JP6234129B2 - 境界条件設定装置及びシミュレーションシステム - Google Patents

Description

本発明は、機器を収容する室内における気流の分布を求めるシミュレーション用に、境界条件を設定する装置及びこの装置を用いたシミュレーションシステムに関する。

室内に収容された機器（例えばサーバ等）の動作の信頼性を高めるには、室内の空調を適切に管理する必要がある。そのためには、室内の気流の分布をリアルタイムに把握することが有用である。気流の分布を把握する手段として、センサを分散配置して室内各部の気流を実測することが考えられるが、センサを室内に万遍なく配置するのは困難である。この問題を解決するための技術として、センサにより室内の風速等を部分的に計測し、その計測値を境界条件として用いたシミュレーションを行うことで、室内の気流の分布を求める空調環境モニタリングシステムが開示されている（例えば、特許文献１参照）。

特開２０１２−６３０５５号公報

主要な境界条件となり得るパラメータとして、機器を通過する風速（以下、「通過風速」という。）が挙げられる。通過風速は、機器内又は機器の近傍に風速センサ等を配置して実測可能である。しかしながら、風速センサ等による計測値には、時間的・空間的な気流のゆらぎに起因する短期的な変動が生じ易い。短期的な変動を取り込んでシミュレーションを実行してしまうと、その影響が室内全域の気流の算出結果に及ぶので、シミュレーション結果が実際の気流の分布から大きくかけ離れてしまうおそれがある。

そこで本発明は、室内の気流の分布を求めるシミュレーションを高い精度で実行できる境界条件設定装置及びシミュレーションシステムを提供することを目的とする。

本発明に係る境界条件設定装置は、機器を収容する室内における気流の分布を求めるシミュレーション用に、境界条件を設定する装置であって、機器の消費電力値を取得する消費電力取得部と、機器の吸気口側の温度を入口温度として取得する入口温度取得部と、機器の排気口側の温度を出口温度として取得する出口温度取得部と、入口温度と出口温度との温度差を算出する温度差算出部と、機器の消費電力値と温度差とに基づいて、機器の通過風速を境界条件として算出する通過風速算出部とを備える。

この境界条件設定装置では、境界条件としての通過風速が、通過風速算出部により機器の消費電力及び温度差に基づいて算出される。通過風速の実測値には、時間的・空間的なゆらぎにより短期的な変動が生じるのに比べ、機器の消費電力及び温度差には短期的な変動が生じ難い。このため、境界条件としての通過風速を、機器の消費電力及び温度差に基づいて間接的に算出することにより、境界条件の短期的な変動を抑制できる。この境界条件を用いることにより、室内の気流の分布を求めるシミュレーションを高い精度で実行できる。

本発明に係るシミュレーションシステムは、機器を収容する室内の気流の分布を求めるシステムであって、機器の消費電力値を取得する消費電力取得部と、機器の吸気口側の温度を入口温度として取得する入口温度取得部と、機器の排気口側の温度を出口温度として取得する出口温度取得部と、入口温度と出口温度との温度差を算出する温度差算出部と、機器の消費電力値と温度差とに基づいて、機器の通過風速を境界条件として算出する通過風速算出部と、通過風速算出部により算出された境界条件を用い、室内の気流の分布を算出するシミュレーション演算部とを備える。

このシミュレーションシステムでは、境界条件としての通過風速が、通過風速算出部により機器の消費電力及び温度差に基づいて算出され、この境界条件を用いて、気流の分布がシミュレーション演算部により算出される。通過風速の実測値には、時間的・空間的なゆらぎにより短期的な変動が生じるのに比べ、機器の消費電力及び温度差には短期的な変動が生じ難い。このため、境界条件としての通過風速を、機器の消費電力及び温度差に基づいて間接的に算出することにより、境界条件の短期的な変動を抑制できる。従って、室内の気流の分布を求めるシミュレーションを高い精度で実行できる。

