JP6023683B2

JP6023683B2 - 床面の吹出し口の面積を決定する方法

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Publication number: JP6023683B2
Application number: JP2013207644A
Authority: JP
Inventors: 英朋境野; 裕幸榎本; 啓吾松尾
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 2013-10-02
Filing date: 2013-10-02
Publication date: 2016-11-09
Anticipated expiration: 2033-10-02
Also published as: JP2015072080A

Description

本発明は、床面の吹出し口の面積を決定する方法に関し、より詳細には、サーバ室に設置されたＩＣＴ装置内の熱を取り除くための冷気を供給する床面の吹出し口の面積を決定する方法に関する。

近年、企業のＩＣＴ（Information and Communication Technology：情報通信技術）利用の急速な増加に伴って、膨大な数のＩＣＴ装置が使用されている。本明細書では、ＩＣＴ装置は、サーバ、ルータなどをいう。ＩＣＴ装置のＣＰＵ、電源ユニットなどの負荷を冷却するため、空調の冷房運転における電力消費量の増加の問題が深刻化しつつあり、空調による冷却効率の改善が求められている。

ＩＣＴ装置は、米国ＥＩＡ規格に準ずる１９インチサーバラックに格納され、サーバ室に収容されるのが一般的である。また、隣り合うサーバラックの空間的な間隔は一定であり、一つのサーバラックの筐体に複数台のＩＣＴ装置が設置されている。

空調機の室内機からの冷気は、ＩＣＴ装置の吸気口の正面から入り、ＩＣＴ装置に内蔵されたファンによってＩＣＴ装置の内部へ送り込まれる。そして、ＩＣＴ装置のＣＰＵなどの負荷の発熱により冷気が暖められて、熱気がＩＣＴ装置の排気口から排気される。そこで、ＩＣＴ装置周辺を取り巻いている冷気を効率よく吸気してＩＣＴ装置の負荷を冷却することが要求される。

従来から、サーバ室の空調機の室内機が、床下で冷気を吹出し、冷気が床下から天井に向かって吹出す空調方法が存在する。サーバラックは前面から冷気を吸込み、上面又は背面から排気するタイプが多く、各サーバラックは前面・上面・背面を同じ方向に向けて横一列に配置される。サーバ室内には吸気面・排気面を同じ方向に向けて配置されたサーバラック列が、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、複数列配置される。吸気面に挟まれた通路は二重床から冷気が供給されていることから、コールドアイルと呼ばれる。一方、排気面に挟まれた通路はサーバラックからの排気で温度が上がるため、ホットアイルと呼ばれる。コールドアイルとホットアイルとの間を遮蔽して冷暖気の混合を抑制することで、効率よくＩＣＴ装置に冷気を供給することが可能になる。

しかし、室内機から供給される冷気は、ＩＣＴ装置に接続されるケーブルが通る二重床の開口から漏れてしまい、サーバラックに収納されたＩＣＴ装置には、冷気が適切に行き渡らない場合がある。そこで、サーバ室の床下から冷気が吹出される網目状の床パネルの配置を工夫することで、サーバラックに収納されたＩＣＴ装置を効率的に冷却する方法が提案されている（例えば、非特許文献１を参照）。

また、サーバラックの上段に収納されたＩＣＴ装置には、サーバ室の床下からの冷気が届きにくい場合がある。そこで、ＩＣＴ装置の吸込み口付近の気流の流速をカメラで計測し、ＩＣＴ装置が設置される位置とＩＣＴ装置へ供給される冷気の風量（ｍ^３/ｓ）との関係をシミュレーションしてＩＣＴ装置の冷却の効率化を図ろうとする方法が提案されている（例えば、非特許文献２を参照）。

Hendrik Hamann, Madhusudan Iyengar, and Martin O’Boyle, "THE IMPACT OF AIR FLOW LEAKAGE ON SERVER INLET AIR TEMPERATURE IN A RAISED FLOOR DATA CENTER", 11th Intersociety Conf. Thermal and Thermomechanical Phenomena in Electronic Systems, 2008 Pramod Kumar, Vikneshan Sundaralingam, and Yogendra Joshi, "Effect of server load variation on rack air flow distribution in a raised floor data center", IEEE 27th Annual Symposium (SEMI-THERM), Semiconductor Thermal Measurement and Management Symposium, pp. 20-24, 2011

しかしながら、非特許文献１に開示された技術では、冷気が吹出される網目状の床の配置を工夫しても、室内機からＩＣＴ装置までの距離を考慮されていなかった。したがって、室内機からの距離の長短で生じる、ＩＣＴ装置の内部に吸気される冷気の風量の差を把握することができなかった。

