(57)【要約】  床、複数の側壁、屋根、及び屋根又は側壁の少なくとも１つに位置する１又はそれ以上の開口部を含む空気処理装置建築構造物を開示する。側壁は、比率に基づいて定められた異なるそれぞれの高さを有する対向する下位側壁及び上位側壁を含む。屋根は、下位側壁及び上位側壁に関連する比率と整合する勾配を有する。この建築構造物の形状は、自然対流により建築構造物内の空気を上昇させることができる。また、下位側壁と上位側壁の間に定められる第１の方向に沿った第１の寸法は、第１の方向に垂直な第２の方向に沿った第２の寸法に対し、建築構造物が下位側壁の１又はそれ以上の開口部を通じて自然外気を利用できるように定められる。【選択図】      なし
2014528130.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
空気処理装置建築構造物であって、
床と、
比率に基づいて定められた異なるそれぞれの高さを有する対向する下位側壁及び上位側壁を含む複数の側壁と、
前記下位側壁及び上位側壁に関連する比率と整合する勾配を有する屋根と、
前記屋根、及び前記側壁の少なくとも１つ、のうちの少なくとも１つに位置する１又はそれ以上の開口部と、
を備え、
前記建築構造物の形状は、前記建築構造物内の空気が自然対流により上昇することを可能にし、
前記下位側壁及び上位側壁の間に定められる第１の方向に沿った第１の寸法は、該第１の方向に垂直な第２の方向に沿った第２の寸法に対し、前記建築構造物が前記下位側壁の１又はそれ以上の開口部を通じて自然外気を利用できるような寸法である、
ことを特徴とする建築構造物。
【請求項２】
１又はそれ以上の開口部を有する天井と、
前記床と前記天井の間に定められた第１の空間と、
前記天井と前記屋根の間に定められた第２の空間と、
をさらに備え、
前記自然外気は、前記下位側壁の前記１又はそれ以上の開口部を通じて前記第１の空間に流入し、
前記第１の空間内の空気は、自然対流により前記天井の１又はそれ以上の開口部を通じて流出する、
ことを特徴とする請求項１に記載の建築構造物。
【請求項３】
前記第２の空間内の空気は、自然対流により、前記屋根、及び前記天井よりも上方の前記側壁の少なくとも１つ、のうちの少なくとも１つに位置する１又はそれ以上の開口部を通じて流出する、
ことを特徴とする請求項２に記載の建築構造物。
【請求項４】
前記第２の空間内の空気は、前記天井の前記下位側壁近くの１又はそれ以上の開口部を通じて前記第１の空間に流入し、該第１の空間に流入した自然外気と混合される、
ことを特徴とする請求項２に記載の建築構造物。
【請求項５】
前記第２の寸法は、前記第１の寸法よりも大きい、
ことを特徴とする請求項１に記載の建築構造物。
【請求項６】
前記第１の寸法に対する前記第２の寸法の比率は２である、
ことを特徴とする請求項１に記載の建築構造物。
【請求項７】
前記勾配は１：ｘであり、ｘは実質的に１よりも大きく、雪が積もっても溶かし、前記建築構造物の内部からの熱が融雪過程を加速させる傾斜した屋根をもたらす、
ことを特徴とする請求項１に記載の建築構造物。
【請求項８】
ｘは６である、
ことを特徴とする請求項７に記載の建築構造物。
【請求項９】
前記下位側壁は、前記自然外気が前記建築構造物に流入するように実質的にルーバ状であり、
前記上位側壁は、前記建築構造物から空気が流出するように、前記下位側壁の高さよりも上方に実質的にルーバ状の部分を有する、
ことを特徴とする請求項１に記載の建築構造物。
【請求項１０】
前記床は非上げ床である、
ことを特徴とする請求項１に記載の建築構造物。
【請求項１１】
前記屋根は、片側に傾斜した屋根及び切り妻屋根の一方である、
ことを特徴とする請求項１に記載の建築構造物。
【請求項１２】
サーバ冷却システムであって、
床、１又はそれ以上の側壁及び天井により定められ、内部に複数のサーバが設置された第１の空間と、
前記天井及び屋根により定められた第２の空間と、
前記天井、前記屋根、及び前記１又はそれ以上の側壁の少なくとも１つ、のうちの少なくとも１つに位置する１又はそれ以上の開口部と、
第１の側壁に結合されて自然外気を流入させる空気入口と、
前記空気入口に結合され、前記自然外気を引き込んで前記第１の空間に空気を供給する１又はそれ以上の空気処理ユニットと、
第２の側壁に結合されて前記第２の空間内の空気を流出させる空気出口と、
前記１又はそれ以上の空気処理ユニットを、前記第１の空間の内部及び外部で測定された温度に従って前記第１の空間に空気を供給するように制御するよう構成された制御システムと、
を備えることを特徴とするシステム。
【請求項１３】
前記制御システムは、前記第１の空間の内部及び外部で測定された温度が第１の範囲内にある場合、前記１又はそれ以上の空気処理ユニットを、前記第１の空間に前記自然外気を供給するように制御する、
ことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１４】
前記制御システムは、前記第１の空間の内部及び外部で測定された温度が前記第１の範囲よりも低い第２の範囲内にある場合、前記１又はそれ以上の空気処理ユニットを、前記天井の前記空気入口近くの１又はそれ以上の開口部を通じて自然外気と前記複数のサーバから排出された空気とを混合したものに基づく空気を前記第１の空間に供給するように制御する、
ことを特徴とする請求項１３に記載のシステム。
【請求項１５】
前記制御システムは、前記第１の空間の内部及び外部で測定された温度が前記第１の範囲よりも高い第３の範囲内にある場合、前記１又はそれ以上の空気処理ユニットを、前記空気入口から飽和媒体を介して引き込んだ前記自然外気に基づく蒸発冷却空気を前記第１の空間に供給するように制御する、
ことを特徴とする請求項１４に記載のシステム。
【請求項１６】
前記第１の範囲は、実質的に７０°Ｆ〜８５°Ｆであり、
前記第２の範囲は、約７０°Ｆ未満であり、
前記第３の範囲は、実質的に８５°Ｆ〜１１０°Ｆである、
ことを特徴とする請求項１５に記載のシステム。
【請求項１７】
前記空気入口は、前記第１の側壁の１又はそれ以上のルーバ状の開口部を含む、
ことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１８】
前記空気出口は、前記屋根及び前記第２の側壁の少なくとも一方の１又はそれ以上のルーバ状の開口部を含む、
ことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項１９】
前記天井の前記１又はそれ以上の開口部に結合され、前記第１の空間に流入する自然外気と混合させるために前記第２の空間から前記第１の空間に空気を引き込むように構成された空気交換ユニットをさらに備える、
ことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項２０】
前記制御システムは、前記第１の空間の内部及び外部で測定された温度に基づいて、前記第１の側壁の開口部の１つ又はそれ以上を選択的に作動させて前記第１の空間に引き込まれる自然外気の量を制御するようにさらに構成される、
ことを特徴とする請求項１７に記載のシステム。
【請求項２１】
前記第１の空間は、
前記天井に通じ前記第２の空間に対して開いた実質的に密閉された内部空間と、
実質的に密閉された形で前記内部空間に通じ、前記複数のサーバを搭載したラックと、
を含み、
前記ラックマウント式サーバのそれぞれの前面は前記第１の空間に連通し、
前記ラックマウント式サーバのそれぞれの後面は前記内部空間に連通し、
各ラックマウント式サーバは、該ラックマウント式サーバの前面を通じて前記第１の空間から空気を引き込むとともに該ラックマウント式サーバの後面を通じて前記内部空間に暖気を排出する１又はそれ以上のファンを含む、
ことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項２２】
前記１又はそれ以上の空気処理ユニットは、
前記自然外気に基づいて蒸発冷却空気を生成するように構成された蒸発冷却ユニットと、
前記第１の空間に流入する前記自然外気を濾過するように構成されたフィルタと、
を含むことを特徴とする請求項１２に記載のシステム。
【請求項２３】
サーバ冷却システムであって、
床、複数の側壁及び天井により定められた第１の空間と、
前記天井、及び勾配に基づいて構築された傾斜した屋根により定められた第２の空間と、
前記屋根、前記天井、及び前記側壁の少なくとも１つ、のうちの少なくとも１つに位置し、前記第１の空間に自然外気を流入させるとともに前記第２の空間内の空気を自然対流によって流出させることができる１又はそれ以上の開口部と、
実質的に密閉されて前記天井に通じる、前記第１の空間内の内部空間と、
実質的に密閉された形で前記内部空間に通じ、複数のラックマウント式サーバを搭載したラックと、
を備え、
前記ラックマウント式サーバのそれぞれの前面は前記第１の空間に連通し、
前記ラックマウント式サーバのそれぞれの後面は前記内部空間に連通し、
各ラックマウント式サーバには、該ラックマウント式サーバの前面を通じて前記第１の空間から空気を引き込むとともに該ラックマウント式サーバの後面を通じて前記内部空間に暖気を排出する１又はそれ以上のファンが取り付けられる、
ことを特徴とするシステム。
【請求項２４】
前記第１の空間内の空気は、自然対流により前記天井の１又はそれ以上の開口部を通じて流出し、前記第２の空間に流入する、
ことを特徴とする請求項２３に記載のシステム。
【請求項２５】
前記第２の空間内の空気は、前記天井の１又はそれ以上の開口部を通じて前記第１の空間に流入し、前記第１の空間に流入した自然外気と混合される、
ことを特徴とする請求項２３に記載のシステム。
【請求項２６】
前記勾配は１：ｘであり、ｘは実質的に１よりも大きく、雪が積もっても溶かし、前記複数のサーバからの熱が融雪過程を加速させる傾斜した屋根をもたらす、
ことを特徴とする請求項２３に記載のシステム。
【請求項２７】
ｘは６である、
ことを特徴とする請求項２６に記載のシステム。
【請求項２８】
前記側壁のうちの第１の側壁は、前記自然外気が前記第１の空間に流入するように実質的にルーバ状であり、
前記側壁のうちの第２の側壁は、前記第２の空間から空気が流出するように、前記第２の空間内に実質的にルーバ状の部分を有する、
ことを特徴とする請求項２３に記載のシステム。
【請求項２９】
前記床は非上げ床である、
ことを特徴とする請求項２３に記載のシステム。
【請求項３０】
前記屋根は、片側に傾斜した屋根及び切り妻屋根の一方である、
ことを特徴とする請求項２３に記載のシステム。
【請求項３１】
空気処理装置建築構造物であって、
床と、
複数の側壁と、
各々が勾配を有する対向する側部を有する屋根部と、
