(57)【要約】【課題】データセンター等における従来の空調システムは利用温度差が余り大きな値でないため、送風量が大きく、空調機器も大型になり、搬送動力が大きいためランニングコストが大きい。【解決手段】そこで本発明では、多数の発熱機器を設置した建物において、空調機６からの空調空気が複数の発熱機器２ａ，２ｂ，２ｃを直列に通過するように空調空気通路５を構成し、空調空気通路よりも下流側から空調機への空気還流経路１１を構成し、その最も下流側の発熱機器２ｃの上流側の空調空気温度が上限の温度となるように空調機からの空調空気を制御する制御手段を構成した多数の発熱機器を設置した建物における空調システムを提案している。【選択図】図１
2010223487.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数の発熱機器を設置した建物において、空調機からの空調空気が複数の発熱機器を直列に通過するように空調空気通路を構成すると共に、空調空気通路よりも下流側から空調機への空気還流経路を構成し、空調空気通路の最も下流側の発熱機器の上流側の空調空気温度が上限の温度となるように空調機からの空調空気を制御する制御手段を構成したことを特徴とする多数の発熱機器を設置した建物における空調システム。
【請求項２】
空調機は、冷凍機の直列運転により、上限の温度との差が大きい低温の空調空気を供給可能としたことを特徴とする請求項１に記載の多数の発熱機器を設置した建物における空調システム。
【請求項３】
空調空気通路の中途に補助空調機を設置したことを特徴とする請求項１に記載の多数の発熱機器を設置した建物における空調システム。
【請求項４】
空調空気通路を縦方向に構成し、複数の発熱機器を、この縦方向の空調空気通路内に、通気性を有する床材により高さ方向に間隔を置いて配置したことを特徴とする請求項１〜３までのいずれか１項に記載の多数の発熱機器を設置した建物における空調システム。
【請求項５】
通気性を有する床材はグレーチングであることを特徴とする請求項４に記載の多数の発熱機器を設置した建物における空調システム。
【請求項６】
発熱機器は空調空気を横方向に通過させる構成とし、発熱機器の吸気側と排気側を隣接階で逆側に配置すると共に、発熱機器の排気側に対応する床部分を非通気性に構成してジグザグの空調空気通路を構成すると共に、空調空気の全てを発熱機器に通過させるための仕切を構成したことを特徴とする請求項４または５に記載の多数の発熱機器を設置した建物における空調システム。
【請求項７】
空調空気通路を横方向に構成し、複数の発熱機器を、この横方向の空調空気通路内に横方向に間隔を置いて配置したことを特徴とする請求項１〜３までのいずれか１項に記載の多数の発熱機器を設置した建物における空調システム。
【請求項８】
空調空気通路の上流側又は下流側に吹抜けを配置したことを特徴とする請求項７に記載の多数の発熱機器を設置した建物における空調システム。
【請求項９】
建物内に外気を取り入れる外気取入系統を構成したことを特徴とする請求項１〜８までのいずれか１項に記載の多数の発熱機器を設置した建物における空調システム。
【請求項１０】
外気取入系統に結露防止用除湿部を構成したことを特徴とする請求項９に記載の多数の発熱機器を設置した建物における空調システム。
【請求項１１】
建物内上部の空気を、外気との全熱交換器により冷却する空気冷却系統を構成したことを特徴とする請求項１〜１０までのいずれか１項に記載の多数の発熱機器を設置した建物における空調システム。
【請求項１２】
空気冷却系統の、全熱交換器よりも下流側にクールピットによる冷却部を構成したことを特徴とする請求項１１に記載の多数の発熱機器を設置した建物における空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、例えば大規模なサーバー・ルームやデータセンターのように、多数の発熱機器を設置した建物における空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
大規模なサーバールームやデータセンターにおいては、サーバーラック等に実装した多数のサーバーを安定に稼動するために、発熱機器であるサーバーを効率的に確実に冷却する空調システムが必要である。
【０００３】
従来のデータセンターでは、例えばブレードサーバー等のサーバーを実装したサーバーラックを、約600mmの高さのフリーアクセスフロア上に設置し、空調機からの空調空気を、フリーアクセスフロアの下方空間を介してサーバーラック内に供給してサーバーの冷却を行う床吹出型空調システムが主流となっている。
【０００４】
例えば特許文献１に記載される空調システムでは、図５に示すように空調機ａからの空調空気を、サーバー室ｂのフリーアクセスフロアｃの床下空間に送風すると共に、フリーアクセスフロアｃ上の縦横に列設された複数のサーバーラックｄの夫々の下部に構成した吹出口ｅから、各サーバーラックｄ内に吹出してサーバーｆを冷却し、それにより加温された空調空気をサーバーラックｄの上部から排出して、上部天井付近を経て空調機ａに還流させるようにしている。また特許文献２に記載される空調システムでは、図６に示すようにサーバーを実装したサーバーラックｄを縦横に設置したサーバー室ｂに隣接して空調機室ｇを構成し、空調機ａからの空調空気を、フリーアクセスフロアｃの床下空間に送風すると共に、各サーバーラックｄの横側に構成した吹出口ｅから吹出して、横側からサーバーラックｄ内に流入させ、サーバーを冷却した後、加温された空調空気をサーバーラックｄの反対側の横側から排出し、部屋ｃの天井ｈ内の空間を経て空調機室ｇ内の空調機ａに還流させるようにしている。
【０００５】