また非特許文献２に開示された技術では、サーバラックの高さを考慮してシミュレーションしていたが、室内機からＩＣＴ装置までの距離を考慮されていなかった。したがって、室内機からＩＣＴ装置までの距離に応じてＩＣＴ装置に吸気される冷気の風量をシミュレーションに反映させることができなかった。

図１に従来の二重床から冷気が供給されるサーバ室における、空調機の室内機からの冷気の流れを示す。サーバ室１は、室内空間２と、二重床空間３と、の２つの空間で分かれている。室内空間２と、二重床空間３とは、床パネル４で区切られており、床パネル４には、床面の吹出し口５_ｉ（ｉ＝１〜ｎ）が設けられている。

ＩＣＴ装置を収納するサーバラックで構成されたサーバラック列は、ＩＣＴ装置の吸気面同士が向かい合うように、コールドアイル６_ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を挟んで向かい合っている。本明細書では、向かい合ったサーバラック列を一組として扱う。

室内空間２は、ＩＣＴ装置を収納するサーバラックで構成されたサーバラック列の組と、サーバラックに収納されたＩＣＴ装置の負荷を冷却するための冷気を生成して吹出す室内機７とを備える。室内空間２は、サーバラック列８_１およびサーバラック列８’_１の第１の組と、サーバラック列８_２およびサーバラック列８’_２の第２の組と、…サーバラック列８_ｎおよびサーバラック列８’_ｎの第ｎの組とを備える。室内機７は、集めたＩＣＴ装置の排気を冷却する蒸発器７ａと、冷却した風を二重床空間３へ送り出す送風機７ｂとを備える。

冷房運転によって室内機７から吹出された冷気は、図１の矢印が示すように、二重床空間３を通って床面の吹出し口５_ｉを通り抜けて上昇し、コールドアイル６_ｉを形成する。コールドアイル６_ｉを形成する冷気は、サーバラックに収納されたＩＣＴ装置のそれぞれの吸気面から吸い込まれ、ＩＣＴ装置内の熱を奪って、ＩＣＴ装置のそれぞれの排気面から排出される。そして、排出された暖気により、ホットアイル９_ｊ（ｊ＝１〜ｎ＋１）が形成される。排出された暖気は、上昇し、室内機７の中へ吸い込まれ、再び冷気として吹出される。

サーバ室１の二重床空間３および冷気が吹出された床面上には、流体現象によりさまざまな流れが生じ、大小の渦が形成され混在している。二重床空間３のα付近では、冷気同士がぶつかって床面の吹出し口５_ｎのまわりに大小の渦が生じる。冷気が床面の吹出し口５_ｉから吹出す時に大小の渦により抵抗を受けるため、冷気の吹出し風量は低下する。

さらに二重床空間３内には、ＩＣＴ装置に接続される複数のケーブルや建物の支柱などが存在し、冷気の気流は不均一に乱れ、エネルギーの損失が生じる。即ち、空調機から離れるほど、冷気の気流のエネルギーの損失が生じ、冷気の気流の風量はさらに低下する。

したがって、室内機７の吹出し口から遠い位置にある床面の吹出し口５_ｎから吹出される冷気の風量は、室内機７の吹出し口から近い位置にある床面の吹出し口５_１から吹出される冷気の風量と比較して少なくなっていた。

床面から吹出される冷気の風量が減少すると、ＩＣＴ装置が吸い込む冷気の風量も少なくなる。ＩＣＴ装置が吸い込む冷気の風量が少なくなると、充分に冷えていないコールドアイルから吸気し、ＩＣＴ装置内に熱を含んだ冷気を送り込むことになる。よってＩＣＴ装置内に熱が残存し、ＩＣＴ装置内の温度センサによって検出された温度が上限温度を超えて、ＩＣＴ装置が安定して動作できなくなる可能性がある。

ＩＣＴ装置を安定して動作させるためには、室内機からの距離が長いＩＣＴ装置に充分な量の冷気を送り込まなければならず、空調機の室内機から吹出す冷気の風量を増やす必要があった。したがって、空調機の室内機から吹出す冷気の風量を増やすと、室内機が消費する電力も増大するという問題があった。

本発明は、このような問題に鑑みてなされたもので、その目的とするところは、室内機から二重床空間へ供給される冷気を効率よくＩＣＴ装置に給気するための床面の吹出し口の面積を決定する方法を提供することにある。

