.
また、前記吹出口ユニットは、前記給気口を通過した冷気を増速する整流板を有し、該整流板によって増速した冷気で前記吸込口から前記ホットアイルの空気を誘引し、混合気を前記情報処理機器へ送るものであってもよい。整流板によって増速された冷気が通過することにより、ホットアイルの空気が吸込口から効果的誘引される。この結果、ホットアイルの空気が情報処理機器の冷却のために再循環されるようになるので、情報処理機器の冷却に必要な風量を確保しつつ、空調装置の風量を減らして空気搬送動力を削減することが可能である。 Further, the air outlet unit has a rectifying plate for accelerating the cool air that has passed through the air supply port, and draws air of the hot aisle from the suction port with the chilled air accelerated by the rectifying plate, so that the air-fuel mixture May be sent to the information processing device. When the cool air accelerated by the current plate passes, hot aisle air is effectively attracted from the suction port. As a result, the air in the hot aisle is recirculated for cooling the information processing equipment, so that the air volume of the air conditioner is reduced and air conveyance power is reduced while ensuring the air volume necessary for cooling the information processing equipment. It is possible to reduce.
サーバラックへ必要十分な風量の空気を供給しつつ、空調動力を抑制可能な情報処理機器室の空調システムを提供することができる。 It is possible to provide an air conditioning system for an information processing equipment room capable of suppressing air conditioning power while supplying a necessary and sufficient amount of air to the server rack.
図1Aは、実施形態に係る空調システム1を設置したデータセンタ2の構成図である。データセンタ2には、図1Aに示すように、各種の演算処理やデータベースの管理を行なうサーバや通信機等の情報処理機器が収容されたラック3がサーバールーム4内に多数並び、ラック列5を形成している。また、サーバールーム4には、各ラック3へ供給する冷気を生成する空調装置6が併設されている。
FIG. 1A is a configuration diagram of a
各ラック3には、情報処理機器を冷却する冷却ファン24が設けられており、ラックの正面が吸気面となり、背面が排気面となるように構成されている。各ラック3の中の情報処理機器の冷却ファン24は、ラック内に収容されている情報処理機器の負荷状態や吸込み温度に応じて時々刻々と変化するように回転数が制御されるものであってもよいし、一定の回転数で動くものであってもよい。なお、情報処理機器が据え付けられていない等の理由により、ラック3内や隣接するラック3との間に隙間があるような場合は、暖気の回り込みを防ぐようなパネル等で隙間を防ぐことが好ましい。
Each rack 3 is provided with a cooling
データセンタ2は、各ラック3へ冷気が効率的に供給されるよう、一つのラック列5を構成する各ラック3の吸気面と排気面の向きが揃えられている。なお、本願発明は、図1Aに示すように、ラック列5のコールドアイルCをまたいだ反対側は自由空間としてあっても成立する。しかし、例えば、後述する図15のように同様のラック列5を対向させる態様、或いは、図1Bに示すようにラック列5の吸気面に対向するように配置したパネル26と後述する仕切板16とによりコールドアイルCをホットアイルHから分離(隔離)する態様を採ると、冷気を効率的に利用できる。各ラック3がこのように設置されていることにより、ラック3の吸気面側には冷気が流れるコールドアイルCが形成され、ラック3の排気面側にはラック3から排出される暖気が流れるホットアイルHが形成される。
In the
空調装置6は、冷却コイル7と電動ファン8とを内蔵し、冷凍機23から流れる冷水、ブライン、或いは冷媒が冷却コイル7を通過することで、サーバールーム4の空気を冷やす。空調装置6は、サーバールーム4の天井付近に設けられた吸気グリル9からホットアイルHの空気を吸引して冷却し、コールドアイルCの上部へ配設された吹出口ユニット10を介してコールドアイルCへ給気する。なお、空調装置6は、冷却コイル7と電動ファン8がそれぞれ別のケーシングに納まり、両者がダクトで接続されたものであってもよい。この場合、電動ファン8は、例えば、冷却コイル7よりも上流側のダクトの途中に設けられていても良いし、或いは給気口11の直前に設けられていても良い。また、空調装置6は、サーバールーム4内に設置されていてもよい。
The air conditioner 6 includes a
吹出口ユニット10は、ここでは、ダクトあるいはチャンバーに設けられた給気口11と、給気口11から吹き出た冷気の流路をノズル状に狭めて増速させる整流板12と、整流板12の開口部を通過した冷気によってホットアイルHの空気を誘引して混合させる混合室13を形成する遮蔽板14とを有している。整流板12と遮蔽板14は暖気が塊の状態でコールドアイルCに入ることを抑止する。遮蔽板14には、吹出口21が形成されている。整流板12と遮蔽板14との間には、ホットアイルHと連通する吸込口15が形成