前記屋根部の上方に延びる突出部と、
前記屋根部、前記側壁の少なくとも１つ、及び前記突出部、のうちの少なくとも１つに位置する１又はそれ以上の開口部と、
を備え、
前記建築構造物の形状は、自然対流により前記側壁の少なくとも１つの１又はそれ以上の開口部を通じて自然外気を流入させ、前記屋根部及び前記突出部の少なくとも一方の１又はそれ以上の開口部を通じて流出させる、
ことを特徴とする建築構造物。
【請求項３２】
１又はそれ以上の開口部を有する天井と、
前記床と前記天井との間に定められた第１の空間と、
前記天井と前記屋根部及び前記突出部との間に定められた第２の空間と、
をさらに備え、
前記側壁の１つ又はそれ以上における１又はそれ以上の開口部を通じて前記第１の空間に外気が流入し、
前記第１の空間内の空気は、自然対流により、前記天井、前記屋根部、及び前記突出部、のうちの少なくとも１つの１又はそれ以上の開口部を通じて流出する、
ことを特徴とする請求項３１に記載の建築構造物。
【請求項３３】
前記第２の空間内の空気は、自然対流により、前記屋根部及び前記突出部の少なくとも一方に位置する１又はそれ以上の開口部を通じて流出する、
ことを特徴とする請求項３２に記載の建築構造物。
【請求項３４】
前記第２の空間内の空気は、前記天井の前記側壁の１つ又はそれ以上の近くにある１又はそれ以上の開口部を通じて前記第１の空間に流入し、前記第１の空間に流入した自然外気と混合される、
ことを特徴とする請求項３２に記載の建築構造物。
【請求項３５】
第１の対向する側壁の組間の第１の方向に沿って第１の寸法が定められ、
前記第１の方向に垂直な第２の方向に沿って整列した第２の対向する側壁の組間に第２の寸法が定められ、
前記第１の寸法は、前記第２の寸法に対し、前記建築構造物が前記側壁の少なくとも１つの１又はそれ以上の開口部を通じて自然外気を利用できるような寸法であり、前記第２の寸法は前記第１の寸法よりも大きい、
ことを特徴とする請求項３１に記載の建築構造物。
【請求項３６】
前記建築構造物の形状は、前記空気が自然対流により前記第１の空間内の１又はそれ以上のサーバを通じて前記第１の空間から引き込まれ、前記サーバから生じた暖気が前記第１の空間から前記第２の空間に流出するようにする、
ことを特徴とする請求項３２に記載の建築構造物。
【請求項３７】
前記勾配は１：ｘであり、ｘは実質的に１よりも大きく、雪が積もっても溶かし、前記建築構造物の内部からの熱が融雪過程を加速させる傾斜した屋根をもたらす、
ことを特徴とする請求項３１に記載の建築構造物。
【請求項３８】
ｘは６である、
ことを特徴とする請求項３７に記載の建築構造物。
【請求項３９】
前記側壁の少なくとも１つは、前記外気が前記建築構造物に流入するように実質的にルーバ状であり、前記側壁の少なくとも１つは、前記建築構造物から空気が流出するように、前記天井よりも上方に実質的にルーバ状の部分を有する、
ことを特徴とする請求項３２に記載の建築構造物。
【請求項４０】
前記床は非上げ床である、
ことを特徴とする請求項３１に記載の建築構造物。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
〔関連出願との相互参照〕
本出願は、２００９年７月９日に出願された「サーバファーム冷却システムのための統合建造物ベースの空気処理装置」という名称の米国特許出願第１２／５００，５２０号の一部継続出願（ＣＩＰ）であるとともにこの特許出願に対する優先権を主張するものであり、該特許出願はその全体が引用により本明細書に組み入れられる。
【０００２】
本開示は、一般に冷却システムに関する。
【背景技術】
【０００３】
ウェブ電子メール、ウェブ検索、ウェブサイトホスティング、及びウェブビデオ共有などのインターネットサービスの急速な成長により、データセンタ内のサーバからの計算及び記憶能力に対する需要がますます高まっている。サーバの性能が向上する一方で、集積回路の低電力設計における努力にもかかわらず、サーバの電力消費量も上昇している。例えば、最も広く使用されているサーバプロセッサの１つであるＡＭＤ社のＯｐｔｅｒｏｎプロセッサは、最高９５ワットで作動する。Ｉｎｔｅｌ社のＸｅｏｎサーバプロセッサは、１１０ワット〜１６５ワットで作動する。しかしながら、プロセッサはサーバの一部にすぎず、記憶装置などのサーバの他の部品はさらなる電力を消費する。
【０００４】
通常、サーバは、データセンタのラック内に配置される。ラックの物理的構成は様々である。典型的なラック構成は取り付けレールを含み、この上にサーバブレードなどの複数のユニットの機材が取り付けられ、ラック内で縦に積み重ねられる。最も広く使用されている１９インチラックの１つが、１Ｕ又は２Ｕサーバなどの機材を取り付けるための標準化システムである。通常、この種のラック上にある１つのラックユニットは、高さが１．７５インチで幅が１９インチである。１つのラックユニット内に設置できるラックマウント式ユニットは、一般にＩＵサーバとして指定される。データセンタでは、通常、標準的なラックに、サーバ、記憶装置、スイッチ、及び／又は通信機材が密に装着される。ユニットを冷却するために、ラックマウント式ユニットの内部には１又はそれ以上の冷却ファンを装着することができる。データセンタによっては、ファンレスラックマウント式ユニットを使用して、密度を増やし騒音を減少させるものもある。
【０００５】
ラックマウント式ユニットは、サーバ、記憶装置、及び通信装置を含むことができる。多くのラックマウント式ユニットの耐用動作温度及び湿度要件の範囲は比較的広い。例えば、Ｈｅｗｌｅｔｔ−Ｐａｃｋａｒｄ（ＨＰ）社のＰｒｏＬｉａｎｔＤＬ３６５Ｇ５クアッドコアＯｐｔｅｒｏｎプロセッササーバモデルのシステム動作温度範囲は、５０°Ｆ〜９５°Ｆであり、同モデルのシステム動作湿度範囲は、１０％〜９０％の相対湿度である。ＮｅｔＡｐｐ社のＦＡＳ６０００シリーズファイラのシステム動作温度範囲は、５０°Ｆ〜１０５°Ｆであり、同モデルのシステム動作湿度範囲は、２０％〜８０％の相対湿度である。世界中には、米国の北東及び北西地域の一部などのように、ＨＰ  ＰｒｏＬｉａｎｅｔサーバ及びＮｅｔＡｐｐファイラなどのサーバを１年のうちのある期間中に冷気で冷却するのに適した場所が多く存在する。
【０００６】
Ｏｐｔｅｒｏｎ又はＸｅｏｎプロセッサによって給電されるサーバを密に積み重ねたラックの電力消費は、７，０００ワット〜１５，０００ワットになることがある。この結果、サーバラックは、非常に集中した熱負荷を生じることがある。ラック内のサーバが発散した熱は、データセンタ室に排気される。ラックは、周囲空気に依存して冷却を行うので、高密度のラックが集まって生成される熱は、ラック内に設置された機材の性能及び信頼性に悪影響を及ぼすことがある。従って、暖房、換気、空調（ＨＡＶＣ）システムが、効率的なデータセンタ設計の重要部分となることが多い。
【０００７】
典型的なデータセンタは、１０メガワット〜４０メガワットの電力を消費する。エネルギー消費の大部分は、サーバの動作とＨＶＡＣシステムに大別される。ＨＶＡＣシステムは、データセンタ内の電力使用量の２５〜４０パーセントを占めると推定されてきた。４０メガワットの電力を消費するデータセンタでは、ＨＡＶＣシステムが、１０〜１６メガワットの電力を消費すると考えられる。エネルギー使用量を低減する効率的な冷却システム及び方法を利用することにより、大幅なコスト削減を達成することができる。例えば、ＨＶＡＣシステムの電力消費量を、データセンタで使用される電力の２５パーセントから１０パーセントに低減することは、何千軒もの住宅に給電するのに十分な６メガワットの電力を削減することに相当する。データセンタ内のサーバを冷却するのに使用される電力の割合は、データセンタの費用対冷却効率と呼ばれる。データセンタの費用対冷却効率を向上させることは、効率的なデータセンタ設計の重要な目標の１つである。例えば、４０メガワットのデータセンタでは、１カ月当たり７３０時間の稼働で１キロワット時当たり０．０５ドルと仮定すると、１カ月の電気料は約１４６万ドルになる。費用対冷却効率を２５％から１０％に改善するということは、１カ月当たり２１９，０００ドル又は１年当たり２６３万ドルを節約することに相当する。
【０００８】
データセンタ室では、一般にサーバラックが、間に冷気通路と暖気通路を交互に置いた列の形でレイアウトされる。全てのサーバをラック内に設置して、ラックの前部に位置する冷気列から調整空気を引き込み、ラックの背後にある暖気列を通じて熱を放出する前後エアフローパターンが実現されている。通常は、上げ床ルーム設計を使用して床下空気分配システムを収容し、冷却した空気を、上げ床内の通気孔を通じて冷気通路に沿って供給する。
【０００９】
データセンタを効率的に冷却する際の要素は、データセンタ内の空気の流れ及び循環を管理することである。電算室空調（ＣＲＡＣ）ユニットが、ラック間の通気孔を含む床タイルを通じて冷気を供給する。サーバに加え、ＣＲＡＣユニットも同様にかなりの量の電力を消費する。１つのＣＲＡＣユニットは、最大３つの５馬力モータを有することができ、データセンタを冷却するには、最大１５０個のＣＲＡＣユニットが必要となり得る。ＣＲＡＣユニットが集まると、データセンタ内のかなりの量の電力を消費する。例えば、暖気及び冷気列構成のデータセンタ室では、暖気列からの熱気が暖気列から出てＣＲＡＣユニットへ循環する。ＣＲＡＣユニットが空気を冷却する。ＣＲＡＣユニットのモータで動くファンが、高くした下地床により定められる床下プレナムに冷却した空気を供給する。冷却した空気を床下プレナム内に誘導することによって生じる圧力により、この冷却した空気は下地床の通気孔を通じて上方へ導かれ、サーバラックが面する冷気通路に供給される。十分な空気流量を実現するために、典型的なデータセンタ室全体には、数百もの強力なＣＲＡＣユニットが設置される場合がある。しかしながら、一般に、ＣＲＡＣユニットはデータセンタ室の角に設置されるので、これらの空気流量を効率的に高める能力は悪影響を受ける。一般に上げ床を建設するコストは高く、また一般に、データセンタ室内の空気の動きが不十分なことに起因して冷却効率は低い。また、データセンタの設計及び構造全体を通じ、供給空気の短絡を防ぐために、床の通気孔の位置には注意深い計画が必要である。ホットスポットを固定するためにタイルを取り除けば、システム全体に問題が生じ得る。
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本教示は、冷却システムに関する。
【００１１】
