Các giải pháp làm mát tối ưu cho Datacenter

Giải pháp Rack-Based Cooling


Giải pháp này được nâng cấp từ khái niệm Row-based Cooling, trong đó máy điều hòa và thiết bị tạo ẩm được đặt gần các thiết bị IT để làm mát. Nhờ đặt gần như vậy nên các đường khí sẽ ngắn hơn và làm mát chính xác hơn, dòng khí hầu như không bị ảnh hưởng bới cách lắp đặt thiết bị cũng như những hạn chế trong phòng. Toàn bộ công suất danh định của CRAC có thể được tận dụng và có thể đạt được mật độ công suất cao nhất (lên tới 50kW/rack).
Tương tự như row-cooling, thiết kế rack-oriented còn có một ưu điểm khác ngoài việc cho phép thiết kế các tủ rack với mật độ cao. Việc giảm độ dài đường khí cho phép giảm công suất quạt cần thiết của CRAC để tăng hiệu suất hoạt động.
Thiết kế rack-oriented cho phép xác định công suất làm mát và dự phòng chính xác cho nhu cầu của từng rack, vì vậy có thể lắp đặt cả tủ rack và máy chủ phiến trên cùng một hàng. Vấn đề lớn nhất của giải pháp này là cần có số lượng lớn máy điều hòa và đường ống tương đương. Giải pháp này cũng đòi hỏi đầu tư phần cứng lớn hơn.
Giải pháp rack-based cooling thường dùng nước lạnh hoặc ga lạnh để làm mát. Tuy nhiên, phần lớn các máy điều hòa thực tế không đưa trực tiếp nước lạnh vào tủ mà vào một đường ống hoặc thiết bị làm mát riêng được tích hợp vào thiết kế rack. Bản thân thiết bị này cũng được làm mát bằng khí.
Ngoài ưu điểm về hiệu quả làm mát, giải pháp rack-based cooling còn có một số ưu điểm khác:
- Giảm độ dài đường khí giúp giảm công suất quạt cần thiết của CRAC, do đó tăng hiệu suất hoạt động
- Thiết kế cho phép xác định chính xác công suất lạnh và công suất dự phòng cần thiết cho mỗi rack
- Rack-based cooling cho phép thiết kế trung tâm dữ liệu, phòng máy tính hoặc phòng server không cần sàn nâng
- Giải pháp cho phép nhiều dạng thiết kế cũng như hạn chế trong thiết kế phòng khác nhau. Chẳng hạn có thể quản lý các mô đun hỗ trợ chịu tải (load-bearing support) ở mức độ hàng, không cần ở mức độ phòng.


Giải pháp Row-Based Cooling


Các giải pháp làm mát kiểu truyền thống cho trung tâm dữ liệu, phòng máy tính và phòng server thường được thiết kế theo kiểu room-based, tức là làm mát toàn bộ phòng bằng các máy điều hòa đặt về một phía. Phương pháp này có thể chấp nhận được khi mật độ công suất là tối thiểu, do đó có ít vết nóng trong phòng. Tuy nhiên, các thiết kế theo kiểu room-based sẽ bị ảnh hưởng bởi các đặc điểm trong phòng như độ cao trần, hình dạng phòng, các vật cản trên và dưới sàn, cách bố trí rack, khu vực để CRAC, cách bố trí điện,...
Với giải pháp row-oriented, các thiết bị CRAC được thiết kế riêng cho từng hàng rack nên sẽ tập trung làm mát cho hàng đó. Thiết bị CRAC có thể được lắp giữa các rack, hoặc phía trên đầu, hoặc dưới sàn. So sánh với thiết kế theo kiểu room-oriented thì ở thiết kế loại này, các đường khí sẽ ngắn hơn nên sẽ đi chính xác hơn. Ngoài ra, việc dự đoán hướng luồng khí sẽ dễ dàng hơn, toàn bộ công suất danh định của CRAC có thể được tận dụng, và có thể thiết kế mật độ công suất cao hơn.
Ngoài ưu điểm về hiệu quả làm mát, giải pháp row-based cooling còn có một số ưu điểm khác:
- Giảm độ dài đường khí, do đó giảm công suất yêu cầu của quạt CRAC, giúp tăng hiệu suất hoạt động
- Thiết kế row-oriented cho phép thiết kế công suất làm mát và dự phòng theo từng hàng rack
- Giải pháp row-based cooling cho phép làm mát trung tâm dữ liệu, phòng máy tính hay phòng server không cần sàn nâng
- Làm mát theo hàng cho phép nhiều dạng thiết kế cũng như hạn chế trong thiết kế phòng. Chẳng hạn có thể quản lý các mô đun hỗ trợ chịu tải (load-bearing support) ở mức độ hàng, không cần ở mức độ phòng.


