データセンタ

省エネルギー

特 集

エネルギー効率化に向けた技術開発の現状――24時間365日つながり続ける通信インフラのために空調機

情報通信用空調ソリューションの省エネルギー技術
NTTファシリティーズが開発した情報通信用空調ソリューションのFMACS-Ⅴ hybridが2012年度の日本機械学会賞（技術）を受賞しました．
さらにFTASCL-RS/Cが2012年度の日本冷凍空調学会賞・技術賞を受賞しました．本稿では，学会賞を受賞した 2 つの空調ソリューションの特徴を紹介します．また，FMACS-Ⅴ hybridの開発時に行ったNTT東日本のデータセンタにおける運用評価の概要も併せて紹介します．

は高い信頼性も要求されます．

情報通信用空調ソリューションとはう だ が わようすけ

よ し いあり

つきもと

ひ で き

せきぐち

宇田川 陽介吉井けいすけ/関口 圭輔
こ は た

ゆ う じ

な か た

た つ や存 /木幡 悠士

月元 秀樹/中田 達也NTTファシリティーズ機として，床置型のFMACS，ラック

NTTファシリティーズでは，30年型 のFTASCL-RS/C（ 図 ₁（a）），天近年，サーバや情報通信装置などの以上前から消費電力量の低減と信頼性吊型のFTASCL-CM/Cを開発してきICT装置は，社会に広く普及し，インを両立する情報通信用の空調技術を開ま し た．FMACSは， 現 在 5 代 目 のフラとして重要性を増しています．

発し，NTTグループをはじめとする

FMACS-Ⅴが導入されており，標準ICT装置は，運用時に常時大量の発熱情報通信事業者の消費電力量低減に貢タイプのほかに，省スペースタイプのを伴い，年間を通じて空調機による冷献してきました．開発した空調技術をslimシリーズ，間接外気冷房タイプの房が必要になるため，空調機の消費電基に製品化した空調ソリューション

hybridシリーズ（図 1（b））があります．

力量の低減が強く求められています．

は，「情報通信用空調機」と空調機か一方，気流制御技術として代表的な

また，空調機が停止すると，ICT装置らの冷気で効率良くICT装置を冷却すものとしては，アイルキャッピング
（図周辺の温度が上昇し，最悪の場合，るための「気流制御技術」に分けられ1（c））が挙げられます．アイルキャッ

ICT装置の停止に至りサービスへの影ます．

ピングは，二重床からICT装置に冷気響が出る可能性があるため，空調機に（a） FTASCL-RS/Cの室内ユニット

私たちはこれまで，情報通信用空調（b） FMACS-Ⅴの室内ユニット（FMACS-Ⅴ hybrid）

図1を供給している通路（コールドアイル）（c） アイルキャッピング

空調ソリューションの一例

NTT技術ジャーナル 2014.1

19

エネルギー効率化に向けた技術開発の現状――24時間365日つながり続ける通信インフラのためにを壁や屋根で区画する技術で，ICT装間期は冷媒ポンプを使用するポンプサを備えたほかの空調設備を併設するこ

置への給気（低温）と排気（高温）をイクル（図 2（b）），外気温度が高い夏とが一般的であり，空調設備の二重投物理的に分離することで，効率的な冷期から中間期は圧縮機を使用する圧縮資に伴う構築費用の増加が問題となり却を実現できます．

サイクル（図 2（c））と，外気温度にます．また，外気を大量に直接室内に開発した空調技術は学会からも高く応じてサイクルを自動的に切り替えな導入するため，室内の空気の質が悪化評価され，その高い省エネルギー性かがら運転を行います．冷媒ポンプは圧し，ICT装置に影響を与えることも懸ら，2012年度には，ICT装置用間接外縮機に比べ 8 分の 1 程度の消費電力念されます．

気冷房併用床置型空調機FMACS-Ⅴで運転できるため，年間での大幅な省＊1

hybridが日本機械学会賞（技術） ，エネルギー化を実現します．

そこで私たちは，直接外気冷房の問題を回避するため，間接外気冷房方式

ICT装置用ラック型空調機FTASCL-

データセンタにおいては，年間を通を採用し，ポンプにより冷媒を循環さRS/Cが日本冷凍空調学会賞 ・ 技術

じて冷房を行っており，年間消費電力せるポンプサイクルを併設した空調機量削減に向けては，中間期から冬期のを開発しました．本空調機は，配管流低温外気を有効に利用することが，非路を切り替えるだけで，外気冷房運転常に重要です．低温外気の利用方式とが可能であり，外気取り入れのための＊2賞を受賞しました．