以上に説明した従来の空調システムでは、いずれもサーバー室内に設置された多数のサーバーラックに対して並列的に空調空気を供給する構成であり、利用温度差は余り大きな値とはなっていない。また外気はメンテナンス要員用に少量を導入している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開平８−３０３８１５号公報
【特許文献２】特開２００８−２６９０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
上述したとおり、データセンター等における従来の空調システムは、利用温度差が余り大きな値でないため、送風量が大きく、このため空調機器も大型になり、搬送動力が大きいためランニングコストが大きい。
【０００８】
また約600mmの高さのフリーアクセスフロアを用いているため、階高が高くなり、その分の容積が減少して、容積率の有効利用が図られていない。
【０００９】
またデータセンター等は年間冷房となるため自然エネルギーの利用期間を長くできる可能性があるが、従来、積極的に利用している例は少ない。
【００１０】
本発明は以上のような課題を解決することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上述した課題を解決するために、本発明では、多数の発熱機器を設置した建物において、空調機からの空調空気が複数の発熱機器を直列に通過するように空調空気通路を構成すると共に、空調空気通路よりも下流側から空調機への空気還流経路を構成し、空調空気通路の最も下流側の発熱機器の上流側の空調空気温度が上限の温度となるように空調機からの空調空気を制御する制御手段を構成した空調システムを提案する。
【００１２】
また本発明では、上記の構成において、空調機は、冷凍機の直列運転により、上限の温度との差が大きい低温の空調空気を供給可能とした空調システムを提案する。
【００１３】
また本発明では、上記の構成において、空調空気通路の中途に補助空調機を設置した空調システムを提案する。
【００１４】
また本発明では、以上の構成において空調空気通路を縦方向に構成し、複数の発熱機器を、この縦方向の空調空気通路内に、通気性を有する床材により高さ方向に間隔を置いて配置した空調システムを提案する。またこの構成において、通気性を有する床材はグレーチングとした空調システムを提案する。また、この構成において、発熱機器は空調空気を横方向に通過させる構成とし、発熱機器の吸気側と排気側を隣接階で逆側に配置すると共に、発熱機器の排気側に対応する床部分を非通気性に構成してジグザグの空調空気通路を構成すると共に、空調空気の全てを発熱機器に通過させるための仕切を構成した空調システムを提案する。
【００１５】
また本発明では、以上の構成において、空調空気通路を横方向に構成し、複数の発熱機器を、この横方向の空調空気通路内に横方向に間隔を置いて配置した空調システムを提案する。またこの構成において、空調空気通路の上流側又は下流側に吹抜けを配置した空調システムを提案する。
【００１６】
また本発明では、以上の構成において、建物内に外気を取り入れる外気取入系統を構成した空調システムを提案する。そして、この構成において、外気取入系統に結露防止用除湿部を構成した空調システムを提案する。
【００１７】
また本発明では、以上の構成において、建物内上部の空気を、外気との全熱交換器により冷却する空気冷却系統を構成した空調システムを提案する。また、この構成において、空気冷却系統の、全熱交換器よりも下流側にクールピットによる冷却部を構成した空調システムを提案する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明の空調システムでは、空調機からの冷却用の空調空気、即ち、冷風は、空調空気通路に沿って配置された複数の発熱機器を直列的に順次通過し、夫々の発熱機器を冷却して、自体は加温され、空調空気通路の下流側から空気還流経路を経て空調機に還流する。
【００１９】
この際、空調空気通路の最も下流側の発熱機器の上流側の空調空気温度が上限の温度となるように制御手段により空調機からの空調空気を制御することにより、最も下流側の発熱機器においても、所定の冷却に必要な温度の空調空気を確実に利用することができる。
【００２０】
以上の本発明では、上限の空調空気温度を、例えば従来の空調空気温度と同等に制御する場合において、空調機から、最も上流側の発熱機器への空調空気の温度を、従来よりも極力低下させることができ、従って利用温度差を大きくすることができるので、送風量を低減させて、搬送動力を削減できると共に、空調機の小型化を図ることができる。また冷凍機から空調機の冷水コイルへの送水量を低減することができ、これらのことから本発明では、搬送動力の低減による省エネルギー化を図ることができる。
【００２１】
空調機は、冷凍機の直列運転により、上述した上限の温度との差が大きい低温の空調空気を容易に供給することができる。
【００２２】
空調空気通路に沿って配置される発熱機器の数が多い場合には、空調空気通路の中途に補助空調機、例えばブースターコイルとブースターファンを設置することにより、空調空気通路の最も下流側の発熱機器に至るまで、所定の冷却に必要な温度の空調空気を確実に供給することができる。
【００２３】
空調空気通路を縦方向に構成し、複数の発熱機器を、この縦方向の空調空気通路内に、通気性を有する床材により高さ方向に間隔を置いて配置すれば、温度差による上昇気流を空調空気の搬送に利用することができ、搬送動力を低減することができる。また建物の上部の空気を自然エネルギー等により冷却することにより、コールドドラフトを空気の還流に利用することができる。
【００２４】
この場合において、発熱機器の吸気側と排気側を隣接階で逆側に配置すると共に、発熱機器の排気側に対応する床部分を非通気性に構成してジグザグの空調空気通路を構成し、仕切を設けて空調空気の全てを発熱機器に通過させることができる。
【００２５】
