Phòng server và Data Center có tải nhiệt liên tục từ hệ thống máy chủ, thiết bị mạng và các thiết bị công nghệ thông tin, vì vậy yêu cầu làm mát không giống không gian văn phòng thông thường. Hệ thống điều hòa chính xác được thiết kế để kiểm soát nhiệt độ, độ ẩm và phân phối khí phù hợp với đặc điểm tải nhiệt của thiết bị IT.
Tùy quy mô, mật độ rack và yêu cầu vận hành, công trình có thể sử dụng CRAC, CRAH, In-Row Cooling hoặc các giải pháp làm mát chuyên dụng khác. Hãy cùng HRT tìm hiểu chi tiết về hệ thống điều hòa chính xác cho phòng server và Data Center, nguyên lý làm mát và các yếu tố cần xem xét khi lựa chọn giải pháp phù hợp.
Hệ thống điều hòa chính xác cho phòng server và Data Center là gì?
Hệ thống điều hòa chính xác cho phòng server và Data Center là giải pháp làm mát được thiết kế để kiểm soát điều kiện môi trường trong không gian đặt thiết bị công nghệ thông tin. Khác với điều hòa tiện nghi chủ yếu phục vụ con người, hệ thống Precision Cooling phải xử lý tải nhiệt liên tục từ server, thiết bị mạng, storage và các thiết bị điện tử khác.
Điểm quan trọng của hệ thống không chỉ nằm ở công suất lạnh. Thiết kế còn phải xem xét nhiệt độ, độ ẩm, lưu lượng khí, hướng cấp và hồi gió, vị trí rack, mật độ tải nhiệt và khả năng duy trì điều kiện vận hành ổn định.
Các giải pháp hiện nay có thể được triển khai ở cấp phòng bằng CRAC hoặc CRAH, làm mát theo hàng bằng In-Row Cooling hoặc áp dụng phương án làm mát trực tiếp hơn cho rack và chip khi mật độ nhiệt tăng cao. Daikin cũng phân loại hệ thống làm mát Data Center theo các nhóm room-level cooling, server/rack cooling và direct-to-chip cooling.
Xem Thêm Điều Hòa Công Nghiệp VRV
Xem Thêm Điều Hòa Công Nghiệp Chiller
Xem Thêm Điều Hòa Công Nghiệp Packaged
Vì sao phòng server và Data Center cần điều hòa chính xác?
Thiết bị IT liên tục tiêu thụ điện và phần lớn năng lượng này cuối cùng chuyển thành nhiệt trong không gian đặt thiết bị. Vì vậy, tải nhiệt của phòng server phụ thuộc chủ yếu vào cấu hình thiết bị chứ không thể xác định chính xác chỉ bằng diện tích phòng.
Một phòng có diện tích lớn chưa chắc có tải nhiệt cao hơn phòng nhỏ nếu số lượng và công suất rack khác nhau. Ngược lại, một khu vực có mật độ rack cao có thể xuất hiện điểm nóng dù nhiệt độ trung bình của toàn phòng vẫn nằm trong phạm vi thiết kế.
Do đó, hệ thống làm mát phải đưa khí có điều kiện phù hợp tới khu vực hút khí của server và kiểm soát đường hồi của khí nóng. STULZ cho biết các hệ thống Precision Cooling cho server room và Data Center bao gồm CRAC, CRAH và các giải pháp làm mát theo từng ứng dụng.
Nhiệt độ không phải yếu tố duy nhất
Nếu chỉ đặt mục tiêu duy trì một mức nhiệt độ trung bình trong phòng, thiết kế có thể bỏ qua vấn đề phân bố nhiệt. Server có thể tiếp nhận khí nóng từ rack bên cạnh hoặc gặp thiếu lưu lượng khí lạnh tại một số vị trí.
Vì vậy, khi thiết kế cần xem xét đồng thời nhiệt độ khí cấp, nhiệt độ khí hồi, vị trí rack, lưu lượng gió và khả năng trộn lẫn giữa khí nóng và khí lạnh.