シミュレーション演算部により算出された気流の分布に基づいて、機器における排気口側から吸気口側への逆流の発生を検知する逆流検知部を更に備えてもよい。この場合、シミュレーション結果を活用して逆流の発生を検知することにより、逆流に起因する機器の異常発熱を未然に防止できる。

本発明によれば、室内の気流の分布を求めるシミュレーションを高い精度で実行できる。

本実施形態に係るデータセンタの概略的な構成を示す平面図である。 図１中のＩＩ−ＩＩ線に沿う断面図である。 図１中のＩＩＩ−ＩＩＩ線に沿う断面図である。 シミュレーションシステムの機能的な構成を示すブロック図である。 境界条件設定装置が実行する処理のフローチャートである。 シミュレーション装置が実行する処理のフローチャートである。 逆流検出装置が実行する処理のフローチャートである。 温度比較箇所を示す平面図である。 第１の温度比較箇所における温度の実測結果及びシミュレーション結果を示すグラフである。 第２の温度比較箇所における温度の実測結果及びシミュレーション結果を示すグラフである。 第３の温度比較箇所における温度の実測結果及びシミュレーション結果を示すグラフである。 第４の温度比較箇所における温度の実測結果及びシミュレーション結果を示すグラフである。

以下、本発明の好適な実施形態について図面を参照しつつ詳細に説明する。説明において、同一要素又は同一機能を有する要素には同一の符号を付し、重複する説明を省略する。

図１〜図３に示すように、データセンター１は、サーバ室Ｒ１と、空調機械室Ｒ２と、床下空間Ｒ３と、シミュレーションシステム２とを備える。サーバ室Ｒ１と空調機械室Ｒ２とは、隔壁１３を介して互いに隣接し、床下空間Ｒ３はサーバ室Ｒ１及び空調機械室Ｒ２の床板１４の下に設けられている。以下、「前後左右」は、サーバ室Ｒ１を前側、空調機械室Ｒ２を後側とした方向を意味する。

サーバ室Ｒ１は、複数のサーバラック１０を収容する。一例として、図１は、８個のサーバラック１０が収容された構成を示している。４個のサーバラック１０は、サーバ室Ｒ１の左側において前後方向に沿うように配列され、残りの４個のサーバラック１０は、サーバ室Ｒ１の右側において前後方向に沿うように配列されている。

サーバ室Ｒ１は、区画部材１５により、コールドアイルＣＡとホットアイルＨＡとに区画されている。コールドアイルＣＡは、左側のサーバラック１０と右側のサーバラック１０との間の空間であり、ホットアイルＨＡは、サーバラック１０及びコールドアイルＣＡを包囲する空間である。

床板１４のうち、左側のサーバラック１０と右側のサーバラック１０との間の部分には、グレーチング１４ａが設けられている。床板１４のうち、左側のサーバラック１０より左側及び右側のサーバラック１０より右側の部分には、グレーチング１４ｂがそれぞれ設けられている。すなわち、コールドアイルＣＡにはグレーチング１４ａが設けられ、ホットアイルＨＡにはグレーチング１４ｂが設けられている。グレーチング１４ａ，１４ｂは、サーバ室Ｒ１と床下空間Ｒ３とを連通させる網状部である。

サーバラック１０は、例えば１０個のサーバ（機器）１６を収容する。サーバラック１０のうち少なくともコールドアイルＣＡ側の壁部１０ａ及びその逆側の壁部１０ｂはメッシュ材等の通気可能な板材により構成されている。サーバラック１０内は、上下方向において５段に区画されており、各段に２個ずつのサーバ１６が収容されている。各段の２個のサーバ１６は、前後方向に沿って並んでいる。各サーバ１６は、クライアントからの要求に応じて処理を提供するコンピュータであり、演算部及び記憶部を有する。

