サーバールームの空調の種類は？設計方式の違いや運転効率の改善方法まで解説
サーバールームの空調機には、設計方式に応じてさまざまな種類があります。サーバールームの空調に不備があると、電気代が膨らんだり熱による機器へのダメージが発生したりと、トラブルのもとになりかねません。適切な設備を導入したうえで、空調機の効率を改善する施策の実行が重要です。
今回の記事では、サーバールームの空調の種類や運転効率を改善する方法などを解説します。
熱源場所による方式の違い
サーバールームの空調については、設計方式に応じていくつか種類があります。まずは「熱源場所による方式の違い」をチェックしましょう。
● セントラル空調方式
● 個別分散方式
熱源とは、空調で送る冷風や温風を作ったり排出したりする設備のことです。熱源としては、冷凍機やボイラーなどが挙げられます。源で作られた冷風や温風が熱搬送設備（ポンプ・ダクト・配管など）を通り、サーバールーム内の空調を調節するという流れです。
セントラル空調方式
セントラル空調方式とは、熱源機器を1箇所に集約した空調方式のことです。以下のように、部屋数が多く大規模な建物の空調を管理する際に用いられます。
● 工場
● デパート
● 自社のみのオフィスビル
● 劇場
熱源は、建物の管理室や中央機械室に設置されることが多いです。建物一括でサーバールームの熱源を管理できるため、部屋数が多くても容易に保守・点検を実施できます。セントラル空調方式は、さらに細かく以下2種類の送風方式に分けられます。
● 単一ダクト定風量方式
● 単一ダクト変風量方式
単一ダクト定風量方式
単一ダクト定風量方式とは、熱源にある空調機から1本のダクトを伸ばし、各部屋に分岐させて空気を送る方法です。送る空気の風量・温湿度は全部屋で一定となっており、室温を変えたい場合は空気の温度を操作します。空気のルートがシンプルであり、ダクトも1本のため保守点検を実施しやすい点が魅力です。ただし、部屋ごとでの風量・室温調整はできません。部屋ごとでの空調調節ができないため、例えば「人が少ない部屋で冷房が効きすぎる」「日差しが強い部屋で冷房が効かない」などの問題が発生しやすいです。
単一ダクト変風量方式
単一ダクト変風量方式も、単一ダクト定風量方式と同じく熱源にある空調機から1本のダクトを伸ばして、空気を送る方法です。室温を変える場合は風量を調節します。各部屋・各ゾーンに風量を変更する設備（VAVユニット）が整っているため、部屋ごとでの室温調節が可能です。部屋ごとに室温を変えられるため、「人が少ない部屋は温度を上げる」などによる省エネ効果が期待できます。ただし、設置する機器が増えるため保守・点検の手間は増えます。
個別分散方式
個別分散方式とは、各部屋に熱源を設置してサーバーの空調を管理する方法です。中小規模の建物に多い方式であり、以下のように各部屋で室温調整する必要がある建物にも設置されます。
● 病院
● ホテル
● テナント貸ししているオフィスビル
個別分散方式であれば、各部屋の利用者が自由に空調設備の電源や室温、風量を調整できます。ただし、各部屋に熱源などが設置されているため、保守・点検の手間は増えるでしょう。
熱の媒介方法による方式の違い
続いては「熱の媒介方法による空調方式の違い」についてです。熱の媒介とは「加熱や冷却を行う際に熱を運ぶ媒体」を指しており、主に以下の4つに分類できます。
● 全空気方式
● 全水方式
● 冷媒方式
● 水・空気併用方式
全空気方式
全空気方式とは、空気を使って熱を運ぶ方法です。空調設備によって外気と内気を混合させて、加熱・冷却処理を施してからダクトを通じ室内に流します。体育館や劇場など、広いスペースの空気を調節する際に有効的です。ただし、広いスペースの空気を調節できる分、空調設備も大きくなりがちです。大きな機械室や天井裏のスペースなどを活用する必要があります。
全水方式
全水方式とは、冷水や温水を使って熱を運ぶ方法です。空気を取り込まないため、大きなスペースは不要です。ただし、水漏れなどのトラブルが発生するリスクはあります。また、室内の空気を換気するために、窓や別途で空調設備などの設置が必要です。
冷媒方式
冷媒方式とは、外気を取り込み冷媒を使って熱を運ぶ方法です。冷媒としては水素やフッ素などを利用します。一般的なエアコンや冷蔵庫に冷媒方式が取り入れられています。
水・空気併用方式
水・空気併用方式とは、水と空気の両方を利用して熱を運ぶ方法です。全空気方式と同様に、外気を取り入れ熱交換器に水を取り込むことで、温度調節を行います。空気と比較して、水は少ない面積で熱を運べるため省スペース化を実現可能です。ただし、水を通すための配管などが必要なため、水損事故を招くリスクもあります。
サーバールームの空調に問題があるとコスト増大につながる
