Các mục tiêu thiết kế hệ thống lạnh

 

Để thiết kế được giải pháp làm mát hiệu quả cho phòng máy tính hoặc trung tâm dữ liệu, cần phải lập các mục tiêu thiết kế. Kinh nghiệm cho thấy nên lập các mục tiêu như sau:


Khả năng thích ứng:
• Lập kế hoạch để tăng mật độ tải điện tới hạn
• Sử dụng hệ thống làm lạnh tiêu chuẩn, dạng mô đun để tăng khả năng thay đổi
• Cho phép tăng công suất làm lạnh mà không ảnh hưởng đến tải lạnh
• Cải thiện khả năng phân phối tải lạnh mà không ảnh hưởng đến tải lạnh


Khả năng sẵn có:
• Giảm thiểu sai sót do con người bằng cách sử dụng các thành phần dạng mô đun
• Cung cấp hệ thống lạnh dự phòng ở mức tối đa trong ngân sách cho phép
• Loại bỏ hiện tượng trộn khí bằng cách tách dòng khí cấp (khí lạnh) và khí hồi (khí nóng) để tối ưu hóa hiệu suất làm mát
• Tối thiểu hóa luồng khí hao phí để tối đa hóa công suất làm mát
• Tối thiểu hóa khả năng rò rỉ chất lỏng trong khu vực phòng máy và thiết lập hệ thống phát hiện rò rỉ
• Tối thiểu hóa mức thay đổi nhiệt độ tại đầu vào của những thiết bị nhạy cảm
• Điều khiển độ ẩm để tránh hiện tượng điện tích tĩnh và không cho nấm mốc phát triển


Khả năng bảo trì:
• Triển khai giải pháp hiệu quả nhưng đơn giản nhất để tối thiểu hóa nhu cầu về trình độ kỹ thuật cần thiết khi đánh giá, vận hành và bảo dưỡng hệ thống
• Sử dụng hệ thống làm mát tiêu chuẩn, dạng mô đun để đơn giản hóa công việc bảo trì, bảo dưỡng
• Đảm bảo có thể tiến hành bảo trì, bảo dưỡng hệ thống chỉ thông qua 1 hợp đồng đơn giản
Khả năng quản lý:
• Cung cấp dữ liệu hoạt động làm mát chính xác thông qua giao diện quản lý
• Cung cấp khả năng truy cập hệ thống giám sát tại chỗ và từ xa


Chi phí:
• Tối ưu hóa chi phí đầu tư nhờ kết hợp nhu cầu làm mát với công suất dự phòng và kế hoạch mở rộng
• Đơn giản hóa công việc triển khai để giảm chi phí lao động
• Sử dụng hệ thống làm mát tiêu chuẩn, dạng mô đun để hạ chi phí bảo trì, bảo dưỡng
• Cung cấp công suất làm mát dự phòng và hệ thống phân phối khí hợp lý với chi phí thấp nhất
Sau khi đã thiết lập được các mục tiêu thiết kế, cần tiến hành thêm một số bước để đảm bảo hệ thống làm mát cho trung tâm dữ liệu hoạt động hiệu quả nhất:
• Xác định tải nhiệt và tải tới hạn: Xác định tải nhiệt tới hạn bằng cách xác định tải của thiết bị sẽ lắp đặt trong không gian yêu cầu. Tuy nhiên, đây chỉ là một phần của toàn bộ tải nhiệt. Ngoài ra, cần phải cộng thêm tải nhiệt từ thiết bị thắp sáng, con người, và nhiệt truyền dẫn từ các không gian xung quanh. Thông thường có thể tính tối thiểu là 1 tấn lạnh (12000Btu/h/ 3516W) cho mỗi 37m2 sàn thiết bị IT.
• Xác định nhu cầu công suất dự vào đơn vị tủ RLU (Rack Location Unit): Mật độ công suất được xác định tốt nhất là dựa trên đơn vị RLU do tất cả các nhà sản xuất đều sản xuất tủ với kích cỡ tương đương nhau. Có một khuynh hướng chung cho RLU là mật độ công suất RLU trung bình hàng năm đều tăng thêm. Thực tế là một phòng máy tính thường có các khu vực với mật độ công suất RLU khác nhau. Vì vậy quy tắc là phải cung cấp công suất làm mát cho các khu vực này bằng cách sử dụng mật độ RLU trung bình khi thiết kế trong khi vẫn phải đảm bảo đủ công suất làm mát cho khu vực RLU cao nhất cũng như thấp nhất.
• Xác định tốc độ khí yêu cầu cho mỗi RLU: Làm mát hiệu quả thể hiện ở cả việc cung cấp nhiệt độ thích hợp và tốc độ khí thích hợp cho tải nhiệt. Theo tiêu chuẩn ASHRAE, khi nhiệt độ tăng cần phải cung cấp khí vào hạ tầng hệ thống IT giữa mức nhiệt 68oF (20oC) và 75oF (24oC). Mặc dù các thiết bị điện tử hoạt động tốt hơn ở nhiệt độ thấp hơn nhưng không nên cung cấp khí ở nhiệt độ thấp hơn do nguy cơ đạt đến điểm ngưng tụ trên bề mặt thiết bị. Đối với tốc độ luồng khí, một thành phần tải đòi hỏi 160 CFM (271.8m3/h) trên mỗi tải điện 1kW.
• Thực hiện mô hình hóa CFD (Computation Fluid Dynamic): Có thể tiến hành mô hình hóa CFD cho diện tích khí dưới sàn cũng như trên sàn. Việc mô hình hóa CFD trong phòng máy tính sẽ cung cấp thông tin để ra quyết định về vị trí đặt thiết bị CRAC, thiết bị IT, tấm sàn, RLU mật độ cao, ... Hiện nay có rất nhiều phần mềm cho phép lập sơ đồ các cản trở của luồng khí cả dưới sàn và trên sàn để thể hiện chính xác hơn môi trường trong phòng.
• Xác định chiến lược bố nguồn điện trong phòng: Có hai quyết định chính trong việc xác định chiến lược phân phối nguồn trong phòng: (1) Đặt các thiết bị phân phối nguồn (PDU) ở đâu? (2) Chạy cáp điện trên hay dưới sàn?
• Xác định chiến lược phân bố tủ điện: Để xác định xem điện sẽ được phân phối như thế nào nhờ tủ điện, sử dụng nguồn cấp kép, cũng như cách lắp đặt dây cáp, cần phải hiểu tác động của việc phân bố điện lên hiệu quả làm mát, đặc biệt là vì nó liên quan đến luồng khí trong tủ điện.
• Xác định tác động của việc phân bố cáp trong phòng và tủ dữ liệu: Thông thường có 3 lựa chọn trong việc phân bố kết nối dữ liệu đến một RLU: (1) Nối home run cho tất cả cổng dữ liệu từ mỗi chuyển mạch mạng, (2) Cung cấp các patch panel thích hợp cho cả RLU và chuyển mạch với các kết nối chéo có sẵn sao cho có thể thực hiện kết nối server chỉ bằng dây cáp patch cable ở hai đầu, (3) Cung cấp một thiết bị chuyển mạch vùng biên ở mỗi rack, hàng, hoặc pod tùy thuộc vào nhu cầu băng thông. Phương pháp này được nhắc đến như là chuyển mạch khu vực.
• Xác định chiến lược khu vực làm mát: Việc làm mát hiệu quả cho phòng máy bao gồm cả loại bỏ nhiệt và bổ sung khí mát. Thường có 3 phương pháp làm mát thiết bị với công suất làm mát xác định theo bảng sau:
Làm mát phòng ~2kW mỗi RLU
Làm mát hàng ~8kW mỗi RLU
Làm mát tủ ~20kW mỗi RLU