されており、整流板12によって増速されて動圧の高まった冷気が混合室13を通過することで、ホットアイルHの空気が吸込口15から誘引され、混合室13で混合される。このように誘引して混合されたホットアイルHの空気と空調装置6からの冷気との混合気は、例えば、ホットアイルHの空気をコールドアイルCへ向けて空調ファンで送り込むような場合に比べて、温度分布が概ね均一になるため、ラック3の局部的な過熱を招く虞が無い。なお、サーバールーム4の床が二重構造になっており、或いはラック3が架台の上などに据え付けられて下駄を履いたような状態になっていることにより、ラック3の下側をホットアイルHの空気が流通可能な構成になっている場合、吹出口ユニット10をコールドアイルCの下側に設置して混合気を上側へ向けて吹き出すようにしてもよい。サーバールーム4の床を二重構造とする場合、コールドアイルCおよびホットアイルHの床面はグレーチングなどの通気性の部材で構成する。
Here, the
なお、吹出口ユニット10は、図2Aに示すように、コールドアイルCを形成する通路の長手方向に沿って延在していてもよいし、図2Bや図3に示すように、コールドアイルCを形成する通路の長手方向に沿って複数基が分散配置されていてもよい。吹出口ユニット10には、ラック列5に沿ってその長さを同じくして配設された、吹出口ユニット10の上面に設けた空気の取入口へ空調装置6からの冷気を導くダクトやチャンバー類が併設されている。
The
また、図1Aに示すように、吹出口ユニット10とラック3の上端部分との間には、ラック3の排気面から排出される暖気が吸気面へ直接的に回り込むのを防ぐための仕切板16が設けられている。この仕切板16により、吹出口ユニット10を介さないホットアイルHからコールドアイルCへの暖気の回り込みが防止され、ラック3の局部的な過熱が防止される。
Further, as shown in FIG. 1A, a partition plate is provided between the
空調装置6の電動ファン8は、インバータのスイッチング周波数を調整することにより、回転数を変更可能である。電動ファン8の回転数は、制御ユニット17によって調整される。ラック3に収容されている情報処理機器の発熱量が一定と仮定した場合、電動ファン8の回転数が増加すると、ラック3を通過する空気の流速が早くなり、コールドアイルCとホットアイルHとの間の温度差が小さくなる。また、電動ファン8の回転数が減少すると、ラック3を通過する空気の流速が遅くなり、コールドアイルCとホットアイルHとの間の温度差が大きくなる。そこで、制御ユニット17は、空調装置6を以下のように制御する。
The electric fan 8 of the air conditioner 6 can change the rotation speed by adjusting the switching frequency of the inverter. The rotational speed of the electric fan 8 is adjusted by the
制御ユニット17が実行する制御フローを図4に示す。制御ユニット17は、コールドアイルCに設けた温度センサTIxと、ホットアイルHに設けた温度センサTOxで、コールドアイルCの温度TIとホットアイルHの温度TOを監視している。制御ユニット17は、コールドアイルCの温度TIが設定値TIset未満であれば(S101)、コールドアイルCとホットアイルHとの温度差を確認する(S102)。そして、制御ユニット17は、温度差ΔTが設定値ΔTset未満であれば、インバータのスイッチング周波数を下げて空調装置6の風量を減らす(S103)。一方、制御ユニット17は、コールドアイルCの温度TIが設定値TIset以上か、温度差ΔTが設定値ΔTset以上であれば、インバータのスイッチング周波数を上げて空調装置6の風量を増やす(S104)。制御ユニット17は、これら一連の処理を繰り返すことにより、電動ファン8の消費電力を抑制し、且つ、冷凍機23の運転効率を上げる。
The control flow executed by the
例えば、設定値TIsetが35℃で、定格運転時の温度TIが25℃で温度TOが40℃となるように空調システムが設計されていたとする。ここで、情報処理機器の熱負荷が3分の1程度に減少すると、温度差ΔTは15℃から5℃程度になり、温度TOが30℃になる。しかし、制御ユニット17が上記制御フローを実行することで、空調装置17
の風量が3分の1程度にまで減少し、温度TIが35℃で温度TOが40℃となるように運転状態が調整される。
For example, assume that the air conditioning system is designed such that the set value TIset is 35 ° C., the temperature TI during rated operation is 25 ° C., and the temperature TO is 40 ° C. Here, when the heat load of the information processing device is reduced to about one third, the temperature difference ΔT is about 15 ° C. to about 5 ° C., and the temperature TO is 30 ° C. However, when the
Is reduced to about one third, and the operating state is adjusted so that the temperature TI is 35 ° C. and the temperature TO is 40 ° C.
