JP6839942B2 - 建物 - Google Patents

Description

本発明は、建物に関する。

下記特許文献１には、階高の高いサーバ室と、サーバ室に隣接して配置されサーバ室よりも階高の低い電気室（サーバ用電源室）と、を備えたユニット型データセンターが開示されている。そして、電気室の上部の空間を換気機械室として利用することで、電気室の上部に無駄な空間が生じないようにしている。

特開平２０１２−１９９３００号公報

しかし、上記特許文献１のユニット型データセンターを上下方向に積層した場合、電気室と換気機械室とが交互に配置される。このため電気室が上下方向に連続せず、複数の電気室間に配線を通すことが難しい。したがって、例えば高負荷のサーバ室に複数の電気室から電気を集約させたいときなどは、対応が困難である。

本発明は、上記事実を考慮して、サーバ用電源室の上部に生じる無駄な空間を小さくし、電気配線をスムーズに敷設できる建物を提供することを目的とする。

請求項１に記載の建物は、多層階に配置されたサーバ室と、前記サーバ室の隣へ配置され、前記サーバ室よりも階高が高いサーバ用電源室と、前記サーバ用電源室に配置され、電源機器を鉛直方向に多段設置できる設備架台と、を有する。

サーバ室は一般的に、サーバ冷却用の空気を循環させるため、サーバ用電源室よりも大きな階高が必要である。このため、サーバ用電源室の階高をサーバ室の階高と等しくした場合、サーバ用電源室の上部には無駄な空間が生じる。

請求項１に記載の建物によると、サーバ用電源室の階高がサーバ室の階高よりも高い。そしてサーバ用電源室には設備架台が設置され、電源機器を鉛直方向に多段設置できる。このため、サーバ用電源室の上部に生じる無駄な空間を小さくできる。

また、サーバ用電源室には無停電電源装置、入出力盤、変圧器等の電源機器類が設置されるが、これらの電源機器類は設備架台を用いて多段設置されるため、電源機器１段ごとに躯体スラブを形成して配置する場合と比較して、上下段毎に防火区画を形成する必要がなく、躯体工事を簡略化できる。また、上下段間の配線作業がスムーズになり、メンテナンス性も向上する。

さらに、サーバ室の隣にサーバ用電源室があるため、サーバ室の上下階にサーバ用電源室がある場合と比較して、高所での配線作業やメンテナンスが低減される。また、サーバ用電源室とサーバ室が離れている場合と比較して、サーバ用電源室からサーバ室までの配線が短くなるので、サーバ用電源室とサーバ室の間での送電抵抗による電気ロスを少なくできる。

請求項２に記載の建物は、前記設備架台の各段に着床可能なエレベータが設けられている。

請求項２に記載の建物によると、設備架台の各段にエレベータが着床できるので、クレーン等を用いて作業する必要がない。このため、配線工事や電源機器の入れ替え作業などの効率が高い。

請求項３に記載の建物は、多層階に配置されたサーバ室と、前記サーバ室の隣へ多層階に配置され、前記サーバ室よりも階高が低いサーバ用電源室と、を有する。

請求項３に記載の建物によると、サーバ用電源室の階高がサーバ室の階高よりも低い。このため、サーバ用電源室の上部に生じる無駄な空間を小さくできる。また、サーバ用電源室が多層階に配置されるため、サーバ用電源室間にスムーズに配線できる。
請求項４に記載の建物は、前記サーバ用電源室の上下方向に隣接した機械室を有する。

