JP2010148382A - データセンター排熱利用植物栽培システム - Google Patents

Abstract

【課題】サーバ室内の作業環境を快適に保ち、しかもデータセンターからの排熱有効利用して植物栽培することができるデータセンター排熱利用植物栽培システムを提供する。
【解決手段】建物１０内を、底部チャンバー１２とサーバ室１３と天井チャンバー１４とに区画し、建物１０外に亜熱帯室１１を構築し、前記サーバ室１３内に、多段にサーバ１６を格納するサーバラック１７を、その前面がサーバ室１３に開口するように設置し、そのサーバラック１７の背面に排熱通路２０を形成すると共に、その排熱通路２０を上方の天井チャンバー１４に接続し、その天井チャンバー１４を接続ダクト４２を介して亜熱帯室１１に接続し、空調機２３からの冷気を、前記底部チャンバー１２を通してサーバ室１３内に供給し、そのサーバ室１３に供給された冷気をサーバラック１７を通して排熱通路２０に流し、サーバ１６で加熱された暖気を、天井チャンバー１４と接続ダクト４２を介して亜熱帯室１１に供給するものである。
【選択図】図１

Description

本発明は、建物内にネットワーク機器やサーバやデータなどを設置・保管するインターネットデータセンターの空調システムに係り、特にそのインターネットデータセンターから排出される排熱を利用して植物を栽培するデータセンター排熱利用植物栽培システムに関するものである。

インターネットデータセンター（ＩＤＣ）では、高度なセキュリティや災害対策を備え完備された建物内に、ネットワーク機器やサーバやデータストレージ機器などを設置・保管する安全な場所を提供すると共に、インターネット接続などの各種通信網へのアクセスインフラ網を提供するサービスやその運用・監視業務なども同時に行っている。このＩＤＣは、首都圏に集中しているが、災害など不慮の事態に対するリスク回避として全国各所にバックアップセンターにもなりうる大型ＩＤＣを設置する動きが加速している。

ＩＤＣのサーバ室内には、サーバラックに多数のサーバが収納されており、このサーバが、発熱で過熱状態となって暴走しないように複数のパッケージ型エアコン（ＰＡＣ）でサーバ室内を空調している。

従来の空調システムとしては、床面を二重床とし、サーバ室内に設置したパッケージ型エアコンからの冷気を床面から上向流で吹き出してサーバラック内のサーバを冷却し、サーバ室の上部の空気（暖気）をパッケージ型エアコンで吸い込んで空調（冷房）するようにしている。

この際に、ラック同士を背中合わせに向かい合わせ、その間に冷気導入室を形成し、床面からの冷気を冷気導入室に導入し、その冷気導入室からラックの各段のサーバに冷気を分配して流して各サーバを効率的に冷却するシステム（特許文献１）や過熱状態にあるサーバラック上に排熱吸引ダクトを設けて局所的に集中冷却するシステム（特許文献２）が提案されている。

特開２００７−３１６９８９号公報 特開２００８−５１４７５号公報

しかしながら、上述のシステムは、ラック内のサーバを冷却するのには有効であるものの暖気が、そのままサーバ室に放出されてしまう問題がある。すなわち、サーバを冷却した空気は３０℃以上（３０〜３８℃）になり、これがサーバ室温度となるため、サーバ室内で常時作業する技術作業者にとっては劣悪な環境となってしまう。

またそもそもサーバ室内で、発熱するサーバを冷却することは、その分の排熱を建物外に排出すること、またはＰＡＣのリターン側へ戻し強制冷却することに他ならず、ＩＤＣの周辺環境に影響を及ぼし兼ねない懸念があると共に省エネルギーの観点からも看過できない問題がある。

サーバを暖房機器としてみたときのデータセンター（サーバ室）の暖房能力は、敷地１平方メートル当たり、３．０ｋＷ（２，５８０ｋｃａｌ／ｈ）であり、例えばデータセンターのサーバ室の面積を２，７００ｍ²とした場合には、８，１００ｋＷ（６９６，６００ｋｃａｌ／ｈ）の熱が、周辺環境に常時排出されていることになる。