FMACS-Ⅴ hybrid■概要

しては，直接外気を室内へ導入する「直FMACS-Ⅴ hybridは，従来の圧縮接外気冷房」と，熱交換器等を通じて機を備えた空調機（図 2（a））に冷媒間接的に外気冷熱を利用する「間接外ポンプのみを追加設置する，シンプル気冷房」に分けられます．直接外気冷なシステム構成で外気冷房が行える空房は，日本国内では年間を通じて外気調機です．外気温度が低い冬期から中のみでの運用が難しいため，熱源機器＊1＊2

日本機械学会賞（技術）：一般社団法人日本機械学会が日本の機械工学 ・ 工業の発展を奨励することを目的として，優秀な新規技術に授与する賞．
日本冷凍空調学会賞 ・ 技術賞：公益社団法人日本冷凍空調学会が冷凍 ・ 空調技術とそれに関連する学術技術の発展と普及に貢献し，特に優れた技術に対して授与する賞．

冬期に運転
室外ユニット

夏期は停止

室外ユニット

冷媒ポンプ
P

室内ユニット
圧縮機
送風機

室外

室内

室内

室内ユニット
圧縮機
送風機（a） 従来の空調機（b） FMACS-Ⅴ hybridのポンプサイクル

図2

NTT技術ジャーナル 2014.1

ICT装置

冬期は停止

年間を通じて運転

20

P

室外

ICT装置

室外ユニット

冷媒ポンプ

空調機の運転状態

室外
室内

室内ユニット
圧縮機
送風機

ICT装置

夏期に運転

（c） FMACS-Ⅴ hybridの圧縮サイクル

特 集

建物外壁部への開口も不要であり，既あります．そこで，北海道の冷涼な気

なお，NTT東日本のデータセンタ

存建物への導入も比較的容易です．室候を活用し，消費電力量を低減する本では，評価後も本空調機の運用を継続

内空気室への影響も従来の空調機と同空調機の導入に向けた運用評価を行いしています．また，空調機増設時にも，程度になります．

ました．

本空調機を積極的に導入することで，これまでは，冷媒の循環をポンプで空調機の設置状況を図 3 に示しま行うと壊れやすいという問題があり，す．室内ユニットはサーバ室に隣接す製品化できませんでした．本空調機でる設備機械室に，室外ユニット，およFMACS-Ⅴ hybridの外気温度に対は，冷媒ポンプの機構や制御を新規開びポンプユニットは屋上フロアの屋外する空調機効率の関係を図 5 に示し発することで，上記の問題を解決しまスペースに設置しました．

ます．図 5 より，ポンプサイクルで運消費電力量の低減を図っています．

■導入効果した．開発した技術により，安全な運計測期間中の室内温度と外気温度を転することにより，圧縮サイクルに比転が可能となり，製品化に成功しました．

図 4 に示します．室内温度は平均23℃

べ，飛躍的に効率が向上していること■フィールド評価

で，年間を通して20〜25℃の範囲でが分かります．つまり，ポンプサイク空調機の開発においては，試験室であり，ICT装置の運用として適正な温ルの運転時間が長いほど年間での消費の検証のほかに，北海道にあるNTT度範囲で維持できていました．また省電力は低減し，外気温度が年間を通じ東日本の実際のデータセンタに本空調

エネルギー性能としては，一般電算機て低い地域ほど省エネルギー効果が高機 を 設 置 し， 検 証 を 行 い ま し た．

用空調機と比較し，約46％の消費電力くなります．一般電算機用空調機とNTT東日本のデータセンタでは，環量の低減となりました．ただし，計測

FMACS-Ⅴ hybridの年間消費電力量境負荷低減に配慮するため，消費電力を行った期間の空調負荷は約40％との比較を図 6 に示します．図 6 から量低減を実現する技術を積極的に採用低かったため，今後発熱量が増加し，も分かるとおり，札幌では最大54％のしています．後述しますが，本空調機空調負荷率が高まれば，さらに消費電消費電力低減，東京では，約42％の低は年間を通じて外気温度が低い地域ほ力量の低減効果は大きくなると考えら減になり，空調設備の消費電力低減にど省エネルギー効果が高くなる特長がれます．

大きく貢献できると考えています．

屋上
室外ユニット
ポンプユニット

機器設置用架台

バルコニー
設備機械室

データセンタ

設備機械室
液 ガス

制御盤 室内ユニット

ラック（サーバ等）

室内ユニット 制御盤
二重床

図3

空調機の設置状況

NTT技術ジャーナル 2014.1

21エネルギー効率化に向けた技術開発の現状――24時間365日つながり続ける通信インフラのために■ラインアップ拡充
現 在， 間 接 外 気 冷 房 を 併 用 す る