本発明に係る建物によると、サーバ用電源室の上部に生じる無駄な空間を小さくし、電気配線をスムーズに敷設できる。

本発明の実施形態に係る建物の基準階平面図である。 図１における２−２線断面図である。 本発明の実施形態に係る建物のサーバ用電源室に設置された設備架台を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る建物のサーバ室とサーバ電源室の断面配置を模式的に示した断面図である。 （Ａ）は本発明の実施形態に係る建物においてサーバ用電源室に設置される設備架台の段数を増やした例を示す断面図であり、（Ｂ）はサーバ用電源室の階高をサーバ室３層分の階高とした例を示す断面図であり、（Ｃ）はサーバ用電源室の階高をサーバ室１層分の階高よりも高く、２層分の階高よりも低くした例を示す断面図である。 本発明の実施形態に係る建物におけるサーバ用電源室の階高をサーバ室の階高よりも小さくした例を示す断面図である。 （Ａ）は比較例に係る建物においてサーバ用電源室の階高とサーバ室の階高が等しく形成された例を示す断面図であり、（Ｂ）はサーバ用電源室とサーバ室とを上下方向に隣接して配置した例を示す断面図である。

（建物）
図１には、本発明の実施形態に係る建物１０の基準階平面図が示されており、図２には、建物１０の断面図が示されている。建物１０はデータセンターとして利用される建築物であり、図１に示すように、建物１０の基準階は、２つのサーバ室２０と、３つの空調機室３０と、１つのサーバ用電源室４０と、を含んで構成されている。なお、この明細書において「断面図」及び「断面」とは、特に断りのない限り建物１０を水平方向に沿った方向からみた断面図及び断面を示すものとする。

サーバ室２０と空調機室３０とは図１のＹ方向に沿って交互に隣接して配置され、サーバ用電源室４０は、各サーバ室２０及び各空調機室３０とＸ方向に隣接して配置されている。サーバ室２０は、空調機室３０、サーバ用電源室４０、及び廊下２９に囲繞されるように配置されているため、外気温の影響を受けにくい。このため、空調機室３０の空調機による熱環境の制御効率が高い。また、セキュリティ上も有効である。

図２に示すように、サーバ室２０は建物１０の上下方向に多層階に配置されている。また、サーバ室２０に隣接するサーバ用電源室４０はサーバ室２０よりも階高が大きく形成され、多層階に配置されている。具体的には、サーバ室２０は建物１０の上下方向に複数層（６層）連続して配置されており、サーバ室２０の２層分の階高を持つサーバ用電源室が、建物１０の上下方向に複数層（３層）連続して配置されている。このように、「多層階に配置」されているとは、上下方向に複数層連続して配置されている状態を示している。

最下階のサーバ用電源室４０は、高圧電気室５２及び自家発電機械室５４を含む機械室階５０の直上階に位置しており、高圧電気室５２及び自家発電機械室５４から容易に配線を引き込むことができる。また、最上階のサーバ室２０及びサーバ用電源室４０の上階は執務室階６０とされている。なお、サーバ用電源室４０は必ずしも機械室階５０の直上階に位置している必要はなく、機械室階５０を建物１０の上部に配置した場合は、サーバ用電源室４０を機械室階５０の直下階に位置させることで、同様の効果が得られる。

（サーバ室）
図２に示すように、サーバ室２０は、サーバ等のＩＴ機器類が設置されるサーバ設置部２２と、床スラブ２３及び床板２４によってサーバ設置部２２と隔てられた床下空間２６と、を備えている。

床下空間２６は、空調機室３０（図１参照）からサーバ設置部２２へ冷却空気を送るため及び配線のための空間で、執務室階６０における床下空間（図示省略）よりも高さが高い。このため、床スラブから天井スラブまでのサーバ室２０の階高は、執務室階６０が配置された階の階高よりも高い。

また、床下空間２６は、空調機室３０の床下空間と連通しており、空調機室３０に設置された空調機で生成された冷却空気は、空調機室３０から床下空間２６を通ってサーバ設置部２２へ放出されて、サーバを冷却する。また、サーバを冷却した後の暖気は、サーバ設置部２２から空調機室３０へ吸引される。

なお、本実施形態においてサーバ室２０は床下空間２６を備え、この床下空間２６に冷却空気を還流させているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば床下空間２６に代えて天井裏空間を形成してもよい。この場合、空調機室３０からサーバ設置部２２へ冷却空気を放出し、サーバを冷却した後の暖気をサーバ設置部２２から天井裏空間へ排出する。あるいは、床下空間２６及び天井裏空間の何れも形成せず、冷却空気と暖気の重量差により還流路を形成することもできる。