Giải pháp Room-Based Cooling


Các giải pháp làm mát kiểu truyền thống cho trung tâm dữ liệu, phòng máy tính và phòng server thường được thiết kế theo kiểu room-based, tức là làm mát toàn bộ phòng bằng các máy điều hòa đặt về một phía. Phương pháp này có thể chấp nhận được khi mật độ công suất là tối thiểu, do đó có ít vết nóng trong phòng.
Một giải pháp làm mát room-based hiệu quả bắt đầu bằng hiệu hiểu rõ các tiêu chí thiết kế quan trọng để đánh giá chính xác nhu cầu làm mát, các khu vực có thể phát sinh vết nóng, các yếu tố thiết kế như sàn nâng, ống gió lắp trên trần, cấu trúc phòng, các chiến lược hành lang khí nóng lạnh,...
Đối với các trung tâm dữ liệu lớn, giải pháp làm mát room-based vẫn là giải pháp kinh tế nhất và nếu cần thiết thì có thể kết hợp với giải pháp row-based và rack-based. Cách kết hợp kiểu này phù hợp với các trung tâm dữ liệu có mật độ công suất rack khác nhau ở các khu vực khác nhau. Khi đó mỗi giải pháp sẽ có vai trò riêng trong phòng máy:
- Room-based: Cung cấp khí mát cho phòng nhưng chủ yếu là phục vụ các khu vực có mật độ công suất thấp với các thiết bị khác nhau như thiết bị truyền thông, server mật độ thấp, và khu vực lưu trữ.
- Row-based: Cung cấp khí mát cho khu vực mật độ cao hoặc rất cao với server phiến hoặc server 1U.
- Rack-based: Cung cấp khí mát cho khu vực có các rack mật độ cao để riêng lẻ hoặc rack mật độ rất cao.
Các nhà sản xuất cung cấp nhiều loại hệ thống làm mát kiểu room-oriented cho phòng máy nhỏ và lớn khác nhau. Nhiều trường hợp phòng máy nhỏ có thể triển khai rất hiệu quả giải pháp làm mát rack-based kết hợp với giải pháp cách nhiệt và giải nhiệt. Phòng máy lớn có thể thiết kế các giải pháp làm mát cho trung tâm dữ liệu, phòng máy tính hay phòng server, kết hợp với giải pháp giải nhiệt và các cuộn tiết kiệm (economizer).


Giải pháp dùng Economizer


Hệ thống làm mát cho trung tâm dữ liệu là mục tiêu chính để cải thiện hiệu suất sử dung năng lượng. Hệ thống làm mát, bao gồm thiết bị làm mát và tạo luồng khí, có thể chiếm tới 38% tiêu thụ năng lượng của toàn bộ trung tâm. Tuy nhiên, cũng có những thiết bị công nghệ như Economizer có thể giảm đáng kể chi phí này.
Hệ thống ecnonomizer có thể cải thiện đáng kể tiêu thụ năng lượng. Ở nhiều khu vực, economizer cũng có thể cho phép sử dụng khí mát ngoài trời bổ sung làm mát cho trung tâm dữ liệu và cung cấp “free cooling” trong những tháng mùa đông. Một nghiên cứu về hệ thống điều khiển tòa nhà phát hiện rằng tính trung bình thì các tòa nhà sử dụng hệ thống lạnh/sưởi có thiết bị economizer có thể tiết kiệm khoảng 13% lượng điện tiêu thụ so với tòa nhà không dùng thiết bị này.
Các loại economizer và nguyên lý hoạt động:
Có hai loại hệ thống economizer cơ bản là loại khí và loại lỏng. Mặc dù cả hai loại đều có mục tiêu cuối cùng là free cooling nhưng chúng có những điểm khác nhau căn bản, tác động đến đến môi trường mà chúng được ứng dụng.
Economizer khí hoạt động như một cơ cấu điều khiển điều chỉnh việc sử dụng khí ngoài trời để làm mát cho phòng hay tòa nhà. Nó sẽ hút một lượng khí ngoài trời vừa đủ để đáp ứng nhu cầu làm mát. Các cảm biến của economizer khí đo nhiệt độ khí trong phòng và ngoài trời. Nếu điều kiện ngoài trời phù hợp để sử dụng khí cho việc làm mát, economizer sẽ hút khí ngoài trời để thực hiện làm mát một phần hoặc toàn phần cho khu vực cần làm mát. Khi việc này diễn ra, nhu cầu hoạt động của hệ thống điều hòa sẽ giảm một phần hoặc toàn bộ, do đó giảm đáng kể tiêu thụ điện.
Economizer khí có hai loại: loại khí khô (dry air) và khí được xử lý qua quá trình bay hơi (evaporatively conditioned). Loại đầu tiên phổ biến hơn nhưng chỉ được dùng hạn chế ở một số khu vực địa lý do vấn đề ô nhiễm và chi phí năng lượng để thêm thêm ẩm vào phòng khi độ ẩm ngoài trời quá thấp hoặc quá cao. Loại thứ hai là một phương pháp khá kinh tế với việc xử lý khí trước khi đưa vào trung tâm dữ liệu, nhưng độ tin cậy không cao (nguy cơ đọng sương và nhu cầu bảo trì lớn) đã làm phương pháp này không hấp dẫn đối với hầu hết những người vận hành trung tâm dữ liệu.
Economizer lỏng thường được tích hợp vào hệ thống làm mát dạng chilled water hoặc glycol. Loại economizer này làm việc kết hợp với vòng lặp giải nhiệt gồm có một tháp làm lạnh hoặc tháp giải nhiệt khô để đáp ứng nhu cầu làm mát. Khi economizer hoạt động, chất lỏng trong hệ thống làm mát đi qua cuộn giải nhiệt lắp thêm và giảm thiểu nhu cầu hoạt động của chiller/ máy nén.
Trong những tháng trời lạnh, dung dịch glycol hồi về từ tháp giải nhiệt khô hoặc tháp làm mát ngoài trời đi vào thiết bị CRAC được đưa đến một cuộn thứ hai, cuộn này trở thành cuộn làm mát chính cho phòng. Miễn là dung dịch làm mát thấp hơn 8oF (4,4oC) so với nhiệt độ khí về thiết bị CRAC thì hệ thống sẽ đạt hiệu quả khi hoạt động free cooling do có thể giảm thiểu tải ở cuộn đầu. Tương tự đối với thiết bị CRAH, một dàn tản nhiệt thứ hai giữa dung dịch tháp làm mát và vòng lặp chilled water sẽ lấy đi một phần nhiệt từ vòng lặp nước hồi, do đó giảm tải cho chiller.
 

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