１つの例では、床、複数の側壁、屋根、及び屋根又は側壁の少なくとも１つに位置する１又はそれ以上の開口部を含む空気処理装置建築構造物を開示する。側壁は、比率に基づいて定められた異なるそれぞれの高さを有する対向する下位側壁及び上位側壁を含む。屋根は、下位側壁及び上位側壁に関連する比率と整合する勾配を有する。この建築構造物の形状は、自然対流により建築構造物内の空気を上昇させることができる。また、下位側壁と上位側壁の間に定められる第１の方向に沿った第１の寸法は、第１の方向に垂直な第２の方向に沿った第２の寸法に対し、建築構造物が下位側壁の１又はそれ以上の開口部を通じて自然外気を利用できるように定められる。
【００１２】
別の例では、床、１又はそれ以上の側壁、及び天井により定められ、内部に複数のサーバが設置された第１の空間と、天井及び屋根により定められた第２の空間とを有するサーバ冷却システムを開示する。天井、屋根、及び１又はそれ以上の側壁の少なくとも１つ、のうち少なくとも１つには、１又はそれ以上の開口部が位置する。このサーバ冷却システムは、第１の側壁に結合されて自然外気を流入させる空気入口と、空気入口に結合され、自然外気を引き込んで第１の空間に空気を供給する１又はそれ以上の空気処理ユニットと、第２の側壁に結合されて第２の空間内の空気を流出させる空気出口とをさらに含む。このサーバ冷却システムは、１又はそれ以上の空気処理ユニットを、第１の空間の内部及び外部で測定された温度に従って第１の空間に空気を供給するように制御するよう構成された制御システムをさらに含む。
【００１３】
さらに別の例では、床、複数の側壁、及び天井により定められた第１の空間と、天井、及び勾配に基づいて構築された傾斜した屋根により定められた第２の空間とを含むサーバ冷却システムを開示する。屋根、天井、及び側壁の少なくとも１つ、のうち少なくとも１つには、第１の空間に自然外気が流入させるとともに第２の空間内の空気を自然対流によって流出させることができる１又はそれ以上の開口部が位置する。このサーバ冷却システムは、実質的に密閉されて天井に通じる、第１の空間内の内部空間と、実質的に密閉された形で内部空間に通じ、複数のラックマウント式サーバを搭載したラックとをさらに含む。ラックマウント式サーバのそれぞれの前面は第１の空間に連通し、ラックマウント式サーバのそれぞれの後面は内部空間に連通する。各ラックマウント式サーバには、ラックマウント式サーバの前面を通じて第１の空間から空気を引き込むとともにラックマウント式サーバの後面を通じて内部空間に暖気を排出する１又はそれ以上のファンが取り付けられる。
【００１４】
さらに別の例では、床と、複数の側壁と、屋根部と、突出部と、屋根部、側壁の少なくとも１つ、及び突出部のうち少なくとも１つに位置する１又はそれ以上の開口部とを含む空気処理装置建築構造物を開示する。屋根部は、各々が勾配を有する対向する側部を有する。突出部は、屋根部の上方に延びる。また、建築構造物の形状は、自然対流により側壁の少なくとも１つの１又はそれ以上の開口部を通じて自然外気を流入させ、屋根部及び突出部の少なくとも一方の１又はそれ以上の開口部を通じて流出させる。
【００１５】
以下の詳細な説明を添付の図面とともに読むことにより、本発明の様々な実施形態の本質及び利点がより良く理解できるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】例示的なサーバ冷却システムを示す図である。
【図２】屋根裏空間を含むサーバ冷却システム例を示す図である。
【図３】内部で空気を再循環させるサーバ冷却システム例を示す図である。
【図４】暖気列エンクロージャ及び冷気列エンクロージャを備えたサーバ冷却システム例を示す図である。
【図５】暖気列エンクロージャ及び冷気列エンクロージャを備えた、内部で空気を再循環させるサーバ冷却システム例を示す図である。
【図６】片側に傾斜した屋根を有するサーバ冷却システム例を示す図である。
【図７】片側に傾斜した屋根を有するサーバ冷却システム例の上面図である。
【図８】切り妻屋根を有するサーバ冷却システム例を示す図である。
【図９】空気混合チャンバを有するサーバ冷却システム例を示す図である。
【図１０Ａ】空気処理装置建築構造物の例を示す図である。
【図１０Ｂ】空気処理装置建築構造物の例を示す図である。
【図１１】サーバ冷却システム例を示す図である。
【図１２】別のサーバ冷却システム例を示す図である。
【図１３】他の空気処理装置建築構造物の例を示す断面図である。
【図１４】さらに別の例示的な空気処理装置建築構造物を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１７】
以下の実施形態例及びこれらの態様は、範囲を限定するのではなく説明例であることを意図する装置、方法、及びシステムとの関連で説明し図示するものである。
【００１８】
図１に、側壁１００、床１０２、屋根１０４、エンクロージャ１０６及びサーバラック１０８を含むサーバ冷却システム例を示す。側壁１００、床１０２、及び屋根１０４は、内側空間１１８を定める。床１０２は、高くした下地床であってもよく、又はそうでなくてもよい。屋根１０４には弁付き開口部１１０が存在することができ、側壁１００には弁付き開口部１１４が存在することができる。弁付き開口部は、個々の弁付き開口部を選択的に開閉する制御システムに接続することができる。エンクロージャ１０６は、フレーム、パネル、ドア、及びサーバラックポートを有することができる。サーバラックポートは、１又はそれ以上のサーバラック１０８に接続できるエンクロージャ１０６の開口部である。エンクロージャ１０６は、鋼、複合材料、又は炭素材料などの様々な材料で作成することができ、これが内側空間１１８から実質的に密封された内部空間１１６を定めるハウジングを形成する。エンクロージャ１０６は、サーバラック１０８内に設置された１又はそれ以上のラックマウント式ユニットが内部空間１１６に連通できるようにする少なくとも１つのサーバラックポートを含む。１つの実施構成では、サーバラックポートが、サーバラック１０８の外形に実質的に適合してこれを収容するように構成された開口部である。サーバラックポートの１又はそれ以上の端部は、サーバラック１０８に接して実質的に密封された接触面を形成するガスケット又はその他の構成要素を含むことができる。サーバラック１０８は、サーバラックポートを介してエンクロージャ１０６に実質的に密封された形で取り外し可能に接続することができる。いくつかの実施形態では、ラックマウント式ユニットのそれぞれの前面が内側空間１１８に連通し、ラックマウント式ユニットのそれぞれの後面が、エンクロージャ１０６により定められる内部空間１１６に連通するようにして、サーバラック１０８内に１又はそれ以上のラックマウント式ユニットが設置される。ラックマウント式ユニット例は、サーバブレード、データ記憶アレイ又はその他の機能装置とすることができる。サーバラック１０８内に設置されたラックマウント式ユニットの前部から後部への空気の流れにより、内側空間１１８から冷却用空気が引き込まれ、暖気が内部空間１１６に排出される。
【００１９】
エンクロージャ１０６は、エンクロージャの上側にある接続部１１２を通じて屋根１０４の弁付き開口部１１０に接続することができる。いくつかの実施形態では、接続部１１２を金属ダクトで作成することができる。他の実施形態では、エンクロージャを弁付き開口部１１０に取り外し可能に接続できるように、接続部１１２を柔らかい可撓性材料で作成することができる。いくつかの実施形態では、エンクロージャ１０６を床１０２に直接装着することができる。他の実施形態では、エンクロージャ１０６が下側にホイールを有し、データセンタ内で容易に動かすことができる。
【００２０】
いくつかの実施形態では、サーバラック１０８にサーバ及びその他の機材がまばらに装着されることがある。サーバ及びその他の機材は、ラック内で縦に積み重ねられるので、まばらになることで、内部空間１１０６に対して開いた隙間が形成されることがある。この開いた隙間を通じて、内部空間１１６から空気が漏れる可能性がある。空気の漏れを防ぐために、サーバラック１０８に取り付けたパネルによって隙間を防ぎ、エンクロージャ１０６から隙間を通じて空気が逃げたり入ったりするのを防ぐことができる。
【００２１】
いくつかの実施形態では、１又はそれ以上の空気処理ユニット１２２が、外部冷気を内側空間１１８に引き込むことができる。冷気は、側壁１００の弁付き開口部１１４を通じてサーバ冷却システムに入る。１又はそれ以上のファンが、内側空間１１８から１又はそれ以上のラックマウント式ユニットの前面を通じて冷気を引き込み、１又はそれ以上のラックマウント式ユニットの後面から内部空気１１６に暖気を排出する。暖気は接続部１１２を通り、屋根１１０の弁付き開口部１１０を通じて内部空間１１６から出る。いくつかの実施形態では、ラック１０８内に設置されたラックマウント式ユニットの内部に装着された冷却ファンが、内側空間１１８から冷気を引き込んで内部空間１１６に暖気を排出し、１つの実施構成では、ラックマウント式ユニットを冷却するために追加の空気処理ユニットが必要ない。ラック内にファンレスラックマウント式ユニットを設置した他の実施形態では、ラック１０８の片側に１又はそれ以上のファンを設置して内側空間１１８からラックマウント式ユニットを通じて内部空間１１６に空気を引き込み、ラック１０８内に設置されたラックマウント式ユニットを冷却することができる。
【００２２】
いくつかの実施形態では、エンクロージャ１１６に弁付き開口部１２０が存在することができる。この弁付き開口部１２０、屋根１０４の弁付き開口部１１０、及び側壁１００の弁付き開口部１１４には、制御システムが動作可能に接続される。この制御システムは、内側空間１１８の内部及び外部で観測される温度に基づいて弁付き開口部の各々を選択的に作動させて、１又はそれ以上の所望の空気の流れを実現する。内側空間１１８の外部の空気が内側空間１１８への導入に適していない場合、制御システムは、弁付き開口部１１０及び１１４を閉じて、弁付き開口部１２０を開く。内側空間１１８内の空気を冷却するために、１又はそれ以上の冷却ユニットを使用することもできる。いくつかの実施形態では、この冷却ユニットを、単純な水の蒸発を通じて空気を冷却する装置である蒸発冷却機とすることができる。蒸発冷却は、冷凍又は吸収空調に比べてエネルギー効率が高い。内側空間１１８からラックマウント式ユニットを通じて冷却用空気が引き込まれ、エンクロージャ１０６により定められる内部空間１１６に暖気が排出される。エンクロージャ１０６内部の暖気は、弁付き開口部１２０を通じて内側空間１１８に排気される。いくつかの実施形態では、１又はそれ以上のファンを使用してエンクロージャ１０６から暖気を排気することができる。
【００２３】
他の実施形態では、外気を内側空間１１８に導入しながら１又はそれ以上の冷却ユニットを使用することができる。制御システムは、弁付き開口部１１０、１１４、及び１２０を同時に開くことができる。内側空間１１８に外気を導入しながら冷却できるように、弁付き開口部１１４の近くで蒸発冷却ユニットを使用することもできる。