各サーバ１６は吸気口１６ａ及び排気口１６ｂを有する。各サーバ１６において、吸気口１６ａはコールドアイルＣＡ側に設けられ、排気口１６ｂは吸気口１６ａの反対側（ホットアイルＨＡ側）に設けられている。吸気口１６ａは、コールドアイルＣＡから冷却ガス（例えば空気）を取り入れるための開口である。排気口１６ｂは、サーバ１６内を通過したガスをホットアイルＨＡに排出するための開口である。

壁部１０ａには、上下方向に沿って並ぶ３個の入口温度センサＴ５〜Ｔ６が設けられている。入口温度センサＴ５〜Ｔ６は、サーバ１６の吸気口１６ａ側の温度（以下、「入口温度」という。）を検出する。入口温度センサＴ５は、最上段のサーバ１６に対応する高さに配置され、入口温度センサＴ６は中段のサーバ１６に対応する高さに配置され、入口温度センサＴ７は最下段のサーバ１６に対応する高さに配置されている。なお、入口温度センサの数及び配置はこれに限られない。例えば、１０個の入口温度センサを１０個のサーバ１６にそれぞれ対応するように設けてもよい。

壁部１０ｂには、上下方向に沿って並ぶ３個の出口温度センサＴ８〜Ｔ１０が設けられている。出口温度センサＴ８〜Ｔ１０は、サーバ１６の排気口１６ｂ側の温度（以下、「出口温度」という。）を検出する。出口温度センサＴ８は、最上段のサーバ１６に対応する高さに配置され、出口温度センサＴ９は中段のサーバ１６に対応する高さに配置され、出口温度センサＴ１０は最下段のサーバ１６に対応する高さに配置されている。なお、出口温度センサの数及び配置はこれに限られない。例えば、１０個の出口温度センサを１０個のサーバ１６にそれぞれ対応するように設けてもよい。入口温度センサＴ５〜Ｔ６及び出口温度センサＴ８〜Ｔ１０は、後述のシミュレーションに用いられる。

空調機械室Ｒ２には、共通空調機１１が収容されている。共通空調機１１は例えば熱交換器及び送風機を有するエアハンドリングユニット（ＡＨＵ）であり、空調機械室Ｒ２内において左右方向の中央に配置されている。共通空調機１１は、吸気口１１ａ及び送風口１１ｂを有し、吸気口１１ａから取り込んだガスを冷却して送風口１１ｂから吹き出す。吸気口１１ａは、共通空調機１１の後側に設けられ、送風口１１ｂは共通空調機１１の下側に設けられている。以下、共通空調機１１が吹き出すガスを「第１冷却ガス」という。

床板１４のうち、共通空調機１１の下に位置する部分にはグレーチング１４ｃが設けられている。グレーチング１４ｃは、第１冷却ガスを床下空間Ｒ３内に通す網状部である。共通空調機１１が吹き出した第１冷却ガスは、グレーチング１４ｃを通って床下空間Ｒ３内に進入する。床下空間Ｒ３内に進入した第１冷却ガスは、グレーチング１４ａの下に導かれ、グレーチング１４ａを通ってコールドアイルＣＡに進入する。コールドアイルＣＡに進入した第１冷却ガスは、吸気口１６ａからサーバ１６内に進入し、サーバ１６の内部を冷却して排気口１６ｂからホットアイルＨＡに排出される。第１冷却ガスはサーバ１６を通過するのに伴って高温化する。以下、サーバ１６を通過して高温化したガスを「排出ガス」という。

吸気口１１ａの外側には、温度センサＴ１が設けられている。温度センサＴ１は、共通空調機１１により冷却される前のガスの温度を検出する。グレーチング１４ｃの下には、温度センサＴ２及び風速センサＦ２が設けられている。温度センサＴ２は第１冷却ガスの温度を検出し、風速センサＦ２は第１冷却ガスの風速を検出する。これらの共通空調機用センサＴ１，Ｔ２，Ｆ２は、後述のシミュレーションに用いられる。

