JP7033516B2 - データセンタ用の空調設定選択システム - Google Patents

Description

本発明は、データセンタ用の空調設定選択システムに関する。

従来より、室内のワイヤレス温度センサモジュールと空調機を関連づけ、各センサ計測値の変動に合わせて対象空調機を選定し、最適制御を行うデータセンター用スマート空調制御システムがある（例えば、非特許文献１参照）。

NTTファシリティーズ データセンター用スマート空調制御システム Smart DASH （登録商標） [2018年8月23日検索], URL: http://www.ntt-f.co.jp/service/data_center/aco_dash/

ところで、従来のデータセンター用スマート空調制御システムは、温度センサモジュールがラックの高さ方向に間隔を空けて数個程度配置されているため、ラックの温度の検出精度が粗く、ラックの全体の温度分布に基づく空調制御を行うことが困難になるおそれがある。

そこで、ラックの全体の温度分布に基づく空調制御を行うことができるデータセンタ用の空調設定選択システムを提供することを目的とする。

本発明の実施の形態のデータセンタ用の空調設定選択システムは、サーバルーム内で第１側と第２側とを結ぶ通路に沿って配置され、サーバを収納する複数のラックと、前記第１側に設けられ、前記第１側から前記第２側に向けて冷却エアを吹き出す空調機と、前記第１側を向けて前記第２側に設けられ、前記通路に沿って前記複数のラックの温度を示す熱画像を取得する熱画像取得部と、前記熱画像取得部によって取得される熱画像に基づいて、当該熱画像に含まれる温度分布を緩和する前記空調機の設定を選択する設定選択部とを含み、前記設定選択部は、前記熱画像に含まれる前記複数のラックの側面を上下方向と前記通路に沿った方向とに区分して得る複数領域において、上側の温度が第１所定温度よりも高く、前記第２側の下側の温度が前記第１所定温度よりも低い第２所定温度以上のときは、前記空調機の風量を増加させる設定、又は、前記空調機の温度を低下させる設定を選択する。

ラックの全体の温度分布に基づく空調制御を行うことができるデータセンタ用の空調設定選択システムを提供することができる。

データセンタ１００のサーバルーム１０の内部を示す図である。 図１のＡ－Ａ矢視断面を示す図である。 サーモカメラ１３０が取得する可視画像を示す図である。 熱画像の一例を示す図である。 サーモカメラ１３０が取得するヒストグラムを示す図である。 データセンタ用の空調設定選択システム２００の構成を示す図である。 設定選択部１４２が実行する処理を示す図である。 設定選択部１４２が実行する処理を示す図である。

以下、本発明のデータセンタ用の空調設定選択システムを適用した実施の形態について説明する。

＜実施の形態＞
図１は、データセンタ１００のサーバルーム１０の内部を示す図である。図２は、図１のＡ－Ａ矢視断面を示す図である。図１及び図２ではＸＹＺ座標系を用いる。

データセンタ１００は、複数のラック１１０、空調機１２０、及びサーモカメラ１３０を含む。データセンタ１００は、複数のサーバルーム１０を有するが、図１及び図２にはそのうちの１つを示す。サーバルーム１０は、床１１、側壁１２、及び天井１３を有するが、図１では簡略化して示す。

サーバルーム１０には、複数のラック１１０、空調機１２０、及びサーモカメラ１３０が配置されている。図１では一例として、１２個のラック１１０が２列に並べられている。２列のラック１１０の間には、通路１０Ａが設けられている。

図２に示すように、サーバルーム１０の床１１は、二重床になっており、下床１１Ａと上床１１Ｂとを有する。上床１１Ｂの上面には、ラック１１０が配置される。上床１１Ｂは、通路１０Ａの部分に、厚さ方向に貫通する通気孔によって構成されるメッシュ部１１Ｂ１を含む。