上記課題を解決するための手段として、空調機の室内機の吹出し口の中心から床面の吹出し口の中心までの距離の計算や、二重床空間の容積を計算し、計算結果を記憶部に保存する。そして空調機の室内機の吹出し口の中心から床面の吹出し口の中心までの距離に応じて、床面の吹出し口の面積を決定する。室内機の中心に近いほど、床面の吹出し口の面積を小さくし、室内機の中心から遠いほど、床面の吹出し口の面積を大きくする。一例として、室内機の中心を中心点として同心円状に、室内機の中心に近いほど、床面の吹出し口の面積を小さくし、室内機の中心から遠いほど、床面の吹出し口の面積を大きくする。

本発明は、このような目的を達成するために、請求項１に記載の発明は、室内機の吹出し口から吹出される冷気を通気させるための空間を床下に備えたサーバ室における、該サーバ室に設置されたＩＣＴ装置を冷却するための冷気を吹出す床面の吹出し口の面積を決定する方法であって、前記ＩＣＴ装置が設置されるサーバ室の寸法情報と、前記ＩＣＴ装置の設置された位置情報と、前記ＩＣＴ装置の寸法情報と、前記室内機の吹出し口の中心と前記床面の吹出し口の中心との距離情報と、前記床面の吹出し口の面積情報とを含む第１のパラメータに基づいて、前記サーバ室をモデル化して、前記ＩＣＴ装置を冷却するための室内機から吹出される冷気の温度情報と、前記室内機から吹出される前記冷気の風量情報と、前記ＩＣＴ装置の負荷から生じる熱量情報と、前記ＩＣＴ装置のファンの風量情報とを含む第２のパラメータに基づいて、前記ＩＣＴ装置内に給気される前記冷気の流れのシミュレーションを行うステップと、前記室内機から吹出される前記冷気の風量情報を含む第３のパラメータに基づいて、前記室内機の吹出し口の中心と前記床面の吹出し口の中心との距離を変化させながら、前記床面の吹出し口の面積と、前記床面の吹出し口から吹出される冷気の風量との関係式をそれぞれ算出するステップと、前記それぞれ算出された関係式を用いて、前記床面の吹出し口から吹出される冷気の各風量が、それぞれ等しく、かつ、最大となるように、前記床面の吹出し口の面積をそれぞれ決定するステップとを備えることを特徴とする。

以上説明したように、本発明によれば、冷気の通り道である二重床空間の形状、冷気を吹出す床面の吹出し口の面積を変更することにより、サーバ室内の全体の冷却循環効率を向上することが可能となる。

従来の二重床から冷気が供給されるサーバ室における、空調機の室内機からの冷気の流れを示す図である。本発明の一実施形態にかかる、サーバ室の構造のモデル化の一例を示す図である。本発明の一実施形態にかかる、二重床から冷気が供給されるモデル化されたサーバ室における、空調機の室内機からの冷気の流れを示す図である。図３に示したモデル化されたサーバ室の二重床空間における冷気の流れを示した図である。本発明の一実施形態にかかるモデル化されたサーバ室の平面図であって、室内機を中心として同心円状に配置された吹出し口の例を示す図である。本発明の一実施形態にかかる、床面の吹出し口の面積決定システムを示す構成図である。本発明の一実施形態の変形例にかかる、二重床空間の形状を変形させたモデル化されたサーバ室における、空調機の室内機からの冷気の流れを示す図である。本発明の一実施形態の変形例にかかる、モデル化されたサーバ室の二重床の構造を示す図である。本発明の一実施形態にかかる、床面の吹出し口の面積を決定する方法を示すフローチャートである。

以下、図面を参照しながら本発明の実施形態について詳細に説明する。

（サーバ室内のモデル化）
図２に本発明の一実施形態にかかる、サーバ室の構造のモデル化の一例を示す。図２（ａ）は、サーバ室をＡから見た平面図を表し、図２（ｂ）は、サーバ室を斜めから見た斜視図を表す。図２（ｃ）は、サーバ室をＣ方向から見た側面図を表し、図２（ｄ）は、サーバ室をＤ方向から見た側面図を表す。

サーバ室１０は、ＩＣＴ装置を複数収納したサーバラック列１１ａ〜１１ｆと、ＩＣＴ装置内の負荷を冷却するための冷気を吹出す室内機１２ａ〜１２ｄとを備える。サーバラック列１１ｆは、サーバラック列１１ｆ_１〜サーバラック列１１ｆ_７を含む。各ＩＣＴ装置には、室内機１２ａ〜１２ｄからの冷気を取り入れるためのファンが内蔵されている。