床下空間Ｒ３には、例えば４個の個別空調器１２が収容されている。２個の個別空調器１２は床下空間Ｒ３内の左側において前後方向に沿うように配列され、残りの２個の個別空調器１２は床下空間Ｒ３内の右側において前後方向に沿うように配列されている。各個別空調器１２は、前後方向に沿って並ぶ２個のサーバラック１０の下に位置しており、ホットアイルＨＡ側に吸気口１２ａを有し、コールドアイルＣＡ側に送風口１２ｂを有する。各個別空調器１２は、グレーチング１４ｂ及び吸気口１２ａを通してホットアイルＨＡから排出ガスを取り込み、これを冷却して送風口１２ｂから吹き出す。以下、個別空調器１２が吹き出すガスを「第２冷却ガス」という。第２冷却ガスはグレーチング１４ａの下において第１冷却ガスと合流し、コールドアイルＣＡ内に進入してサーバ１６を冷却する。

グレーチング１４ｂの下には、温度センサＴ３及び風速センサＦ３が設けられている。温度センサＴ３及び風速センサＦ３は、個別空調器１２により冷却される前のガスの温度及び風速をそれぞれ検出する。送風口１２ｂの外側には、温度センサＴ４及び風速センサＦ４が設けられている。温度センサＴ４及び風速センサＦ４は、第２冷却ガスの温度及び風速をそれぞれ検出する。これらの個別空調機用センサＴ３，Ｔ４，Ｆ３，Ｆ４は、後述のシミュレーションに用いられる。

シミュレーションシステム２は、サーバ室Ｒ１、空調機械室Ｒ２及び床下空間Ｒ３内の気流分布及び温度分布を算出するものであり、境界条件設定装置３と、シミュレーション装置４と、逆流検知装置５とを備える。境界条件設定装置３、シミュレーション装置４及び逆流検知装置５は演算部、記憶部及び入出力部を有するコンピュータである。一台のコンピュータが境界条件設定装置３、シミュレーション装置４及び逆流検知装置５を兼ねていてもよい。

図４に示すように、境界条件設定装置３は、消費電力取得部３０と、入口温度取得部３１と、出口温度取得部３２と、空調条件取得部３３と、境界条件記憶部３４と、温度差算出部３５と、通過風速算出部３６と、境界条件更新部３７とを有する。

消費電力取得部３０は、各サーバ１６の消費電力値を取得する。消費電力値は、例えば各サーバ１６への供給電圧及び供給電流に基づいて取得可能である。

入口温度取得部３１は、入口温度センサＴ５〜Ｔ６から入口温度を取得する。具体的に入口温度取得部３１は、最上段のサーバ１６の入口温度を入口温度センサＴ５から取得し、中段のサーバ１６の入口温度を入口温度センサＴ６から取得し、最下段のサーバ１６の入口温度を入口温度センサＴ７から取得する。入口温度取得部３１は、入口温度センサＴ５，Ｔ６から取得した温度に補間処理を施して上から２段目のサーバ１６の入口温度を更に取得してもよく、入口温度センサＴ６，Ｔ７から取得した温度に補間処理を施して下から２段目のサーバ１６の入口温度を更に取得してもよい。

出口温度取得部３２は、出口温度センサＴ８〜Ｔ１０から出口温度を取得する。具体的に出口温度取得部３２は、最上段のサーバ１６の出口温度を出口温度センサＴ８から取得し、中段のサーバ１６の出口温度を出口温度センサＴ９から取得し、最下段のサーバ１６の出口温度を出口温度センサＴ１０から取得する。出口温度取得部３２は、出口温度センサＴ８，Ｔ９から取得した温度に補間処理を施して上から２段目のサーバ１６の出口温度を更に取得してもよく、出口温度センサＴ９，Ｔ１０から取得した温度に補間処理を施して下から２段目のサーバ１６の出口温度を更に取得してもよい。

