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2015 年度 実績報告書

高発熱機械室の高効率空調設備構築と信頼性評価に関する研究

研究課題

研究課題/領域番号 26289199
研究機関北海道大学

研究代表者

羽山 広文  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (80301935)

研究分担者 菊田 弘輝  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 助教 (20431322)
森 太郎  北海道大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (70312387)
研究期間 (年度) 2014-04-01 – 2017-03-31
キーワードデータセンタ / 空調設備 / 高効率化 / 省エネルギー
研究実績の概要

■冷涼な外気を活用した高効率空調方式
(1) 外気冷房の実用化評価: データセンタ(DC)において、室内に設置されたIT 機器で消費する電力は、ほぼ全てが熱になるため、適正な運用には冷却システムの運転が欠かせない。本研究では北海道石狩市に建設された郊外型大規模DC(現在2棟11,400㎡、将来8 棟45,500㎡)を用い、豪雪・風雨・塩害等の厳しい自然条件を克服するための建築的工夫(建物本体を軽量で断熱性能の高いダブル折板屋根で包み込み、壁面のオーバーハングや、屋根端部のアール形状)の効果を長期にわたる実測調査を通じ、年間を通して、暴風雨、雪、塵埃、塩分等を除去し、温度・湿度を的確にコントロールできることを検証した。また、冷涼な外気を活用し、年間空調用エネルギー消費量を大きく削減し、年間PUE(Power Usage Effectiveness, 全体の電力消費量/ICT 機器の電力消費量)を1.15 程度となることを目標に、空調設備の運転制御のチューニングを施し、その効果を検証した。
(2) 気化式加湿器の潜熱冷却効果の分析・評価: 気化式加湿器は室内に冷却された空気を送風する空調機内に設置され、蒸発する際に吸熱反応による冷却効果が生ずる。乾燥した地域では有効な冷却方式として活用されている
が、国内ではその実績が少ない。本施設で実施しているAHU内に設置した気化式加湿器を用い、加湿水量、風量、加湿器前後の温湿度を長期間、連続的に計測し、加湿器の潜熱冷却効果を定量的に把握し、外気冷房適用期間の延長可能性を検証した。
(3) 潜研熱分離空調システムの実測調査・評価: 高効率空調システムの実現に向けた潜顕熱分離空調システムの実測を行い、その性能を評価した。

現在までの達成度 (区分)
現在までの達成度 (区分)

2: おおむね順調に進展している

理由

■冷涼な外気を活用した高効率空調方式
①外気冷房の実用化評価、②気化式加湿器の潜熱冷却効果の分析・評価、③潜研熱分離空調システムの実測調査・評価を行い、高効率化へ向けた運転制御方式を確立するとともに、国内最大級の外気冷房DC の有効性を実証した。

今後の研究の推進方策

■生産施設への置換換気方式の適用
①置換換気される室内の機器排熱が室温分布へ与える影響、②工作機器に排気塔を設けた置換換気方式の評価を行い、IT 機器以外の工作機械工場などの生産施設に適用した際の課題と効果を明らかにする。

次年度使用額が生じた理由

解析用PCの購入を平成28年度に繰り越したため。

次年度使用額の使用計画

解析用PCの購入に充てる。

  • 研究成果

    (10件)

すべて 2016 2015

すべて 雑誌論文 (1件) (うち査読あり 1件、 オープンアクセス 1件、 謝辞記載あり 1件) 学会発表 (9件)

  • [雑誌論文] Prediction of Recirculation through Vent Holes on Ceiling in Server Room2015

    • 著者名/発表者名
      Yoshiyuki Inoue, Hirofumi Hayama, Taro Mori, Koki Kikuta, Motoya Hayashi, Noriyuki Toyohara
    • 雑誌名

      Energy Procedia

      巻: 78 ページ: 2052,2057

    • DOI

      http://www.sciencedirect.com/science/article/pii/S1876610215019529

    • 査読あり / オープンアクセス / 謝辞記載あり
  • [学会発表] 外気冷房を導入したデータセンターの性能評価に関する研究(第7報)ICT機器稼働率偏在を考慮した空調制御手法の提案2016

    • 著者名/発表者名
      井上義之, 羽山広文, 森太郎, 菊田弘輝, 豊原範之
    • 学会等名
      空気調和・衛生工学会北海道支部学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学(札幌市)
    • 年月日
      2016-03-22
  • [学会発表] 潜顕分離空調方式を用いたオフィスの運転特性把握 その1 冷房期における潜顕熱処理量2016

    • 著者名/発表者名
      鈴木拓, 木幡悠士, 羽山広文, 森太郎, 菊田弘輝
    • 学会等名
      空気調和・衛生工学会北海道支部学術講演会
    • 発表場所
      北海道大学(札幌市)
    • 年月日
      2016-03-22
  • [学会発表] サーバ室を持つ事務所ビルのライフサイクルエネルギーマネジメントに関する研究 その3 全空気式放射空調の快適性能検討2015

    • 著者名/発表者名
      木幡悠士, 柳正秀, 羽山広文
    • 学会等名
      空気調和・衛生工学会学術講演論文集
    • 発表場所
      大阪大学(豊中市)
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-18
  • [学会発表] 外気冷房を導入したデータセンターの性能評価に関する研究 (第6報)サーバ室内における温熱環境の評価2015

    • 著者名/発表者名
      井上義之, 豊原範之, 羽山広文, 森太郎, 菊田弘輝
    • 学会等名
      空気調和・衛生工学会学術講演論文集
    • 発表場所
      大阪大学(豊中市)
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-18
  • [学会発表] サーバールームにおける冷媒自然循環型フリークーリングコイルの特性評 その2 地域ごとの比較価2015

    • 著者名/発表者名
      鈴木拓, 羽山広文, 森太郎, 菊田弘輝, 木幡悠士
    • 学会等名
      空気調和・衛生工学会学術講演論文集
    • 発表場所
      大阪大学(豊中市)
    • 年月日
      2015-09-16 – 2015-09-18
  • [学会発表] サーバルーム天井部における排気再循環の把握に関する研究2015

    • 著者名/発表者名
      井上義之, 羽山広文, 森太郎, 菊田弘輝, 豊原範之
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術講演梗概集
    • 発表場所
      東海大学(平塚市)
    • 年月日
      2015-09-04 – 2015-09-06
  • [学会発表] サーバールームにおける冷媒自然循環型フリークーリングコイルの地域別導入効果検討2015

    • 著者名/発表者名
      鈴木拓, 羽山広文, 森太郎, 菊田弘輝, 木幡悠士
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術講演梗概集
    • 発表場所
      東海大学(平塚市)
    • 年月日
      2015-09-04 – 2015-09-06
  • [学会発表] タスク・アンビエント対応の全空気式放射空調方式に関する研究 空調設計条件が快適性に与える影響2015

    • 著者名/発表者名
      木幡悠士, 宇田川陽介, 柳正秀, 河野正人,羽山広文
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術講演梗概集
    • 発表場所
      東海大学(平塚市)
    • 年月日
      2015-09-04 – 2015-09-06
  • [学会発表] 大学施設におけるGHP空調機器の故障実態の把握 その5 故障件数及び保全費用の推移予測2015

    • 著者名/発表者名
      小島俊一, 羽山広文,森太郎, 菊田弘輝
    • 学会等名
      日本建築学会大会学術講演梗概集
    • 発表場所
      東海大学(平塚市)
    • 年月日
      2015-09-04 – 2015-09-06

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公開日: 2017-01-06  

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