【００２４】
さらに他の実施形態では、外部空間と内側空間の温度差が、ある設定可能な閾値に達したときに、制御システムが、弁付き開口部１１０を開いて弁付き開口部１１４及び１２０を閉じることができる。他の実施形態では、制御システムが、弁付き開口部１１０を閉じて弁付き開口部１１４及び１２０を開くことができる。内側空間１２０の空気を冷却するために、内側空間１２０内に１又はそれ以上の蒸発冷却ユニットを設置して冷却を行うことができる。
【００２５】
いくつかの実施形態では、屋根１０４が、製造及び設置が容易な片側に傾斜した屋根を含む。他の実施形態では、切り妻屋根などの他の種類の屋根構成を使用することができる。側壁１００、床１０２、及び屋根１０４は、工場内で事前に製造し、データセンタを構築する建設現場で組み立てることができる。ユニットを事前に製造することで、データセンタを築くための費用を大幅に削減することができる。サーバファーム冷却システムのための統合建造物ベースの空気処理装置のコスト優位性の１つは、システムの事前製造部分が便利かつ低コストであり、事前製造部分をデータセンタ内に容易に設置できる点である。
【００２６】
いくつかの実施形態では、図１に示すサーバファーム冷却システムのための統合建造物ベースの空気処理装置により、高くした下地床、ＣＲＡＣユニット及び水冷機の必要性がなくなる。冷却システムの多くの部品は、事前に製造して容易に組み立てることができる。自然の冷気を使用してサーバを冷却することができる。サーバの内部に設置した冷却ファンが、冷却用空気を引き込むのに必要な気流を与えてサーバを冷却することができ、ＣＲＡＣユニット及び高くした下地床がもはや必要でなくなる。効率的な蒸発冷却機が、設置及び動作にコストがかかる水冷機に取って代わることができる。概して、本明細書で説明する冷却システムは、サーバファームを展開する建設費用、及び電力と水の使用を大幅に削減することができる。
【００２７】
図２に、側壁２００、床２０２、屋根２０４、エンクロージャ２０６、サーバラック２０８及び天井２１０を含む別のサーバ冷却システム例を示す。図２の冷却システム例は、天井２１０及び屋根２０４が屋根裏空間２２０を定める点を除き、図１の冷却システム例と同様である。側壁２００、床２０２及び天井２１０は、内側空間２１８を定める。天井２１０には、１又はそれ以上の弁付き開口部２２２が結合される。屋根２０４には弁付き開口部２２４が存在することができ、側壁２００には弁付き開口部２１４が存在することができる。エンクロージャ２０６は、接続部２１２を通じて屋根裏空間２２０に動作可能に接続される。
【００２８】
いくつかの実施形態では、１又はそれ以上の空気処理ユニット２２６が、外部冷気を内側空間２１８に引き込むことができる。１又はそれ以上のファンが、ラック２０８内に設置された１又はそれ以上のラックマウント式ユニットの前面を通じて内側空間２１８から冷気を引き込み、ラックマウント式ユニットの後面から内部空間２１６に暖気を排出する。暖気は、接続部２１２を通って屋根裏空間２２０に入る。いくつかの実施形態では、ラック２０８内に設置されたラックマウント式ユニットの内部に装着された冷却ファンが、冷却用空気を内部空間２１６に引き込み、追加の空気処理ユニットは必要ない。ラック２０８内にファンレスラックマウント式ユニットを設置した他の実施形態では、ラック２０８の片側に１又はそれ以上のファンを設置して内側空間から内部空間２１６に空気を引き込み、サーバラック２０８内に設置されたラックマウント式ユニットを冷却することができる。暖気は屋根裏空間２２０へと上昇し、弁付き開口部２２４を通じて冷却システムから排気される。
【００２９】
図３に、側壁３００、床３０３、屋根３０４、エンクロージャ３０６、サーバラック３０８、及び天井３１０を含む、別のサーバ冷却システム例を示す。側壁３００、床３０２及び天井３１０は、内側空間３１８を定める。屋根３０４及び天井３１０は、屋根裏空間３３０を定める。天井３１０には、１又はそれ以上の弁付き開口部３２２が結合される。屋根３０４には弁付き開口部３２４が存在することができ、側壁３００には弁付き開口部３１４が存在することができる。エンクロージャ３０６が、接続部３１２を通じて屋根裏空間３２０に動作可能に接続される。図３の冷却システム例は、内側空間３１８に外気を導入できない点、及びある時点で屋根裏空間３３０内の暖気をサーバ冷却システム例の外側に排気することができず、代わりに必要に応じて暖気を内側空間３１８に混合して所望の動作温度を維持できる点を除き、図２の冷却システム例と同様である。
【００３０】
１つの実施形態では、弁付き開口部３２２、３２４、及び３１４が、内側空間３１８の内部及び外部で観測される温度に基づいて弁付き開口部の各々を選択的に作動させる制御システムに接続される。外気が内側空間３１８への導入に適していない場合、制御システムは、弁付き開口部３１４及び３２４を閉じて弁付き開口部３２２を開く。内側空間３１８内の空気を冷却するために、１又はそれ以上の冷却ユニットを使用することもできる。いくつかの実施形態では、冷却ユニットを蒸発冷却機とすることができる。内側空間３１８からラックマウント式ユニットを通じて冷却用空気が引き込まれ、エンクロージャ３０６により定められる内部空間３１６に暖気が排出される。エンクロージャ３０６内部の暖気は、接続部３１２を通じて屋根裏空間３２０に排気され、天井３１０に結合された弁付き開口部３２２を通じて内側空間３１８に再循環される。いくつかの実施形態では、１又はそれ以上のファンを使用して、暖気をエンクロージャ３０６から屋根裏空間３２０に排気し、及び／又は暖気の少なくとも一部を内側空間３１８に再循環させることができる。
【００３１】
他の実施形態では、外気を内側空間３１８に導入しながら１又はそれ以上の冷却ユニットを使用することができる。制御システムは、弁付き開口部３１４、３２２、及び３２４を同時に、又は選択した時間に個々に開くことができる。内側空間３１８に外気を導入しながら冷却できるように、弁付き開口部３１４の近くで蒸発冷却ユニットを使用することもできる。
【００３２】
さらに他の実施形態では、制御システムが、弁付き開口部３１４及び３２２を開いて弁付き開口部３２４を閉じることができる。弁付き開口部３１４及び／又は弁付き開口部３２２の近くで蒸発冷却ユニットを使用して、内側空間３１８内の効率的な冷却を行うことができる。他の実施形態では、制御システムが、弁付き開口部３１４を閉じて弁付き開口部３２２及び３２４を開くことができる。１つの実施形態では、制御システムが、弁付き開口部３１４及び３２２を閉じて弁付き開口部３２４を開くことができる。制御システムは、内側空間３１８内の温度、屋根裏空間３２０内の温度、及び外部の温度をモニタする。３つの観測された温度の差が１又はそれ以上の設定可能な閾値に達した場合、制御システムは、個々の弁付き開口部を選択的に開閉することができる。
【００３３】
図４に、側壁４００、床４０２、屋根４０４、暖気列エンクロージャ４０６、サーバラック４０８、冷気列エンクロージャ４１０、及び天井４２４を含む別のサーバ冷却システム例を示す。図４の冷却システム例は、ラック４０８内に設置されたサーバを効率的に冷却するために１又はそれ以上の冷気列エンクロージャを使用する点を除き、図３の冷却システム例と同様である。
【００３４】
側壁４００、床４０２及び天井４２４は、内側空間４１８を定める。天井４２４及び屋根４０４は、屋根裏空間４２０を定める。いくつかの実施形態では、天井４２４に１又はそれ以上の弁付き開口部４２６を結合することができる。他のいくつかの実施形態では、暖気列エンクロージャ４０６が、１又はそれ以上のラックマウント式ユニットを暖気列内部空間４１６に連通させる少なくとも１つのサーバラックポートを含む。冷気列エンクロージャ４１０も、１又はそれ以上のラックマウント式ユニットを冷気列内部空間４２２に連通させる少なくとも１つのサーバラックポートを含む。サーバラック４０８は、サーバラックポートを介して暖気列エンクロージャ４０６に、実質的に密閉された形で取り外し可能に接続することができる。サーバラック４０８は、サーバラックポートを介して冷気列エンクロージャ４１０にも、実質的に密閉された形で取り外し可能に接続することができる。いくつかの実施形態では、ラックマウント式ユニットのそれぞれの前面が冷気列内部空間４２２に連通し、ラックマウント式ユニットのそれぞれの後面が暖気列内部空間４１６に連通するようにして、サーバラック４０８内にラックマウント式ユニットが設置される。いくつかの実施形態では、暖気列エンクロージャ４０６が、接続部４１２を通じて屋根裏空間４２０に動作可能に接続することができる。他のいくつかの実施形態では、ラックマウント式ユニットを冷却するために、冷気列エンクロージャが、ラック４０８内に設置されたラックマウント式ユニットの前面を通じて冷気列内部空間４２２からの空気を引き込むためのファンユニット４３０を含むことができ、暖気は、ラックマウント式ユニットの後面を通じて暖気列内部空間４１６に放出される。
【００３５】
いくつかの実施形態では、１又はそれ以上の空気処理ユニット４３２が、外部冷気を内側空間４１８に引き込むことができる。冷気は、側壁４００の弁付き開口部４１４を通じてサーバ冷却システムに入る。１又はそれ以上のファン４３０が、冷気列エンクロージャ４１０の１又はそれ以上の開口部を通じて冷気を内側空間４１８から冷気列内部空間４２２に引き込む。いくつかの実施形態では、外部冷気を冷気列内部空間４２２に引き込むことができるように、個々の冷気列エンクロージャ４１０を弁付き開口部４１４に動作可能に接続することができる。他のいくつかの実施形態では、ラックマウント式ユニットの内部に装着された冷却ファンが、冷気列内部空間４２２から冷気を引き込む。冷気は、ラック４０８内に設置された１又はそれ以上のラックマウント式ユニットの前面を通って流れ、１又はそれ以上のラックマウント式ユニットの後面を通じて暖気列内部空間４１６に暖気を排出する。暖気は、接続部４１２を通って屋根裏空間４２０に入る。いくつかの実施形態では、屋根裏空間４２０内部の暖気を、弁付き開口部４２８を通じて冷却システムの外側に排気することができる。
【００３６】
ラック４０８内にファンレスラックマウント式ユニットを設置したいくつかの実施形態では、ラック４０８の片側に１又はそれ以上のファンを設置して内側空間４１８から内部空間４１６に空気を引き込み、ラック４０８内に設置されたラックマウント式ユニットを冷却することができる。他の実施形態では、１又はそれ以上のファン４３２が、冷気が冷気列内部空間４２２から暖気列内部空間４１６に流れるのに必要な風力を提供することができる。
【００３７】