サーバ室１０内の熱の流れのシミュレーションにおける数値計算を実施するための前提として、サーバ室１０の構造のモデルをソフトウェアにより生成する。ソフトウェアにより、サーバ室１０の寸法、サーバラック列１１ａ〜１１ｆの寸法、室内機１２ａ〜１２ｄの寸法、ＩＣＴ装置の寸法、ＩＣＴ装置の負荷の位置、ＩＣＴ装置のファンの位置、ＩＣＴ装置のファンの位置、室内機の吹出し口の中心と冷気を吹出す床面の吹出し口の中心との距離、床面の吹出し口の面積、サーバ室の二重床空間の寸法、および二重床空間の容積を含む第１のパラメータに基づいて、サーバ室１０内の構造のモデル化を行われる。次にサーバ室構造モデルが作成される。床面の吹出し口の面積とは、サーバ室の二重床における床パネルに設けられた冷気が供給される穴あきパネルの開口面積である。

（モデル化されたサーバ室内の熱の流れのシミュレーション）
サーバ室１０内の熱の流れの数値計算には、熱流体力学方程式を使用する。サーバ室１０全体の熱の流れは、所定の熱流体力学方程式に、室内機から吹出される冷気の風量および温度、ＩＣＴ装置の負荷から生じる熱量、ＩＣＴ装置に内蔵されたファンの風量を含む第２のパラメータを代入して得た値と、作成されたサーバ室構造モデルとに基づき、ソフトウェアでシミュレーションすることによって把握することができる。サーバ室内の熱の流れがシミュレーションされると、サーバ室内の熱の流れを表すデータが、ディスプレイなどの表示装置に表示される。第２のパラメータを所定の熱流体力学方程式に代入して得た値に基づいて、ソフトウェアによって、サーバ室の二重床空間および床面の吹出し口付近の冷気の流れがシミュレーションされるが、気流の向き、風速、風速の強さについても計算される。

（床面の吹出し口の面積の決定）
図３に本発明の一実施形態にかかる、二重床から冷気が供給されるモデル化されたサーバ室における、空調機の室内機からの冷気の流れを示す。サーバ室３１は、室内空間３２と、二重床空間３３と、の２つの空間で分かれている。室内空間３２と、二重床空間３３とは、床パネル３４で区切られており、床パネル３４には、床面の吹出し口３５_ｉ（ｉ＝１〜ｎ）が設けられている。

室内空間３２は、ＩＣＴ装置を収納するサーバラックで構成されたサーバラック列の組と、サーバラックに収納されたＩＣＴ装置の負荷を冷却するための冷気を生成して吹出す室内機３７とを備える。室内空間３２は、サーバラック列３８_１およびサーバラック列３８’_１の第１の組と、サーバラック列３８_２およびサーバラック列３８’_２の第２の組と、…サーバラック列３８_ｎおよびサーバラック列３８’_ｎの第ｎの組とを備える。室内機３７は、ＩＣＴ装置の排気を冷却する蒸発器３７ａと、冷却した風を二重床空間３３へ送り出す送風機３７ｂとを備える。

室内機３７から吹出された冷気は、二重床空間３３を通って、床面の吹出し口３５_ｉから吹出される。床面の吹出し口３５_ｉから吹出される冷気の風量Ｑ_ｉ（ｉ＝１〜ｎ）は、床面の吹出し口３５_ｉの中心と室内機３７の吹出し口の中心との間の距離、二重床空間３３の形状、床面の吹出し口の面積によって変化する。床面の吹出し口３５_ｉから吹出される冷気の風量Ｑ_ｉは、床面の吹出し口３５_ｉと室内機３７の吹出し口の中心との間の距離が短いほど、多くなる。また、床面の吹出し口３５_ｉから吹出される冷気の風量は、床面の吹出し口３５_ｉの面積を広くすると、床面の吹出し口付近で発生される渦の影響を受けにくくなるため、多くなる。よって床面の吹出し口３５_ｉの面積を調整することによって、床面の吹出し口から吹き出す冷気の風量を調節することが可能である。

本発明の一実施形態では、室内機３７の吹出し口の中心から床面の吹出し口３５_ｉの中心までの距離をＬ_ｉ（ｉ＝１〜ｎ）とする。距離Ｌ_１と距離Ｌ_２と…距離Ｌ_ｎとの関係を次の（式１）に表す。
Ｌ_１＜Ｌ_２＜…＜Ｌ_ｎ（式１）

