(57)【要約】【課題】サーバを効率的に冷却でき、保守性やスペース効率上の問題もなく、増設や更新にも容易に対応することが可能な有効適切な空調システムを提供する。【解決手段】サーバ室２の床を上層床３と下層床４とにより二重床空間を有する二重床構造として上層床を通風可能なグレーチングにより構成し、二重床空間５内にユニット型空調機６を設置して二重床空間をユニット型空調機の保守点検時の作業スペースとして確保する。サーバラック１を間隔をおいて列をなすように配列して各列のサーバラック間にコールドアイル１２を形成する。複数のサーバラックと１台のユニット型空調機とにより１組の単位システムを構成し、複数組の単位システムを並設して１モジュールの空調システムを構成し、少なくとも１台のユニット型空調機が故障した際に他のユニット型空調機によりバックアップ可能なように各ユニット型空調機の能力に余裕を持たせる。【選択図】図１
2011080670.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
多数のサーバをサーバラックに収容して設置するサーバ室を対象とする空調システムであって、
前記サーバ室の床を上層床と下層床とにより二重床空間を有する二重床構造として構成して、前記上層床を通風可能なグレーチングにより構成し、前記二重床空間内にユニット型空調機を設置して該ユニット型空調機により前記二重床空間から前記グレーチングを通して前記サーバ室内に冷気を供給し、前記二重床空間を前記ユニット型空調機の保守点検時の作業スペースとして確保したことを特徴とするサーバ室用空調システム。
【請求項２】
請求項１記載のサーバ室用空調システムであって、
前記サーバラックを間隔をおいて列をなすように配列するとともに、前記ユニット型空調機を各列のサーバラック間の直下の位置に配置して該ユニット型空調機よりその直上に向けて冷気を吹き出すことにより、各列のサーバラックの間にコールドアイルを形成する構成としたことを特徴とするサーバ室用空調システム。
【請求項３】
請求項１または２記載のサーバ室用空調システムであって、
複数のサーバラックとそれらサーバラックの冷却負荷を処理可能な１台のユニット型空調機により１組の単位システムを構成するとともに、該単位システムを複数組並設して１モジュールの空調システムを構成し、該空調システムを複数モジュール並設することによりサーバ室全体の空調システムを構成したことを特徴とするサーバ室用空調システム。
【請求項４】
請求項３記載のサーバ室用空調システムであって、
１モジュールの空調システムを構成している複数組の単位システムにおける各ユニット型空調機の空調能力を、少なくとも１台のユニット型空調機が故障した際に他のユニット型空調機によりバックアップ可能なように余裕を持たせて設定したことを特徴とするサーバ室用空調システム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はデータセンターや電算センターにおける空調システム、特に多数のサーバをサーバラックに収容して設置するサーバ室を対象とする空調システムに関する。
【背景技術】
【０００２】
この種の空調システムとしては、サーバに対する冷却を効率的に行う目的でサーバ室内にコールドアイルとホットアイルを明確に分離して形成する所謂コールドアイル・ホットアイル空調方式によるものが主流となっている。
これは、たとえば特許文献１に示されているように、サーバ室の床を孔あきパネルを有する二重床として、その床上にサーバを収容した多数のサーバラックを間隔をおいて配列し、二重床から孔あきパネルを通してサーバラック間に給気（冷気）を上向きに吹き出すことによって、サーバ室内をコールドアイルすなわち二重床からの冷気（給気）が直接供給されて低温に維持されるゾーンと、ホットアイルすなわちサーバラックを冷却した後の還気（熱気）が流通するゾーンとに明確に分離するようにしたものである。
【０００３】
この場合、サーバラックをその周囲に通路や保守のための空間を確保して適正に配列するとともに、サーバラックの配列に対応させて冷気の給気経路および熱気の還気経路を適正に設定することにより、サーバラックの周囲にコールドアイルとホットアイルが自ずと分離された状態で形成されてサーバラックを効率的に冷却することが可能であるが、さらに要所に冷気および熱気の流通経路を規制するための遮蔽板や垂れ壁等を設置することにより、コールドアイルとホットアイルとの間で冷気や熱気のショートサーキットが生じてしまうことを確実に防止できて冷却効率の低下を防止することができるとされている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００４−１８４０７０号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、上記のようなサーバ室を対象とする空調システムでは空調機の設置スペースを如何にして確保するかが重要な課題である。一般には、比較的小容量の空調機をサーバ室内に露出状態で分散配置するか、あるいはサーバ室に隣接して空調機室を設けてその内部にサーバ室全体の冷却負荷を処理する大型の空調機を設置することになるが、それぞれ次のような問題がある。