Đây cũng là lý do việc thiết kế airflow có vai trò quan trọng tương đương với việc lựa chọn công suất lạnh.
Xem Thêm Điều Hòa Packaged Cho Nhà Xưởng Công Nghiệp
Các thành phần chính của hệ thống điều hòa chính xác
HRT thi công lắp đặt hệ thống VRV Daikin
Một hệ thống Precision Cooling hoàn chỉnh có thể bao gồm thiết bị xử lý lạnh, nguồn lạnh, hệ thống phân phối khí, đường ống, thoát nước ngưng, cảm biến và hệ thống điều khiển.
CRAC là nhóm thiết bị điều hòa phòng máy sử dụng chu trình lạnh với máy nén để xử lý không khí. CRAH sử dụng nước lạnh đi qua coil trao đổi nhiệt để làm lạnh luồng không khí. STULZ hiện cung cấp cả cấu hình CRAC DX và CRAH chilled water cho các ứng dụng Data Center.
Tùy thiết kế, khí lạnh có thể được phân phối qua sàn nâng, hệ thống ống gió hoặc cấp trực tiếp theo khu vực rack. Sàn nâng vẫn được sử dụng trong nhiều Data Center, nhưng không phải mọi hệ thống hiện đại đều bắt buộc phải có sàn nâng. STULZ cũng có các giải pháp row cooling có thể sử dụng trong Data Center có hoặc không có sàn nâng.
Các giải pháp điều hòa chính xác phổ biến
Room-Level Cooling
Room-Level Cooling xử lý tải nhiệt ở cấp độ toàn phòng. Đây là phương án phù hợp với những không gian mà tải nhiệt, bố trí rack và hệ thống phân phối khí cho phép thiết bị cooling xử lý hiệu quả toàn bộ khu vực.
CRAC và CRAH là hai nhóm thiết bị thường được sử dụng trong cấu hình này. Việc lựa chọn giữa DX và chilled water phụ thuộc vào kiến trúc hệ thống lạnh, quy mô công trình và yêu cầu thiết kế.
CRAC và CRAH
CRAC sử dụng hệ thống lạnh trực tiếp để tạo ra công suất lạnh. CRAH sử dụng nước lạnh từ hệ thống chiller hoặc nguồn chilled water để trao đổi nhiệt với không khí.
Không nên kết luận CRAC hoặc CRAH luôn phù hợp hơn phương án còn lại. Với mỗi dự án, cần xét đến công suất, nguồn lạnh, không gian lắp đặt, hệ thống điện, dự phòng và phương án vận hành.
STULZ hiện công bố các dòng CRAC DX và CRAH chilled water với nhiều dải công suất khác nhau, cho thấy lựa chọn thiết bị cần gắn với quy mô và yêu cầu cụ thể của Data Center.
In-Row Cooling
In-Row Cooling đặt thiết bị làm mát gần các rack, thường theo từng hàng. Cách bố trí này giúp khoảng cách giữa nguồn nhiệt và thiết bị cooling ngắn hơn, đồng thời cho phép tập trung xử lý những khu vực có mật độ nhiệt cao.
STULZ định hướng các hệ thống CyberRow cho Data Center có mật độ tải cao và khả năng xử lý hot spot. Hệ thống có thể triển khai trong không gian có hoặc không có sàn nâng.
Rack Cooling và Liquid Cooling
Khi mật độ nhiệt của rack tăng cao, chỉ làm mát toàn phòng có thể không còn là phương án duy nhất cần xem xét. Rack Cooling đưa khả năng xử lý nhiệt tới gần nguồn phát nhiệt hơn.
Ở cấp độ cao hơn, Liquid Cooling có thể sử dụng chất lỏng để lấy nhiệt trực tiếp tại các thành phần có mật độ nhiệt lớn. Daikin hiện đang phát triển các giải pháp kết hợp làm mát cấp phòng, rack và direct-to-chip cho Data Center phục vụ tải tính toán cao.