通気性を有する床材としてグレーチングを利用した場合には、建築延面積に算入されないため、建物の容積を有効利用することができる。
【００２６】
空調空気通路を横方向に構成し、複数の発熱機器を、この横方向の空調空気通路内に横方向に間隔を置いて配置することもでき、この構成においては、空調空気通路の下流側に吹抜けを配置することにより、温度差による上昇気流を空調空気の搬送に利用することができ、搬送動力を低減することができる。
【００２７】
本発明では、外気を建物内に取り入れる外気取入系統を構成したり、建物内上部の空気を取り入れ、外気との全熱交換器を経て建物内に至る空気冷却系統を構成したり、後者にクールピットによる冷却部を構成することにより、自然エネルギーの有効利用を図ることができる。このように自然エネルギーの有効利用を図ることにより、システムにおける冷房負荷を低減し、省エネルギー化を図ることができる。
【００２８】
また上記外気取入系統においては、結露防止用除湿部を構成して、外気の湿度の状況によって建物内に結露が生じる可能性がある場合に動作させることにより、結露の発生を防止することができる。
【００２９】
本発明の空調システムにおいては、空調空気通路を流れる空調空気の全てを発熱機器に通過させる構成とすることもできるし、空調空気通路を流れる空調空気の一部を発熱機器に通過させるように構成することもできる。
【図面の簡単な説明】
【００３０】
【図１】本発明の空調システムの第１の実施の形態の全体構成を示す模式的系統説明図である。
【図２】本発明の空調システムの第２の実施の形態の全体構成を示す模式的系統説明図である。
【図３】本発明の空調システムの第３の実施の形態の全体構成を示す模式的系統説明図である。
【図４】本発明の空調システムの第４の実施の形態の全体構成を示す模式的系統説明図である。
【図５】データセンターにおける従来の空調システムの一例を示す模式的系統説明図である。
【図６】データセンターにおける従来の空調システムの他例を示す模式的系統説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００３１】
次に本発明の実施の形態を添付図面を参照して説明する。
まず、図１は本発明の空調システムの第１の実施の形態を示すものである。
符号１はデータセンターの建物であり、この建物１内にサーバーを実装した多数のサーバーラック２を設置している。建物１内は窒素消火区画壁４により左右側に区画しており、サーバーラック２は、夫々の区画内において、通気性を有する床材としてのグレーチング３により、垂直方向に複数段、この場合３段で、間隔を置いて左右両側に設置している。またサーバーラック２は図の奥行き方向にも複数列設されている。図に示すように、垂直方向の３段のサーバーラック２は便宜上、最下段からａ，ｂ，ｃの添字を付して区別している。
【００３２】
このようにこの実施の形態では、サーバーラック２を垂直方向に複数段に設置するための床をグレーチング３により構成しているので、建築延面積には算入されず、従って建物１の容積を有効利用することができ、建設コストを低減することができる。
【００３３】
垂直方向に３段に離隔して設置されたサーバーラック２ａ，２ｂ，２ｃは、それらの周囲を空調空気の拡散を防止するための共通の縦方向の空調空気通路５で囲んでおり、この空調空気通路５の上部は建物１内の上部空間に開口しており、また下部には空調機６を設置している。この際、空調空気通路５は、同じ高さにおいて、一台のサーバーラック２毎に周囲を囲んで構成する他、隣接した複数のサーバーラック２毎に周囲を囲んで構成することもできる。尚、この実施の形態において、空調空気通路５は、中空構造の段ボールの両面にアルミニウム箔をラミネートした板材で施工された段ボール製空調ダクトを用いている。
【００３４】
ここで、空調機６は、熱源機器７に至る冷水コイル６ａとファン６ｂとから構成しており、また熱源機器７は、吸収式冷凍機７ａと、その吐出側に直列に接続したターボ冷凍機７ｂと夜間電力利用の蓄熱槽７ｃとから構成している。
【００３５】
ターボ冷凍機７ｂから冷水コイル６ａに至る冷水配管８には流量制御弁９を設けると共に、空調空気通路５において、最も下流側の３段目のサーバーラック２ｃの上流側に温度センサ１０を設けており、図示を省略している制御手段により、温度センサ１０で検出した空調空気通路５内のサーバーラック２ｃの上流側の温度が、設定された上限温度を越えないように、流量制御弁９による冷水の供給量とファン６ｂの風量が制御される構成としている。
【００３６】
建物１内において、各区画の左右側に形成された縦方向の空調空気通路５以外の空間は空気還流経路１１として構成され、上部には還流用のファン１２を設けている。また空調空気通路５の上方で、建物１の天井の近傍には放射空調システムの放射パネル１３を設けており、更に空気還流経路１１側には補助冷水コイル１４を設け、その下方にはドレンパン１５を設けている。放射パネル１３は、真空式ルーツ冷凍機を使用して冷水管内を負圧に保持することにより、漏水の防止を図ることができる。そして空気還流経路１１の上方の建物１の天井にはファン１６ａとモーターダンパー１６ｂを設けた排気部１６を構成している。更に空気還流経路１１としての空間には、情報系配線ラック１７ａと電源系配線ラック１７ｂを設置しており、前者は配線を白丸で示し、後者は配線を黒丸で表示している。
【００３７】