空調条件取得部３３は、共通空調機用センサＴ１，Ｔ２，Ｆ２の検出値及び個別空調機用センサＴ３，Ｔ４，Ｆ３，Ｆ４の検出値を空調条件として取得する。

境界条件記憶部３４は、空調条件及び各サーバ１６の通過風速等を境界条件として記憶する。

温度差算出部３５は、入口温度取得部３１により取得された入口温度と出口温度取得部３２により取得された出口温度との温度差をサーバ１６ごとに算出する。

通過風速算出部３６は、消費電力取得部３０により取得された消費電力値と温度差算出部３５により算出された温度差とに基づいて、各サーバ１６の通過風速を算出する。通過風速は、例えば次の式により算出可能である。
Ｖｅｌｏ＝Ｐｏｗｅｒ／（ρ×Ｃｐ×（Ｔｏｕｔ−Ｔｉｎ）×Ｈ×Ｗ）
Ｖｅｌｏ：通過風速
Ｐｏｗｅｒ：消費電力値
ρ：冷却ガス密度
Ｃｐ：冷却ガス比熱
Ｔｏｕｔ：出口温度
Ｔｉｎ：入口温度
Ｈ：サーバ筐体の高さ
Ｗ：サーバ筐体の前後方向の幅

境界条件更新部３７は、空調条件取得部３３により取得された空調条件及び通過風速算出部３６により算出された通過風速を境界条件記憶部３４に上書きする。

シミュレーション装置４は、境界条件取得部４０と、モデル記憶部４１と、設定値取得部４２と、初期状態記憶部４３と、ＣＦＤ演算部（シミュレーション演算部）４４と、シミュレーション結果出力部４５とを有する。

境界条件取得部４０は、境界条件設定装置３の境界条件記憶部３４から境界条件を取得する。

モデル記憶部４１は、サーバ室Ｒ１、空調機械室Ｒ２及び床下空間Ｒ３のモデルを記憶する。サーバ室Ｒ１のモデルは、サーバ室Ｒ１の形状・大きさ、サーバラック１０の形状・大きさ・配置、グレーチング１４ａ，１４ｂの形状・大きさ・配置、区画部材１５の形状・大きさ・配置及びサーバ１６の形状・大きさ・配置等を含む。空調機械室Ｒ２のモデルは、空調機械室Ｒ２の形状・大きさ、共通空調機１１の形状・大きさ・配置及びグレーチング１４ｃの形状・大きさ・配置等を含む。床下空間Ｒ３のモデルは、床下空間Ｒ３の形状・大きさ及び個別空調器１２の形状・大きさ・配置等を含む。

設定値取得部４２は、キーボード等のインタフェースを介してシミュレーションのユーザ設定値を取得する。ユーザ設定値は、例えばメッシュ分割数等である。

初期状態記憶部４３は、シミュレーションの起点として、初期状態の気流分布及び温度分布を記憶する。

ＣＦＤ演算部４４は、境界条件取得部４０により取得された境界条件、モデル記憶部４１に記憶されたモデル、設定値取得部４２により取得された設定値及び初期状態記憶部４３に記憶された初期状態を用い、サーバ室Ｒ１内、空調機械室Ｒ２内及び床下空間Ｒ３内の気流分布及び温度分布を算出するＣＦＤ（Ｃｏｍｐｕｔａｔｉｏｎａｌ Ｆｌｕｉｄ Ｄｙｎａｍｉｃｓ）演算を行う。ＣＦＤ演算部４４は、例えばサーバ室Ｒ１、空調機械室Ｒ２及び床下空間Ｒ３のモデルをユーザ設定値に応じてメッシュ分割し、初期状態及び境界条件に基づいてメッシュごとの気流及び温度を算出する。

シミュレーション結果出力部４５は、ＣＦＤ演算部４４によるシミュレーション結果を出力する。また、シミュレーション結果出力部４５はＣＦＤ演算部４４によるシミュレーション結果を初期状態記憶部４３に上書きする。