最近では、寒冷地で、データセンターの横に温室栽培工場を作り、雪を冷熱エネルギーとして活用し、夏に貯蔵した雪でデータセンターを冷房し、余剰となった冷気を、冬はデータセンターからの排熱を利用して野菜の栽培を行うことが提案されているが、サーバ室の空気を直接温室に導入しても、単位体積当たりの熱量は僅かであり、灯油などで温室内を加熱するのと違って、温室を有効に加熱することは不可能である。

そこで、本発明の目的は、上記課題を解決し、サーバ室内の作業環境を快適に保ち、しかもデータセンターの周辺環境に影響を与えずに排熱を有効利用して植物を栽培することができるデータセンター排熱利用植物栽培システムを提供することにある。

上記目的を達成するために請求項１の発明は、データセンター建物内を、底部チャンバーとサーバ室と天井チャンバーとに区画し、建物外に亜熱帯植物を栽培する亜熱帯室を構築し、前記サーバ室内に、多段にサーバを格納するサーバラックを、その前面がサーバ室に開口するように設置し、そのサーバラックの背面に排熱通路を形成すると共に、その排熱通路を上方の天井チャンバーに接続し、その天井チャンバーを接続ダクトを介して亜熱帯室に接続し、他方空調機からの冷気を、前記底部チャンバーを通してサーバ室内に供給し、そのサーバ室に供給された冷気をサーバラックを通して排熱通路に流し、サーバラック内のサーバで加熱された暖気を、天井チャンバーと接続ダクトを介して亜熱帯室に供給するようにしたことを特徴とするデータセンター排熱利用植物栽培システムである。

請求項２の発明は、サーバ室に、サーバラックを背中合わせに設置すると共にその間に、サーバ室床面から天井チャンバーまで垂直に延びる排熱通路を形成した請求項１記載のデータセンター排熱利用植物栽培システムである。

請求項３の発明は、サーバ室内に空調機械室が区画形成され、その空調機械室内に空調機が設置され、その空調機の冷気吹出口が前記底部チャンバーに接続され、空調機械室に、前記天井チャンバーからの暖気の一部を導入する暖気導入口が設けられると共に、外気を導入する外気導入口が設けられる請求項１又は２記載のデータセンター排熱利用植物栽培システムである。

請求項４の発明は、前記天井チャンバー内に、霊芝、アガリスクなどの茸類を栽培する茸類栽培エリアが形成される請求項１又は２記載のデータセンター排熱利用植物栽培システムである。

請求項５の発明は、亜熱帯室はガラス張りで形成され、その亜熱帯室に前記接続ダクトに接続された暖気浸み出しダクトが亜熱帯室の床に沿って設けられる請求項１又は２記載のデータセンター排熱利用植物栽培システムである。

請求項６の発明は、前記接続ダクトから供給される３０〜３８℃暖気で、亜熱帯室内が亜熱帯雰囲気に保たれ、その亜熱帯室でマンゴー、パパイヤなどの亜熱帯植物を栽培する請求項１〜５いずれかに記載のデータセンター排熱利用植物栽培システムである。

請求項７の発明は、亜熱帯室で、前記天井チャンバー内の茸類栽培エリアで栽培した茸類を、さらに栽培する請求項６記載のデータセンター排熱利用植物栽培システムである。

本発明によれば、底部チャンバーからサーバ室に冷気を流し、その冷気をサーバラックを通して排熱通路に流すことで、サーバ室内の作業環境を最適に保つことができ、しかも、排熱通路に排気された暖気は、亜熱帯室に供給することで、従来の温室のように暖房のための燃料を必要とせずに、常時亜熱帯植物の栽培に適した環境とすることができるという優れた効果を発揮するものである。