図５に、側壁５００、床５０２、屋根５０４、暖気列エンクロージャ５０６、サーバラック５０８、冷気列エンクロージャ５１０、及び天井５２４を含む別のサーバ冷却システム例を示す。側壁５００、床５０２及び天井５２４は、内側空間５１８を定める。天井５２４及び屋根５０４は、屋根裏空間５２０を定める。図５の冷却システム例は、内側空間５１８に外気を導入できない点、及び屋根裏空間５２０内の暖気をサーバ冷却システム例の外部に排気できない点を除き、図４の冷却システム例と同様である。
【００３８】
いくつかの実施形態では、天井５２４に１又はそれ以上の弁付き開口部５２６を結合することができる。弁付き開口部５１４、５２８、及び５２６は、内側空間５１８及び／又は屋根裏空間５２０の内部及び外部で観測された温度に基づいて弁付き開口部の各々を選択的に作動させる制御システムに動作可能に接続される。外気が内側空間５１８への導入に適していない場合、制御システムは、弁付き開口部５１４及び５２８を閉じて弁付き開口部５２６を開く。内側空間５１８内の空気を冷却するために、１又はそれ以上の冷却ユニット５３２を使用することもできる。いくつかの実施形態では、冷却ユニット５３２を蒸発冷却機とすることができる。冷却用空気が、内側空間５１８から冷気列内部空間５２２に引き込まれる。いくつかの実施形態では、１又はそれ以上のファン５３０を使用して、冷却用空気を冷気列エンクロージャ５１０に引き込むことができる。冷却用空気は、冷気列内部空間５２２からラック５０８内に設置されたラックマウント式ユニットを通じて引き込まれ、暖気は、エンクロージャ５０６により定められる暖気列内部空間５１６に排出される。暖気は、接続部５１２を通じて屋根裏空間５２０に入り、天井５２４に結合された弁付き開口部５２６を通じて内側空間５１８に再循環される。いくつかの実施形態では、１又はそれ以上のファンを使用して、暖気をエンクロージャ５０６から屋根裏空間５２０に排気し、内側空間５１８に再循環させることができる。
【００３９】
図６に、側壁６００、床６０２、屋根６０４、エンクロージャ６０６、サーバラック６０８、及び天井６１０を含むサーバ冷却システム例の３次元表示を示す。側壁６００、床６０２及び天井６１０は、内側空間６１８を定める。屋根６０４及び天井６１０は、屋根裏空間６２０を定める。エンクロージャ６０６は、内部空間６１６を定める。天井６１０には、１又はそれ以上の弁付き開口部６２２が結合される。屋根６０４には弁付き開口部６２４が存在することができ、側壁６００には弁付き開口部６１４が存在することができる。エンクロージャ６０６が、接続部６１２を通じて屋根裏空間６２０に動作可能に接続される。いくつかの実施形態では、ラックマウント式ユニットのそれぞれの前面が内側空間６１８に連通し、ラックマウント式ユニットのそれぞれの後面が内部空間６１６に連通するようにして、ラック６０８内に１又はそれ以上のラックマウント式ユニットが設置される。いくつかの実施形態では、弁付き開口部６１４を通じて外部冷気を内側空間６１８に引き込むことができる。ラック６０８内に設置されたラックマウント式ユニット内部に装着された冷却ファンによって内側空間６１８から冷気を引き込むことができ、暖気は内部空間６１６に放出され、接続部６１２を通じて屋根裏空間６２０に入る。ラック６０８内にファンレスラックマウント式ユニットを設置した他の実施形態では、１又はそれ以上のファンを使用して、冷却用空気を内側空間６１８から内部空間６１６に引き込むことができる。いくつかの実施形態では、空気処理ユニット６２６を使用して、弁付き開口部６１４を通じて外部冷気を内側空間６１８に引き込むことができる。弁付き開口部６１４、６２４、及び６２２は、内側空間６１８及び／又は屋根裏空間６２０の内部及び外部で観測される温度に基づいて弁付き開口部の各々を選択的に作動させる制御システムに動作可能に接続される。外気が内側空間６１８への導入に適していない場合、制御システムは、弁付き開口部６１４及び６２４を閉じて弁付き開口部６２２を開く。内側空間６１８内の空気を冷却するために、１又はそれ以上の冷却ユニットを使用することもできる。いくつかの実施形態では、冷却ユニットを蒸発冷却機とすることができる。ラック６０８内に設置されたラックマウント式ユニットを通じて内側空間６１８から冷却された空気が引き込まれ、暖気が内部空間６１６に排出される。暖気は、接続部６１２を通じて屋根裏空間６２０に入り、天井６１０に結合された弁付き開口部６２２を通じて内側空間６１８に再循環される。いくつかの実施形態では、１又はそれ以上のファンを使用して、暖気をエンクロージャ６０６から屋根裏空間６２０に排気し、この空気を内側空間６１８に再循環させることができる。
【００４０】
図７は、冷却システム例の上面図である。側壁７００及び天井又は屋根が、内側空間７１８を定める。エンクロージャ７０６が、内部空間７１６を定める。エンクロージャは、実質的に密閉された形で１又はそれ以上のラック７０８に接続することができる。ラック７０８内には、各々が１又はそれ以上の冷却ファンを含む１又はそれ以上のラックマウント式ユニットが設置される。側壁７００の１又はそれ以上の弁付き開口部７１４が、外部冷気を内側空間７１８に入れるようにする。サーバラック内に設置されたラックマウント式ユニット内部に装着された冷却ファンによって内側空間から冷気が引き込まれ、暖気が内部空間７１６に放出される。いくつかの実施形態では、１又はそれ以上の空気処理ユニット７２６が、外部冷気を内側空間７１８に引き込むことができる。１つの実施形態では、冷却システムが、幅６０フィート、長さ２５５フィート、及び高さ１６フィートである。冷却システム内には、４つのエンクロージャが設置される。各エンクロージャには、各々の側面に８つのラックが実質的に密閉された形で接続される。個々のラックは、１６個のＩＵサーバを含む。側壁、天井、屋根、及びエンクロージャは、事前に製造してデータセンタの建設現場で設置することができる。他のデータセンタ設計と比較した場合、この冷却システム例は、より設置が容易であるとともに効率的に動作することができる。
【００４１】
図８に、側壁８００、床８０２、屋根８０４、エンクロージャ８０６、サーバラック８０８、及び天井８１０を含む別のサーバ冷却システム例を示す。側壁８００、床８０２及び天井８１０は、内側空間８１８を定める。屋根８０４及び天井８１０は、屋根裏空間８２０を定める。天井８１０には、１又はそれ以上の弁付き開口部８２２が結合される。屋根８０４には弁付き開口部８２４が存在することができ、側壁８００には弁付き開口部８１４が存在することができる。図８のサーバ冷却システム例は、片側に傾斜した屋根２０４の代わりに切り妻屋根８０４を使用する点を除き、図２のサーバ冷却システム例と同様である。切り妻屋根は、屋根裏空間８１８内の空気循環を効率的にすることができる。しかしながら、切り妻屋根を構築するコストは、片側に傾斜した屋根を構築するコストよりも高いことがある。
【００４２】
図９に、側壁９００、床９０２、屋根９０４、エンクロージャ９０６、サーバラック９０８、天井９１０、及び外壁９３０を含む別のサーバ冷却システム例を示す。図９のサーバ冷却システム例は、屋根９０４、床９０２、側壁９００、及び外壁９３０が混合空間９２８を定めることを除き、図８のサーバ冷却システム例と同様である。側壁９００、床９０２及び天井９１０は、内側空間９１８を定める。屋根９０４及び天井９１０は、屋根裏空間９２０を定める。いくつかの実施形態では、外壁９３０の弁付き開口部９１４を通じて、外部冷気を混合空間９２８に引き込むことができる。この冷気は、側壁９００に結合された１又はそれ以上の空気処理ユニット９２６によって内側空間９１８に引き込まれる。ラック９０８内には、各々が冷却ファンを含む１又はそれ以上のラックマウント式ユニットが設置される。ラックマウント式ユニット内部に装着された冷却ファンが、ラックマウント式ユニットを通じて内側空間９１８から冷却用空気を引き込み、暖気を内部空間９１６に放出する。この暖気は、内部空間９１６を屋根裏空間９２０に動作可能に接続する１又はそれ以上の接続部９１２を通じて屋根裏空間９２０に入る。いくつかの実施形態では、屋根裏空間９２０内の暖気が、１又はそれ以上の弁付き開口部９２４を通じて外部に排気される。他の実施形態では、暖気が１又はそれ以上の弁付き開口部９２２を通じて混合空間９２８に引き込まれ、外部冷気と混合される。さらに他の実施形態では、弁付き開口部９１４、９２２、及び９２４を、各弁付き開口部を選択的に作動させる制御システムに動作可能に接続することができる。外気が内側空間９１８への導入に適していない場合、制御システムは、弁付き開口部９１４及び９２４を閉じて弁付き開口部９２２を開く。屋根裏空間９２０内の暖気は、混合空間９２８に再循環されて内側空間９１８に再循環される。他の実施形態では、制御システムが、内側空間９１８内の温度、屋根裏空間９２０内の温度、混合空間９２８内の温度、及び外部温度をモニタする。観測された温度の差が、１又はそれ以上の閾値、又はその他の動的な又は所定のレベルに達した場合、制御システムは、各弁付き開口部を選択的に開閉することができる。内側空間内の空気を冷却するために、１又はそれ以上の冷却ユニットを使用することもできる。いくつかの実施形態では、この冷却ユニットが混合空間９２８内に設置される。他の実施形態では、冷却ユニットが内側空間９１８内に設置される。１つの実施形態では、冷却ユニットが蒸発冷却機である。
【００４３】
図１０Ａ及び１０Ｂに、床１００２、複数の側壁１００４、及び屋根１００６を含む空気処理装置建築構造物１０００の例を示す。この例では、建築構造物１０００を工場内で事前に製造し、データセンタを建設する建設現場において組み立てることができる。上述したように、ユニットを事前に製造することで、建築構造物１０００のコストを大幅に削減することができる。サーバ冷却システムのための空気処理装置建築構造物１０００のコスト優位性の１つは、システムの事前製造部分が便利かつ低コストである点、及びこの事前製造部分をデータセンタ内に設置するのが容易な点である。建築構造物１０００の材料としては、以下に限定されるわけではないが、鋼、複合材料、炭素材料、又はその他のいずれかの好適な材料が挙げられる。
【００４４】