ラック１１０は、上下方向（Ｚ軸方向）に積み重ねられた複数のラック型のサーバを有する。各サーバは、通路１０Ａに面した側が表側であり、Ｙ軸方向における反対側が裏側である。各サーバは、ファンを有し、表側からＹ軸方向に空気を吸い込み、裏側から排気するように構成されている。

空調機１２０は、２列のラック１１０よりもＸ軸負方向側において下床１１Ａに配置され、下床１１Ａと上床１１Ｂとの間に吹き出し口１２１を有する。空調機１２０が吹き出すコールドエアの温度と風量は、通路１０Ａの左右のラック１１０について、別々に設定できる。

空調機１２０は、エアコンディショナであり、冷却された空気（コールドエア）を吹き出し口１２１から下床１１Ａと上床１１Ｂとの間に吹き出す。図２に矢印で示すように、コールドエアは、下床１１Ａと上床１１Ｂとの間を通る際に、少しずつ上床１１Ｂのメッシュ部１１Ｂ１を通過して上床１１Ｂよりも上の通路１０Ａに移動し、Ｘ軸負方向側から順番にラック１１０に供給される。

コールドエアは、通路１０Ａに面した表側からラック１１０のサーバに吸い込まれ、サーバを冷却して温度が上昇したエア（ホットエア）は、サーバの裏側から排気される。サーバから排気されたホットエアは、排気装置によって取り込まれ、空調機１２０に供給されて冷却される。これにより、サーバルーム１０内でエアが循環するように構成されている。

サーモカメラ１３０は、通路１０ＡのＸ軸正方向側において、天井１３から吊り下げられている。サーモカメラ１３０は、熱画像取得部の一例である。サーモカメラ１３０は、矢印で示すように、通路１０Ａに沿ってＸ軸正方向側からＸ軸負方向側に向かって、ラック１１０の熱画像を取得する。サーモカメラ１３０は、２列のラック１１０に対して、空調機１２０とは反対側に設けられている。

なお、図１及び図２では、サーモカメラ１３０がすべてのラック１１０よりもＸ軸正方向側に配置される形態を示すが、サーモカメラ１３０は、すべてのラック１１０の熱画像を取得しなくてもよい。サーモカメラ１３０は、空調機１２０から吹き出されるコールドエアの上流と中流のラック１１０の熱画像を取得できればよく、下流のラック１１０の熱画像は取得できなくてもよい。一例として、上流のラック１１０とは、Ｘ軸方向に６個配列されるラック１１０のうちのＸ軸負方向側から１個目と２個目のラック１１０であり、中流のラック１１０とは、Ｘ軸負方向側から３個目と４個目のラック１１０であり、下流のラック１１０とは、Ｘ軸負方向側から５個目と６個目のラック１１０である。

図３は、サーモカメラ１３０が取得する可視画像を示す図である。サーモカメラ１３０が取得する可視画像と熱画像の視野は等しい。図３に示す視野において、Ｘ軸は、奥から手前に向かう方向である。また、各部の寸法は、図３に示す通りである。

空調機１２０が吹き出すコールドエアの温度と風量は、通路１０Ａの左右のラック１１０について、別々に設定できるため、実施の形態のデータセンタ用の空調設定選択システムは、通路１０Ａの左右のラック１１０の温度に応じて、コールドエアの温度と風量を別々に設定する。このため、以下では、図３に示す左側のラック１１０について説明する。

サーモカメラ１３０の視野の中心には、空調機１２０があり、両側にラック１１０が含まれる。視野に含まれるラック１１０は、１２個のラック１１０のうち、Ｘ軸負方向側の８個である。すなわち、コールドエアの上流と中流にある８個のラック１１０がサーモカメラ１３０の視野に含まれる。

サーモカメラ１３０の視野は、比較的狭い。一方、上流、中流、下流のラック１１０では、上流と中流のラック１１０の温度には差が生じやすいが、中流と下流のラック１１０の温度には差が生じにくいという傾向がある。ここで、サーモカメラ１３０をＸ軸正方向側に引いて配置すれば、１２個のラック１１０をすべて視野に収めることが可能になる場合があるが、サーバルーム１０のスペースが限られていることから、Ｘ軸方向におけるサーモカメラ１３０の設置位置には制約がある。