Liquid Cooling không có nghĩa là mọi Data Center đều phải sử dụng. Việc áp dụng phụ thuộc vào loại server, mật độ công suất, thiết kế rack và yêu cầu của hệ thống IT.
Xem Thêm Tối Ưu Vận Hành Chiller, Giảm Lãng Phí Năng Lượng
Điều hòa chính xác khác gì điều hòa thông thường?
HRT hệ thống ống gió điều hòa nhà xưởng
Điều hòa thông thường chủ yếu được thiết kế cho môi trường có người sử dụng. Tải nhiệt thường thay đổi theo số lượng người, thiết bị điện và điều kiện bên ngoài.
Trong phòng server, nguồn nhiệt chính đến từ thiết bị IT và có thể duy trì liên tục. Vì vậy, thiết kế cooling phải tập trung vào tải thiết bị, phân phối khí và khả năng kiểm soát điều kiện tại khu vực server tiếp nhận khí.
Một khác biệt khác là yêu cầu dự phòng. Với hệ thống IT quan trọng, thiết kế cooling thường phải tính đến khả năng duy trì làm mát khi một thiết bị hoặc một phần hệ thống cần bảo trì. Cấu hình dự phòng có thể khác nhau tùy yêu cầu về tính liên tục của từng Data Center.
Cách lựa chọn hệ thống điều hòa chính xác cho phòng server
Xác định tải nhiệt IT
Đây là bước cơ bản trước khi lựa chọn công suất cooling. Cần xác định số lượng rack, thiết bị dự kiến lắp đặt, công suất tiêu thụ và tải hiện tại cũng như khả năng mở rộng.
Không nên chọn công suất điều hòa chỉ dựa vào diện tích phòng.
Đánh giá mật độ nhiệt
Hai phòng có cùng tổng tải nhiệt nhưng phân bố tải khác nhau có thể cần phương án airflow khác nhau. Nếu tải tập trung tại một số rack, In-Row Cooling hoặc phương án cooling cục bộ có thể cần được đánh giá.
Phân tích airflow
Cách bố trí rack phải được xem xét cùng với hướng cấp và hồi khí. Mục tiêu là hạn chế khí nóng quay trở lại khu vực cấp khí lạnh và giảm nguy cơ xuất hiện hot spot.
Cold Aisle và Hot Aisle là hai cách tổ chức hướng rack phổ biến để kiểm soát đường đi của khí. Containment có thể được sử dụng để hạn chế sự trộn lẫn giữa khí cấp và khí hồi khi điều kiện công trình phù hợp.
Xác định yêu cầu dự phòng
N+1 và 2N là những khái niệm thường gặp khi thiết kế hệ thống dự phòng. N+1 có nghĩa hệ thống có thêm một năng lực dự phòng ngoài số lượng thiết bị cần thiết cho tải thiết kế. 2N hướng tới hai hệ thống có khả năng đáp ứng tải theo cấu hình độc lập.
Không có một cấu hình dự phòng duy nhất phù hợp cho mọi Data Center. Quyết định cần dựa trên yêu cầu vận hành, mức độ quan trọng của hệ thống, khả năng bảo trì và thiết kế tổng thể.
Xem Thêm Tiêu Chuẩn Kỹ Thuật Khi Lắp Đặt Điều Hòa VRV
Thiết kế airflow cho phòng server và Data Center
HRT hoàn thiện kết nối máy Package - trong nhà máy Giấy Miza Nghi Sơn - Thanh Hóa
Airflow quyết định khí lạnh có đến đúng vị trí cần làm mát hay không. Nếu khí lạnh không được phân phối đúng, việc tăng công suất cooling chưa chắc giải quyết được hot spot.