すなわち、前者の場合はスペース効率的には有利であるが、空調機の保守管理の際に作業員がサーバ室内に立ち入る必要があるので、厳しい入退出セキュリティが求められるサーバ室の場合には好ましくない。一方、後者のようにサーバ室とは別に空調機室を設ける場合には、空調機が大型であるばかりでなくその周囲に保守スペースも確保する必要があることから空調機室のためにかなりのスペースを必要とし、したがってデータセンターの建物延面積のうちサーバ室として利用できる有効面積の割合が低下してしまうし、サーバ室の有効面積を犠牲にしなければならない場合もある。
【０００６】
また、いずれにしてもサーバは年々大容量化して冷却負荷が増大する傾向にあるので、それに応じて空調機の増設や冷却能力を増大させるための機器更新、増設等の改修が必要となることも想定されるが、従来一般の空調システムではサーバ室を稼働しながら空調機の増設や改修を行うことは困難でもある。
【０００７】
上記事情に鑑み、本発明はサーバを効率的に冷却できることはもとより、保守性やスペース効率上の問題もなく、さらには増設や更新にも容易に対応することが可能となる有効適切な空調システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明は多数のサーバをサーバラックに収容して設置するサーバ室を対象とする空調システムであって、前記サーバ室の床を上層床と下層床とにより二重床空間を有する二重床構造として構成して、前記上層床を通風可能なグレーチングにより構成し、前記二重床空間内にユニット型空調機を設置して該ユニット型空調機により前記二重床空間から前記グレーチングを通して前記サーバ室内に冷気を供給し、前記二重床空間を前記ユニット型空調機の保守点検時の作業スペースとして確保したことを特徴とする。
【０００９】
本発明においては、前記サーバラックを間隔をおいて列をなすように配列するとともに、前記ユニット型空調機を各列のサーバラック間の直下の位置に配置して該ユニット型空調機よりその直上に向けて冷気を吹き出すことにより、各列のサーバラックの間にコールドアイルを形成する構成とすると良い。
【００１０】
また、複数のサーバラックとそれらサーバラックの冷却負荷を処理可能な１台のユニット型空調機とにより１組の単位システムを構成するとともに、該単位システムを複数組並設して１モジュールの空調システムを構成し、該空調システムを複数モジュール並設することによりサーバ室全体の空調システムを構成すると良い。
【００１１】
その場合、１モジュールの空調システムを構成している複数組の単位システムにおける各ユニット型空調機の空調能力を、少なくとも１台のユニット型空調機が故障した際に他のユニット型空調機によりバックアップ可能なように余裕を持たせて設定すると良い。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、ユニット型空調機を二重床空間内に設置することにより、充分な冷却効果が得られることはもとより、空調システムの保守に際して作業員がサーバ室に入る必要はないし、また空調機を設置するための格別の空調機室を確保する必要もないから、セキュリティの確保とスペース効率の確保を両立することができる。
勿論、上層床をグレーチングにより構成しているので建築基準法上は上層床と下層床が二重に床面積として算定されることはないし、従来一般の空調システムのようにサーバ室の外部に格別の空調機室を設置する必要もないので、本発明によれば有効面積が従来方式に比べて大幅に改善し、床面積の有効利用率を高めることができる。すなわち、本発明のシステムは上層床としてグレーチングを採用することにより、上層床の面積が建築物の床面積に算入されないことにより、建築床面積の有効活用を図れるシステムである。
【００１３】
特に、サーバラックを間隔をおいて配列して各列のサーバラック間の直下の位置にユニット型空調機を配置し、そのユニット型空調機から直上に向けて冷気を吹き出すことにより、各列のサーバラックの間にコールドアイルが形成されて優れた冷却効率が得られる。
【００１４】
また、複数のサーバラックと１台のユニット型空調機により１組の単位システムを構成することにより、増設や改修を各単位ユニット毎に独立に実施することが可能である。
【００１５】
さらに、複数の単位システムを並列して１モジュールの空調システムを構成し、各ユニット型空調機の空調能力を、１台のユニット型空調機が故障した際に他のユニット型空調機によりバックアップ可能なように余裕を持たせて設定すれば、空調システム全体の信頼性を充分に高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】本発明の空調システムの実施形態を示すもので、１組の単位システムの構成例（４台のサーバラックと１台のユニット型空調機によるもの）を示す平面図および断面図である。