以上のような理由から、１２個のラック１１０をすべて視野に収めることが困難な場合には、コールドエアの吹き抜ける方向（Ｘ軸方向）においてサーモカメラ１３０をラック１１０に対して空調機１２０とは反対側に配置し、コールドエアの上流と中流のラック１１０が視野に収まるようにサーモカメラ１３０を配置すればよい。

また、サーモカメラ１３０は、取得した熱画像に対して、通路１０Ａの両側に位置する４個ずつのラック１１０を前後方向（コールドエアが吹き抜けるＸ軸方向であり、視野の奥と手前とを結ぶ方向）に２つの区間に区分するとともに、上下方向に２つの区間に区分することにより、図３に示す４個の領域（１）～（４）における温度を画素毎に求める。領域（１）～（４）は、互いに隣接する領域である。

より具体的には、図４に示す熱画像に対して、上側の手前側の領域（１）、上側の奥側の領域（２）、下側の手前側の領域（３）、下側の奥側の領域（４）の４個の領域（１）～（４）における温度を求める。なお、上側とは上半分であり、下側とは下半分である。

図５は、サーモカメラ１３０が取得するヒストグラムを示す図である。サーモカメラ１３０に含まれるヒストグラム取得部は、領域（１）～（４）に含まれるすべての画素の温度データからヒストグラムを生成する。ここでは、一例として、２２℃～２７℃が適正範囲（適正温度帯）である。適正範囲とは、空調機１２０の温度及び風量の設定を変更する必要のない範囲である。

図６は、データセンタ用の空調設定選択システム２００の構成を示す図である。データセンタ用の空調設定選択システム２００は、サーモカメラ１３０、サーバ１４０、データベース１５０、及びＰＣ(Personal Computer)１６０を含む。

サーモカメラ１３０は、データセンタ１００に配置されるが、サーバ１４０、データベース１５０、及びＰＣ１６０は、データセンタ１００から離れた管理センタに配置される。サーモカメラ１３０、サーバ１４０、及びＰＣ１６０は、通信網５０によって通信可能に接続されている。通信網５０は、例えば、インターネット、又は、無線あるいは有線のＬＡＮ(Local Area Network)である。なお、サーバ１４０、データベース１５０、及びＰＣ１６０は、データセンタ１００に配置されてもよい。

サーモカメラ１３０は、熱画像取得部１３１とヒストグラム取得部１３２を有する。熱画像取得部１３１は、図４に示すような熱画像を取得し、領域（１）～（４）に含まれる各画素の温度を表す温度データを出力する。ヒストグラム取得部１３２は、熱画像取得部１３１が領域（１）～（４）について出力する温度データから、図５に示すようなヒストグラムを生成する。

サーバ１４０は、主制御部１４１、設定選択部１４２を有する。主制御部１４１は、設定選択部１４２が行う処理以外の処理を実行し、サーバ１４０を統括する処理部である。設定選択部１４２は、サーモカメラ１３０から受け取った温度データに基づいて、空調機１２０の温度又は風量の設定を選択する。サーモカメラ１３０から受け取る温度データは、画素毎の温度を表し、領域（１）～（４）の各々に区分されているため、設定選択部１４２は、サーモカメラ１３０から受け取る温度データから、領域（１）～（４）の各々における最高温度、最低温度を抽出することができる。

データベース１５０には、主制御部１４１及び設定選択部１４２が実行するプログラム及びデータや、プログラムの実行に伴って生じるデータ等が格納される。

図７及び図８は、設定選択部１４２が実行する処理を示す図である。

設定選択部１４２は、処理を開始すると、領域（１）～（４）について生成されたヒストグラムを受信する（ステップＳ１）。ヒストグラムは、サーモカメラ１３０のヒストグラム取得部１３２が生成し、サーバ１４０に送信する。