FMACS-Ⅴ hybridは，中〜大規模局型（定格冷房能力45 kW相当）を展開

舎およびデータセンタを対象としたLしています．今後，さらに導入対象の拡大を図るため，私たちは小規模局舎およびサーバルームへの導入を目的と（℃）

間接外気冷房期間40

従来方式の冷房期間

間接外気冷房期間（冷房能力20 kW相当）の開発を進め

室内温度温30て い ま す．FMACS-Ⅴ hybrid（M）

度20をラインアップに加えることで，幅広100いお客さまのニーズにこたえられ，さ外気温度−10−20

したL型よりも冷房能力が小さいM型

1月

らなる消費電力量の低減に貢献できる

4月

8月

図4

室内温度と外気温度

12月と考えています．

FTASCL-RS/C
ラック型空調機FTASCL-RS/Cは，1210

ICT装置搭載ラックと同様な室内ユニット形状の空調装置であり，ICT装FMACS-Ⅴ hybrid（ポンプサイクル） 外気冷房置架列内への設置が可能です．従来の総合COP ※

8気流方式では，壁側に設置された空調

64FMACS-Ⅴ hybrid（圧縮サイクル）

一般電算機用空調機

機（アンビエント空調機）から，二重床を介して大風量を遠方のICT装置ま20−5で送る必要がありました（図 7（a））．
05

図51015
外気温度20253035 （℃）※冷房能力を空調機全体の消費電力（圧縮機，室内送風機，室外送風機等）で除した値

室内温度と外気温度

しかし，ラック型空調機は，高発熱のICT装置近傍に設置することができ，背面から吸って前面に吹き出す気流方式（図 7（b））になります．そのため，送風距離を短くすることができ，送風動力を削減することができます．さら

1.2
1.0

1.04

1.04

1.01

1.00

一般電算機用
空調機

1.04

年間消費電力量

FMACS-Ⅴ
hybrid

0.8
0.6

0.46

0.60

0.53

0.60

0.61

0.4

アイル（ICT装置から高温排気が排出される通路）からICT装置の高温排熱（30〜40 ℃）を集熱できる空調機のため，高い冷却効率で運転できます．

0.2
0.0に，ラック型空調機では，直接ホット

従来のアンビエント空調機のみを利
札幌

仙台

東京大阪福岡※札幌の一般電算機用空調機の消費電力量を1.00とする

図6

地域別年間消費電力量比較

用した空調方式は，特に高い発熱密度の領域では，コールドアイルにおいて開口パネルからの冷気供給風量が不足し，高温排気がホットアイルからコー

22

NTT技術ジャーナル 2014.1

特 集ラック型空調機）

装置

CTI
ク（）

装置

CT（Iクラッラッ

アンビエント
空調機（a） アンビエント空調機の気流方式

図7（b） ラック型空調機の気流方式

各空調機の気流方式

ルドアイルに回り込む「熱溜まり」がルキャッピングにより構成されたラッ発生し，ICT装置の吸込み温度を所定

ク型空調システムは，一般電算機用空の温度に維持できなくなるという問題

調機と二重床を併用した従来空調方式がありました．そのような状況下で，に比べ，年間消費電力を58％削減できアンビエント空調機は，ICT装置の吸ます．

込み温度を維持するために，室内全体の空調設定温度を下げる，風量を過剰今後の展開にする，といった対応をとらざるを得

本稿では，情報通信用空調ソリューない場合が多く，非効率な運用となっションとして高い信頼性と高い省エネていました．こうした問題に対して，ルギー性能が評価され，学会賞を受賞

ラック型空調機を高発熱ICT機器近傍

し たFMACS-Ⅴ hybridとFTASCL-に設置することで解決できます．冷気

RS/Cを紹介しました．今後もさらに供給をラック型空調機が補助すること

ラインアップを拡充し，情報通信分野

で，アンビエント空調機の設定温度，の消費電力量の低減に貢献していきた

供給風量を適正化することができ，効いと考えています．

率的な運用が可能となります．
また，ラック型空調機は冷気をコー※FMACS-Ⅴ hybridおよびFTASCL-

ルドアイルに直接吹き出すため，コー

RS/Cは，日立アプライアンス株式

ルドアイルを区画するアイルキャッピ会社の協力により開発しています．

ングとの親和性が非常に高いという特徴があります．ラック型空調機とアイ（後列左から） 関口 圭輔/ 吉井存/

月元 秀樹
（前列左から） 中田 達也/ 宇田川 陽介/
木幡 悠士
今後も情報通信分野の消費電力量を低減するため，今まで培った空調技術を活かして，市場動向 ･ ニーズに合致した高信頼で高効率な空調ソリューションの開発を行っていきたいと考えています．

◆問い合わせ先NTTファシリティーズ
研究開発本部 環境 ・ エネルギー部門
TEL ₀₃-₅₉₀₇-₆₅₂₆
FAX ₀₃-₅₉₆₁-₆₆₄₀
E-mail udagaw₂₅ ntt-f.co.jp

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