Trong cấu hình sử dụng sàn nâng, khí lạnh có thể được đưa vào không gian phía dưới sàn và cấp lên khu vực cần làm mát. Với hệ thống khác, khí có thể được cấp qua ống gió hoặc thiết bị đặt gần rack.
Điều quan trọng là phải kiểm soát đường đi của khí từ thiết bị cooling tới cửa hút server và từ cửa xả server trở về thiết bị xử lý. STULZ cũng nhấn mạnh việc kiểm soát trộn lẫn giữa khí nóng và khí lạnh trong các cấu hình Data Center sử dụng containment.
Kiểm soát nhiệt độ và độ ẩm
Không nên áp dụng một mức nhiệt độ hoặc độ ẩm cố định cho mọi phòng server và Data Center. Thông số thiết kế phải căn cứ vào yêu cầu của thiết bị IT, tài liệu nhà sản xuất, cấu hình hệ thống và điều kiện vận hành thực tế.
Độ ẩm cũng cần được kiểm soát phù hợp để hạn chế các điều kiện bất lợi cho thiết bị. Trong một số hệ thống Precision Cooling, thiết bị có chức năng xử lý độ ẩm bên cạnh chức năng làm lạnh.
Điểm cần quan tâm là điều kiện tại khu vực thiết bị IT, không chỉ giá trị trung bình của toàn bộ phòng. Việc bố trí cảm biến cần phản ánh được điều kiện thực tế mà server đang tiếp nhận.
Giám sát hệ thống điều hòa chính xác
Một hệ thống cooling cho Data Center cần có khả năng theo dõi các thông số vận hành quan trọng như nhiệt độ, độ ẩm, trạng thái thiết bị và cảnh báo lỗi.
Việc tích hợp với BMS hoặc hệ thống quản lý hạ tầng Data Center tùy thuộc vào kiến trúc công trình. Mục tiêu là giúp người vận hành nhận biết sớm sự thay đổi của điều kiện môi trường và trạng thái thiết bị.
Xu hướng hiện nay còn hướng tới điều khiển cooling dựa trên dữ liệu vận hành. Daikin và NTT DATA đã công bố chương trình thử nghiệm sử dụng AI để dự đoán điều kiện nhiệt của server và tối ưu phối hợp giữa HVAC, chiller và liquid cooling. Đây là hướng phát triển công nghệ, không phải yêu cầu bắt buộc đối với mọi Data Center.
Xem Thêm Điều Hòa Công Nghiệp Cho Nhà Máy, Kho Và Xưởng
Những sai lầm thường gặp khi thiết kế cooling cho phòng server
Sai lầm đầu tiên là chọn công suất điều hòa chỉ dựa trên diện tích. Cách tính này bỏ qua tải nhiệt thực tế từ server và sự phân bố tải theo từng rack.
Sai lầm tiếp theo là chỉ quan tâm đến nhiệt độ trung bình mà không kiểm tra airflow. Một phòng có nhiệt độ trung bình phù hợp vẫn có thể tồn tại hot spot tại khu vực có tải nhiệt cao.
Việc không tính đến khả năng mở rộng cũng tạo ra hạn chế khi số lượng rack hoặc công suất thiết bị tăng trong tương lai.
Ngoài ra, thiết kế cần xem xét dự phòng, vị trí cảm biến, thoát nước ngưng, khả năng bảo trì và phương án vận hành khi một thiết bị cooling tạm thời ngừng hoạt động.
Khi nào nên dùng CRAC, CRAH hoặc In-Row Cooling?
HRT thi công hệ thống điều hòa âm trần tại nhà máy giấy Nghi Sơn - Thanh Hóa
Không thể lựa chọn thiết bị chỉ từ tên gọi “phòng server” hay “Data Center”.
Với phòng có tải nhiệt được phân bố tương đối đồng đều, Room-Level Cooling bằng CRAC hoặc CRAH có thể là một phương án phù hợp nếu được thiết kế đúng tải và airflow.