【図２】同、ユニット型空調機の構成例を示す図である。
【図３】同、１モジュールの空調システムの構成例（５組の単位システムによるもの）を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
図１〜図３は本発明の実施形態である空調システムの概要を示す図である。本実施形態の空調システムは、多数のサーバをサーバラック１に収容して設置するサーバ室２を対象とするもので、サーバ室２の床を上層床３と下層床４とによる二重床構造として上層床３を通風可能なグレーチングにより構成するとともに、上層床３と下層床４との間の二重床空間５内にユニット型空調機６を設置して、このユニット型空調機６により調製した給気（冷気）を上層床３としてのグレーチングを通してサーバ室２内に直接供給することを主眼とする。
【００１８】
ユニット型空調機６は、たとえば図２（ａ）に示すように、ケーシング７内にフィルタ８と送風機９と冷却コイル１０とを備えた構成のものが好適に採用可能であるが、サーバ室２を冷却できるものであれば、必要能力に応じて適宜の形式、空調能力の空調機を任意に採用可能であり、図２（ｂ）に示すように下層床４に設置する床置きタイプのユニット型空調機６も採用可能である。
ユニット型空調機６を設置するための二重床空間５は通常のフリーアクセスフロアとして機能することに加え、ユニット型空調機６の設置スペースおよび保守点検時の作業スペースとして確保されるものであって、ユニット型空調機６に対する保守作業は図１（ｂ）に示すように作業員１１が二重床空間５に入ることで支障なく行うことが可能となっている。
また、二重床空間５において、ユニット型空調機６のスペースとして利用されない部分については、サーバ用のＵＰＳ設備や蓄電池設備等の設置スペースとしても利用可能である。
なお、二重床空間５を保守スペースとして利用するためには、作業員１１が容易に立ち入ることができるようにたとえば2200mm程度の高さ寸法を確保することが好ましい。
【００１９】
このようにユニット型空調機６を二重床空間５内に設置することにより、サーバ室２内に空調機を設置する従来一般の空調システムのように保守に際して作業員がサーバ室２に入る必要はなく、したがってセキュリティを確保するうえで有利である。すなわち、本発明のシステムは、ＩＴエンジニアと設備エンジニアの作業エリアを明確に分離したセキュリティの高いシステムである。
また、ユニット型空調機６を増設したり機器更新を行う場合はその作業を二重床空間５内で実施できるから、サーバ室２を稼働しながらの改修工事も可能である。
勿論、上層床３をグレーチングにより構成しているので建築基準法上は上層床３と下層床４が二重に床面積として算定されることはないし、従来一般の空調システムのようにサーバ室２の外部に格別の空調機室を設置する必要もないので、本発明によれば有効面積が従来方式に比べて大幅に改善し、床面積の有効利用率を高めることができる。すなわち、本発明のシステムは上層床としてグレーチングを採用することにより、上層床の面積が建築物の床面積に算入されないことにより、建築床面積の有効活用を図れるシステムである。
【００２０】
本発明の空調システムにおいては、サーバ室２内におけるサーバラック１の配置は任意であり、ユニット型空調機６の設置位置もサーバラック１の配置に応じて適宜設定すれば良いが、充分な冷却効率を確保するためには上述したようなコールドアイル・ホットアイル空調方式を踏襲することが好ましいことから、本実施形態では具体的には以下のような構成とされている。
【００２１】
すなわち、本実施形態では図１に示すようにサーバラック１を間隔をおいて２列をなすように配列するとともに、各列のサーバラック１の間の直下にユニット型空調機６を配置して、そのユニット型空調機６から直上に向けて給気（冷気）を吹き出すことにより、各列のサーバラック１間にコールドアイル１２を形成するようにしている。
これにより、コールドアイル１２に供給された冷気は、図中に矢印で示すように、サーバラック１を通過してその内部に収容されているサーバを効率的に冷却し、サーバラック１の背面側およびサーバ室２の上部に形成されるホットアイル１３から図示しない還気経路を経て二重床空間５に戻るようになっており、そのような一方向の循環経路が自ずと形成されて優れた冷却効率が得られるものとなっている。
なお、必要に応じてコールドアイル１２の上部に遮蔽板１４を装着してショートサーキットが生じることを防止するようにしても良い。
【００２２】
また、本実施形態では、図１（ａ）に示したように、コールドアイル１２を挟んでその両側に２台ずつ配置した計４台のサーバラック１と、それら４台のサーバラック１の中心位置に配置された１台のユニット型空調機６により１組の単位システムを構成している。