本発明の一実施形態では、床面の吹出し口３５_ｉの面積をＳ_ｉ（ｉ＝１〜ｎ）とする。面積Ｓ_１と面積Ｓ_２と…面積Ｓ_ｎとの関係を次の（式２）に表す。
Ｓ_１＜Ｓ_２＜…＜Ｓ_ｎ（式２）

本発明の一実施形態では、（式１）および（式２）より、室内機３７の吹出し口の中心から、一組のサーバラック列の間の床面の吹出し口３５_ｉの中心までの距離が遠ければ遠いほど、床面の吹出し口３５_ｉの面積が大きくなっているのがわかる。

図４に、図３に示したモデル化されたサーバ室の二重床空間における冷気の流れを示す。図４（ａ）に、図１に示した従来のサーバ室１における、室内機７の吹出し口の中心から最も遠い床面の吹出し口５_ｎ付近の冷気の流れを示す。また図４（ｂ）に、図３に示した本発明の一実施形態にかかるサーバ室３１における、室内機３７の吹出し口の中心から最も遠い床面の吹出し口３５_ｎ付近の冷気の流れを示す。

図４（ａ）に示す従来の二重床空間において、床面の吹出し口５_ｉの面積の大きさは、均一である。床面の吹出し口５_ｉの周りに生じた大小の渦や、二重床空間における気流の障害物により、冷気の気流のエネルギーは損失する。よって、吹出す冷気の風量は、室内機７に近い床面の吹出し口５_ｉほど多くなり、遠い床面の吹出し口５_ｉほど少なくなる。

したがって、図４（ａ）に示す冷気の流れについて、床面の吹出し口５_ｎ-１から吹出す冷気の風量は、床面の吹出し口５_ｎ-２から吹出す冷気と比較して少ない。また、床面の吹出し口５_ｎから吹出す冷気の風量は、床面の吹出し口５_ｎ-１から吹出す冷気と比較して少ない。

一方、図４（ｂ）に示す床面の吹出し口３５_ｎ-２の面積は、図４（ａ）に示す床面の吹出し口５_ｎ-２の面積より小さい。よって（式１）および（式２）より、図４（ｂ）に示す床面の吹出し口３５_ｎ-２から吹出す冷気の風量は、図４（ａ）に示す床面の吹出し口５_ｎ-２から吹出す冷気の風量より減少する。

また、図４（ｂ）に示す床面の吹出し口３５_ｎの面積は、図４（ａ）に示す床面の吹出し口５_ｎの面積より大きい。よって（式１）および（式２）より、図４（ｂ）に示す床面の吹出し口３５_ｎから吹出す冷気の風量は、図４（ａ）に示す床面の吹出し口５_ｎから吹出す冷気の風量より増加する。

本発明の一実施形態では、各床面の吹出し口３５_ｉから吹出される冷気の風量を制御しやすくするために、各床面の吹出し口３５_ｉから吹出す冷気の風量をそれぞれ等しくする。さらに、ＩＣＴ装置の冷却効率を上げるため、各床面の吹出し口３５_ｉから吹出す冷気の風量が最大となる各床面の吹出し口３５_ｉの面積をそれぞれ求める。各床面の吹出し口３５_ｉから吹出す冷気の風量が最大となる各床面の吹出し口３５_ｉの面積の求め方の一例を次の図５で説明する。

図５に本発明の一実施形態にかかるモデル化されたサーバ室の平面図であって、室内機を中心として同心円状に配置された吹出し口の例を示す。室内機３７の吹出し口の中心を中心点とした同心円Ｅ上に床面の吹出し口３５_１があり、同心円Ｆ上に床面の吹出し口３５_２があり、同心円Ｇ上に床面の吹出し口３５_ｎがある。空調機の室内機３７の吹出し口を中心として、同心円状に、空調機の室内機３７から離れれば離れるほど、床面の吹出し口３５_ｉの面積が大きくなっているのがわかる。

図５に示す本発明の一実施形態において、室内機３７の吹出し口からの距離が遠い床面の吹出し口３５_ｎから吹出される冷気の風量は、室内機３７の吹出し口からの距離が近い床面の吹出し口３５_ｎ-２から吹出される冷気の風量と等しくなるように調整される。