なお、設定値TIsetは、ラック3に収容されている情報処理機器が許容できる冷却空気の上限温度であり、情報処理機器を保護する観点で適宜決定した値である。また、設定値ΔTsetは、ラック3に収容されている情報処理機器が許容できる給気と排気との温度差の上限であり、冷凍機23の運転効率を高める観点で決定した値である。冷凍機23の運転効率は、一般的に、図5のグラフで示されるような特性を有しているため、運転効率の高い動作領域に保たれるように、電動ファン8の風量を下げて冷凍機23に流入する冷媒(冷水あるいはブライン)の温度を上げる必要がある。
The set value TIset is the upper limit temperature of the cooling air that can be accepted by the information processing device accommodated in the rack 3, and is a value that is appropriately determined from the viewpoint of protecting the information processing device. The set value ΔTset is the upper limit of the temperature difference between the supply air and the exhaust air that can be accepted by the information processing device accommodated in the rack 3, and is a value determined from the viewpoint of increasing the operating efficiency of the
ここで、吹出口ユニット10では、ホットアイルHの空気が空調装置6から送られる冷気と混合するようになっているため、電動ファン8の回転数が増減することにより、次のような現象が生ずる。図6は、吹出口ユニット10において、ラック3に内蔵されているファンの回転数が一定とした場合の、空調装置6の風量に対するホットアイルHから誘引される空気の量の割合(比率)と、空調装置6の風量との相関関係を示したグラフである。
Here, in the
空調装置6の風量が小さいとホットアイルHの空気が効果的に誘引されるので、空調装置6の風量に対する誘引量の割合は高い(図6の点A付近)。しかし、空調装置6の風量が増えてくると、誘引される空気の量は増えるものの誘引効率は低下し、空調装置6の風量に対する誘引量の割合が低下する(図6の点B付近)。空調装置6の風量が更に増えると、混合室13においてホットアイルHの空気が合流できるだけの流路的な余裕が無くなり、また、コールドアイルCとホットアイルHとの圧力バランスの変化も相まって、吹出口ユニット10においてホットアイルHから誘引される空気の流れが止まる(図6の点C付近)。そして、コールドアイルCとホットアイルHとの圧力バランスが、整流板12の増速による誘引力を上回ると、やがて吸込口15を空気が逆流する(図6の点D付近)。
When the air volume of the air conditioner 6 is small, the air of the hot aisle H is effectively attracted, so the ratio of the attracted volume to the air volume of the air conditioner 6 is high (near point A in FIG. 6). However, as the air volume of the air conditioner 6 increases, the amount of air attracted increases, but the attraction efficiency decreases, and the ratio of the attracted volume to the air volume of the air conditioner 6 decreases (near point B in FIG. 6). When the air volume of the air conditioner 6 further increases, there is no room in the mixing
本実施形態に係る空調システム1は、図6に示されるような吹出口ユニット10の特性を踏まえた上で空調設計がなされており、制御ユニット17が温度差ΔTに基づいて空調装置6の風量を制御することで、以下のような作用が生ずる。
The
すなわち、空調システム1は、温度差ΔTが設定値ΔTset未満の場合に、制御ユニット17が空調装置6の風量を減らすことで、ラック3を通過する空気の流速の低下と、吹出口ユニット10から吹き出る空気に占めるホットアイルHの空気の割合の増加との相乗効果で、温度差ΔTを効率的に拡大させることができる。しかも、吹出口ユニット10から吹き出る空気の温度分布は、混合室13によって概ね均等になっているため、ラック3が局部的に過熱することも無い。