設定選択部１４２は、ヒストグラムに含まれる全体の温度の割合（１００％）に対する適正温度帯に含まれる温度の割合が７０％以上であるかどうかを判定する（ステップＳ２）。

設定選択部１４２は、７０％以上ではない（Ｓ２：ＮＯ）と判定すると、領域（１）及び（２）の最高温度が２９℃以下であるかどうかを判定する（ステップＳ３）。ステップＳ３は、上流と中流のラック１１０の上側の最高温度が２９℃以下であるかどうかを判定する処理である。２９℃は、第１所定温度の一例である。

設定選択部１４２は、領域（１）及び（２）の最高温度が２９℃以下ではない（Ｓ３：ＮＯ）と判定すると、領域（３）のラック１１０の最高温度が２６℃以上であるかどうかを判定する（ステップＳ４）。領域（３）のラックは、中流の下側のラック１１０である。２６℃は、第１所定温度よりも低い第２所定温度の一例である。

設定選択部１４２は、領域（３）のラック１１０の最高温度が２６℃以上である（Ｓ４：ＹＥＳ）と判定すると、空調機１２０の風量の増加、又は、設定温度の低下が必要と判定し、判定結果をＰＣ１６０に送信する（ステップＳ５）。この結果、ＰＣ１６０のモニタに、空調機１２０の風量の増加、又は、設定温度の低下が必要とのメッセージが表示される。

ステップＳ５に至る場合は、領域（１）及び（２）のラック１１０（視野内における上側のラック１１０）の温度が高くて冷却が不十分であり、かつ、領域（３）のラック１１０（中流の下側のラック１１０）が適正温度範囲内であっても比較的高い状態である。このため、全体的に冷却が不足していると考えられることから、空調機１２０の風量の増加、又は、設定温度の低下が必要と判定している。

なお、上側のラック１１０の冷却不足は、特に上流側（領域（２））において顕著になることがある。

設定選択部１４２は、ステップＳ４において、領域（３）のラック１１０の温度が２６℃以上ではない（Ｓ４：ＮＯ）と判定すると、領域（３）の最低温度が２２℃未満であるかどうかを判定する（ステップＳ６）。２２℃は、第２所定温度よりも低い第３所定温度の一例である。

設定選択部１４２は、領域（３）の最低温度が２２℃未満である（Ｓ６：ＹＥＳ）と判定すると、空調機１２０の風量の低下が必要と判定し、判定結果をＰＣ１６０に送信する（ステップＳ７）。設定選択部１４２は、ステップＳ７の処理を終えると、一連の処理を終了する。

ステップＳ７に至る場合は、領域（１）及び（２）のラック１１０（視野内における上側のラック１１０）の温度が高くて冷却が不十分であり、かつ、領域（３）のラック１１０（中流の下側のラック１１０）は冷え過ぎている状態である。

空調機１２０の風量が強いと、上床１１Ｂのメッシュ部１１Ｂ１を上方向に通過する風量が不十分になり、上床１１Ｂに沿って下流に向かう風量が多くなる傾向がある。このため、上側のラック１１０（領域（１）、（２））に十分にコールドエアが供給されずに、領域（１）及び（２）のラック１１０（視野内における上側のラック１１０）の冷却が不十分になる。

また、風量が強くても、中流の下側のラック１１０には十分にコールドエアが供給されるため、領域（３）のラック１１０が冷えすぎになっている。

このため、風量を落とすことによって、領域（１）及び（２）のラック１１０（視野内における上側のラック１１０）にコールドエアを多く送り込んで温度を低下させるとともに、領域（３）のラック１１０に供給されるコールドエアの量を絞り、領域（３）のラック１１０の冷えすぎを解消させることとしている。

なお、このような冷却不足は、上側のラック１１０の中でも特に上流側（領域（２））において顕著になることがある。

設定選択部１４２は、ステップＳ３において、領域（１）及び（２）の最高温度が２９℃以下である（Ｓ３：ＹＥＳ）と判定すると、領域（３）及び（４）の最高温度が２２℃以上であるかどうかを判定する（ステップＳ８）。