以下、本発明の好適な一実施の形態を添付図面に基づいて詳述する。

図１〜図３は本発明のデータセンター排熱利用植物栽培システムの概略図を示し、図１は全体正面図、図２は図１に示したサーバ室の平面図、図３は図１に示した天井チャンバーと亜熱帯室の平面図である。

図１〜３において、１０はインターネットデータセンター建物で、この建物１０に隣接してガラス張りで形成された亜熱帯室１１が構築される。

建物１０内は、底部チャンバー１２とサーバ室１３と天井チャンバー１４とに区画される。サーバ室１３の床面１５上には、多段にサーバ１６を格納するサーバラック１７が多数設置される。サーバラック１７は、２台が背中合わせになるように設置され、その間に床面１５から上部壁１８を通して天井チャンバー１４まで垂直に延びる排熱通路２０が形成される。

サーバ室１３には、仕切壁２１にて空調機械室２２が区画形成され、その空調機械室２２にパッケージ型エアコンからなる空調機２３が設置される。空調機２３は、ケーシング２４内に冷却器２５と送風ファン２６が設けられ、ケーシング２４の上部に吸込口２７が設けられ、ケーシング２４下部に底部チャンバー１２に開口する吹出口２８が設けられて構成される。また図には示していないが冷却器２５には、冷媒を供給循環する外調機が接続されている。

空調機械室２２には外気ＯＡの導入口３０が設けられ、また上部壁１８に天井チャンバー１４からの空気（暖気）を一部導入する暖気導入口３１が設けられる。

サーバラック１７は、その前面がサーバ室１３に開口するように形成され、そのサーバラック１７の前面の床面１５には、底部チャンバー１２からの冷気を上向流でサーバ室１３に吹き出す冷気口３２が設けられる。

天井チャンバー１４内には、霊芝、アガリスクなどの茸類３３を高温・暗所で栽培する茸類栽培エリア３４が形成される。この茸類栽培エリア３４は、図３に示すように、排熱通路２０の両側に沿うように設けられた栽培コンベア３５からなり、その栽培コンベア３５上に、茸類３３が栽培用の密閉容器３６に収容されると共に密閉容器３６内が生育に必要な湿度を保てるようにされる。

また栽培コンベア３５の搬出入端には、栽培コンベア３５を手動で移動するための回転ハンドル３７が設けられる。

この天井チャンバー１４の上部壁１８の床面１８ｆには、作業者となるシルバーや視覚障害者が車いす３８で移動できる通路４０が形成され、また建物１０には天井チャンバー１４内に作業者や生産物を入出するためのエレベータ装置４１が設けられる。

天井チャンバー１４と亜熱帯室１１とは接続ダクト４２で接続され、その接続ダクト４２にファン４３が接続されると共に接続ダクト４２に、外気を導入するダンパー装置４５が接続される。このダンパー装置４５には、導入する外気の温度が低いときに外気を加熱するヒータ（図示せず）が設けられる。

ファン４３には、亜熱帯室１１に暖気を吹き出すための暖気浸み出しダクト４６が接続され、その暖気浸み出しダクト４６が亜熱帯室１１の床１１ｆの上に沿って設けられる。暖気浸み出しダクト４６は、ダクトに多数の小孔を穿って形成され、小孔から暖気を吹き出すことで、亜熱帯室１１にくまなく暖気を吹き出すように構成される。

亜熱帯室１１では、マンゴー、パパイヤ、観葉植物、蘭などの花卉類、柑橘類などの亜熱帯植物５０を栽培する亜熱帯植物エリア５１と、天井チャンバー１４で栽培した茸類３３をさらに成長させる茸類エリア５２が形成され、これらエリア５１，５２が間仕切り５３で仕切られるようになっている。また亜熱帯植物エリア５１と茸類エリア５２に沿って作業用の通路５４が形成され、亜熱帯室１１の上部には、暖気を排出するための排気口５５が形成される。