上記で解説したように、空調機はさまざまな形式で運用されており、いずれも「サーバールームに熱を溜めないこと」を目的として稼働しています。とくに現在では、5G・AI・IoTなどの導入により、多くの場面でデータ処理が行われるようになったため、空調による排熱の重要性も増しています。排熱の効率が落ちれば、より多くの電力が必要となるため、その分の電気代も膨らみかねません。場合によっては、溜まった熱によって機器の故障が発生することもあります。2050年には必要な電力量が「現在の4,000倍に達する」ともいわれており、今後も膨らむコストを抑えるには、サーバールームの不調を防ぎ効率のよい排熱を目指すことが不可欠です。
サーバールームの空調が止まる事態は絶対に回避する
空調を利用するうえでコスト削減の意識を持つことは重要ですが、「電気代を減らすためにサーバールームの空調を停止する」ということだけは絶対にやめましょう。空調を止めるとサーバールームに熱が溜まって室温が上昇し、精密機器の故障リスクが増加するためです。機器が故障すると、システムダウンを招くケースもあります。システムダウンが発生すれば、自社の業務が止まるだけでなく取引先にも損害を与えるかもしれません。損害があれば、空調コストどころではないレベルの費用負担が発生しかねないため、電気代を抑えたいからといって「空調を止める（あるいは止まる）」という事態だけは絶対に避けましょう。
サーバールームの空調効率を改善する方法
サーバールームの空調効率を改善して、コストの増大やトラブル発生を防止するには、以下の方法が効果的です。
● サーバールーム内に空気の通り道を作る
● 「床置き型」「床下送風型」のサーバーを使う
● サーバールームを適正な室温に保つ
サーバールーム内に空気の通り道を作る
サーバールーム内に空気の通り道を作ることが、空調効率化の最も効果的な方法です。具体的には、サーバールームのラックを密閉し、冷気の通り道（コールドアイル）と暖気の通り道（ホットアイル）を確保します。冷気と暖気、それぞれの通り道を確保することで、空気をスムーズに循環させて排熱効率を改善できます。コールドアイルとホットアイルの確保方法は、以下のように異なるためチェックしておきましょう。コールドアイルを確保する際は、空調機からの冷気が届く場所に「サーバー前面同士」を向かい合わせで配置します。一方でホットアイルを確保する際は、サーバーを通った空気が排熱されるよう「サーバー背面同士」を向かい合わせで配置します。可能であれば、サーバールーム全体のレイアウトを見直して、より多くの空気の通り道を確保できるとよいでしょう。
上記のように、冷気と暖気を分離して空調効率を改善する手法を「コンテインメント」と呼びます。コンテインメントを実施すると、空調効率を改善できるだけでなく、熱が1箇所に溜まることも防止できます。熱溜まりを防止できれば、機器に過剰な損傷を与える心配もありません。ただし、コンテインメントを実施する際は、コールドアイル内部・ホットアイル内部に生じた圧力差に注意する必要があります。各アイルで圧力差が生じると、内部の冷却ファンの回転数が増加して、故障を引き起こすかもしれません。
コンテイメントの安全性を高めるにはバーテックのブラシがおすすめ
上記の圧力差の発生を防ぎ、安全にコンテインメントを行うには専用ブラシの取り付けも効果的です。バーテックのヒートシャット・ブラシなど、専用の製品をサーバーに取り付けることで「圧力＋空気の流れ」を両方ともコントロールできます。バーテックのヒート・シャットブラシは「ビス止めフレーム」「差し込みフレーム」という種類があり、毛丈もサーバーに合わせて選択可能です。自社のサーバラックの状態によって適切な製品を使い分けできるでしょう。ブラシの取り付け前後による違いが気になる方は、以下のフォームに必要事項をご記入いただくと、解析資料をお渡しできます。
「床置き型」「床下送風型」の空調機を使う
サーバールームの空調機は「床置き型」「床下送風型」を導入しましょう。
「天井吊り型」の空調機の場合、サーバールームのスペースを確保する際にはオススメです。しかし、局所的にしか送風できないため、サーバールーム全体の排熱には向きません。部屋の箇所によって、熱の溜まり具合にバラツキが発生するでしょう。
「床置き型」「床下送風型」であれば、サーバールーム全体に風を送りやすいため、効率よく排熱できます。
サーバールームを適正な室温に保つ
サーバールームは常に適切な室温に保っておきましょう。適切な室温としては「上限18℃・下限27℃」が目安とされています。
参照：建築コスト管理システム研究所
冷却よりも”排熱”を意識し空調効率を改善しよう
サーバールームの空調機には、方式によって多くの種類があります。どのような種類の空調機だとしても、運用の仕方によって自社のコストや安全性にも影響を及ぼします。空調機の効率的な運用にあたっては、排熱の仕組みを整えて熱が溜まらないように工夫することが欠かせません。今回紹介したコンテインメントや専用ブラシなどを活用して、自社のサーバールームの空調を適切に保持して高い運用効率を目指しましょう。