設定選択部１４２は、領域（３）及び（４）のラック１１０の最高温度が２２℃以上ではない（Ｓ８：ＮＯ）と判定すると、空調機１２０の設定温度の上昇が必要と判定し、判定結果をＰＣ１６０に送信する（ステップＳ９）。設定選択部１４２は、ステップＳ９の処理を終えると、一連の処理を終了する。

ステップＳ９に至る場合は、領域（１）及び（２）のラック１１０の冷却状態には、空調機１２０の設定を変更する必要がないが、領域（３）及び（４）のラック１１０（下側のラック１１０）が冷え過ぎている場合であるため、空調機１２０の設定温度を上昇させることで、冷え過ぎの状態を緩和させている。なお、この場合に、空調機１２０の風量を低下させることも考えられるが、省エネルギの観点から、設定温度を上昇させることにしている。

設定選択部１４２は、ステップＳ８において、領域（３）及び（４）の最高温度が２２℃以上である（Ｓ８：ＹＥＳ）と判定すると、空調機１２０の設定は良好であると判定し、判定結果をＰＣ１６０に送信する（ステップＳ１０）。設定選択部１４２は、ステップＳ１０の処理を終えると、一連の処理を終了する。

なお、設定選択部１４２は、ステップＳ２において、７０％以上である（Ｓ２：ＹＥＳ）と判定すると、空調機１２０の設定は良好であると判定し、判定結果をＰＣ１６０に送信する（ステップＳ１０）。設定選択部１４２は、ステップＳ１０の処理を終えると、一連の処理を終了する。

また、設定選択部１４２は、ステップＳ６において、領域（３）の最低温度が２２℃未満ではない（Ｓ６：ＮＯ）と判定すると、フローをステップＳ５に進行させ、空調機１２０の風量の増加、又は、設定温度の低下が必要と判定し、判定結果をＰＣ１６０に送信する（ステップＳ５）。この結果、ＰＣ１６０のモニタに、空調機１２０の風量の増加、又は、設定温度の低下が必要とのメッセージが表示される。

この場合は、領域（３）のラック１１０（中流の下側のラック１１０）が適正温度範囲内であって比較的低いが、領域（１）及び（２）のラック１１０（視野内における上側のラック１１０）の温度が高くて冷却が不十分な状態である。このため、領域（１）及び（２）のラック１１０（視野内における上側のラック１１０）の冷却が不足していると考えられることから、空調機１２０の風量の増加、又は、設定温度の低下が必要と判定している。

なお、上側のラック１１０の冷却不足は、特に上流側（領域（２））において顕著になることがある。

以上のように、データセンタ用の空調設定選択システム２００は、サーモカメラ１３０が取得する熱画像から得られるラック１１０の前後方向及び上下方向における温度分布に基づいて、空調機１２０の温度設定又は風量設定を選択し、選択した結果をＰＣ１６０のモニタに表示する。ＰＣ１６０のモニタを見た保守員は、モニタに表示されるメッセージに従って、空調機１２０の温度設定又は風量設定を変更すればよい。

したがって、ラックの全体の温度分布に基づく空調制御を行うことができるデータセンタ用の空調設定選択システム２００を提供することができる。

なお、以上では、熱画像に含まれるラック１１０を４個の領域（１）～（４）に区分する形態について説明したが、４個には限られない。前後方向に複数に区分し、かつ、上下方向に複数に区分すればよいため、６個以上の領域に区分されてもよい。

また、以上では、領域（１）～（４）の最高温度又は最低温度を用いて判定を行う形態について説明したが、最高温度、最低温度に限らず、平均温度を用いてもよく、領域（１）～（４）の各々における所定画素数×所定画素数の領域毎の平均値を用いるようにしてもよい。