次に本発明の作用を説明する。

サーバ室１３に設置したサーバラック１７に多段に格納したサーバ１６からは、２４時間安定的に多量の低温発熱が発生している。

空調機２３では、暖気導入口３１と外気ＯＡの導入口３０から空調機械室２２に導入された暖気と外気ＯＡを冷却し、その冷気を吹出口２８から底部チャンバー１２に吹き出し、サーバラック１７の前面の冷気口３２から上向流で吹き出す。冷気はサーバラック１７内を水平に流れて各段のサーバ１６を冷却することで昇温され、３０〜３８℃程度の暖気となって排気通路２０に流れる。

このように冷気を冷気口３２からサーバ室１３に吹き出すことで、従来のように暖気をサーバ室に排出するのと違って、サーバ室１３の環境を最適にすることができると共に排気通路２０に流れた暖気はサーバ１６の発熱を回収した熱量の高いのもが得られる。

次に排気通路２０に排出された暖気は、天井チャンバー１４に流れ、天井チャンバー１４から接続ダクト４２を介し、ファン４３から暖気浸み出しダクト４６にて亜熱帯室１１に吹き出され、亜熱帯室１１から上部の排気口５５を通して排気される。この排気空気は亜熱帯室１１を暖房した後の空気であり、しかも亜熱帯植物５０が消費した空気であり、周辺環境にもよいものとなる。

また、天井チャンバー１４と亜熱帯室１１は、常時温度が３０〜３８℃の暖気が供給され、約３０℃の雰囲気に保たれる。天井チャンバー１４は、建物１０内にあるため、照明器具などを特に使用しないで栽培できる茸類３３の初期成育環境に適している。すなわち霊芝（茸類３３）の菌糸体は３０〜４０℃で良く成長するため、これを密閉容器３６に入れ、適度の湿度を与えることで生育に適した環境とすることができる。

亜熱帯室１１では、天井チャンバー１４で、ある程度生育した茸類３３を密閉容器３６から取り出して栽培し、またマンゴーやパパイヤなどの亜熱帯植物５０を栽培する環境に適したものとすることができる。また接続ダクト４２のダンパー装置４５から接続ダクト４２内に外気をそのまま導入したり、この導入外気をヒータで加熱することで亜熱帯室１１に吹き出す暖気量と暖気の温度を自在に調整することも可能となる。

上述したように、サーバ室１３でのサーバ１６の発熱量は、通常敷地１平方メートル当たり、３．０ｋＷ（２，５８０ｋｃａｌ／ｈ）であり、サーバ室の面積を２，７００ｍ²とした場合には、８，１００ｋＷ（６，９６６，０００ｋｃａｌ／ｈ）の発熱量となる。

ここで、空調機械室２２に導入する外気ＯＡと天井チャンバー１４から導入する暖気の各導入量は、季節によって調整するが、冬季には、外気ＯＡの全量を空調機２３に流すことで、空調機２３は、外気を冷却器２５で冷却することなく送風ファン２６のみを稼動することができると共に６，９６６０００ｋｃａｌ／ｈの暖房能力が得られる。

また夏季では外気温が３０℃以上と高い場合には、天井チャンバー１４からの暖気を導入循環して空調機２３で冷却するが、天井チャンバー１４からの暖気の全量を循環すると亜熱帯室１１への暖気量がなくなるため、最低でも、例えば、循環量を８３％、外気導入量１７％とすると、８，１００ｋＷ×０．１７＝（１，３７７ｋＷ（１，１８４，２２０ｋｃａｌ／ｈ）の暖房能力が得られる。

この亜熱帯室１１での必要暖房能力は、敷地１平方メートル当たり、０．２５ｋＷ（２１５ｋｃａｌ／ｈ）であり、最低限の暖房の能力で換算した栽培面積は、１，３７７ｋＷ÷０．２５ｋＷ＝５，５０８ｍ²であり、建物１０の壁面や接続ダクト４２での外気負荷による熱ロスの影響を考慮して有効利用排熱を３０％としても、約１６００ｍ²の栽培面積を確保、すなわちデータセンターのサーバ室１３の床面積の約６０％の栽培面積を得ることが可能となる。