なお、床面の吹出し口３５_ｉの形状は円が好ましいが施工によっては、四角形、六角形、菱形など、他の形状でもよい。

図６に本発明の一実施形態にかかる、床面の吹出し口の面積決定システムのブロック図を示す。本発明の一実施形態にかかる床面の吹出し口の面積決定システム６０は、サーバ室内をモデル化するための構造計算部６１を備える。また本発明の一実施形態にかかる床面の吹出し口の面積決定システム６０は、室内機３７から吹出される冷気の風量などを入力して、モデル化されたサーバ室内の冷気の流れをシミュレーションするシミュレーション部６２を備える。さらに本発明の一実施形態にかかる床面の吹出し口の面積決定システム６０は、室内機３７の吹出し口の中心から床面の吹出し口３５_ｉの中心までの距離と、床面の吹出し口３５_ｉの面積と、床面の吹出し口３５_ｉから吹出される冷気の風量と、室内機３７の吹出し口から吹出される冷気の風量との関係を表した後述する所定の関係式をそれぞれ算出する算出部６３を備える。また本発明の一実施形態にかかる床面の吹出し口の面積決定システム６０は、所定の関係式に基づいて、床面の吹出し口から吹出される冷気の風量がそれぞれ等しく、かつ最大となる、床面の吹出し口３５_ｉの面積をそれぞれ決定する決定部６４を備える。本発明の一実施形態にかかる床面の吹出し口の面積決定システム６０は、サーバ室構造モデル、所定の関係式などを格納する記憶部６５を備える。

（床面の吹出し口の面積を決定する関係式）
室内機３７の吹出し口の中心から床面の吹出し口３５_ｉまでの距離Ｌ_ｉ（ｉ＝１〜ｎ）、二重床空間３３の寸法、二重床空間３３の容積Ｖ、各床面の吹出し口３５_ｉの面積Ｓ_ｉ（ｉ＝１〜ｎ）を含む第１のパラメータを入力すると、サーバ室がモデル化される。

サーバ室構造モデルを用いて、所定の熱力学方程式に室内機３７から吹出される冷気の風量Ｑ_ｃｏｌｄを含む第２のパラメータを入力すると、冷気の流れのシミュレーションが実行され、各床面の吹出し口３５_ｉからそれぞれ吹出す冷気の風量Ｑ_ｉがそれぞれ求まる。

室内機３７の吹出し口の中心から床面の吹出し口３５_ｉまでの距離Ｌ_ｉ、および各床面の吹出し口３５_ｉの面積Ｓ_ｉを変化させることにより、各床面の吹出し口３５_ｉからそれぞれ吹出す冷気の風量Ｑ_ｉを変化させることができる。風量Ｑ_ｉの値は、記憶部６５に格納される。記憶部６５に格納された風量Ｑ_ｉの値に基づいて、算出部６３は、床面の吹出し口３５_ｉごとに関係式Ｃ_ｉを算出する。関係式Ｃ_ｉは、簡単な例として次の（式３）で表すことができる。
Ｑ_ｉ＝ｆ_ｉ（Ｌ_ｉ）・ｇ_ｉ（Ｓ_ｉ）・ｈ_ｉ（Ｑ_ｃｏｌｄ）（式３）
ｆ_ｉは、距離Ｌ_ｉの関数を示し、ｇ_ｉは、面積Ｓ_ｉの関数を示し、ｈ_ｉは、風量Ｑ_ｃｏｌｄの関数を示す。

そして、生成部６３は、関係式Ｃ_ｉを用いて、床面の吹出し口３５_ｉから吹出される冷気の風量Ｑ_ｉがそれぞれ等しく、かつ、最大となる、床面の吹出し口３５_ｉの面積Ｓ_ｉをそれぞれ決定する。

床面の吹出し口３５_ｉの面積Ｓ_ｉを決定する方法として、例えば、数理計画法を用いる。（式３）において、風量Ｑ_ｉを最大とする条件を目的関数とし、風量Ｑ_ｉがそれぞれ等しいとする条件を第１の制約条件とし、（式１）となる条件を第２の制約条件とし、（式２）となる条件を第３の制約条件とする。

したがって、関係式Ｃ_ｉによって距離Ｌ_ｉに応じて、床面の吹出し口３５_ｉからそれぞれ吹出す冷気の風量Ｑ_ｉが等しく、かつ最大となる、床面の吹出し口３５_ｉの面積Ｓ_ｉを決定することにより、冷却効率の高い空調を実現できる。

なお、室内機３７の吹出し口の中心と床面の吹出し口３５_ｉの中心との距離Ｌ_ｉ、および床面の吹出し口３５_ｉの面積Ｓ_ｉの関係式については、距離Ｌ_ｉを変数とした指数関数でもよい。また、二重床空間３３の壁からの距離や二重床空間３３内に敷設されたケーブル等が、二重床空間内の冷気の圧力分布に影響を及ぼすことを考慮して、床面の吹出し口３５_ｉの面積Ｓ_ｉを決定してもよい。