That is, in the
また、温度差ΔTが設定値ΔTset以上の場合に、制御ユニット17が空調装置6の風量を増やすことで、ラック3を通過する空気の流速の増加と、吹出口ユニット10から吹き出る空気に占めるホットアイルHの空気の割合の減少との相乗効果で、温度差ΔTを効率的に縮小させることができる。
Further, when the temperature difference ΔT is equal to or larger than the set value ΔTset, the
これらは、換言すると、温度差ΔTが設定値ΔTsetになるように制御して冷凍機23の運転効率を高めたい場合に、上記吹出口ユニット10を設ければ、一般的な通常のレジスタ等で吹出口を構成した場合に比べて、電動ファン8の回転数の増減幅が小さくても温度差ΔTを制御可能ということである。電動ファン8の回転数の増減幅が小さくても温度差ΔTを制御可能ということは、すなわち、電動ファン8の送風能力の増減幅が小さくても広い帯域で高効率の運転を行なうことが可能ということであり、吹出口ユニット10
を設けることで、空調システム1全体の設備容量を小さくできる。
In other words, if it is desired to increase the operating efficiency of the
By providing, the facility capacity of the entire
また、吹出口ユニット10を設ければ、ラック3に収容されている情報処理機器の発熱量が少なく、ラック3に内蔵されているファンの回転数が小さくなったような場合あるいは空調装置6の風量が過大な場合に、コールドアイルCとホットアイルHとの圧力バランスの変動によって吸込口15を空気が逆流することで、コールドアイルCが過大な圧力になるのを防止するといった効果も期待できる。
Further, if the
なお、空調システム1は、制御ユニット17を省いてもよい。この場合、空調装置6の風量は、手動で調整する。上記空調システム1は、ホットアイルHの空気を吹出口ユニット10で誘引しているため、制御ユニット17が省かれていても、情報処理機器の冷却に必要な風量を確保しつつ、空調装置6の風量を減らして空気搬送動力を削減することが可能である。また、空調装置6の風量を減らすことで、空調装置6に戻る空気の温度を高め、冷凍器23の動作点を高効率の運転領域に保つことができ、システム全体の省エネルギーを図ることができる。
The
なお、上記空調システム1の吹出口ユニット10は、次のように変形してもよい。図7は、第一の変形例に係る吹出口ユニット10Aの構成図である。この吹出口ユニット10Aは、整流板12よりも上流の空調装置6側に、風量調整機構としてのダンパ19が設けられている。吹出口ユニット10Aにダンパ19を設ければ、電動ファン8の側のみならず、吹出口ユニット10Aの側でも給気量を調整できる。よって、ラック3に流出入する空気の温度差をラック毎に個別に制御することができるようになる。この結果、特定のラック3の過熱を防止し、サーバールーム4全体の空気を循環させる電動ファン8の回転数を更に抑制することができる。なお、ダンパ19によって風向が変動する可能性がある場合には、風向を揃えるフェース20を設けてもよい。なお、風量調整機構としてはダンパの代わりにシャッターを用いてもよい。
The
また、上記空調システム1の吹出口ユニット10,10Aは、整流板12を、孔を多数設けたパンチング板あるいはこれらの積層体にしてもよい。第二の変形例に係る吹出口ユニット10Bを図8に示す。整流板12Bを例えば開口率が20%程度のパンチング板にすることで、ホットアイルHの空気が空調装置6からの冷気により確実に誘引される。また、吹出口ユニット10Bから吹き出る混合気の温度分布をより均一にできる。なお、温度分布を均一にするには、混合室13に気流で自転する羽根車や風車を設けることも効果的である。
Moreover, the
また、上記空調システム1の吹出口ユニット10,10Aは、給気口11から吹き出た冷気の流路をノズル状に狭めて増速させる整流板12を、単なる平板状のパンチング板にしてもよい。第三の変形例に係る吹出口ユニット10Cを図9に示す。整流板12Cを平板状のパンチング板とし、この板で給気口11を覆う構成を採っても、ホットアイルHの空気を効果的に誘引できる。すなわち、孔が多数設けられたパンチング板で構成される整流板12Cで給気口11を覆えば、空調装置6から送られる冷気が、整流板12Cに設けられた多数の孔を通過する際に増速されるので動圧が上がり、その冷気が混合室13に吹き出ることで吸込口15のホットアイルHの空気が誘引される。
Further, in the
