Hệ thống làm mát HVAC trong trung tâm dữ liệu
Hệ thống làm mát HVAC trong trung tâm dữ liệu
Trong bài viết này, chúng ta sẽ tìm hiểu về hệ thống HVAC trong trung tâm dữ liệu, tập trung vào các hệ thống làm mát được sử dụng, cách chúng hoạt động, so sánh các chiến lược khác nhau và cải thiện hiệu quả hoạt động, đặc biệt với sự hỗ trợ của mô phỏng động lực học chất lỏng (CFD).
Trung tâm dữ liệu là gì?
Trung tâm dữ liệu là những phòng chứa các máy chủ máy tính, cung cấp dịch vụ mạng và internet. Quy mô của chúng có thể từ một phòng nhỏ phục vụ một tổ chức đến các trung tâm khổng lồ của những tập đoàn lớn như Google và Facebook.
Hằng năm, ngày càng nhiều trung tâm dữ liệu được xây dựng để đáp ứng nhu cầu sử dụng internet, lưu trữ, truy cập và truyền phát dữ liệu ngày càng tăng. Do đó, việc vận hành hiệu quả các trung tâm dữ liệu trở nên rất quan trọng.
Tiêu thụ năng lượng trong trung tâm dữ liệu
Trung tâm dữ liệu hoạt động liên tục 24/7, tiêu thụ lượng điện năng khổng lồ. Điện năng này không chỉ cung cấp cho các máy chủ mà còn tạo ra nhiệt lượng lớn cần được loại bỏ. Nếu không, các linh kiện điện tử có thể bị quá nhiệt, dẫn đến hỏng hóc hoặc thậm chí cháy nổ.
Biểu đồ phân bổ năng lượng cho một trung tâm dữ liệu điển hình:
- ~50%: Thiết bị CNTT.
- ~35%: Hệ thống làm mát và HVAC.
- ~10%: Hạ tầng điện và hỗ trợ.
- ~5%: Chiếu sáng.
Khu vực làm việc và khu vực máy chủ
- Khu vực làm việc:
- Bao gồm văn phòng, nhà vệ sinh, khu vực nghỉ ngơi.
- Sử dụng hệ thống thông gió cơ học riêng biệt như AHU hoặc RTU, hoặc hệ thống điều hòa không khí dạng rời hoặc VRF.
- Khu vực máy chủ:
- Sàn nâng và CRAC: Máy chủ được đặt trên sàn nâng. Các CRAC (máy điều hòa không khí phòng máy tính) phân phối không khí điều hòa qua các lỗ thông hơi trên sàn. CRAC thường kết nối với hệ thống làm lạnh hoặc nước lạnh để loại bỏ nhiệt.
Các phương pháp làm mát
- Phương pháp cũ:
- Máy chủ được đặt hướng ngẫu nhiên, dẫn đến không khí lạnh và nóng trộn lẫn, gây lãng phí năng lượng và giảm hiệu quả.
- Lối đi nóng và lạnh:
- Máy chủ được sắp xếp để tạo các lối đi nóng (hút khí thải) và lối đi lạnh (cung cấp khí lạnh). Điều này cải thiện hiệu quả, nhưng vẫn có sự trộn lẫn khí ở một số điểm.
- Ngăn cách luồng khí:
- Ngăn cách lối đi lạnh: Dễ dàng triển khai, phù hợp với trung tâm dữ liệu hiện có.
- Ngăn cách lối đi nóng: Thích hợp cho các trung tâm dữ liệu mới, hiệu quả cao hơn, nhưng chi phí triển khai cao hơn.
Công nghệ mô phỏng CFD (Computational Fluid Dynamics)
Mô phỏng CFD giúp phân tích luồng không khí trong trung tâm dữ liệu, đánh giá và cải thiện hiệu quả của các thiết kế. Ví dụ:
- Lối đi nóng/lạnh: Xuất hiện nhiều điểm luân chuyển khí, làm giảm hiệu quả.
- Ngăn cách lối đi nóng: Giảm đáng kể sự trộn lẫn, giữ nhiệt độ ổn định hơn. (Phương pháp này hiệu quả hơn so với phương pháp lối đi nóng/lạnh)
Làm mát tự nhiên và các phương pháp khác
- Làm mát tự nhiên:
- Sử dụng không khí bên ngoài (lọc sạch và làm ẩm) thay cho hệ thống làm lạnh, giảm tiêu thụ năng lượng. Phương pháp này phù hợp với các khu vực có khí hậu thích hợp.
Phương pháp làm mát tự nhiên
- Trao đổi nhiệt:
- Sử dụng bánh xe nhiệt hoặc bộ trao đổi nhiệt để chuyển nhiệt từ dòng khí nóng sang dòng khí lạnh mà không cần đưa không khí mới vào tòa nhà, giúp giảm bụi và hơi ẩm gây hại cho linh kiện.
Phương pháp trao đổi nhiệt
Kết luận
Hệ thống làm mát trong trung tâm dữ liệu đóng vai trò quan trọng trong việc đảm bảo hoạt động ổn định và tiết kiệm năng lượng. Các công nghệ hiện đại như CFD và chiến lược ngăn cách luồng khí giúp tối ưu hóa hiệu quả làm mát và giảm chi phí vận hành. Các giải pháp như làm mát miễn phí và trao đổi nhiệt cũng ngày càng phổ biến, góp phần nâng cao tính bền vững cho các trung tâm dữ liệu trên toàn cầu.
Video giải thích:
Hy vọng qua bài dịch trên Điện Lạnh Mười đã giúp a/c hiểu thêm về hệ thống làm mát HVAC trong trung tâm dữ liệu. Cảm ơn a/c đã dành thời gian đọc bài.
Nguồn: theengineeringmindset.com