以上、本発明の例示的な実施の形態のデータセンタ用の空調設定選択システムについて説明したが、本発明は、具体的に開示された実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲から逸脱することなく、種々の変形や変更が可能である。

１０ サーバルーム
１１ 床
１１Ａ 下床
１１Ｂ 上床
１００ データセンタ
１１０ ラック
１２０ 空調機
１３０ サーモカメラ
１３１ 熱画像取得部
１３２ ヒストグラム取得部
１４０ サーバ
１４２ 設定選択部
２００ データセンタ用の空調設定選択システム

Claims (6)

1. サーバルーム内で第１側と第２側とを結ぶ通路に沿って配置され、サーバを収納する複数のラックと、前記第１側に設けられ、前記第１側から前記第２側に向けて冷却エアを吹き出す空調機とを含むデータセンタ用の空調設定選択システムであって、
   前記第１側を向けて前記第２側に設けられ、前記通路に沿って前記複数のラックの温度を示す熱画像を取得する熱画像取得部と、
   前記熱画像取得部によって取得される熱画像に基づいて、当該熱画像に含まれる温度分布を緩和する前記空調機の設定を選択する設定選択部と
   を含み、
   前記設定選択部は、前記熱画像に含まれる前記複数のラックの側面を上下方向と前記通路に沿った方向とに区分して得る複数領域において、上側の温度が第１所定温度よりも高く、前記第２側の下側の温度が前記第１所定温度よりも低い第２所定温度以上のときは、前記空調機の風量を増加させる設定、又は、前記空調機の温度を低下させる設定を選択する、データセンタ用の空調設定選択システム。
2. サーバルーム内で第１側と第２側とを結ぶ通路に沿って配置され、サーバを収納する複数のラックと、前記第１側に設けられ、前記第１側から前記第２側に向けて冷却エアを吹き出す空調機とを含むデータセンタ用の空調設定選択システムであって、
   前記第１側を向けて前記第２側に設けられ、前記通路に沿って前記複数のラックの温度を示す熱画像を取得する熱画像取得部と、
   前記熱画像取得部によって取得される熱画像に基づいて、当該熱画像に含まれる温度分布を緩和する前記空調機の設定を選択する設定選択部と
   を含み、
   前記設定選択部は、前記熱画像に含まれる前記複数のラックの側面を上下方向と前記通路に沿った方向とに区分して得る複数領域において、上側の温度が第１所定温度以下であり、下側の温度が前記第１所定温度よりも低い第４所定温度よりも低いときは、前記空調機の温度を上昇させる設定を選択する、データセンタ用の空調設定選択システム。
3. 前記データセンタは、
   第１床と、
   前記第１床の上に設けられ、厚さ方向に貫通する通気孔を有し、前記複数のラックが配置される第２床と
   をさらに含み、
   前記空調機から吹き出される冷却エアは、前記第１床と前記第２床との間を誘導され、前記第２床の前記通気孔を通じて前記複数のラックに供給される、請求項１又は２記載のデータセンタ用の空調設定選択システム。
4. 前記設定選択部は、前記複数領域において、前記第２側の下側の温度が前記第２所定温度よりも低い第３所定温度よりも低いときは、前記空調機の風量を低下させる設定を選択する、請求項１記載のデータセンタ用の空調設定選択システム。
5. 前記熱画像取得部によって取得される熱画像から前記複数のラックの温度分布を取得する温度分布取得部をさらに含み、
   前記設定選択部は、前記温度分布取得部によって取得される温度分布において、適正温度帯に含まれない割合が所定割合未満の場合に、前記空調機の風量又は温度を変更する設定を選択する、請求項１乃至４のいずれか一項記載のデータセンタ用の空調設定選択システム。
6. 前記熱画像取得部は、前記熱画像が、前記通路に沿って配置される複数のラックのうち、前記第１側の端部のラックを含み、前記第２側の端部のラックを含まないように、前記第１側を向けて前記第２側に設けられる、請求項１乃至５のいずれか一項記載のデータセンタ用の空調設定選択システム。

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