この例における床１００２は、初期建設費用が上げ床に比べて相対的に低い非上げ床である。他の例では、建築構造物１０００内で部分的に又は全面的に上げ床を使用することもできると理解されたい。複数の側壁１００４は、対向する下位側壁１００４−ａ及び上位側壁１００４−ｂを含み、これらの各々は、比率に基づいて定められた異なるそれぞれの高さを有する。建築構造物１０００の上面図である図１０Ｂに示すように、複数の側壁１００４は、下位側壁１００４−ａ及び上位側壁１００４−ｂに対して実質的に垂直な２つの他の側壁１００４−ｃ、１００４−ｄを含むこともできる。屋根１００６は、下位側壁１００４−ａ及び上位側壁１００４−ｂに関連する比率と整合する勾配に従って構築することができる。換言すれば、屋根１００６は、屋根１００６上に雪が積もっても、建築構造物１０００の内部からの熱が融雪過程を加速させて溶かすように１：ｘの勾配を有する傾斜した屋根であり、ｘは実質的に１よりも大きい。１つの例では、ｘが６に等しい（例えば、勾配を２：１２とすることができる）。この例では、屋根１００６は片側に傾斜した屋根である（片流れ屋根としても知られている）。図８及び図９などの他の例では、屋根１００６が切り妻屋根又はその他のいずれの好適な種類の屋根であってもよいと理解されたい。
【００４５】
建築構造物１０００の１又はそれ以上の側壁１００４及び屋根１００６などの様々な部分には、弁付き開口部などの１又はそれ以上の開口部１００８が存在することができる。この例では、下位側壁１００４−ａが１又はそれ以上の開口部１００８−ａを有し、ここを通じて自然外気を建築構造物１０００内に流入させることができる。１つの例では、下位側壁１００４−ａを実質的にルーバ状にして、建築構造物１０００内に自然外気が流入しやすくすることができる。この例では、上位側壁１００４−ｂが１又はそれ以上の開口部１００８−ｂを有し、ここを通じて建築構造物１０００内の空気を流出させることができる。１つの例では、上位側壁１００４−ｂの下位側壁１００４−ａの高さよりも上方の部分を実質的にルーバ状にして、建築構造物１０００から空気を流出させることができる。任意に、屋根１００６が１又はそれ以上の開口部１００８−ｃを含み、ここを通じて建築構造物１０００内の空気を流出させることもできる。図１０Ａでは、上位側壁１００４−ｂ及び屋根１００６の両方に開口部１００８−ｂ、１００８−ｃを示しているが、他の例ではこの構成が必要でない場合もあると理解されたい。建築構造物１０００内の空気は、下位側壁１００４−ａの開口部１００８−ａの高さよりも上方に開口部が存在する限り、自然対流を通じて建築構造物１０００から流出することができる。
【００４６】
ここで図１０Ｂを参照すると、下位側壁１００４−ａと上位側壁１００４−ｂの間には、第１の方向に沿った第１の寸法Ｌ１が定められ、この第１の方向とは垂直に、この例では他の２つの側壁１００４−ｃと１００４−ｄの間に、第２の方向に沿った第２の寸法Ｌ２が定められている。図１０Ｂに示すように、Ｌ１はＬ２よりも小さい。Ｌ１及びＬ２の相対的長さは、建築構造物１０００の面積対体積比を増やすことにより、建築構造物１０００が下位側壁１００４−ａの１又はそれ以上の開口部１００８−ａを通じて自然外気を利用できるように設計される。１つの例では、Ｌ２をＬ１の２倍とすることができる。従って、この建築構造物１０００の形状は、建築構造物１０００内の空気が自然対流を通じて上昇することを可能にする。換言すれば、建築構造物１０００は、暖気が上昇する性質を利用して「フリークーリング」を実現するように設計される。この自然な「通気」は、機械的に誘導された空気の動きを強め、従って全体的な冷却用電力を削減する。この例の設計では、従来の機械的冷却システムを使用しなくても、建築構造物１０００自体が空気処理装置として（すなわち、「フリークーリング」により）良好に作用する。
【００４７】
図１０Ａに示すように、建築構造物１０００は、建築構造物１０００の内部を第１の空間１０１２と第２の空間１０１４に分割する天井１０１０を含むことができる。この例では、床１００２と天井１０１０の間に、データセンタのサーバを設置するために使用できる第１の空間１０１２が定められ、天井１０１０と屋根１００６の間に、屋根裏空間としての第２の空間１０１４が定められる。天井１０１０の様々な領域には、１又はそれ以上の開口部１００８−ｄが位置することができる。この例では、下位側壁１００４−ａの開口部１００８−ａの近くに、自然外気が建築構造物１０００に流入する少なくとも１つの開口部１００８−ｄが存在する。このような構成では、自然外気が下位側壁１００４−ａの開口部１００８−ａを通じて第１の空間１０１２に流入し、自然対流により天井１０１０の開口部１００８−ｄを通じて第１の空間１０１２から流出して第２の空間１０１４に流入する。その後、この第２の空間１０１４内の空気は、自然対流により、上位側壁１００４−ｂの天井１０１０よりも上方部分の開口部１００８−ｂ及び／又は屋根１００６の開口部１００８−ｃを通じて流出する。この第２の空間１０１４内の空気は、天井１０１０の下位側壁１００４−ａの近くにある開口部１００８−ｄを通じて第１の空間１０１２に流入し、第１の空間１０１２に流入した自然空気と混ざり合うこともできる。
【００４８】
図１１に、サーバ冷却システム１１００の例を示す。この例では、システム１１００が、床１１０４、１又はそれ以上の側壁１１０６及び天井１１０８により定められる第１の空間１１０２を含む。この第１の空間１１０２内には、複数のサーバ１１１０を設置することができる。この例では、システム１１００は、天井１１０８と屋根１１１４により定められる屋根裏空間としての第２の空間１１１２も含む。天井１１０８、屋根１１１４、及び側壁１１０６の少なくとも１つの側壁のうちの少なくとも１つには、弁付き開口部などの１又はそれ以上の開口部１１１６が存在することができる。この例では、第１の側壁（下位側壁など）１１０６−ａが、１又はそれ以上の開口部１１１６−ａを有し、天井１１０８が、下位側壁１１０６−ａの近くの少なくとも１つの開口部１１１６−ｄを含む１又はそれ以上の開口部１１１６−ｄを有し、第２の側壁（上位側壁など）の天井１１０８よりも上方の（第２の空間１１１２内の）部分及び／又は屋根１１１４が、１又はそれ以上の開口部１１１６−ｂ、１１１６−ｃをそれぞれ含む。上述したような開口部１１１６を使用して、外部空間と、第１の空間１１０２と、第２の空間１１１２との間の空気の動きを実現する。
【００４９】
この例では、システム１１００が、第１の側壁１１０６−ａに結合されて第１の空間１１０２に自然外気を流入させることができる空気入口１１１８を含む。この例では、空気入口１１１８が、第１の側壁１１０６−ａの１又はそれ以上のルーバ状開口部１１１６−ａを含む。システム１１００は、第２の側壁１１０６−ｂに結合されて第２の空間１１１２内の空気を流出させる空気出口１１２０を含むこともできる。この例では、空気出口１１２０が、第２の側壁１１０６−ｂの１又はそれ以上のルーバ状開口部１１１６−ｂを含む。システム１１００は、空気入口１１１８に結合されて自然外気を引き込むとともに第１の空間１１０２に空気を供給するための１又はそれ以上の空気処理ユニット１１２２をさらに含むことができる。空気処理ユニット１１２２は、例えば、ファン１１２２−ａと、自然外気に基づいて蒸発冷却空気を生成するように構成された蒸発冷却ユニット１１２２−ｂと、いくつかの実施形態では第１の空間１１０２に流入する自然外気を濾過するように構成されたフィルタ１１２２−ｃとを含む。ファン１１２２−ａは、速度制御ファンとすることができ、温度勾配を緩和して混合を引き起こすのに役立つ乱気流を高く維持するように設計される。任意に、システム１１００は、蓄えられた運動エネルギーを利用する１又はそれ以上の無停電電源（ＵＰＳ）システムを含むこともできる。
【００５０】
この例では、システム１１００が、第１の空間１１０２の内部及び外部で測定した温度に従って第１の空間１１０２に空気を供給するように１又はそれ以上の空気処理ユニット１１２２を制御するよう構成された制御システム１１２４も含む。制御システム１１２４は、記憶命令を実行し記憶データに基づいて動作することができるマイクロプロセッサ、マイクロコントローラ、デジタルシグナルプロセッサ、又はこれらの組み合わせなどの１又はそれ以上の装置を含むことができる。当業者には、例えば、埋め込みシステム、ラップトップ、デスクトップ、タブレット又はサーバコンピュータの形の制御システム構成が周知である。
【００５１】
制御システム１１２４は、第１の空間１１０２の内部及び外部の温度及び湿度などの環境尺度をモニタするための１又はそれ以上のセンサ（図示せず）を含み、又はこれらに結合することができる。例えば、第１の空間１１０２、第２の空間１１１２、及びサーバ冷却システム１１００の外部空間内の異なる位置に温度センサを配置して、様々な位置のリアルタイムな温度を提供することができる。１つの例では、第１の空間１１０２内のサーバラックの暖気通路（暖気列エンクロージャ）温度を使用して速度制御ファンを調整することができ、第１の空間１１０２内のサーバラックの冷気通路（冷気列エンクロージャ）温度及び外気温度及び湿度を使用して外気と還気の混合効率の指示を与えることができる。空気入口１１１８及び空気処理ユニット１１２２内に露点センサ及び／又は湿度センサを設けて、第１の空間１１０２に流入する空気の湿度をモニタすることもできる。図１１では、制御システム１１２４を第２の空間１１１２内に設置しているが、サーバ冷却システム１１００の内部又はサーバ冷却システム１１００の外部のその他の場所に設置することもできると理解されたい。この例では、制御システム１１２４が、空気処理ユニット１１２２と、以下に限定されるわけではないが、天井１１０８の第１の側壁１１０６−ａ近くの開口部１２１４−ｄに結合でき、第１の空間１１０２に流入する自然外気と混合させるために第２の空間１１１２から第１の空間１１０２に空気を引き込むように構成できる空気交換ユニット１１２６などの、サーバ冷却システム１１００のその他の構成要素とに動作可能に結合される。制御システム１１２４とシステム１１００のその他の構成要素との間の接続は、あらゆる公知の有線又は無線通信技術を使用して行うことができる。
【００５２】
制御システム１１２４は、第１の空間１１０２の内部及び外部の測定温度に応じて、空気処理ユニット１１２２及びサーバ冷却システム１１００の他の構成要素の動作を、例えば３つの異なる温度範囲における３つの異なる作動モードで制御することができる。
【００５３】
サーバ１１１０の最適作動温度範囲である第１の範囲では、制御システム１１２４が、空気処理ユニット１１２２及び空気交換ユニット１１２６を、第１の空間１１０２内に自然外気を直接供給していわゆる「フリークーリング」を実現するように制御することができる。具体的には、このモードでは、制御システム１１２４が、蒸発冷却ユニット１１２２−ｂをオフにし、ファン１１２２−ａをオンにして、余分な冷却を伴わずに第１の空間１１０２内に自然外気を直接引き込むことができる。任意に、制御システム１１２４は、フィルタ１１２２−ｃをオンにして、流入する自然空気を濾過することもできる。このモードでは、制御システム１１２４が、空気交換ユニット１１２６をさらにオフにして、第１の空間１１０２内の温度を上昇させる可能性がある、第１の空間１１０２内に流入する自然空気と第２の空間１１１２からの暖気との混合を停止することができる。１つの例では、この第１の範囲が、実質的に７０°Ｆ〜８５°Ｆである。