なお、サーバを冷却した後の暖気は、必ずしも空調機室３０へ還流させる必要はなく、ダクトを通して屋外へ排出してもよい。

（サーバ用電源室）
サーバ用電源室４０は、図１に示すように、平面上で２つのサーバ室２０に隣接している。また、サーバ用電源室４０は、図２に示すように、サーバ室２０の階高の２層分の階高を備えており、断面上で、２つのサーバ室２０に隣接している。すなわち、サーバ用電源室４０は、４室のサーバ室２０に隣接し、これらのサーバ室２０に電気を供給している。

サーバ用電源室４０の内部には設備架台４２が設置されている。設備架台４２は、図３に示すように、サーバ用電源室４０の床面４０Ｆから立設された鉄骨柱４４と、鉄骨柱４４に接合された鉄骨梁４６と、鉄骨梁４６に架け渡されたラック材４８と、を備えている。

鉄骨柱４４は角型鋼管またはＨ形鋼により形成されており、柱脚には図示しないベースプレートが接合され、制振ゴムを介して床面４０Ｆにボルト接合されている。なお、制振ゴムは必ずしも必要ではない。また、床面４０Ｆにはスラブの剛性を高めるために設備基礎を構築してもよい。

鉄骨梁４６はＨ形鋼とされ、鉄骨柱４４の中間部４４Ｍに接合された中間梁４６Ｍと、鉄骨柱４４の頂部４４Ｔに接合された頂部梁４６Ｔと、を備えている。

鉄骨柱４４の中間部４４Ｍの高さ（中間梁４６Ｍの高さ）は、床面４０Ｆと中間梁４６Ｍとの間（１段目４２Ａ）に、無停電電源装置、入出力盤、変圧器等の電源機器類を設置可能な高さで、かつ、作業員が歩行可能な高さとされている。同様に、鉄骨柱４４の頂部４４Ｔの高さ（頂部梁４６Ｔの高さ）は、中間梁４６Ｍと頂部梁４６Ｔとの間（２段目４２Ｂ）及び頂部梁４６Ｔとサーバ用電源室４０の天井面４０Ｃとの間（３段目４２Ｃ）に、上述した電源機器類を設置可能な高さで、かつ、作業員が歩行可能な高さとされている。

ラック材４８は鋼製のパンチングメタルで形成され、電源機器類を所定の数量配置し、作業員が歩行しても耐力上支障となるような撓みや変形が生じない剛性を備えている。なお、ラック材４８を支持するために鉄骨梁４６間に小梁を架け渡してもよく、ラック材４８自体の剛性を大きくするために、ラック材４８の裏面（サーバ用電源室４０の床面４０Ｆと対向する面）にリブ等を形成してもよい。また、ラック材４８を構成する部材としては、パンチングメタルの他、エキスパンドメタルやグレーチング等を用いてもよく、材質も鋼製に限られずアルミ製やチタン製などとすることができる。

このようにサーバ用電源室４０には、床面４０Ｆから離れた位置にラック材４８を２段構えた設備架台４２が設置されることにより、３段（１段目４２Ａ、２段目４２Ｂ、３段目４２Ｃ）の電源機器類配置スペースが形成されている。

サーバ用電源室４０には、図１に示すように、設備架台４２に面して、エレベータシャフト５６が配置されている。エレベータシャフト５６は、図２に示すように、建物１０の外部から資機材の搬出入を行う１階、サーバ用電源室４０の下階の機械室階５０、各サーバ用電源室４０及びサーバ用電源室４０の上階の執務室階６０を貫通するように配置されており、内部のエレベータ５８が、各階に着床可能とされている。さらにエレベータ５８は、図３に示す設備架台４２の各段（１段目４２Ａ、２段目４２Ｂ、３段目４２Ｃ）にも着床可能とされている。

