Đường ống làm mát Data Center: Vai trò và cách lựa chọn

Máy chủ hoạt động liên tục tạo ra lượng nhiệt cần được đưa ra khỏi thiết bị để duy trì điều kiện vận hành phù hợp. Trong nhiều hệ thống, đường ống làm mát Data Center đảm nhiệm việc vận chuyển chất lỏng phục vụ quá trình trao đổi nhiệt. Tuy nhiên, mỗi tuyến ống có chức năng và yêu cầu riêng. Cùng Phú An Khang tìm hiểu cách phân biệt các tuyến ống, những yếu tố cần kiểm soát và nguyên tắc lựa chọn vật liệu cho trung tâm dữ liệu.

Đường ống tham gia làm mát trung tâm dữ liệu như thế nào?

Đường ống làm mát Data Center

Data Center, hay trung tâm dữ liệu, là nơi tập trung máy chủ, thiết bị lưu trữ và thiết bị mạng. Khi hoạt động, các thiết bị này phát sinh nhiệt. Hệ thống làm mát có nhiệm vụ tiếp nhận và chuyển lượng nhiệt đó ra ngoài theo phương án thiết kế.

Ở cấu hình sử dụng nước lạnh, đường ống đưa nước tới bộ trao đổi nhiệt của thiết bị làm mát không khí. Nước tiếp nhận nhiệt rồi quay về hệ thống để được làm lạnh hoặc thải nhiệt trước khi tiếp tục tuần hoàn.

Ở cấu hình làm mát bằng chất lỏng trực tiếp đến chip, chất lỏng đi qua các tấm trao đổi nhiệt tiếp xúc với bộ xử lý. Nhiệt được truyền vào chất lỏng và đưa ra khỏi thiết bị qua hệ thống tuần hoàn chuyên dụng.

Không phải mọi Data Center đều sử dụng cùng một cấu hình làm mát. Có nơi chủ yếu làm mát bằng không khí, có nơi kết hợp nhiều giải pháp. Vì vậy, cần hiểu sơ đồ công nghệ trước khi lựa chọn đường ống.

Phân biệt các tuyến ống trước khi chọn vật liệu

Một trung tâm dữ liệu có thể xuất hiện nhiều loại đường ống liên quan đến làm mát. Chúng không thể thay thế cho nhau chỉ vì cùng nằm trong phòng kỹ thuật.

Tuyến ống	Chức năng chính	Điểm cần phân biệt
Đường nước lạnh của công trình	Vận chuyển nước tới các bộ trao đổi nhiệt	Làm việc theo điều kiện của hệ thống nước lạnh
Đường chất lỏng làm mát phía thiết bị IT	Tuần hoàn chất lỏng tới tủ máy hoặc máy chủ	Yêu cầu tương thích với thiết bị, chất lỏng và độ sạch
Đường môi chất lạnh	Vận chuyển môi chất trong chu trình lạnh	Có yêu cầu riêng về vật liệu, áp suất và phương pháp nối
Đường thoát nước ngưng	Dẫn nước ngưng ra khỏi thiết bị khi có phát sinh	Là tuyến thoát nước, không phải tuyến tuần hoàn làm mát

Trong cấu hình sử dụng bộ phân phối chất lỏng làm mát CDU dạng lỏng–lỏng, vòng nước phía công trình và vòng chất lỏng phía thiết bị IT có thể được tách biệt qua bộ trao đổi nhiệt. Cách bố trí này hỗ trợ kiểm soát nhiệt độ, áp suất và chất lượng chất lỏng ở phía thiết bị.

Do đó, vật liệu phù hợp với tuyến nước phía công trình chưa chắc phù hợp với tuyến đi vào máy chủ.

Bốn yêu cầu quan trọng của đường ống làm mát Data Center

Độ kín của toàn bộ hệ thống

Rò rỉ gần thiết bị điện tử có thể gây hậu quả lớn, nên độ kín cần được xem xét ở cả thân ống, mối nối, van và các điểm đấu nối thiết bị.

Chất lượng ống chỉ là một phần. Phương pháp lắp nối, lực tác động từ đường ống, chuyển vị khi nhiệt độ thay đổi và khả năng kiểm tra cũng ảnh hưởng đến độ kín khi vận hành.

Những vị trí cần tháo lắp để bảo trì phải được thiết kế phù hợp, đồng thời có phương án giám sát rò rỉ tại khu vực cần bảo vệ.

Lưu lượng phù hợp đến từng nhánh

Hệ thống cần đưa đủ chất lỏng tới các thiết bị theo yêu cầu trao đổi nhiệt. Một tuyến ống quá nhỏ hoặc bố trí nhiều đoạn gây cản trở có thể làm tăng tổn thất áp suất.

Ngược lại, chọn ống lớn tùy ý không bảo đảm hệ thống hoạt động tốt hơn. Kích thước ống cần được xem xét cùng máy bơm, van điều khiển, chiều dài tuyến và nhu cầu của từng nhánh.

Điều quan trọng là sự phối hợp của toàn hệ thống, thay vì chỉ tăng công suất bơm khi thấy khả năng làm mát chưa đạt.

Kiểm soát ngưng tụ trên bề mặt

Bề mặt đường ống đủ lạnh có thể làm hơi ẩm trong không khí ngưng tụ thành nước. Hiện tượng này đôi khi bị nhầm với rò rỉ tại mối nối.