また、上記空調システム1の吹出口ユニット10,10A,10B,10Cは、吸込口15に風量調整機構としてのダンパを更に設けてもよい。図10は、吹出口ユニット10Aの吸込口15にダンパ19Dを設けた第四の変形例に係る吹出口ユニット10Dを示す。吸込口15にダンパ19Dが設けられていれば、空調装置6から送られる冷気に混合するホットアイルHの空気の量を任意に調整することができる。よって、例えば、ラック列5を構成する各ラック3が許容できる吸込温度にばらつきがあるような場合に、ダンパ1
9Dの開度を調整することで、各ラック3が許容できる吸込温度の範囲内で比較的高い吸込温度に調整することができる。このため、電動ファン8の回転数を抑制し、且つ、冷凍機23の運転効率を高く領域で保つことができる。
The
By adjusting the opening degree of 9D, it is possible to adjust the suction temperature to be relatively high within the range of the suction temperature that can be allowed by each rack 3. For this reason, the rotation speed of the electric fan 8 can be suppressed, and the operating efficiency of the
なお、吹出口ユニットは、次のような構成にしてもよい。図11Aは第五の変形例に係る吹出口ユニット10Eを適用した空調システム1を示した図であり、図11Bは吹出口ユニット10Eの拡大図である。また、図12は吹出口ユニット10Eの斜視図であり、図13は吹出口ユニット10Eの一部を拡大した内部構造図である。本変形例に係る吹出口ユニット10Eは、コールドアイルCの上側ではなく、ラック3の正面に取り付けられている。ラック3の正面に取り付ける吹出口ユニット10Eを適用する場合、コールドアイルCは、図11Aに示すように、パネル26によってホットアイルHから分離(隔離)されており、コールドアイルCの上部にあるダクトの吹出口27から吹き出た冷気がコールドアイルCへ流れ、吹出口ユニット10Eからラック3内へ流入するように構成する。なお、2つのラック列5を対向させてコールドアイルCをホットアイルHから分離(隔離)してもよい。本変形例では、図11Bに示すように、ラック3の上部と下部には、ホットアイルHと吸込口15Eとを繋ぐ通気路25が設けられている。この吹出口ユニット10Eは、既述した吹出口ユニット10と同様の給気口11Eや整流板12E、混合室13E、吸込口15Eを多数備えており、多数の吹出部18を形成している。給気口11Eは、コールドアイルCに面していることにより、空調装置6から送られた冷気が流入するようになっている。給気口11Eから流入した冷気は、整流板12Eによって増速され、混合室13Eの周囲に形成されている吸込口15Eの空気を誘引する。これにより、既述した吹出口ユニット10と同様の作用を発揮する。なお、本変形例では、整流板12Eによる増速作用が小さいため、通気路25から吸込口15Eを介して混合室13Eへ流入する空気の流入量は、整流板12Eによって増速された空気による誘引よりも、ホットアイルHとコールドアイルCとの差圧によるものの方が支配的である。なお、本変形例において、吹出口ユニット10Eには、ホットアイルHの空気がラック3の上部と下部に設けた通気路25を介して流れていたが、例えば、サーバールーム4の床が二重構造になっており、或いはラック3が架台の上などに据え付けられて下駄を履いたような状態になっていることにより、ラック3の下側をホットアイルHの空気が流通可能な構成になっている場合、吹出口ユニット10Eにはラック3の下側を通過したホットアイルHの空気が流入するようになっていてもよい。
The air outlet unit may be configured as follows. FIG. 11A is a view showing an
このように構成される吹出口ユニット10Eであれば、ラック3の吸気面に取り付けるだけなので、既設の空調システムに対しても容易に追加することができる。また、既述した吹出口ユニット10と同様の作用を発揮するため、既設の空調システムの空調ファンの回転数を上記実施形態に係る制御ユニット17で制御すれば、システム全体の省エネルギーを実現できる。もっとも、本変形例に係る吹出口ユニット10Dは、既設の空調システムのみならず、新設する空調システムに適用することもできる。
If it is the
なお、本変形例に係る吹出口ユニット10Eの吹出部18は、図12では円形にしていたが、例えば、図14に示すように長方形であってもよい。
In addition, although the blowing
ところで、上記空調システム1は、図15に示すようなサーバールーム4Aに適用することもできる。このサーバールーム4Aは、図15に示すように、コールドアイルCが2つのラック列5によって囲まれており、ホットアイルHとコールドアイルCとが完全な形で区画されている。