【００５４】
第１の範囲よりも低い第２の範囲では、制御システム１１２４が、空気処理ユニット１１２２及び空気交換ユニット１１２６を、自然外気とサーバ１１１０から排出された空気とを天井１１０８の空気入口１１１８の近くの１又はそれ以上の開口部１１１６−ｄを通じて混合し、第１の空間１１０２に空気を供給するように制御することができる。具体的には、このモードでは、制御システム１１２４が、蒸発冷却ユニット１１２２−ｂをオフにし、ファン１１２２−ａをオンにして、第１の空間１１０２に自然外気を引き込むことができる。任意に、制御システム１１２４は、フィルタ１１２２−ｃをオンにして、流入する自然空気を濾過することもできる。このモードでは、制御システム１１２４が、第１の空間１１０２内に流入する自然空気を暖めるために、空気交換ユニット１１２６をオンにして、サーバ１１１０を通じて第２の空間１１１２内に排出された空気を第１の空間１１０２に引き込むことができる。この例では、空気交換ユニット１１２６が、混合空気を調和させてあらゆる温度勾配又は湿度勾配を防ぐのに役立つダンパー、開口部１１０６−ｄに結合された戻りファン、及び再循環ファンを含むことができる。１つの例では、この第２の範囲が約７０°Ｆ未満である。
【００５５】
第１の範囲よりも高い第３の範囲では、制御システム１１２４が、空気処理ユニット１１２２及び空気交換ユニット１１２６を、空気入口１１１８から飽和媒体を通じて引き込まれた自然外気に基づく蒸発冷却空気を第１の空間１１０２に供給するように制御することができる。具体的には、このモードでは、制御システム１１２４が、蒸発冷却ユニット１１２２−ｂ及びファン１１２２−ａの両方をオンにして、自然外気を第１の空間１１０２内に引き込み、蒸発冷却によって冷却することができる。任意に、制御システム１１２４は、フィルタ１１２２−ｃをオンにして、流入する自然空気を濾過することもできる。このモードでは、制御システム１１２４が、空気交換ユニット１１２６をオフにして、第１の空間１１０２に流入する自然空気と第２の空間１１１２からの暖気との混合を停止することができる。任意に、蒸発冷却ユニット１１２２−ｂの蒸発媒体と共に露点センサを使用して、既に飽和した空気にさらなる蒸気が加わらないことを確実にすることもできる。１つの例では、この２の範囲が、実質的に８５°Ｆ〜１１０°Ｆである。
【００５６】
なお、いずれの温度範囲においても、制御システム１１２４を、第１の空間１１０２の内部及び外部で測定した温度に基づいて第１の空間１１０２に引き込まれる自然外気の量を制御すべく第１の側壁１１０６−ａの開口部１１１６−ａの１つ又はそれ以上を選択的に作動させるようにさらに構成することができる。また、測定温度が１１０°Ｆを上回る場合、追加の機械的冷却ユニット及び空調ユニットをオンにしてさらなる冷却を行うことができる。
【００５７】
システム１１００の第１の空間１１０２は、天井１１０８に通じ第２の空間１１１２に対して開いた少なくとも１つの実質的に密閉された内部空間１１２８と、実質的に密閉された形で内部空間１１２８に通じ複数のサーバ１１１０を搭載した少なくとも１つのラック１１３０とをさらに含むことができる。内部空間１１２８は、フレーム、パネル、ドア及びラックポートを有するエンクロージャによって定めることができる。内部空間１１２８のエンクロージャは、鋼、複合材料、又は炭素材料などの様々な材料で作成することができる。エンクロージャは、第１の空間１１０２から実質的に密封された内部空間１１２８を定めるハウジングを形成する。内部空間１１２８のエンクロージャは、ラック１１３０内に設置された１又はそれ以上のサーバ１１１０を内部空間１１２８に連通させる少なくとも１つのラックポートを含む。ラックポートの１又はそれ以上の端部は、ラック１１３０に接して実質的に密封された接触面を形成するガスケット又はその他の構成要素を含むことができる。ラック１１３０は、ラックポートを介して内部空間１１２８のエンクロージャに実質的に密封された形で取り外し可能に接続することができる。
【００５８】
この例では、１又はそれ以上のサーバ１１１０が、サーバ１１１０のそれぞれの前面が第１の空間１１０２に連通し、サーバ１１１０のそれぞれの後面が内部空間１１２８に連通するようにラック１１３０内に設置される。この例では、各ラックマウント式サーバ１１１０が、その前面を通じて第１の空間１１０２から空気を引き込み、その後面を通じて内部空間１１２８に暖気を排出する１又はそれ以上のファン１１３２を含むことができる。
【００５９】
サーバ冷却システム１１００は、正しく混合されたサーバ供給空気を、例えば７０°Ｆ〜８５°Ｆなどの最適作動温度範囲、及び例えば８５％未満などの非凝縮相対湿度範囲に維持することができる。
【００６０】
図１２に、別のサーバ冷却システム１２００の例を示す。システム１２００は、床１２０４、複数の側壁１２０６及び天井１２０８により定められる第１の空間１２０２と、天井１２０８及び勾配に基づいて構成された傾斜した屋根１２１２により定められる第２の空間１２１０とを含む。屋根１２１２、天井１２０８及び側壁１２０６の少なくとも１つのうちの少なくとも１つには、第１の空間１２０２に自然外気を流入させて第２の空間１２１０内の空気を自然対流によって流出できるようにする弁付き開口部などの１又はそれ以上の開口部１２１４が存在することができる。システム１２００は、第１の空間１２０２内の、実質的に密閉されて天井１２０８に通じる少なくとも１つの内部空間１２１６と、内部空間１２１６に実質的に密封された形で通じ複数のサーバ１２２０を搭載した少なくとも１つのラック１２１８とを含むこともできる。この例では、１又はそれ以上のサーバ１２２０が、サーバ１２２０のそれぞれの前面が第１の空間１２０２に連通し、サーバ１２２０のそれぞれの後面が内部空間１２１６に連通するようにラック１２１８内に設置される。この例では、各ラックマウント式サーバ１２２０が、その前面を通じて第１の空間１２０２から空気を引き込み、その後面を通じて内部空間１２１６に暖気を排出する１又はそれ以上のファン１２２２を含むことができる。
【００６１】
図１２の建築構造物は、図１０Ａ及び図１０Ｂの建築構造物と類似するものであり、自然対流を利用して機械的に誘導された空気の動きを増進し、従ってサーバを冷却するのに必要な全体的エネルギーを削減するように設計される。図１２のサーバ冷却システム例１２００は、ファン及び蒸発冷却ユニットなどの外部空気処理ユニット及び空気交換ユニットを含まないことを除き、図１１のサーバ冷却システム例に類似する。空気循環は、サーバ１２２０の内部ファン１２２２、及びこの特別設計した建築構造物により増進される自然対流によって誘導される。従って、図１２のシステム１２００では、図１１のシステム１１００と比較して総エネルギー消費量をさらに削減することができる。
【００６２】
図１３は、別の例示的な空気処理装置建築構造物１３００の断面図である。空気処理装置建築構造物１３００は、空気処理装置建築構造物１０００に類似し、床１３０２、複数の側壁１３０４を含む。この例示的な実施形態における床１３０２は、非上げ床とすることができる。他の実施形態では、建築構造物１３００内で部分的に又は全面的に上げ床を使用することもできると理解されたい。
【００６３】
空気処理装置建築構造物１３００は、突出部１３２２の両側に対称的に配置された２つの屋根部１３０６を有する。突出部１３０７は、屋根部１３０６の最も高い部分よりも高く、断面では建造物の中心の上方に配置される。屋根部１３０６及び突出部１３２２は、空気処理装置建築構造物１３００に沿って図１３の断面に対して垂直な方向に延びる。
【００６４】
突出部１３２２は、側壁１３２４及び屋根部１３２６を有する。側壁１３０４、１３２４及び屋根部１３０６、１３２６は、側壁１００４及び屋根部１００６と同様の方法で構築される。
【００６５】
屋根部１３０６は、屋根部１００６と同様に、屋根部１００６上に雪が積もっても、建築構造物１３００の内部からの熱が融雪過程を加速させて溶かすように１：ｘの勾配に従って構築することでき、ｘは実質的に１よりも大きい。１つの例では、ｘが６に等しい。
【００６６】
建築構造物１３００の１又はそれ以上の側壁１３０４及び屋根部１３０６などの様々な部分には、弁付き開口部などの１又はそれ以上の開口部１３０８が存在することができる。この例では、下位側壁１３０４−ａが１又はそれ以上の開口部１３０８−ａを有し、ここを通じて建築構造物１３００に自然外気を流入させることができる。１つの例では、側壁１３０４を実質的にルーバ状にして、建築構造物１３００内に自然外気が流入しやすくすることができる。この例では、突出部１３１２の側壁１３２４が１又はそれ以上の開口部１３０８−ｂを有し、ここを通じて建築構造物１３００内の空気を流出させることができる。１つの例では、側壁１３２４の側壁１３０４の高さよりも上方の部分を実質的にルーバ状にして、建築構造物１３００から空気を流出させることができる。任意に、屋根部１３０６が１又はそれ以上の開口部１３０８−ｃを含み、ここを通じて建築構造物１３００内の空気を流出させることもできる。図１３では、屋根部１３０６に開口部１３０８−ｃを示しているが、他の例ではこの構成が必要でない場合もあると理解されたい。建築構造物１３００内の空気は、側壁１３０４の開口部１３０８−ａの高さよりも上方に開口部１３０８が存在する限り、自然対流を通じて建築構造物１３００から流出することができる。
【００６７】
側壁１３２４の１又はそれ以上の開口部１３０８−ｂは、側壁１３０４の開口部１３０８−ａの高さよりもさらに高いので、建築構造物１３００の方が建築構造物１０００よりも自然対流が増加する。
【００６８】
図１３に示すように、建築構造物１３００は、建築構造物１３００の内部を第１の空間１３１２と第２の空間１３１４に分割する天井１３１０を含むことができる。この例では、床１３０２と天井１３１０の間に、データセンタのサーバを設置するために使用できる第１の空間１３１２が定められ、天井１３１０と屋根１３０６と突出部１３２２との間に、屋根裏空間としての第２の空間１３１４が定められる。天井１３１０の様々な領域には、１又はそれ以上の開口部１３０８−ｄが存在することができる。この例では、下位側壁１３０４−ａの開口部１３０８−ａの近くに、自然外気が建築構造物１３００に流入する少なくとも１つの開口部１３０８−ｄが存在する。このような構成では、自然外気が側壁１３０４の開口部１３０８−ａを通じて第１の空間１３１２に流入し、自然対流により天井１３１０の開口部１３０８−ｄを通じて第１の空間１３１２から流出して第２の空間１３１４に流入する。その後、第２の空間１３１４内の空気は、自然対流により、天井１３１０の上方の突出部１３２２の開口部１３０８−ｂ及び／又は屋根部１３０６の開口部１３０８−ｃを通じて流出する。この第２の空間１３１４内の空気は、天井１３１０の側壁１３０４−ａの近くにある開口部１３０８−ｄを通じて第１の空間１３１２に流入し、第１の空間１３１２に流入した自然空気と混ざり合うこともできる。