亜熱帯果実であるマンゴーは、従来温室栽培で広く栽培されているが、栽培適温は２４〜３０℃であり、冬季では、その温度を常時維持すると暖房費がかさむため、７〜８℃の温度で休眠させて越冬させ、６〜９月に果実を成熟させるようにしている。本発明の亜熱帯室１１は３０〜３８℃の暖気を常時供給できるため、マンゴーの栽培適温２４〜３０℃の亜熱帯雰囲気に常時保つことが可能であり、一年中マンゴーの増殖と結実を行うことが可能となり、しかもサーバ１６からの排熱を利用するため、冷房に要する空調機２３の負荷もすくなくランニングコストを低くできると共に、栽培した茸類３３や亜熱帯植物５０の果実は、商品として生産販売できるため、省エネルギーとランニングコストの低減化が図れる。

このように、本発明はインターネットデータセンターから常時排出される排熱を利用して茸類や亜熱帯植物を栽培することが可能となる。

本発明の一実施の形態を示す全体正面図である。 図１に示したサーバ室の平面図である。 図１に示した天井チャンバーと亜熱帯室の平面図である。

符号の説明

１０ 建物
１１ 亜熱帯室
１２ 底部チャンバー
１３ サーバ室
１４ 天井チャンバー
１６ サーバ
１７ サーバラック
２０ 排熱通路
２３ 空調機
４２ 接続ダクト

Claims (7)

1. データセンター建物内を、底部チャンバーとサーバ室と天井チャンバーとに区画し、建物外に亜熱帯植物を栽培する亜熱帯室を構築し、前記サーバ室内に、多段にサーバを格納するサーバラックを、その前面がサーバ室に開口するように設置し、そのサーバラックの背面に排熱通路を形成すると共に、その排熱通路を上方の天井チャンバーに接続し、その天井チャンバーを接続ダクトを介して亜熱帯室に接続し、他方空調機からの冷気を、前記底部チャンバーを通してサーバ室内に供給し、そのサーバ室に供給された冷気をサーバラックを通して排熱通路に流し、サーバラック内のサーバで加熱された暖気を、天井チャンバーと接続ダクトを介して亜熱帯室に供給するようにしたことを特徴とするデータセンター排熱利用植物栽培システム。
2. サーバ室に、サーバラックを背中合わせに設置すると共にその間に、サーバ室床面から天井チャンバーまで垂直に延びる排熱通路を形成した請求項１記載のデータセンター排熱利用植物栽培システム。
3. サーバ室内に空調機械室が区画形成され、その空調機械室内に空調機が設置され、その空調機の冷気吹出口が前記底部チャンバーに接続され、空調機械室に、前記天井チャンバーからの暖気の一部を導入する暖気導入口が設けられると共に、外気を導入する外気導入口が設けられる請求項１又は２記載のデータセンター排熱利用植物栽培システム。
4. 前記天井チャンバー内に、霊芝、アガリスクなどの茸類を栽培する茸類栽培エリアが形成される請求項１又は２記載のデータセンター排熱利用植物栽培システム。
5. 亜熱帯室はガラス張りで形成され、その亜熱帯室に前記接続ダクトに接続された暖気浸み出しダクトが亜熱帯室の床の上に沿って設けられる請求項１又は２記載のデータセンター排熱利用植物栽培システム。
6. 前記接続ダクトから供給される３０〜３８℃暖気で、亜熱帯室内が亜熱帯雰囲気に保たれ、その亜熱帯室でマンゴー、パパイヤなどの亜熱帯植物を栽培する請求項１〜５いずれかに記載のデータセンター排熱利用植物栽培システム。
7. 亜熱帯室で、前記天井チャンバー内の茸類栽培エリアで栽培した茸類を、さらに栽培する請求項６記載のデータセンター排熱利用植物栽培システム。

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