次に符号１８は外気取入系統を示すもので、この外気取入系統１８は、ファン２０により、建物１の外気取入口１９から外気を吸入し、必要に応じて動作させる除湿装置２１を経て、建物１の下部に導入する構成である。また符号２２はファン２３により建物１内上部の空気を取り入れ、外気との全熱交換器２４を経て建物１の下部に導入する構成の空気冷却系統であり、図に示すように建物１においてクールピット２５が利用できる場合には、空気冷却系統２２の、全熱交換器２４よりも下流側においてクールピット２５を通過させて冷却部を構成することができる。図示のように、この空気冷却系統２２にも除湿装置２６を設けて、結露防止を更に確実に行うことができる。これらの除湿装置２１、２６としては、外調機、冷却コイル又はシリカゲル等の吸着材を用いた除湿装置等を使用することができる。尚、符号２７は外気取入口１９から取り入れた外気を、全熱交換器２４において空気冷却系統２２と熱交換させて排気口２８から放出する外気系統である。更に建物１の周壁２９には外側に外断熱材３０を施すと共に、配管３１を埋設しており、この配管３１と、上記放射パネル１３の配管３２には、熱源水として、地熱利用、フリークーリング、冷凍機、氷蓄熱等による冷水を流す構成としている。更に図中符号３３はピストンレリーザ付ダンパ、符号３４はモーターダンパーである。
【００３８】
以上の構成において、17℃の冷水は、まず吸収式冷凍機７ａにより10℃に冷却された後、直列に接続されたターボ冷凍機７ｂに導入されて3〜5℃まで冷却され、冷水配管８を経て冷水コイル６ａに供給される。ターボ冷凍機７ｂから冷水配管８を経て冷水コイル６ａに供給される冷水の供給量とファン６ｂの風量は、上述したように空調空気通路５内のサーバーラック２ｃの上流側の空調空気の温度が、設定された上限温度を越えないように制御される。この上限温度は、例えば、従来の空調システムにおいてサーバーラックに供給される空調空気の温度である22℃に設定される。
【００３９】
しかして、冷水コイル６ａに供給された3〜5℃の冷水により周囲の暖かい空気、例えば27℃〜28℃の空気は10℃まで冷却され、ファン６ｂにより吹出されて最下段のサーバーラック２ａの上流側に12℃の空調空気として供給される。
【００４０】
グレーチング３を通過し、サーバーラック２ａの内部に流入した12℃の空調空気は、実装されたサーバーの冷却に供されて温度が17℃ま
で上昇して、サーバーラック２ａから流出し、次いでグレーチング３を通過して、２段目のサーバーラック２ｂ内に流入する。
【００４１】
サーバーラック２ｂ内において、サーバーと熱交換して温度が17℃から22℃に上昇し、サーバーラック２ｂから流出した空調空気は、次いでグレーチング３を通過して、最上段のサーバーラック２ｃ内に流入する。
【００４２】
この際、サーバーラック２ｂから流出した空調空気の温度は、温度センサ１０により監視されており、その温度が上限温度を越えないように、冷水の供給量とファン６ｂの風量により空調空気が制御されているので、空調空気通路５の最も下流側の最上段のサーバーラック２ｃ内には、従来の空調システムにおける供給温度である、例えば22℃の空調空気が供給されて、実装されたサーバーを確実に冷却することができる。尚、この制御において空調空気は、例えば22℃±2℃に制御される。
【００４３】
こうしてサーバーラック２ｃ内において、サーバーと熱交換して温度が22℃から27℃〜28℃に上昇し、サーバーラック２ｃから流出した空調空気は空調空気通路５の下流側の端部から建物１の上部空間に流出する。そして上部空間に流出した暖かい空気は、還流用のファン１２により吸引されて空気還流経路１１の上方に至り、空気還流経路１１を経て、建物１の下部空間に還流する。
【００４４】
この際、この実施の形態においては、上部空間に流出した27℃〜28℃の暖かい空気は、放射パネル１３により放射冷却されると共に補助冷水コイル１４を経て冷却されて、例えば24℃程度に温度が低下するためコールドドラフトが生じ、空気還流経路１１を経ての還流が促進されるため、ファン１２による還流の所要動力を低減することができる。また空気還流経路１１を構成する空間に情報系配線ラック１７ａや電源系配線ラック１７ｂを設けることにより、これらに発生する熱も除去して、還流を円滑に行わせることができる。尚、上記放射パネル１３が設置できない場合には補助冷水コイル１４のみでも上述した還流の促進作用を行わせることが可能である。
【００４５】
以上に説明したように本発明では、サーバーラック２に供給する空調空気の上限温度を、例えば従来の空調空気温度と同等の22℃程度に調整する場合においても、空調機６から空調空気通路５の最も上流側のサーバーラック２ａへの空調空気の温度を、従来よりも極力低下させて、例えば12℃程度と低くすることができ、従って利用温度差を従来よりも大きくすることができるので、送風量を低減させ、搬送動力を削減できると共に、空調機６自体の小型化を図ることができる。こうして空調システムの省エネルギー化とコストの低減を図ることができる。
【００４６】
そして空調機６は、吸収式冷凍機７ａやターボ冷凍機７ｂ等の冷凍機の直列運転により得られる低温の冷水を利用することにより、従来よりも低温の空調空気を容易に供給することができる。尚、熱源機器としてのサーバの負荷が少ない場合には、いずれかの冷凍機を停止して、単独運転を行うことも可能である。
【００４７】
この実施の形態においては、以上の動作に加えて、外気取入系統１８により、建物１の外気取入口１９から外気を吸入して、建物１内の下部に導入したり、空気冷却系統２２により、建物１内上部の空気を取り入れ、外気との全熱交換器２４を経て建物１内の下部に導入したり、建物１の周壁部に埋設した配管３０や放射パネル１３の配管３１に、地熱利用、フリークーリング、冷凍機、氷蓄熱等による冷水を流すことにより、自然エネルギーを有効利用して、冷房負荷減と省エネルギーを図ることができる。データセンター等は年間冷房となるため、このように自然エネルギーを利用する期間を長く設定することが可能であり、冷房負荷減と省エネルギーの効果は大きい。尚、外気取入系統１８により建物１内に外気を供給する際には、モーターダンパー１６ｂを開としてファン１６ａにより建物１内上部の暖かい空気を排出することにより、空気量をバランスすることができる。また外気取入系統１８による建物１内への外気の取り入れにおいては、外気の湿度の状況に応じて除湿装置２１を動作させることにより、建物１内部の結露の発生を防止することができる。