本実施形態により、サーバ室の床面の吹出し口３５_ｉから吹出される冷気の風量Ｑ_ｉは均一化され、無駄なくＩＣＴ装置に冷気を給気することが可能となるため、省電力化が図れる。

また本実施形態により、ＩＣＴ装置に供給される冷気の風量Ｑ_ｉを均一化し、かつ最大となるように、各サーバラックおよび各ＩＣＴ装置にそれぞれ工夫を施すといった手間が省け、サーバ室の空調制御におけるコスト削減にもつながる。

（二重床空間の構造）
図７に本発明の一実施形態の変形例にかかる、二重床空間の形状を変形させたモデル化されたサーバ室における、空調機の室内機３７からの冷気の流れを示す。サーバ室７１の二重床空間７３に、二重床の深さを減少させる斜面（Ｈ）を設ける。斜面（Ｈ）は、建物設計時にサーバ室７１に予め設置したり、後から取り付けたりしてもよい。図７に示すように、空調機の室内機３７から離れるにしたがって、サーバ室７１の二重床の下の床がせり上がっている。空調機の室内機３７の吹出し口の中心と床面の吹出し口３５_ｉの中心との距離に応じて、二重床の深さを変化させている。本発明の一実施形態の変形例において、床面の吹出し口３５_ｉから吹出される冷気の風量を、Ｑ’_ｉ（ｉ＝１〜ｎ）とする。

図８に本発明の一実施形態の変形例にかかる、モデル化されたサーバ室の二重床の構造を示す。グレーのグラデーションの濃淡は、二重床の深さを表し、グレーが濃いところは二重床が深いところを示し、グレーが薄いところは二重床が浅いところを示す。よって、図８に示すように、室内機３７の真下の二重床が最も深く、室内機３７から離れるにしたがって、二重床が浅くなっているのがわかる。

図７および図８に示す構造により、室内機３７の中心から離れた場合でも、床面の吹出し口３５_ｉから強い冷気が吹き上げるようにすることが可能となる。即ち、室内機３７の出力を上げることなく、冷気がＩＣＴ装置に効率よく行き渡るようになることが可能となる。また、図７および図８に示す構造において二重床空間７３の容積Ｖを調整することで、二重床空間７３の圧力分布を小さくし、床面の吹出し口の面積の調整による、床面の吹出し口から吹出される冷気の風量の調整を容易にすることが可能となる。

本発明の一実施形態の変形例により、本発明の一実施形態よりも、サーバ室の床面の吹出し口３５_ｉから吹出される冷気の風量Ｑ’_ｉが容易に均一化され、無駄なくＩＣＴ装置に冷気を給気することが可能となるため、さらに省電力化が図れる。

なお、二重床の深さは、線形もしくは非線形に変化させてもよい。必要に応じて、斜面（Ｈ）に突起物をおくことで、床面の吹出し口３５_ｉに向かう気流成分を増やすようにしてもよい。

（床面の吹出し口の面積を決定する方法のフローチャート）
図９に本発明の一実施形態にかかる、床面の吹出し口３５_ｉの面積を決定する方法のフローチャートを示す。構造計算部６１は、入力されたサーバ室全体の寸法、室内機３７の寸法、サーバラックの寸法、ＩＣＴ装置が設置されたサーバラックの位置、ＩＣＴ装置の寸法、ＩＣＴ装置の負荷の位置、ＩＣＴ装置のファンの位置、室内機３７の吹出し口の中心と床面の吹出し口３５_ｉの中心との距離Ｌ_ｉ、床面の吹出し口３５_ｉの面積Ｓ_ｉ、二重床空間３３の寸法、および二重床空間３３の容積Ｖを含む第１のパラメータに基づいて、サーバ室構造モデルを作成する（Ｓ１０１）。作成されたサーバ室構造モデルは、記憶部６５に格納される。

シミュレーション部６２は、サーバ室構造モデルと、入力された空調の室内機３７から吹出される冷気の温度および風量Ｑ_ｃｏｌｄ、ＩＣＴ装置の負荷から生じる熱量、ＩＣＴ装置のファンの風量を含む第２のパラメータを所定の熱流体力学方程式に代入して得た値とに基づいて、サーバ室内の熱の流れをシミュレーションし、シミュレーションデータを生成する（Ｓ１０２）。シミュレーションデータは、記憶部６５に格納される。