【００６９】
図１４は、建築構造物１３００に類似するものの、天井１３１０及び開口部１３０８−ｄが存在しない（他の特徴部の表記は図１３と同じである）空気処理装置建築構造物１４００の他の例の断面図である。自然対流により開口部１３０８−ａを通じて空気が引き込まれ、この空気が建築構造物１４００内を上昇して開口部１３０８−ｂから流出する。
【００７０】
本明細書で開示した建築構造物及びサーバ冷却システムの様々な例は、例えば限界負荷が９．０ＭＷのデータセンタ施設で９９．９８％の稼働率などの、ほぼ１００％の稼働率を達成することができる。本明細書で開示した建築構造物及びサーバ冷却システムの様々な例は、建築構造物の固有の形状、配向、及びサーバの物理的構成を通じ、例えば１年の９９％においてフリークーリングを可能にすることができる。また、本明細書で開示した建築構造物及びサーバ冷却システムの様々な例は、蒸発冷却により、データセンタの負荷により発生する熱を除去するために消費されるエネルギー（ｋＷ）をデータセンタの負荷自体のパーセンテージとして表される「冷却コスト」について年換算約２％を達成することができる。さらに、本明細書で開示した建築構造物及びサーバ冷却システムの様々な例は、例えば、同等のＩＴ負荷の従来の水冷機プラント設計に比べ、冷却に使用される水を約３６００万ガロン節約することができる。本明細書で開示した建築構造物及びサーバ冷却システムの様々な例は、目標電力使用効率（ＰＵＥ）に対し、例えば１．０８などの、約１．１１未満の高効率を達成することができる。さらに、本明細書で開示した建築構造物及びサーバ冷却システムの様々な例は、業界の典型的なレガシーデータセンタに比べ、データセンタの電気消費量の約４０％の削減を達成することができる。例えば、限界負荷が９ＭＷのデータセンタの場合、本明細書で開示した建築構造物及びサーバ冷却システムの様々な例は、従来の共同設置施設に比べ、年間８６０〜１８９０万ｋＷｈのエネルギー消費量を削減することができる。本明細書で開示した例示的なサーバ冷却システムは水冷式冷却機を必要としないので、サーバ冷却システムにより生成されるデータセンタ関連の排水をゼロにすることもでき、この数字は、従来の水冷式冷却機プラント設計に比べ、下水放流を年間約８００万ガロン削減したことに等しい。さらに、本明細書で開示した建築構造物及びサーバ冷却システムの様々な例は、従来の設計に比べ、建設コストを例えばＭＷ当たり５００万ドル以下にまで削減し、建設時間を例えば６カ月未満に短縮することができる。１つの例では、本明細書で開示した建築構造物及びサーバ冷却システムの様々な例は、５５°Ｆ〜９０°Ｆの部屋温度、８５％以下の非凝縮相対湿度、±０．１１インチＨ2Ｏの圧力、及び毎時５．４°Ｆの温度変化速度といった部屋環境要件を維持することができる。本明細書で開示した建築構造物及びサーバ冷却システムの様々な例は、サーバルーム環境要件を維持しながら、１００年にわたる温度及び湿度条件及び極めて低い冬の温度に耐えることができる。
【００７１】
結果例
表１
2014528130.tif 000003
2014528130.tif 000004
【００７２】
表１は、本明細書で開示した建築構造物及びサーバ冷却システムの例の少なくともいくつかを使用した経時的冷却効率推移の分析結果である。表１では、ＡＨＵは空気処理ユニットを表し、ＣＨＷは冷却水を表し、ＤＸは直接膨張を表す。例えば、本明細書で開示した建築構造物及びサーバ冷却システムの例の少なくともいくつかを適用することにより、ＡＨＵにおける平均使用電力は７１０ＫＷから７１ＫＷに削減されている。別の例として、例示的な開示した実施形態の少なくともいくつかを使用した２０１０年のＹＡＨＯＯ！  Ｃｏｍｐｕｔｅ  Ｃｏｏｐによるつい最近の実験では、総冷却パーセンテージが、通常の産業規格である２００５年の５３％からたったの２％に低減されている。これは有意な改善である。
【００７３】
表２
2014528130.tif 000005
【００７４】
表２は、本明細書で開示した建築構造物及びサーバ冷却システムの例の少なくともいくつかを使用することによる経時的電気効率推移の分析結果である。表２では、ＰＵＥは、できるだけサーバ負荷に近いシステムの商用電源入力及び限界電力消費量を測定することによって得られる電力使用効率を表す。この情報は、設置した電力モニタリングシステム（ＥＰＭＳ）から電力回路モニタを使用して読み取り、収集することができる。表２の全てのデータセンタは、外気冷却方法を大規模に利用できるので、天候、動作時間などの変数を考慮するように月単位でデータを収集して年換算することができる。ＰＵＥは、以下の式を用いて計算することができる。
ＰＵＥ＝総施設電力／ＩＴ設備電力
ＩＴ設備エネルギーとは、コンピュータ、記憶装置、ネットワーク設備及び補足設備などの、ＩＴ設備全てに関連する包括的エネルギー使用量のことである。総施設エネルギーとは、ＩＴ設備エネルギー、電気分配損失、冷却システムエネルギー、燃料使用量、及びその他の雑多なエネルギー使用量を含む総施設エネルギー使用量のことである。
【００７５】
表２では、電気効率経路における全ての要素の改善を含めた時に、ＹＡＨＯＯ！社のニューヨーク州ロックポートの施設は、ＹＡＨＯＯ！社のカリフォルニア州サンタクララの共同設置施設よりも７０％改善されていることが分かる。例えば、本明細書で開示した建築構造物及びサーバ冷却システムの例の少なくともいくつかを適用することにより、ＰＵＥが、業界平均である２．０に比べて１．６２から１．０８にさらに削減されている。
【００７６】
表３
2014528130.tif 000006
【００７７】
表３は、本明細書で開示した建築構造物及びサーバ冷却システムの例の少なくともいくつかを利用したエネルギー及び炭素の節約を示すものである。また、標準的な冷却方法と比較して蒸発冷却の使用が最低限に抑えられることにより、水冷式冷却機を使用する従来のデータセンタに比べ、施設における水の使用量を９９％削減（及び対応する流出排水量を削減）することができる。以下の炭素節約は、０．５６トンＣＯ2／ＭＷｈという平均的な米国の炭素強度を想定したものである。他の例では、３つの用地全てにおいて、電気がどれほどクリーンであるかにより、実際の炭素還元を大幅に低くすることができる（サンタクララでは０．３１トンＣＯ2／ＭＷｈであり、ワシントン州及びニューヨーク州の両方ではゼロに近い）。
【００７８】
以下、表１〜３に開示したＹＡＨＯＯ！データセンタ施設の２つの例について詳細に説明する。
【００７９】
ＹＡＨＯＯ！データセンタ施設−ワシントン州
用地説明：ワナッチーにおける既存の設備は、２０１０年よりも前には最も効率的なＹＡＨＯＯ！データセンタであると証明された。ワシントン州の中心に位置する用地はその気候によって選ばれ、既存の建造物は外気を経済的に利用するように最適化されている。空気処理ユニット（ＡＨＵ）が従来の上げ床プレナム内に排出を行って、供給空気をサーバに分配する。
設置日：２００６年。
電気：４，８００ＫＷの静的バッテリＵＰＳ及び４×２ＭＷディーゼル発電機のバックアップを備えた４．８ＭＷ、Ｎ＋１の重要インフラ。
冷却システム：空冷式冷却機及び外気を経済的に使用するＡＨＵ。
計画的目標ＰＵＥ：１．２５。
【００８０】
ＹＡＨＯＯ！  Ｃｏｍｐｕｔｅ  Ｃｏｏｐ（ＹＣＣ）データセンタ施設−ニューヨーク州ロックポート
用地説明：ロックポートにおけるＹＡＨＯＯ！  Ｃｏｍｐｕｔｅ  Ｃｏｏｐの革新的設計及び設備は、これまでの全てのＹＡＨＯＯ！データセンタの中で最も効率的である。ニューヨーク州ロックポートに位置し、その涼しい気候により未建設用地が選択された。その独特な設計では外部空気の経済的利用のみを取り入れ、供給ファンの馬力を大幅に低減する。
設置日：２０１０年。
電気：蓄積した運動エネルギー及びディーゼル発電機のバックアップを使用するラインインタラクティブＵＰＳシステムを備えた９ＭＷ、Ｎ＋１の重要インフラ。一次ＵＰＳシステムが２００ＫＷモジュールで配備され、未使用時にはシステムをオフラインにすることができる。
冷却システム：蒸発冷却で冷却を行うＹＡＨＯＯ！  Ｃｏｍｐｕｔｅ  Ｃｏｏｐ統合建造物システム。
計画的目標ＰＵＥ：１．０８〜１．１１。
【００８１】
本明細書で開示した建築構造物及びサーバ冷却システムの例の少なくともいくつかの配置には、その有効性を証明する根拠がある。本明細書で開示した革新的建築構造物及びサーバ冷却システムは、フリークーリング、空調レスデータセンタ、より広い温度範囲、及び局地的気象条件を最大限に使用するように細心の注意を払ってデータセンタを設計する実験に関連する、他の革新技術に対するデータセンタ業界（データセンタの設計者及びＩＴ設備のメーカーの両方）におけるリスク回避を軽減することができる。
【００８２】
特定の実施形態を参照しながら本発明について説明した。例えば、特定の構成要素及び構成を参照して本発明の実施形態を説明したが、当業者であれば、異なる構成要素及び構成の組み合わせを使用できることを理解するであろう。例えば、実施形態によっては、高くした下地床、ＣＲＡＣユニット、水冷機、又は湿度制御ユニットを使用することができる。実施形態によっては、地震制御装置、並びに電気及び通信ケーブル管理装置を使用することもできる。当業者には他の実施形態が明らかであろう。従って、本発明は、添付の特許請求の範囲で示すもの以外に限定されるものではない。
【図１】
2014528130.tif 000007
【図２】
2014528130.tif 000008
【図３】
2014528130.tif 000009
【図４】
2014528130.tif 000010
【図５】
2014528130.tif 000011
【図６】
2014528130.tif 000012
【図７】
2014528130.tif 000013
【図８】
2014528130.tif 000014
【図９】
2014528130.tif 000015
【図１０Ａ】
2014528130.tif 000016
【図１０Ｂ】
2014528130.tif 000017
【図１１】
2014528130.tif 000018
【図１２】
2014528130.tif 000019
【図１３】
2014528130.tif 000020
【図１４】
2014528130.tif 000021
【国際調査報告】
2014528130.tif 000022
2014528130.tif 000023