【００４８】
次に図２は本発明の空調システムの第２の実施の形態を示すものである。
この第２の実施の形態では、第１の実施の形態と同様に、建物１内が窒素消火区画壁４により左右側に区画され、夫々の区画内において、サーバーラック２が、通気性を有する床材としてのグレーチング３により、垂直方向に３段で、間隔を置いて左右両側に設置されており、空調システムも第１の実施の形態と同様な要素を有するので、第１の実施の形態と同様な図中の要素につき、同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００４９】
この実施の形態では、窒素消火区画壁４により区画された左右側において、空調空気通路５の構成を異ならせている。
まず右側の区画においては、空調空気通路５は、窒素消火区画壁４及び建物１の周壁２９と、空気還流経路１１の隔壁３５との間の空間として構成しており、空調空気は、サーバーラック２を設置している空間内を下方から上方に流れて、その一部がサーバーラック２内を通過する構成である。この構成は、サーバーラック２内の未使用スペースの吸気側の部分をブランクパネルにて塞ぐような場合等に適用することができる。
【００５０】
次に左側の区画においては、右側の区画と同様に、空調空気通路５は、窒素消火区画壁４及び建物１の周壁２９と、空気還流経路１１の隔壁３５との間の空間に構成するのであるが、サーバーラック２の吸気側と排気側は隣接階で逆側に配置すると共に、それらの排気側に対応する床部分を非通気性に構成してジグザグの空調空気通路５を構成し、更に空調空気の全てをサーバーラック２に通過させるための仕切３６，３７を構成している。即ち、グレーチング３を床材としたこの実施の形態では、グレーチング３の対応部分にゴムマット３８を敷いて非通気性に構成している。そしてサーバーラック２の吸気側の上側に設けた仕切３６と、排気側の上側に設けた仕切３７により、グレーチング３を経て吸気側に流入した空調空気の全てをサーバーラック２内に流入させ、そしてサーバーラック２の排気側から流出した空調空気の全てを、隣接している上階のグレーチング３を経て、上階のサーバーラック２の吸気側に流入させる構成としている。この構成は、サーバーラック２内に開口余裕がある場合等に適用することができる。尚、上記の隔壁３５や仕切３６，３７は段ボール製空調ダクトの要素を用いることができる。
【００５１】
更に、この実施の形態では、第１の実施の形態において、建物１の周壁２９に埋設している配管３１を周壁２９の室内側に付設することにより、空調空気通路５内に構成している。
【００５２】
次に、図３は本発明の空調システムの第３の実施の形態を示すものである。
符号１０１はデータセンターの建物であり、この建物１０１は、ボイドスラブを床１０２として複数階、この場合、２階から６階を構成しており、１階から５階をサーバーラック１０３の設置階とすると共に、６階にはサーバーラック１０３を設置せず、空気通路１０４として構成している。
【００５３】
この建物１の左右方向の中央側には、最下部の１階から最上部の６階に渡る吹抜け１０５を構成しており、また２階〜６階の床１０２の左右方向の端側には防煙防火ダンパー１０６を備えた通風口１０７を設けている。
【００５４】
１階〜５階の床１０２上にはフリーアクセスフロア１０８を設けて、その上にサーバーラック１０３を設置する構成としているが、このフリーアクセスフロア１０８は、従来の空調システムにおけるフリーアクセスフロアのように、下方空間に空調空気を供給することはせず、情報系配線ラック１０９ａの収納個所等として利用するので、高さは200〜300mm程度と、従来のフリーアクセスフロアの高さの1/3〜1/2程度と低くすることができ、このことから階高の削減を行うことができる。こうして容積率を有効利用し、建設コストを低減することができる。
【００５５】
各階の左右側のフリーアクセスフロア１０８上には、左右方向に間隔を置いて複数、この場合、３つのサーバーラック１０３を設置している。これらの３つのサーバーラック１０３は、床１０２の端側から吹抜け１０５に向かって便宜上、ａ，ｂ，ｃの添字を付して区別している。
【００５６】
そしてこれらの３つのサーバーラック１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃは、空調空気の拡散を防止するための共通の左右方向の空調空気通路１１０で周囲を囲んでおり、この空調空気通路１１０の上記端側には空調機１１１を設置すると共に、吹抜け１０５側には通風自在な手すり１１２が設けられている。また、空調空気通路１１０の上方に電源系配線ラック１０９ｂを設置している。尚、図において、情報系配線ラック１０９ａは配線を白丸で表示し、電源系配線ラック１０９ｂは配線を黒丸で表示している。
【００５７】
第１の実施の形態と同様に、空調機１１１は、熱源機器１１３に至る冷水コイル１１１ａとファン１１１ｂとから構成しており、また熱源機器１１３は、吸収式冷凍機１１３ａと、その吐出側に直列に接続したターボ冷凍機１１３ｂと夜間電力利用の蓄熱槽１１３ｃとから構成している。そしてターボ冷凍機１１３ｂから、夫々の空調機１１１の冷水コイル１１１ａに至る冷水配管１１４には流量制御弁（図示省略）を設けると共に、空調空気通路１１０において、最も下流側、即ち、吹抜け１０５側のサーバーラック１０３ｃの上流側に温度センサ１１５を設けており、この温度センサ１１５で検出した空調空気通路１１０内のサーバーラック１０３ｃの上流側の温度が、設定された上限温度（22℃）を越えないように冷水の供給量とファン１１１ｂの風量が制御される構成としている。尚、この実施の形態においても、空調空気通路１１０は、中空構造の段ボールの両面にアルミニウム箔をラミネートした板材で施工された段ボール製空調ダクトを用いている。
