富士通研究所、データセンターの空調電力を大幅に削減する空調制御技術を開発

　株式会社富士通研究所は19日、データセンターの空調設備の電力を大幅に削減する空調制御技術を開発したと発表した。

　富士通研究所では、AIサービスの急速な普及により、データセンターには高性能かつ高発熱なコンピューティングシステムが設置され、今後ますます消費電力の増加が見込まれると説明。このため、データセンターでは、全電力量の30％から50％を占める空調設備の省電力化が特に求められており、冷たい外気を取り入れる空調機や、最適な電力最小設定を探索する制御方法など、各データセンターでさまざまな工夫がされているが、さらなる電力効率の最大化を進める必要があるとしている。

　こうした課題に対して、富士通研究所では、空調機電力をより最小化する外気導入制御と、発熱エリアを特定し効率よく冷却するアルゴリズムを開発。富士通研究所でこれまで開発してきた、データセンターにおける温度変化の高精度予測技術と組み合わせることで、たとえば1時間先の状況を予測し、逐次電力が最小となるよう効果的に動作させられるとしている。

　空調機電力効率に基づいた外気導入制御技術は、室内の空調機近辺や屋外に温湿度を測定するセンサーを設置し、空調機の設定値に対して、内気循環時および外気導入時の冷却・除湿に要する消費電力を計算する。その上で、消費電力が最も小さくなるように、内気循環と外気導入の比率を制御可能な技術を開発した。これにより、温度および湿度を低消費電力で適切に管理できる。

外気導入制御技術

　サーバーの発熱変動に追従し、空調機電力を最小化する制御アルゴリズムは、設定温度を変更した際に、過去の室内温度分布の変化を分析し、空調機ごとの各エリアへの影響の大きさを算出する。あるエリアのサーバー温度が上がった時に、サーバーが設置されているエリアへの影響が大きい空調機の設定温度を制御することで、最低限の消費電力での温度管理が可能となる。

吹出冷気制御技術

　富士通研究所では、今回開発した空調制御技術を、300ラック規模の実稼働している社内データセンターでトライアルを行ったところ、これまでの運用条件と比較して、29％の空調電力削減を実現したと説明。その結果をもとに、年間のサーバー電力量7000万kWh、空調電力量2200万kWhとなる1000ラック規模のデータセンターの条件で試算すると、年間640万kWhの省電力化が見込まれるとしている。

　富士通研究所では今後、開発した空調制御技術を富士通株式会社の運営するデータセンターに2019年度から順次導入していくとともに、開発した技術を一体として設計された低電力かつ効果的な空調管理が行えるコンピューティングシステムへと展開していく予定としている。