フリークーリングとは？

以前、そもそもどうやってサーバルームを冷やしているのか？（空冷空調の基礎）、というお話しをさせていただきました。
IT機器を冷却するには、冷凍機（チラー）や空調機（CRARやCRAC）が必要であり、それには大きな電力が必要であるというのが話しの大筋でした。
我が国には四季があり、夏季は独特の高温多湿ですが、中間期（春、秋）は涼しい時期があり、冬季はとても寒いですよね。
これらの中間期や冬季の外気を利活用することで電力を削減できるのではないか、それを実現することをフリークーリングといいます。
直接外気を導入することや、雪や氷を利活用する方法もあり、フリークーリングといっても、たくさんのメソッドがありますが、今回はわかりやすいチラーやクーリングタワーを用いた方式にフォーカスしてみたいと思います。

なぜフリークーリングなのか

言わずもがなかもしれませんが、省エネが期待できるというのがとても大きい理由ですね。
データセンターでは、IT機器の電力を賄うのに大きな電力を必要としますが、これは氷山の一角です。
実際には、IT機器以外にも、空調、照明、セキュリティ、防災など、様々な設備の電力を必要とします。
中でも空調はデータセンター全体の電力の、半分もの電力を消費しており、無視する訳にはいかないというのが常識になっています。
サーバルームという密閉された空間の中で、空調機を介して屋外に熱を排出していますが、そこに低い外気温を利用して、電力を削減することがフリークーリングの本質といえます。
もちろん導入する地域や建物の規模感にもよりますが、データセンター全体の電力が、フリークーリングを活用することによって、40%も改善された例もあるようです。

SDGs

SDGsとは国連総会で採択された持続可能な開発目標（英：Sustainable Development Goals、略:SDGs）のことで、
「2030アジェンダ」に掲げられた、17の世界的目標、169の達成基準、232の指標からなる持続可能な開発のための国際的な開発目標です。
17の目標の中で、「エネルギーをみんなにそしてクリーンに」、「気候変動に具体的な対策を」というものがあります。
フリークーリングはSDGsの観点からも、地球環境へ貢献できます。

フリークーリングメソドロジー

それではチラーやクーリングタワーを用いた方式でどのようにフリークーリングを実現するのか図解してみます。
とても簡単な図ですが、チラー設備を年間利用する場合とフリークーリングを利用する場合をわかりやすく併記しました。

まず、「チラー設備を年間利用する場合」に着目してください。
IT機器の排熱は、CRAH（Computer Room Air Handler：水冷空調設備）で熱交換されます。
CRAHによって熱が回収されるのです。
CRAHの冷水がチラーに戻ることによって、再度冷水化することで、またCRAHに送水され、サーバルームの空調が継続的に行われます。
その熱は、チラーを介し、クーリングタワーによって冷却水を開放することで、排熱されてバランスをとっています。
つまり、IT機器の熱は、チラーを経由し、クーリングタワーで排熱されるサイクルになるのです。

では、フリークーリングはどうでしょう。
比較した図に、赤く追記したところが、フリークーリングのメカニズムになります。
冷水化するにあたり、チラーは熱交換させるために、とても大きな電力を必要とします。
中間期や冬季に利活用することで省エネを目指すには、チラーの電力を使わないことが大切になります。
図のHEXというのは熱交換機のことで、Heat Exchangerの略です。
熱交換機でCRAHの回路とクーリングタワーの回路を間接的に交わり熱交換させることで、チラーを実質使わないようにするか、使っても軽い運転にさせることで電力を削減します。
この熱交換機がチラーに内蔵されるように作られたものが、「フリークーリングチラー」と呼ばれる設備になります。

フリークーリングチラーについては、別の機会にお話ししますが、この中間期や冬季に屋外の寒冷な気温を利用することがとても大きな省エネに繋がります。

さいごに

さて、フリークーリングについて、簡単に述べてみましたが、ご理解いただけたでしょうか。
データセンターでは、「絶対に落とせない」とか、「冗長性を確保する」とかがとても大切です。
しかし、安全性やコストも大切ですが、地球環境に貢献することについても、とても重要なファクターとなり、データセンターでは、フリークーリングに着目することは大きな意味を持つといえそうです。

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