Với các tuyến có nguy cơ ngưng tụ, cần lựa chọn và thi công lớp cách nhiệt, lớp ngăn hơi phù hợp. Các vị trí van, giá đỡ và mối nối cũng cần được xử lý đồng bộ.

Không phải mọi vòng làm mát đều vận hành ở cùng nhiệt độ. Biện pháp chống ngưng tụ phải dựa trên điều kiện thực tế của tuyến ống và môi trường xung quanh.

Thuận tiện bảo trì và cô lập sự cố

Data Center thường đặt yêu cầu cao về tính liên tục. Vì vậy, đường ống cần được bố trí để người vận hành có thể tiếp cận van, kiểm tra mối nối và bảo dưỡng thiết bị.

Phương án chia nhánh, cô lập và dự phòng phụ thuộc vào mức độ sẵn sàng mà công trình yêu cầu. Việc có nhiều van không tự bảo đảm khả năng duy trì hoạt động; các van phải được bố trí đúng chức năng và có quy trình vận hành rõ ràng.

Có thể sử dụng ống nhựa cho hệ thống làm mát không?

Ống nhựa có thể được xem xét cho một số tuyến khi đáp ứng đầy đủ yêu cầu thiết kế và được các bên liên quan chấp thuận. Tuy nhiên, không nên suy luận rằng mọi ống HDPE, PP-R hoặc PVC-U đều dùng được cho mọi vị trí trong Data Center.

Việc đánh giá cần dựa trên:

• Nhiệt độ và áp suất làm việc, kể cả các trạng thái vận hành bất thường được thiết kế xét đến.
• Thành phần chất lỏng, chất chống đông hoặc chất xử lý nước nếu có.
• Yêu cầu về độ sạch và khả năng tương thích với thiết bị.
• Đặc điểm giãn nở nhiệt, giá đỡ và phương pháp kết nối.
• Yêu cầu về cháy, khói và vị trí lắp đặt của công trình.

Thông số chịu áp ở một điều kiện tham chiếu không đủ để kết luận ống phù hợp với toàn bộ chế độ vận hành.

Đặc biệt, tuyến chất lỏng phía máy chủ có thể yêu cầu vật liệu, đầu nối và chất làm mát được nhà sản xuất thiết bị quy định. Không nên tự thay bằng vật tư cấp nước thông thường chỉ vì kích thước kết nối tương đương.

Tương tự, việc một loại ống phù hợp với thoát nước ngưng không có nghĩa nó phù hợp với đường nước lạnh chịu áp hoặc đường môi chất lạnh.

Những sai lầm dễ gặp khi chuẩn bị hệ thống

Chọn ống trước khi xác định cấu hình làm mát

Nếu chưa biết tuyến đang dẫn nước lạnh, dung dịch làm mát hay môi chất lạnh, việc lựa chọn vật tư dễ sai ngay từ đầu.

Cần xác định rõ chức năng từng tuyến, điểm kết nối và yêu cầu của thiết bị trước khi chốt sản phẩm.

Chỉ quan tâm đến thân ống

Một hệ thống còn có van, gioăng, bộ lọc, đầu nối và nhiều chi tiết khác. Chỉ một thành phần không tương thích cũng có thể ảnh hưởng đến khả năng vận hành.

Vì vậy, tính phù hợp cần được kiểm tra cho toàn bộ những bộ phận tiếp xúc với chất lỏng.

Bỏ qua độ sạch trước khi đưa vào sử dụng

Mạt gia công, bụi và vật lạ còn trong đường ống có thể gây khó khăn cho van, bộ lọc hoặc các đường dẫn nhỏ trong thiết bị trao đổi nhiệt.

Hệ thống cần được làm sạch, kiểm tra và nghiệm thu theo yêu cầu thiết kế, thiết bị trước khi vận hành. Không áp dụng tùy tiện cách súc rửa của đường nước sinh hoạt cho vòng làm mát chuyên dụng.

Mở rộng tủ máy nhưng chưa đánh giá lại đường ống

Khi bổ sung máy chủ hoặc tăng mật độ thiết bị, tải nhiệt và nhu cầu làm mát có thể thay đổi. Việc kéo thêm nhánh ống chưa đủ để bảo đảm hệ thống đáp ứng.

Cần rà soát cả khả năng thải nhiệt, phân phối chất lỏng, điều khiển và dự phòng trước khi mở rộng.

Chuẩn bị thông tin gì khi lựa chọn vật tư?

Để trao đổi hiệu quả với đơn vị thiết kế và nhà cung cấp, chủ đầu tư nên có sơ đồ hệ thống, chức năng từng tuyến, loại chất lỏng, điều kiện vận hành và yêu cầu kết nối.

Các yêu cầu về bảo trì, mở rộng, hồ sơ sản phẩm và nghiệm thu cũng nên được xác định từ đầu. Cách chuẩn bị này giúp hạn chế thay đổi vật tư trong quá trình thi công và tránh lựa chọn theo kinh nghiệm của một công trình khác.

Đường ống làm mát Data Center cần được lựa chọn như một phần của hệ thống trao đổi nhiệt hoàn chỉnh. Hiểu đúng chức năng tuyến ống và yêu cầu thiết bị là cơ sở để đánh giá vật liệu phù hợp. Với những hạng mục được thiết kế sử dụng ống và phụ kiện Nhựa Tiền Phong, bạn có thể liên hệ Phú An Khang – Nhà Phân phối chính thức Nhựa Tiền Phong tại Quảng Ngãi để trao đổi thông tin sản phẩm theo hồ sơ công trình.