逆流検知装置５は、シミュレーション結果取得部５０と、サーバ位置情報取得部５１と、サーバ排気抽出部５２と、逆流検知部５３と、逆流検知出力部５４とを備える。

シミュレーション結果取得部５０は、シミュレーション装置４のシミュレーション結果出力部４５から気流分布及び温度分布を取得する。

サーバ位置情報取得部５１は、シミュレーション装置４のモデル記憶部４１から各サーバ１６の位置情報を取得する。

サーバ排気抽出部５２は、シミュレーション結果取得部５０により取得されたシミュレーション結果とサーバ位置情報取得部５１により取得された各サーバ１６の位置情報とに基づいて、各サーバ１６の排出ガスの流れを抽出する。

逆流検知部５３は、サーバ排気抽出部５２により抽出された各サーバ１６の排出ガスの流れに基づいて、各サーバ１６における排気口１６ｂ側から吸気口１６ａ側への逆流の発生を検知する。ここで、逆流とは、排気口１６ｂ側の排出ガスが、共通空調機１１及び個別空調器１２のいずれも経ずに吸気口１６ａ側に還流する現象を意味する。

逆流検知出力部５４は、逆流検知部５３において逆流が検知されたときに、逆流の情報を出力する。逆流の情報は、逆流発生の位置等を含む。

モニター６は、例えば液晶モニターであり、シミュレーション結果出力部４５から出力されたシミュレーション結果を取得して表示する。また、逆流検知出力部５４から出力された逆流の情報を取得して逆流の発生位置等を表示する。モニター６は、各種センサによる検出値を更に取得して表示してもよく、ＣＦＤ演算部４４において用いられる境界条件を更に取得して表示してもよい。

境界条件設定装置３、シミュレーション装置４及び逆流検知装置５は、互いに同期して、以下の処理を定周期で実行する。図５に示すように、境界条件設定装置３は、まず消費電力取得部３０、入口温度取得部３１、出口温度取得部３２及び空調条件取得部３３から消費電力値、入口温度、出口温度及び空調条件を読み込む（Ｓ０１）。次に、入口温度と出口温度との温度差を温度差算出部３５により算出し（Ｓ０２）、通過風速算出部３６により通過風速を算出する（Ｓ０３）。次に、境界条件更新部３７により、通過風速及び空調条件を境界条件記憶部３４に上書きする（Ｓ０４）。

図６に示すように、シミュレーション装置４は、まず境界条件取得部４０、モデル記憶部４１、設定値取得部４２、初期状態記憶部４３から境界条件、モデル、ユーザ設定値及び初期状態をそれぞれ読み込む（Ｓ１１）。次に、ＣＦＤ演算部４４によりＣＦＤ演算を行って気流分布を算出し（Ｓ１２）、温度分布を算出する（Ｓ１３）。次に、シミュレーション結果出力部４５により気流分布及び温度分布の算出結果をモニター６に出力し（Ｓ１４）、気流分布及び温度分布の算出結果を初期状態記憶部４３に上書きする（Ｓ１５）。

図７に示すように、逆流検知装置５は、まずシミュレーション結果取得部５０及びサーバ位置情報取得部５１から気流分布、温度分布及びサーバの位置情報を読み込む（Ｓ２１）。次に、サーバ排気抽出部５２により、各サーバ１６の排気の流れを抽出する（Ｓ２２）。次に、逆流検知部５３により逆流の発生を検知し（Ｓ２３）、逆流検知出力部５４により逆流の情報をモニター６に出力する（Ｓ２４）。モニター６に表示された気流分布、温度分布及び逆流の発生状況等を参照することにより、オペレータによる適切な空調管理が可能となる。

以上に説明したシミュレーションシステム２では、サーバ１６の入口温度及び出口温度の温度差が算出され、その温度差とサーバ１６の消費電力とに基づいて通過風速が算出される。そして、算出された通過風速が境界条件として用いられて気流の分布が算出される。通過風速の実測値には、時間的・空間的なゆらぎにより短期的な変動が生じるのに比べ、サーバ１６の消費電力及び温度差には短期的な変動が生じ難い。このため、境界条件としての通過風速を、サーバ１６の消費電力及び温度差に基づいて間接的に算出することにより、境界条件の短期的な変動を抑制できる。従って、室内の気流の分布を求めるシミュレーションを高い精度で実行できる。