算出部６３は、シミュレーションデータに基づいて、室内機３７から吹出される冷気の風量Ｑ_ｃｏｌｄ、室内機３７の吹出し口の中心から床面の吹出し口３５_ｉの中心までの距離Ｌ_ｉと、床面の吹出し口３５_ｉの面積Ｓ_ｉと、床面の吹出し口３５_ｉから吹出される冷気の風量Ｑ_ｉとの関係を表した関係式Ｃ_ｉを算出する（Ｓ１０３）。関係式Ｃ_ｉは、室内機３７から吹出される冷気の風量Ｑ_ｃｏｌｄを含む第３のパラメータに基づいて、距離Ｌ_ｉを変化させながら、床面の吹出し口３５_ｉからの冷気の吹出し風量Ｑ_ｉと床面の吹出し口の面積Ｓ_ｉとの関係を表した関数である。第３のパラメータは、二重床空間３３の容積Ｖを含んでも良い。関係式Ｃ_ｉにかかるデータは、記憶部６５に格納される。

決定部６４は、関係式Ｃ_ｉによって、各床面の吹出し口３５_ｉからの冷気の吹出し風量Ｑ_ｉがそれぞれ等しく、かつ、最も多くなる、床面の吹出し口３５_ｉの面積をそれぞれ決定する（Ｓ１０４）。

本実施形態によれば、冷気の通り道である二重床空間の形状、冷気を吹出す床面の吹出し口の面積を変更することにより、サーバ室内の全体の冷却循環効率を向上することが可能となる。

本発明は、電力分野、エネルギー分野、通信分野、センシング分野などに関係する産業分野に利用可能である。

１、１０、３１、７１サーバ室
２、３２室内空間
３、３３、７３二重床空間
４、３４床パネル
５_ｉ、３５_ｉ床面の吹出し口
６_ｉ、３６_ｉコールドアイル
７、３７、１２ａ、１２ｂ、１２ｃ、１２ｄ室内機
７ａ、３７ａ蒸発器
７ｂ、３７ｂ送風機
８_１、８_１’、８_２、８_２’、８_ｎ、８_ｎ’、１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ、１１ｅ、１１ｆ、３８_１、３８_１’、３８_２、３８_２’、３８_ｎ、３８_ｎ’ サーバラック列
９_ｊ、３９_ｊホットアイル
１１ｆ_１、１１ｆ_２、１１ｆ_３、１１ｆ_４、１１ｆ_５、１１ｆ_６、１１ｆ_７サーバラック
６０床面の吹出し口の面積決定システム
６１構造計算部
６２シミュレーション部
６３算出部
６４決定部
６５記憶部

Claims

室内機の吹出し口から吹出される冷気を通気させるための空間を床下に備えたサーバ室における、該サーバ室に設置されたＩＣＴ装置を冷却するための冷気を吹出す床面の吹出し口の面積を決定する方法であって、
前記ＩＣＴ装置が設置されるサーバ室の寸法情報と、前記ＩＣＴ装置の設置された位置情報と、前記ＩＣＴ装置の寸法情報と、前記室内機の吹出し口の中心と前記床面の吹出し口の中心との距離情報と、前記床面の吹出し口の面積情報とを含む第１のパラメータに基づいて、前記サーバ室をモデル化して、前記ＩＣＴ装置を冷却するための室内機から吹出される冷気の温度情報と、前記室内機から吹出される前記冷気の風量情報と、前記ＩＣＴ装置の負荷から生じる熱量情報と、前記ＩＣＴ装置のファンの風量情報とを含む第２のパラメータに基づいて、前記ＩＣＴ装置内に給気される前記冷気の流れのシミュレーションを行うステップと、
前記室内機から吹出される前記冷気の風量情報を含む第３のパラメータに基づいて、前記室内機の吹出し口の中心と前記床面の吹出し口の中心との距離を変化させながら、前記床面の吹出し口の面積と、前記床面の吹出し口から吹出される冷気の風量との関係式をそれぞれ算出するステップと、
前記それぞれ算出された関係式を用いて、前記床面の吹出し口から吹出される冷気の各風量が、それぞれ等しく、かつ、最大となるように、前記床面の吹出し口の面積をそれぞれ決定するステップと
を備えることを特徴とする床面の吹出し口の面積を決定する方法。
前記第１のパラメータおよび前記第３のパラメータは、前記空間の容積情報をそれぞれ含むことを特徴とする請求項１に記載の床面の吹出し口の面積を決定する方法。