Ngoài ra cũng cần xem xét nhu cầu làm mát mật độ cao và làm mát khu vực.
• Xác định phương thức làm mát: Để xác định phương thức làm mát, cần xác định loại điều hòa sẽ sử dụng. Có 4 loại điều hòa: (1) làm mát bằng khí, (2) làm mát bằng glycol, (3) làm mát bằng nước ngưng tụ (condenser water), (4) làm mát bằng nước lạnh (chilled water).
o Ngoài ra cũng cần xác định xem nhiệt sẽ được loại bỏ khỏi hệ thống như thế nào và loại làm mát dự phòng cần thiết, đồng thời có sẵn cho mỗi phương thức trên.
• Xác định phương thức phân phối lạnh: Có nhiều thuộc tính về kiến trúc ảnh hưởng đến hiệu quả làm mát. Chẳng hạn như việc thiết kế cần xem xét khu vực đặt phòng máy tính (đặt bên cạnh hay giữa các phòng), độ cao sàn nâng, độ cao trần giả,...
• Xác định các bố trí sàn: Phương thức “hot aisle/ cold aisle” được chấp nhận là tiêu chuẩn cho các RLU vì rất phù hợp. Phương thức này do tiến sĩ Robert Sullivan, đã từng làm việc cho IBM, phát minh và có thể áp dụng cho cả các dự án mới cũng như nâng cấp. Sau khi xác định lối đi nóng/lạnh, cần phải cân nhắc làm sao đặt các CRAC để đạt hiệu quả tối ưu. Mỗi phương thức lắp đặt đều cần xem xét về các thiết bị IT, mật độ nguồn điện, yêu cầu về tốc độ gió, cùng các yếu tố khác đã được nói ở trên.
• Xác định cách giám sát hiệu quả làm mát: Việc thiết kế và triển khai hệ thống giám sát môi trường có khả năng giám sát cho từng phòng, hàng, và tủ làm mát. Một kinh nghiệm thường thấy là hiệu quả làm mát được thiết lập cho một tải nhất định sẽ thay đổi rất nhanh. Vì vậy cần phải thu thập dữ liệu và xác định khuynh hướng cho các thông số môi trường cần thiết để việc thay đổi, thêm vào, bớt đi có thể thực hiện nhanh chóng.

 

UAP Solutions Việt Nam, nhà phân phối các sản phẩm điều hoà chính xác / máy lạnh chính xác DencoHappel, RC Group và giám sát môi trường ELSA, AVTECH, Linkwise ...

 

DencoHappel   RC Group    ELSA    AVTECH    Linkwise

LiveZilla Live Chat Software