By the way, the said
空調システム1がこのようなサーバールーム4Aに適用されている場合、吹出口ユニット10における空気の誘引作用は次のようになる。すなわち、空調システム1が、実施形態に係るサーバールーム4のように、コールドアイルCとホットアイルHとが完全な形で
区画されていないような場合には、吹出口ユニット10における空気の誘引作用は、整流板12の増速作用が支配的である。一方、本変形例に係るサーバールーム4Aのように、コールドアイルCとホットアイルHとが完全な形で区画されているような場合には、吹出口ユニット10における空気の誘引作用は、整流板12の増速作用によるものの他、ラック3に内蔵されているファンの回転数によって変動するコールドアイルCとホットアイルHとの間の圧力バランスの変動という、二つの要素が支配的になる。もっとも、吹出口ユニット10を適用することによる作用効果は、空調システム1をコールドアイルCがホットアイルHと完全な形で区画されていないサーバールーム4に適用する場合と概ね同様である。
When the
1・・・空調システム
3・・・ラック
6・・・空調装置
10,10A,10B,10C,10D,10E・・・吹出口ユニット
C・・コールドアイル
H・・ホットアイル
DESCRIPTION OF
Claims (4)
前記情報処理機器の排気が通過するホットアイルから吸引した空気を冷却して、該情報処理機器を冷やす空気が通過するコールドアイルへ送る空調装置と、
前記空調装置から送られる冷気が通過する給気口と、該給気口の周囲に配置される、前記ホットアイルと連通する吸込口とを有し、該給気口を通過した冷気で該吸込口から該ホットアイルの空気を誘引し、混合気を前記情報処理機器へ送る吹出口ユニットと、を備え、
前記吹出口ユニットは、前記コールドアイルの上側または下側に配設されており、該吹出口ユニットと前記ラックとの間に挿置された、前記コールドアイルと前記ホットアイルとを隔離する遮蔽板よりもホットアイル側に設けられた、該吹出口ユニットの側面にある前記吸込口から該ホットアイルの空気を誘引し、前記混合気を前記コールドアイルへ向けて吹き出す、
情報処理機器室の空調システム。 An information processing equipment room air conditioning system in which racks containing information processing equipment are aligned,
An air conditioner that cools the air sucked from the hot aisle through which the exhaust of the information processing device passes, and sends the air to the cold aisle through which the air that cools the information processing device passes;
An air supply port through which cool air sent from the air conditioner passes, and a suction port that is arranged around the air supply port and communicates with the hot aisle, and the suction by the cold air that has passed through the air supply port A blowout unit that attracts the air of the hot aisle from the mouth and sends the air-fuel mixture to the information processing device,
The air outlet unit is disposed on the upper side or the lower side of the cold aisle, and is a shielding plate that is inserted between the air outlet unit and the rack and isolates the cold aisle and the hot aisle. The air of the hot aisle is attracted from the suction port on the side surface of the air outlet unit provided on the hot aisle side, and the air-fuel mixture is blown out toward the cold aisle.
Air conditioning system for information processing equipment room.