この場合、ユニット型空調機６の空調能力は単位システム毎の冷却負荷（この場合は４台のサーバラック１の冷却負荷の総計）に応じて決定するが、空調能力の異なる数種類のユニット型空調機６を所定規格で予め製作しておき、実際に使用されるサーバに応じて最適な空調能力のユニット型空調機６を選択して使用するようにすれば良い。
【００２３】
各単位ユニットをそのような構成としておくことにより、単位ユニットを構成しているサーバラック１が大容量化して冷却負荷が増大したような場合には、ユニット型空調機６を大容量のものに交換することのみで容易に対応可能であるし、そのような増設や改修作業を各単位ユニット毎に独立に実施することができ、他の単位ユニットに影響を及ぼすこともない。
【００２４】
なお、ユニット型空調機６はサーバ電流やサーバ温度（もしくはサーバラック温度）等の周囲環境情報を刻々と検出するために設けられたセンサーによりサーバの実際の稼働状況を検知可能とし、それに基づいてたとえばインバータ制御により最適な冷却運転を行うように構成することが好ましく、それにより最も効率的な省エネルギー運転が可能である。
【００２５】
さらに、本実施形態では、図３に示すように上記の単位システムを５組並列することによってその全体で（つまり２０台のサーバラック１と５台のユニット型空調機６により）１モジュールの空調システムを構成しており、そのような１モジュールの空調システムを必要な数だけ並設することによってサーバ室２全体の空調システムを構成するようにしている。
この場合、１モジュールの空調システムを構成している各ユニット型空調機６の空調能力は、仮に１台のユニット型空調機６が故障した場合には他のユニット型空調機６によってバックアップ可能なように、各ユニット型空調機６の空調能力に余裕を持たせて設定することが好ましい。
【００２６】
具体的には、図示例の場合には各ユニット型空調機６の空調能力をそれぞれサーバラック５台分（単位システムを構成しているサーバラック４台分＋余裕１台分）としておいて、４台のユニット型空調機６の空調能力の合計で１モジュールを構成している全２０台のサーバラック１を支障なく冷却できるようにしておくと良い。そして、通常時は全５台のユニット型空調機をそれぞれが受け持つ４台のサーバラック１の稼働状況に応じた最適な部分負荷運転を行い、いずれか１台のユニット型空調機６が故障した際には他の４台のユニット型空調機６を全負荷運転とすることでバックアップすれば良い。
あるいは、全５台のユニット型空調機６のうちのいずれか１台は常にバックアップ機として待機させ、通常時はバックアップ機を除く４台のユニット型空調機６をほぼ全負荷運転して１モジュールの空調システム全体の冷却負荷を処理し、いずれか１台のユニット型空調機６が故障した際にはバックアップ機に切り換えるようにしても良い。この場合、特定の１台をバックアップ専用機としても良いし、５台のうちのいずれか１台が順次バックアップ機となるように自動交互運転を行うようにしても良い。
【００２７】
そして、そのようなバックアップ運転を可能とするために、各ユニット型空調機６をそれぞれが受け持つサーバラック１の稼働状況のみならず他のユニット型空調機６の運転状況も監視しつつ、故障時には故障状況に応じて最適なバックアップ運転を行うように制御すれば良く、そのための制御システムを１モジュールの空調システムに組み込んでおくと良い。そのように少なくとも１台のユニット型空調機６が故障した際に他のユニット型空調機６によりバックアップ可能な冗長化システムとすることにより、１モジュールの空調システムの信頼性を充分に確保できるものとなる。
【００２８】
なお、上記実施形態はあくまで好適な一例であって、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
たとえば上記実施形態では４台のサーバラック１に対して１台のユニット型空調機６を設置して１組の単位ユニットを構成し、さらに５組の単位ユニットにより１モジュールの空調システムを構成するようにしたが、単位ユニットを構成するサーバラック１の台数や、１モジュールの空調システムを構成する単位システムの組数も任意であり、施設全体の規模やサーバ室の形態その他の諸条件を考慮し、また必要とされる信頼性（冗長化の程度）に応じたバックアップ運転が可能なように、最適設計すれば良いことはいうまでもない。
【符号の説明】
【００２９】
１  サーバラック
２  サーバ室
３  上層床（グレーチング）
４  下層床
５  二重床空間
６  ユニット型空調機
７  ケーシング
８  フィルタ
９  送風機
１０  冷却コイル
１１  作業員
１２  コールドアイル
１３  ホットアイル
１４  遮蔽板
【図１】
2011080670.tif 000003
【図２】
2011080670.tif 000004
【図３】
2011080670.tif 000005