【００５８】
上述したとおり、建物１０１の６階は空気通路１０４として構成しており、空気通路１０４に至る吹抜け１０５の上部にはファン１１６を設けており、また空気通路１０４の端側には補助冷水コイル１１７を設けている。
【００５９】
更に、ファン１１８により、建物１の外気取入口１１９から外気を吸入して、建物１０１の上部の空気通路１０４の端側に導入する外気取入系統１２０と、この空気通路１０４の中央側の空気をファン１２１の吸引力により取り入れ、外気との全熱交換器１２２とクールピット１２３を経て空気通路１０４の端側に導入する空気冷却系統１２４を構成している。符号１２５は外気取入口１１９から取り入れた外気を、全熱交換器１２２において空気冷却系統１２４と熱交換させて排気口１２６から放出する外気系統である。
【００６０】
第１、第２の実施の形態と同様に、外気中の湿度により建物１０１内において結露が生じないようにするために、外気取入系統１２０には除湿装置１２７を設けている。同様に、空気冷却系統１２４にも除湿装置１２８を設けている。更に外気取入系統１２０及び空気冷却系統１２４の空気を効率的に冷却するために散水式空気熱交換器１２９を設けている。また、建物１の周壁１３０には外側に外断熱材１３１を施すと共に、配管１３２を埋設しており、この配管１３２や、補助冷水コイル１１７には、熱源水として、地熱利用、フリークーリング、冷凍機、氷蓄熱等による冷水を流す構成としている。尚、符号１３３はモーターダンパーである。
【００６１】
以上の構成において、熱源機器１１３では、17℃の冷水は、まず吸収式冷凍機１１３ａにより10℃に冷却された後、直列に接続されたターボ冷凍機１１３ｂに導入されて3℃〜5℃まで冷却され、冷水配管１１４を経て、夫々の空調機１１１の冷水コイル１１１ａに供給される。このように冷水コイル１１１ａに供給される冷水の供給量とファン１１１ｂの風量は、上述したように空調空気通路１１０内のサーバーラック１０３ｃの上流側の空調空気の温度が、設定された上限温度、例えば22℃を越えないように制御される。
【００６２】
こうして、冷水コイル１１１ａに供給された3℃〜5℃の冷水により周囲の暖かい空気、例えば27℃〜28℃の空気は10℃まで冷却され、ファン１１１ｂにより吹き出されて12℃の空調空気として、最も上流側のサーバーラック１０３ａの側面に供給される。
【００６３】
サーバーラック１０３ａの側面から内部に流入した12℃の空調空気は、実装されたサーバーの冷却に供されて温度が17℃まで上昇して、サーバーラック１０３ａの下流側の側面から流出し、次いで空間を経て２番目のサーバーラック１０３ｂ内に側面から流入する。
【００６４】
サーバーラック１０３ｂ内において、サーバーと熱交換して温度が、例えば17℃から22℃に上昇し、下流側の側面から流出した空調空気は、次いで最も下流側のサーバーラック１０３ｃ内に側面から流入する。
【００６５】
この際、サーバーラック１０３ｂから流出し、次のサーバーラック１０３ｃに流入する空調空気の温度は、温度センサ１１５により監視されており、その温度が上限温度を越えないように、冷水の供給量とファン１１１ｂの風量により空調空気が制御されているので、空調空気通路５の最も下流側のサーバーラック１０３ｃ内には、従来の空調システムにおける供給温度である、例えば22℃の空調空気が供給されて、実装されたサーバーを確実に冷却することができる。尚、第１、第２の実施の形態と同様に、この制御において空調空気は、例えば22℃±2℃に制御される。
【００６６】
こうしてサーバーラック１０３ｃ内において、サーバーと熱交換して温度が22℃から27℃〜28℃に上昇し、サーバーラック１０３ｃから流出した空調空気は、空調空気通路１１０の下流側の端部から建物１０１の吹抜け１０５に至り、ドラフト作用とファン１１６の吸引力により吹抜け１０５内を上昇して、建物１０１の最上階の空気通路１０４に至る。
【００６７】
ファン１１６により吹抜け１０５の上部から空気通路１０４内に流出した27℃〜28℃程度の暖かい空気は、空気通路１０４を中央側から両端側に流れ、補助冷水コイル１１７を経て24℃程度に冷却されて通風口１０７に至り、最上階から各階の通風口１０７を経て下降すると共に、各階の空調機１１１のファン１１１ｂに吸引されて還流する。従って、この最上階から各階の通風口１０７を経る空気の経路が空気還流経路１３４として利用される。上述したとおり、空気通路１０４内に流出した27℃〜28℃程度の暖かい空気は、補助冷水コイル１１７を経て24℃程度に冷却されるため、コールドドラフトが生じ、従って空気還流経路１３２を経ての還流が促進されるため、ファン１１６、１１１ｂによる還流の所要動力を低減することができる。
【００６８】
以上に説明したように、この第３の実施の形態の場合にも、サーバーラック２に供給する空調空気の上限温度を、例えば従来の空調空気温度と同等の22℃程度に調整する場合において、空調機１１１から空調空気通路１１０の最も上流側のサーバーラック１０３ａへの空調空気の温度を、従来よりも極力低下させて、例えば12℃と低くすることができ、従って利用温度差を従来よりも大きくすることができるので、送風量を低減させ、搬送動力を削減できると共に、空調機１１１自体の小型化を図ることができる。
【００６９】
上述したとおり、空調機１１１は、吸収式冷凍機１１３ａやターボ冷凍機１１３ｂ等の冷凍機の直列運転により得られる低温の冷水を利用することにより、従来よりも低温の空調空気を容易に供給することができる。
【００７０】