Với Data Center có mật độ nhiệt tập trung theo hàng hoặc xuất hiện hot spot, In-Row Cooling có thể được xem xét để đưa khả năng xử lý nhiệt tới gần rack hơn. Các hệ thống row-based cooling hiện được nhà sản xuất định hướng cho những ứng dụng có tải nhiệt tập trung và mật độ cao.
Khi mật độ nhiệt tiếp tục tăng, đặc biệt ở các môi trường tính toán hiệu năng cao, rack cooling hoặc liquid cooling có thể được đánh giá cùng với cooling cấp phòng. Phương án cuối cùng cần dựa trên đặc tính thiết bị IT và thiết kế cơ điện của công trình.
Kết luận
Hệ thống điều hòa chính xác cho phòng server và Data Center phải được lựa chọn dựa trên tải nhiệt, mật độ rack, airflow, yêu cầu kiểm soát môi trường, dự phòng và khả năng mở rộng. CRAC, CRAH, Room-Level Cooling, In-Row Cooling và Liquid Cooling có phạm vi ứng dụng khác nhau, vì vậy không nên chọn thiết bị chỉ dựa trên diện tích phòng hoặc công suất danh nghĩa.
HRT hiện công bố giải pháp CRAC/CRAH và Precision Cooling cho Data Center, phòng server, cùng các nội dung liên quan đến hệ thống HVAC trung tâm dữ liệu trên website của doanh nghiệp. Khi triển khai thực tế, cấu hình thiết bị cần được xác định từ dữ liệu tải nhiệt và điều kiện công trình cụ thể.
Nếu doanh nghiệp đang nghiên cứu hệ thống làm mát cho phòng server hoặc Data Center, việc khảo sát tải IT, bố trí rack và airflow nên được thực hiện trước khi lựa chọn thiết bị.
Thông tin liên hệ
Công Ty Điều Hòa Thông Gió HRT
Địa chỉ: Số 9TT7 Đường Foresa 7A, KĐT Sinh Thái Tasco, Phường Xuân Phương, TP Hà Nội, Việt Nam
Hotline: 0916 181 080
Email: CEO@hrt.vn
FAQ về hệ thống điều hòa chính xác cho phòng server và Data Center
Điều hòa chính xác là gì?
Điều hòa chính xác là hệ thống cooling được thiết kế cho các môi trường cần kiểm soát điều kiện nhiệt và độ ẩm ổn định, trong đó phòng server và Data Center là những ứng dụng điển hình.
Phòng server có bắt buộc dùng điều hòa chính xác không?
Không thể kết luận chỉ dựa trên tên gọi phòng server. Cần đánh giá tải nhiệt, thiết bị IT, yêu cầu vận hành, điều kiện môi trường và mức độ liên tục cần thiết trước khi lựa chọn hệ thống.
CRAC và CRAH khác nhau như thế nào?
CRAC sử dụng chu trình lạnh trực tiếp với máy nén. CRAH sử dụng nước lạnh qua coil trao đổi nhiệt để xử lý không khí. Cả hai đều có thể được sử dụng trong hệ thống Precision Cooling tùy thiết kế.
Khi nào nên dùng In-Row Cooling?
In-Row Cooling phù hợp để xem xét khi tải nhiệt tập trung theo hàng rack hoặc cần xử lý các khu vực có mật độ nhiệt cao. STULZ hiện định hướng giải pháp row cooling cho các ứng dụng high-density và hot spot management.
Làm thế nào xác định công suất điều hòa cho phòng server?
Cần bắt đầu từ tải nhiệt IT, số lượng rack, công suất thiết bị, tải phụ trợ và khả năng mở rộng. Diện tích phòng chỉ là một trong các thông tin của bài toán thiết kế.
Data Center có mật độ nhiệt cao có cần Liquid Cooling không?
Không phải mọi Data Center đều cần Liquid Cooling. Việc lựa chọn phụ thuộc vào loại server, mật độ công suất, yêu cầu làm mát và thiết kế hệ thống.