（作用・効果）
図７（Ａ）には、比較例に係る建物１００におけるサーバ室２００及びサーバ用電源室４００の断面上の配置を示した模式図が示されている。サーバ室２００は、本実施形態に係るサーバ室２０と同様、サーバ設置部２２０と、サーバ設置部２２０へ冷却空気を送るための床下空間２４０と、を備えている。そして、サーバ用電源室４００の階高はサーバ室２０の階高と等しく形成されている。このため、サーバ用電源室４００の上部には無駄な空間Ｖ１が生じている。なお、「無駄な空間」とは、各種の機器類が配置されず、かつ作業員の動線などを設ける必要が無い等、特に用途が発生しない空間のことを指す。

これに対して、本実施形態の建物１０では、サーバ室２０及びサーバ用電源室４０の断面上の配置を示した図４の模式図に示すように、サーバ用電源室４０の階高が、サーバ室２０の２層分の階高とされている。そしてサーバ用電源室４０には設備架台４２が設置され、電源機器類を３段配置できる（１段目４２Ａ、２段目４２Ｂ、３段目４２Ｃ）。このため、サーバ室２０の２層分の高さに、電源機器類を配置できるスペースが３段構成されている。したがって、サーバ用電源室４０の上部に生じる無駄な空間を小さくできる。

なお、本実施形態において、設備架台４２はサーバ用電源室４０の床面４０Ｆから離れた位置にラック材４８を２段構えた構成とされているが、本発明の実施形態はこれに限らない。

例えば図５（Ａ）に示す設備架台６２のように、ラック材４８を３段以上構えた構成としてもよい。このようにラック材４８の段数を増やすことで、サーバ用電源室４０に設置できる電源機器類の数量を増やすことができる。なお、サーバ用電源室４０には、設備架台４２や設備架台６２のように、段数の異なる複数の設備架台を設置して、それぞれの架台に、高さの異なる電源機器類を振り分けて設置してもよい。このように、サーバ用電源室４０には、設置する電源機器類の高さに合わせて様々な態様の設備架台を設置することができる。

また、本実施形態においてはサーバ用電源室４０の階高がサーバ室２０の２層分の階高とされているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図５（Ｂ）に示すサーバ用電源室７０のように、サーバ用電源室の階高は、サーバ室２０の３層分以上の高さとしてもよい。このような場合は、サーバ用電源室７０に設置された設備架台６４のように、ラック材４８の段数を、隣接するサーバ室２０の層数以上とすることで、サーバ用電源室７０の上部に生じる無駄な空間を小さくできる。

さらに、例えば図５（Ｃ）に示すサーバ用電源室７２のように、サーバ用電源室の階高は、サーバ室２０の１層分の高さより高く、２層分の高さより低く形成してもよい。このような場合は、サーバ用電源室７２に設置された設備架台６６のように、サーバ用電源室７２のスラブから離れた位置に少なくとも１段のラック材４８を備えた設備架台を設置すれば電源機器を多段設置できるので、サーバ用電源室７２の上部に生じる無駄な空間を小さくできる。

また、図７（Ｂ）には、比較例に係る建物１１０におけるサーバ室２６０及びサーバ用電源室４２０の断面上の配置を示した模式図が示されている。建物１１０では、サーバ室２６０とサーバ用電源室４２０とが異なる階に配置されている。このため、サーバ用電源室４２０からサーバ室２００へ配線するためには高所作業が必要であり、メンテナンスもし難い。

また、配線がスラブを貫通している部分から、火災時に延焼が上下階に拡がることを防止するためには、貫通部分を防火区画する必要がある（堅穴区画）。

また、サーバ用電源室に設置される電源機器類の大きさや数量はサーバ等の消費電力に依存するので、サーバ用電源室に必要な面積は一様ではない。このため、図７（Ｂ）に示すように、サーバ用電源室４２０には無駄な空間Ｖ２が生じる場合がある。

さらに、機械室階５０からサーバ用電源室４２０へ配線する際に、配線がサーバ室２００を縦断する。このため、サーバ室２００に縦シャフト（ＥＰＳ）を設置する必要があり、工事に手間がかかる。

