3次元熱流体解析 (CFD) ソフトの開発・販売と受託解析サービス 

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サーバールーム (データセンター) 空調解析

1.解析の目的

 サーバールームやデータセンターでは多くのサーバーやIT機器があり、その安定的な稼動には発熱対策が不可欠である。 その対策として、サーバーラック背面の排気ファン側同士を向かい合わせ、主にラックからの排気を上方へ流す通路 (以下、ホットアイル) と、サーバーラック前面の給気側同士を向かい合わせ、主に床面からの冷気をサーバーラック内へ導入する通路 (以下、コールドアイル) を交互に配置し、効率的に排気できるようにしている。 しかし、サーバーラック上部において、機器からの高温の排熱を吸い込むこと (ショートサーキット) があるので、対策を検討し、コールドアイル上部に仕切り (以下、アイルキャッピング) の有無による、比較を行った。

2.解析モデル

 解析モデルの大きさは 23m×16m×3.8m とし、格子数は425,375とした。 室内は二重床とし、空調機を8台配置した。 サーバーラックはホットアイルとコールドアイルが形成されるように配置した。 発熱条件はサーバーの発熱のみで、総発熱量は440,000Wとした。 また、空調形式は、空調機下部より冷気を床下に吹き込み、空調機上部より吸い込む形式とした。 総風量を160,000m3/h、吹出し温度を17℃、設定室温を24℃とした。

 
図1 ホットアイル / コールドアイル概念図

図1 ホットアイル / コールドアイル概念図

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図2 解析モデル図及びサーバー付近拡大図

図2 解析モデル図及びサーバー付近拡大図

3.解析結果

 床下からの空調空気が、コールドアイル側からラックに給気されホットアイル側へと排気されている様子がみられた (図3参照)。 Case1では、サーバーラック上部で、ショートサーキットの影響によってホットアイル側の排熱がコールドアイル側のラック前面から侵入したため、温度の高い領域がみられた (図3左, 図4左参照)。 Case2では、サーバー上部でのショートサーキットはみられなかった (図3右, 図4右参照)。
 以上より、コールドアイルにおけるキャッピングは、ショートサーキットを防止することが可能であり、同時にコールドアイル内の温度の維持が可能となるので、サーバーラック上部での温度上昇の抑制に効果があると考えられる。

図3 (左) 温度分布+速度ベクトル断面図 (Case1コールドアイルキャッピング無) 図3 (右) 温度分布+速度ベクトル断面図 (Case2コールドアイルキャッピング有)
図3 温度分布+速度ベクトル断面図
(左 : Case1コールドアイルキャッピング無、 右 : Case2コールドアイルキャッピング有)
 
図4 (左) 表面温度分布パース図 (Case1コールドアイルキャッピング無) 図4 (右) 表面温度分布パース図 (Case2コールドアイルキャッピング有)
図4 表面温度分布パース図
(左 : Case1コールドアイルキャッピング無、 右 : Case2コールドアイルキャッピング有)

 

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