また、算出された気流の分布に基づいて、サーバ１６における排気口１６ｂ側から吸気口１６ａ側への逆流の発生が検知される。シミュレーション結果を活用して逆流の発生を検知することにより、逆流に起因するサーバ１６の異常発熱を未然に防止できる。

以上、本発明の好適な実施形態について説明してきたが、本発明は必ずしも上述した実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で様々な変更が可能である。例えば、シミュレーションシステム２は必ずしも逆流検知装置５を有していなくてよい。また、本発明の適用対象は、サーバを収容する室内のシミュレーションに限られず、他の様々な機器を収容する室内のシミュレーションに本発明を適用可能である。

続いて、実施例について説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

〔模擬データセンタの準備〕
実測値とシミュレーション結果との対比を行うために、図８に示す模擬データセンタ１Ａを準備した。模擬データセンタ１Ａは、図１〜３と同様に構成されている。各寸法を以下のように設定した。
サーバ室Ｒ１及び空調機械室Ｒ２の左右方向の幅：約７ｍ
サーバ室Ｒ１の前後方向の幅：約７ｍ
空調機械室Ｒ２お前後方向の幅：約５ｍ
サーバ室Ｒ１及び空調機械室Ｒ２の高さ：約４ｍ
床下空間Ｒ３の高さ：約１ｍ
サーバラック１０の左右方向の幅：約１ｍ
サーバラック１０の前後方向の幅：約０．７ｍ

サーバラック１０には、サーバ１６に代えて模擬サーバを収容した。模擬サーバは、サーバ１６と同じ外形を呈し、吸気口１６ａ及び排気口１６ｂを有し、サーバ１６と同程度の電力を消費する。

〔温度の実測〕
ホットアイルＨＡの右側において、サーバラック１０にそれぞれ対応する４箇所を温度比較箇所Ｐ１〜Ｐ４とした。各箇所Ｐ１〜Ｐ４において、床板１４の上面から約０．４ｍおきに複数の温度センサを配置した。この状態で、以下の運転条件で模擬データセンタ１Ａを稼働させ、温度比較箇所Ｐ１〜Ｐ４における温度を実測した。
各サーバラック１０における模擬サーバの稼働台数：９台
各サーバラック１０の消費電力：１０．８ｋＷ
共通空調機１１の吹き出し風量：１１０００ｍ^３／ｈ
個別空調器１２の吹き出し風量：８９００ｍ^３／ｈ

〔実施例〕
温度の実測時と同じ条件で模擬データセンタ１Ａを稼働させ、シミュレーションシステム２によるシミュレーションを実行して気流分布及び温度分布を算出した。温度分布の算出結果から温度比較箇所Ｐ１〜Ｐ４における温度を抽出し、温度の実測結果と比較した。

〔比較例〕
入口温度センサＴ５〜Ｔ６及び出口温度センサＴ８〜Ｔ１０に対応する位置に風速センサを配置し、温度の実測と同条件で模擬データセンタ１Ａを稼働させた。通過風速算出部３６による通過風速の算出結果に代えて、風速センサによる通過風速の実測結果を用いてＣＦＤ演算部４４によるシミュレーションを実行し、気流分布及び温度分布を算出した。温度分布の算出結果から温度比較箇所Ｐ１〜Ｐ４における温度を抽出し、温度の実測結果と比較した。