この第３の実施の形態においては、外気取入系統１２０により、建物１の外気取入口１１９から吸入した外気や、空気冷却系統１２４により、建物１内上部の中央側の暖かい空気を取り入れ、外気との全熱交換器１２２を経て冷却した空気を建物１０１の上部の空気通路１０４の端側に導入することにより、上述した空気の還流を促進することができる。この際、外気取入系統１２０に設けた除湿装置１２７は、外気の湿度の状況によって建物内に結露が生じる可能性がある場合に動作させることにより、結露の発生を防止することができる。同様に空気冷却系統１２４に設けた除湿装置１２８を必要に応じて動作させることにより、結露発生の防止を更に確実に行うことができる。また散水式空気熱交換器１２９を設けていることから、外気取入系統１２０及び空気冷却系統１２４の空気を効率的に冷却することができる。
【００７１】
またこれらに加えて、建物１０１の周壁部に埋設した配管１３１に、地熱利用、フリークーリング、冷凍機、氷蓄熱等による冷水を流すことにより、自然エネルギーを有効利用して、冷房負荷減と省エネルギーを図ることができる。データセンター等は年間冷房となるため、このように自然エネルギーを利用する期間を長く設定することが可能であり、冷房負荷減と省エネルギーの効果は大きい。尚、外気取入系統１２０により建物１内に外気を供給する際には、吹抜け１０５の延長上に構成した排気口１３５に設けたモーターダンパー１３６を開としてファン１１６により建物１内上部の暖かい空気を排出することにより、空気量をバランスすることができる。
【００７２】
次に図４は本発明の空調システムの第４の実施の形態を示すものである。
この第４の実施の形態では、第３の実施の形態と同様に、建物１０１は、ボイドスラブを床１０２として２階から６階を構成しており、１階から５階をサーバーラック１０３の設置階とすると共に、６階にはサーバーラック１０３を設置せず、空気通路１０４として構成している。また、建物１の左右方向の中央側には、最下部の１階から最上部の６階に渡る吹抜け１０５を構成しており、また２階〜６階の床１０２の左右方向の端側には防煙防火ダンパー１０６を備えた通風口１０７を設けている。この第４の実施の形態は、空調システムを含め、第３の実施の形態と同様な構成を有するので、第３の実施の形態と同様な図中の要素につき、同一の符号を付して重複する説明は省略する。
【００７３】
まず、この実施の形態では、第３の実施の形態とは異なり、空調機１１１は吹抜け１０５側に配置し、吹抜け１０５側を空気還流経路１３４として利用すると共に、建物１０１の左右の端部側の、通風口１０７により上下に連続する空間を、サーバーラック１０３との熱交換により昇温した空調空気を上昇させる空間として構成している。従ってファン１１６は吹抜け１０５の下方に空気を噴出する構成としている。
【００７４】
そして吹抜け１０５の図中右側においては、床１０２の右端側の空間方向に、第３の実施の形態と同様に３つのサーバーラック１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃを空調空気通路１１０内に配置しており、また吹抜け１０５の図中左側においては、床１０２の左端側の空間方向に、６つのサーバーラック１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ，１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆを空調空気通路１１０内に配置している。そして３番目のサーバーラック１０３ｃと４番目のサーバーラック１０３ｄとの間には、ブースターコイルとブースターファンとから成る補助空調機１３７を設置しており、更に３番目のサーバーラック１０３ｃと、６番目のサーバーラック１０３ｆの夫々の上流側に温度センサ１１５ａ．１１５ｂを設けて、夫々これらの温度センサ１１５ａ，１１５ｂで検出した温度が設定された上限温度を越えないように、制御手段により夫々空調機１１１、補助空調機１３７を制御する構成としている。
【００７５】
更に、この実施の形態では、第３の実施の形態において、建物１０１の周壁１３０に埋設している配管１３２を周壁１３０の室内側に付設している。
【００７６】
以上の構成において、吹抜け１０５の図中右側においては、図３と同様な動作でサーバーラック１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃの冷却がされる。これに対して、吹抜け１０５の図中左側においては、サーバーラック１０３ａの側面から内部に流入した例えば12℃の空調空気は、実装されたサーバーの冷却に供されて温度が17℃程度まで上昇して、サーバーラック１０３ａの下流側の側面から流出し、次いで空間を経て２番目のサーバーラック１０３ｂ内に側面から流入する。
【００７７】
サーバーラック１０３ｂ内において、サーバーと熱交換して温度が、例えば17℃から22℃に上昇し、下流側の側面から流出した空調空気は、次いで最も下流側のサーバーラック１０３ｃ内に側面から流入する。
【００７８】
この際、サーバーラック１０３ｂから流出し、次のサーバーラック１０３ｃに流入する空調空気の温度は、温度センサ１１５ａにより監視されており、その温度が上限温度を越えないように、冷水の供給量とファン１１１ｂの風量により空調空気が制御されているので、サーバーラック１０３ｃ内には、従来の空調システムにおける供給温度である、例えば22℃の空調空気が供給されて、実装されたサーバーを確実に冷却することができる。尚、以上の実施の形態と同様に、この制御において空調空気は、例えば22℃±2℃に制御される。
【００７９】
こうしてサーバーラック１０３ｃ内において、サーバーと熱交換して温度が22℃から27℃〜28℃程度に上昇し、サーバーラック１０３ｃから流出した空調空気は、そのままでは下流側のサーバーラック１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆの冷却には供することができないのであるが、補助空調機１３７により冷却されて、再び12℃程度の空調空気として冷却に供される。
【００８０】