これに対して、本実施形態の建物１０では、図４に示すように、サーバ室２０とサーバ用電源室４０とが水平方向に隣接して配置され、サーバ用電源室４０には設備架台４２が設けられている。このため、サーバ用電源室４０からサーバ室２０へは配線を横引きすればよく、高所作業を削減できる。

また、サーバ用電源室４０には設備架台４２が設置され、１室に電源機器類を３段配置できる（１段目４２Ａ、２段目４２Ｂ、３段目４２Ｃ）。このため、各段毎に防火区画を形成する必要がなく、躯体工事を簡略化できる。また、上下段間に配線する場合も、躯体を貫通させる必要がないので配線作業がスムーズになり、メンテナンスも容易である。

また、サーバ用電源室４０は、サーバ室２０の２層分の空間に電源機器類が３段配置される（１段目４２Ａ、２段目４２Ｂ、３段目４２Ｃ）ので、空間を高密度に利用できる。このため、サーバ用電源室４０の面積を小さくすることができる。

さらに、図２に示すように、最下階のサーバ用電源室４０は、機械室階５０と上下方向に隣接しているので、機械室階５０からサーバ用電源室４０へ配線する際に、サーバ室２０を縦断させる必要がない。このため、サーバ室２０に電気配線用の縦シャフトを設置する必要がない。このため、サーバ室２０に電源機器類の保守点検作業員が立ち入る必要がなく、セキュリティ上好ましい。

また、本実施形態の建物１０では、エレベータ５８が、図３に示す設備架台４２の各段（１段目４２Ａ、２段目４２Ｂ、３段目４２Ｃ）に着床可能とされている。このため、作業員が各段のラック材４８の上で作業することができ、例えば高所作業用の足場、はしご等を用いたりすることなく、２段目４２Ｂ、３段目４２Ｃで作業できる。また、重量の大きな電源機器をクレーンなどで揚重しなくてもよい。

なお、本実施形態においてはエレベータ５８が設備架台４２の各段に着床可能とされているが、本発明の実施形態はこれに限らず、２段目４２Ｂ、３段目４２Ｃには着床させなくてもよい。エレベータ５８が２段目４２Ｂ、３段目４２Ｃに着床しなくても、サーバ用電源室４０に無駄な空間が生じることを抑制する効果は変わらない。

さらに、エレベータシャフト５６及びエレベータ５８は必ずしも必要でなく、省略してもよい。この場合、電源機器類は図１に示すサーバ室２０や空調機室３０を経由して、サーバ用電源室４０へ搬入することができる。

さらに、以上の実施形態におけるサーバ用電源室４０、７０（図４、図５（Ａ）、（Ｂ）参照）は、サーバ室２０よりも階高が大きく形成されているが、本発明の実施形態はこれに限らない。例えば図６に示すサーバ用電源室８０のように、サーバ室２０よりも階高を小さく形成してもよい。

すなわち本発明においては、サーバ室２０の階高よりも電源機器類が設置されるスペースの高さが低く形成されていればよく、このスペースは、スラブのような構造体で仕切られていてもよいし、ラック材４８のような乾式材料で仕切られていてもよい。何れの場合においても、サーバ用電源室７０の上部に生じる無駄な空間を小さくできる。

１０ 建物
２０ サーバ室
４０、７０、７２、８０ サーバ用電源室
４２、６２、６４、６６ 設備架台
５８ エレベータ

Claims (4)

1. 多層階に配置されたサーバ室と、
   前記サーバ室の隣へ配置され、前記サーバ室よりも階高が高いサーバ用電源室と、
   前記サーバ用電源室に配置され、電源機器を鉛直方向に多段設置できる設備架台と、
   を有する建物。
2. 前記設備架台の各段に着床可能なエレベータが設けられた、請求項１に記載の建物。
3. 多層階に配置されたサーバ室と、
   前記サーバ室の隣へ多層階に配置され、前記サーバ室よりも階高が低いサーバ用電源室と、
   を有する建物。
4. 前記サーバ用電源室の上下方向に隣接した機械室を有する、
   請求項３に記載の建物。

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