〔比較結果〕
第１の温度比較箇所Ｐ１における温度実測結果、比較例のシミュレーションによる温度算出結果及び実施例のシミュレーションによる温度算出結果を図９に示す。第２の温度比較箇所Ｐ２における温度実測結果、比較例のシミュレーションによる温度算出結果及び実施例のシミュレーションによる温度算出結果を図１０に示す。第３の温度比較箇所Ｐ３における温度実測結果、比較例のシミュレーションによる温度算出結果及び実施例のシミュレーションによる温度算出結果を図１１に示す。第４の温度比較箇所Ｐ４における温度実測結果、比較例のシミュレーションによる温度算出結果及び実施例のシミュレーションによる温度算出結果を図１２に示す。

図９に示すように、温度比較箇所Ｐ１では、高さ２０００ｍｍより上方において比較例による温度算出結果ｔ１２が温度実測結果ｔ１１を大きく下回った。これに対し、実施例による温度算出結果ｔ１３は、いずれの高さにおいても温度実測結果に近い値を示した。

図１０に示すように、温度比較箇所Ｐ２でも、高さ２０００ｍｍより上方において比較例による温度算出結果ｔ２２が温度実測結果ｔ２１を大きく下回った。これに対し、実施例による温度算出結果ｔ２３は、いずれの高さにおいても温度実測結果に近い値を示した。

図１１に示すように、温度比較箇所Ｐ３でも、高さ２０００ｍｍより上方において比較例による温度算出結果ｔ３２が温度実測結果ｔ３１を大きく下回った。これに対し、実施例による温度算出結果ｔ３３は、いずれの高さにおいても温度実測結果ｔ３１に近い値を示した。

図１２に示すように、温度比較箇所Ｐ３では、高さ２０００ｍｍの上方及び下方のいずれにおいても、比較例による温度算出結果ｔ４２が温度実測結果ｔ４１を大きく下回った。これに対し、実施例による温度算出結果ｔ４３は、いずれの高さにおいても温度実測結果ｔ４１に近い値を示した。

以上の結果から、シミュレーションシステム２によれば、室内の温度分布を高い精度で算出できることが確認された。温度分布は、気流分布に基づいて算出されるので、温度分布が高い精度で算出されていれば、気流分布も高い精度で算出されている。従って、シミュレーションシステム２によれば、室内の気流の分布を求めるシミュレーションを高い精度で実行できることが確認された。

２…シミュレーションシステム、３…境界条件設定装置、１６…サーバ（機器）、１６ａ…吸気口、１６ｂ…排気口、３０…消費電力取得部、３１…入口温度取得部、３２…出口温度取得部、３５…温度差算出部、３６…通過風速算出部、４４…ＣＦＤ演算部（シミュレーション演算部）、５３…逆流検知部。

Claims (3)

1. 機器を収容する室内における気流の分布を求めるシミュレーション用に、境界条件を設定する装置であって、
   前記機器の消費電力値を取得する消費電力取得部と、
   前記機器の吸気口側の温度を入口温度として取得する入口温度取得部と、
   前記機器の排気口側の温度を出口温度として取得する出口温度取得部と、
   前記入口温度と前記出口温度との温度差を算出する温度差算出部と、
   前記機器の消費電力値と前記温度差とに基づいて、前記機器の通過風速を前記境界条件として算出する通過風速算出部と、を備える境界条件設定装置。
2. 機器を収容する室内の気流の分布を求めるシステムであって、
   前記機器の消費電力値を取得する消費電力取得部と、
   前記機器の吸気口側の温度を入口温度として取得する入口温度取得部と、
   前記機器の排気口側の温度を出口温度として取得する出口温度取得部と、
   前記入口温度と前記出口温度との温度差を算出する温度差算出部と、
   前記機器の消費電力値と前記温度差とに基づいて、前記機器の通過風速を境界条件として算出する通過風速算出部と、
   前記通過風速算出部により算出された前記境界条件を用い、前記室内の気流の分布を算出するシミュレーション演算部と、を備えるシミュレーションシステム。
3. 前記シミュレーション演算部により算出された前記気流の分布に基づいて、前記機器における前記排気口側から前記吸気口側への逆流の発生を検知する逆流検知部を更に備える、請求項２記載のシミュレーションシステム。

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