このようにしてサーバーラック１０３ｄ，１０３ｅ，１０３ｆを通過して、温度が27℃〜28℃程度に上昇した空気は、ドラフト作用とファン１１６の吸引力により各階の端部の空間から通風口１０７を通って上昇し、建物１０１の最上階の空気通路１０４に至る。
【００８１】
ファン１１６により端部から空気通路１０４内に流入した27℃〜28℃程度の暖かい空気は、補助冷水コイル１１７を経て24℃程度に冷却されて空気通路１０４を端部側から中央側に流れて吹抜け１０５に至り、吹抜け１０５内を下降すると共に、各階の空調機１１１のファン１１１ｂに吸引されて還流する。こうして吹抜け１０５が空気還流経路１３２として利用される。上述したとおり、空気通路１０４内に流入した27℃〜28℃程度の暖かい空気は、補助冷水コイル１１７を経て24℃程度に冷却されるため、コールドドラフトが生じ、従って空気還流経路１３２を経ての還流が促進されるため、ファン１１６、１１１ｂによる還流の所要動力を低減することができる。
【００８２】
この第４の実施の形態においては、外気取入系統１２０により、建物１の外気取入口１１９から吸入した外気や、上記空気通路１０４の両端側の暖かい空気を空気冷却系統１２４により取り入れ、外気との全熱交換器１２２を経て冷却した空気を建物１内上部の中央側の吹抜け１０５の上方から導入することにより、上述した空気の還流を促進することができる。この際、上述と同様に、外気取入系統１２０に設けた除湿装置１２７は、外気の湿度の状況によって建物内に結露が生じる可能性がある場合に動作させることにより、結露の発生を防止することができる。同様に空気冷却系統１２４に設けた除湿装置１２８を必要に応じて動作させることにより、結露発生の防止を更に確実に行うことができる。また散水式空気熱交換器１２９を設けていることから、外気取入系統１２０及び空気冷却系統１２４の空気を効率的に冷却することができる。
【００８３】
またこれらに加えて、建物１０１の周壁１３０の内面に付設した配管１３２に、地熱利用、フリークーリング、冷凍機、氷蓄熱等による冷水を流すことにより、自然エネルギーを有効利用して、冷房負荷減と省エネルギーを図ることができる。尚、外気取入系統１２０により建物１内に外気を供給する際には、上記空気通路１０４の両端側の延長上に構成した排気口１３５に設けたモーターダンパー１３６を開としてファン１１６により建物１内上部の暖かい空気を排出することにより、空気量をバランスすることができる。
【符号の説明】
【００８４】
１          建物
２（２ａ，２ｂ，２ｃ）  サーバーラック（発熱機器）
３          グレーチング
４          窒素消火区画壁
５          空調空気通路
６          空調機
６ａ      冷水コイル
６ｂ      ファン
７          冷却用熱源機器
７ａ      吸収式冷凍機
７ｂ      ターボ冷凍機
７ｃ      蓄熱槽
８          冷水配管
９          流量制御弁
１０        温度センサ
１１        空気還流経路（空間）
１２        ファン
１３        放射パネル
１４        補助冷水コイル
１５        ドレンパン
１６        排気部
１６ａ    ファン
１６ｂ    モーターダンパー
１７ａ      情報系配線ラック
１７ｂ      電源系配線ラック
１８        外気取入系統
１９        外気取入口
２０        ファン
２１        除湿装置
２２        空気冷却系統
２３        ファン
２４        全熱交換器
２５        クールピット
２６        除湿器
２７        外気系統
２８        排気口
２９        周壁
３０        外断熱材
３１，３２  配管
３３        ピストンレリーザ付ダンパ
３４        モーターダンパー
３５        隔壁
３６，３７  仕切
３８        ゴムマット
１０１      建物
１０２      床（ボイドスラブ）
１０３（１０３ａ，１０３ｂ，１０３ｃ）  サーバーラック（発熱機器）
１０４      空気通路
１０５      吹抜け
１０６      防煙防火ダンパー
１０７      通風口
１０８      フリーアクセスフロア１０９ａ    情報系配線ラック
１０９ｂ    電源系配線ラック
１１０      空調空気通路
１１１      空調機
１１１ａ  冷水コイル
１１１ｂ  ファン
１１２      手すり
１１３      熱源機器
１１３ａ  吸収式冷凍機
１１３ｂ  ターボ冷凍機
１１３ｃ  蓄熱槽
１１４      冷水配管
１１５      温度センサ
１１６      ファン
１１７      補助冷水コイル
１１８      ファン
１１９      外気取入口
１２０      外気取入系統
１２１      ファン
１２２      全熱交換器
１２３      クールピット
１２４      空気冷却系統
１２５      外気系統
１２６      排気口
１２７      除湿装置
１２８      除湿装置
１２９      散水式空気熱交換器
１３０      周壁
１３１      外断熱材
１３２      配管
１３３      モーターダンパー
１３４      空気還流経路
１３５      排気口
１３６      モーターダンパー
１３７      補助空調機
【図１】
2010223487.tif 000003
【図２】
2010223487.tif 000004
【図３】
2010223487.tif 000005
【図４】
2010223487.tif 000006
【図５】
2010223487.tif 000007
【図６】
2010223487.tif 000008