前記情報処理機器の排気が通過するホットアイルから吸引した空気を冷却して、該情報処理機器を冷やす空気が通過するコールドアイルへ送る空調装置と、
前記空調装置から送られる冷気が通過する給気口と、該給気口の周囲に配置される、前記ホットアイルと連通する吸込口とを有し、該給気口を通過した冷気で該吸込口から該ホットアイルの空気を誘引し、混合気を前記情報処理機器へ送る吹出口ユニットと、を備え、
前記吹出口ユニットは、前記ラックの吸気面を覆うように配設されており、前記空調装置から前記コールドアイルを経由して送られる冷気が通過する前記給気口と、前記ラックの上側あるいは下側の少なくとも何れかに設けられた通気路を経由して前記ホットアイルと連通する前記吸込口とを有し、該給気口を通過した冷気で該吸込口から該ホットアイルの空気を誘引し、前記混合気を前記情報処理機器へ送る、
情報処理機器室の空調システム。 An information processing equipment room air conditioning system in which racks containing information processing equipment are aligned,
An air conditioner that cools the air sucked from the hot aisle through which the exhaust of the information processing device passes, and sends the air to the cold aisle through which the air that cools the information processing device passes;
An air supply port through which cool air sent from the air conditioner passes, and a suction port that is arranged around the air supply port and communicates with the hot aisle, and the suction by the cold air that has passed through the air supply port A blowout unit that attracts the air of the hot aisle from the mouth and sends the air-fuel mixture to the information processing device,
The air outlet unit is disposed so as to cover the air intake surface of the rack, and the air supply port through which the cold air sent from the air conditioner via the cold aisle passes, and the upper side or the lower side of the rack. A suction port that communicates with the hot aisle via an air passage provided on at least one of the sides, and cool air that has passed through the air supply port attracts the air of the hot aisle from the suction port. , Sending the mixture to the information processing device,
Air conditioning system for information processing equipment room.
前記情報処理機器の排気が通過するホットアイルから吸引した空気を冷却して、該情報処理機器を冷やす空気が通過するコールドアイルへ送る空調装置と、
前記空調装置から送られる冷気が通過する給気口と、該給気口の周囲に配置される、前記ホットアイルと連通する吸込口とを有し、該給気口を通過した冷気で該吸込口から該ホットアイルの空気を誘引し、混合気を前記情報処理機器へ送る吹出口ユニットと、
前記情報処理機器に流入する空気の温度と流出した空気の温度との温度差が小さくなると前記空調装置の風量を減らし、該温度差が大きくなると該空調装置の風量を増やす制御ユニットと、を備え、
前記制御ユニットは、前記情報処理機器に流入する空気の温度が、該情報処理機器を保護する観点から決定される上限の設定温度になると、前記温度差に関わらず前記空調装置の風量を増やす、
情報処理機器室の空調システム。 An information processing equipment room air conditioning system in which racks containing information processing equipment are aligned,
An air conditioner that cools the air sucked from the hot aisle through which the exhaust of the information processing device passes, and sends the air to the cold aisle through which the air that cools the information processing device passes;
An air supply port through which cool air sent from the air conditioner passes, and a suction port that is arranged around the air supply port and communicates with the hot aisle, and the suction by the cold air that has passed through the air supply port A blowout unit that attracts the air of the hot aisle from the mouth and sends the air-fuel mixture to the information processing device;
A control unit that reduces the air volume of the air conditioner when the temperature difference between the temperature of the air flowing into the information processing device and the temperature of the air flowing out decreases, and increases the air volume of the air conditioner when the temperature difference increases. ,
When the temperature of the air flowing into the information processing device reaches an upper limit set temperature determined from the viewpoint of protecting the information processing device, the control unit increases the air volume of the air conditioner regardless of the temperature difference.
Air conditioning system for information processing equipment room.
請求項1から3の何れか一項に記載の情報処理機器室の空調システム。 The air outlet unit has a rectifying plate for accelerating the cool air that has passed through the air supply port, and draws the air in the hot aisle from the suction port with the cold air accelerated by the rectifying plate, Send to information processing equipment,
The air conditioning system for an information processing equipment room according to any one of claims 1 to 3 .
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