Giữ không khí trong lành bên trong các cơ sở trung tâm dữ liệu là chìa khóa để vận hành hiệu quả tối đa và bảo vệ thiết bị điện tử. Người vận hành phải cân bằng điều này với việc giảm thiểu việc sử dụng năng lượng HVAC làm tăng lượng khí thải nhà kính. Tony Abate, Phó chủ tịch kiêm Giám đốc công nghệ, AtmosAir Solutions, thảo luận về một cách để đạt được cả hai mục tiêu.
Nhu cầu ngày càng tăng về việc xây dựng các trung tâm dữ liệu mới – và nâng cấp các trung tâm hiện có – để đáp ứng nhu cầu của AI đang đặt trọng tâm mới vào việc sử dụng các công nghệ để khiến chúng hoạt động hiệu quả và bền vững hơn. AI đòi hỏi nhiều khả năng xử lý dữ liệu hơn, sức mạnh tính toán cao và hoạt động liên tục. Tất cả những điều này cộng lại sẽ tạo ra nhiều khả năng hơn cho trung tâm dữ liệu, nhiều diện tích hơn và nhiều máy móc hơn đang hoạt động.
Người ta đã nói nhiều lần rằng các trung tâm dữ liệu đã trở nên thiết yếu đối với cuộc sống hiện đại của chúng ta. Hãy nghĩ đến tất cả những thứ bạn chạm vào hàng ngày được truyền đến các dịch vụ dựa trên đám mây, tất cả đều có máy chủ được đặt trong các trung tâm dữ liệu. Máy tính cá nhân hoặc máy tính xách tay, điện thoại thông minh, chuông cửa thông minh và thậm chí cả ô tô của bạn đều gửi và nhận dữ liệu từ một vị trí tập trung.
Do đó, nhu cầu và sự tăng trưởng đối với các trung tâm dữ liệu là chưa từng có. Theo McKinsey, thị trường trung tâm dữ liệu dự kiến sẽ tăng trưởng từ nhu cầu hiện tại là 25GW vào năm 2024 lên 80GW vào năm 2030. Để đưa ra một số quan điểm ở đây, 1GW bằng một tỷ watt. Một nhà máy điện với công suất 1GW có thể cung cấp điện cho 876,000 ngôi nhà trong một năm. Các trung tâm dữ liệu sẽ tiêu thụ một lượng điện đáng kể và nhu cầu xây dựng các cơ sở mới và cải thiện các cơ sở cũ sẽ tăng lên đáng kể.
Các trung tâm dữ liệu này sẽ cần nhiều điện hơn không chỉ để vận hành máy móc mà còn để vận hành cơ sở. Một yếu tố chính trong các tòa nhà có diện tích lớn này là HVAC (Hệ thống sưởi ấm, thông gió và điều hòa không khí).
Nhìn vào bức tranh lớn hơn
Có hai cân nhắc chính về HVAC sẽ giúp các trung tâm dữ liệu hoạt động tốt hơn. Một là khả năng làm mát đủ; máy móc tạo ra nhiệt và cần nhiệt độ mát hơn. Các trung tâm dữ liệu có máy chủ mật độ cao cần duy trì nhiệt độ trong khoảng 64-72F để đảm bảo các chip trong máy không bị quá nhiệt, điều này sẽ cản trở hiệu suất của chúng và dẫn đến hỏng hóc. Điều này có thể gây ra hậu quả thảm khốc trong các trung tâm dữ liệu, nơi hầu hết các máy móc đều phải hoạt động liên tục.
Tầm quan trọng của chất lượng không khí
Điều hòa không khí bên ngoài là một yếu tố quan trọng trong bất kỳ tòa nhà nào mà việc kiểm soát nhiệt độ là rất quan trọng. Đây là nơi sử dụng hầu hết năng lượng HVAC. Sử dụng các chiến lược để hạn chế sự xâm nhập của không khí bên ngoài là rất quan trọng để cải thiện hiệu quả năng lượng trong một trung tâm dữ liệu.
Các hạt bụi có thể được đưa vào từ bên ngoài hoặc bên trong tòa nhà có thể tích tụ trên máy chủ và cản trở quá trình làm mát, dẫn đến hỏng thiết bị. Ngoài ra, các chất gây ô nhiễm dạng khí như lưu huỳnh đioxit và hydro sunfua có thể ăn mòn và làm hỏng máy chủ. Các biện pháp điển hình được thực hiện để giảm các chất gây ô nhiễm này là tăng không khí bên ngoài để pha loãng các chất gây ô nhiễm dạng khí hoặc bộ lọc than hoạt tính để hấp thụ các loại khí này. Bộ lọc phương tiện để xử lý các hạt bụi mịn thường là MERV 11 đến 13 và nhiều cơ sở sử dụng hệ thống lọc nhiều giai đoạn với bộ lọc sơ bộ và bộ lọc cuối cùng có thể đạt hiệu suất lên tới HEPA. Bộ lọc hiệu suất cao sẽ hạn chế luồng không khí khiến việc làm mát trở nên khó khăn hơn và sử dụng nhiều điện năng hơn.
Năng lượng sạch hơn và xanh hơn
Các trung tâm dữ liệu có những thách thức đáng kể. Theo Văn phòng Hiệu quả Năng lượng & Năng lượng Tái tạo, chỉ có 20% điện năng có sẵn là từ nguồn bền vững, chẳng hạn như năng lượng mặt trời, gió hoặc thủy điện. Với nhu cầu điện năng cao của các trung tâm dữ liệu, làm thế nào chúng có thể hoạt động bền vững hơn?
Một số đã áp dụng các chiến lược như lắp đặt tấm pin mặt trời trên mái nhà, xét đến diện tích lớn của các cơ sở này, có thể tạo ra nguồn điện bền vững. Ngoài ra, còn có nhiều cơ hội để giảm nhu cầu điện năng để điều hòa cơ sở. Việc hạn chế không khí bên ngoài có thể có tác động lớn đến việc giảm nhu cầu điện năng. Ngoài ra, ít không khí bên ngoài hơn sẽ làm giảm các chất gây ô nhiễm như các hạt PM 2.5 cần được lọc.
Việc triển khai các chiến lược sử dụng công nghệ làm sạch không khí tiên tiến, chẳng hạn như ion hóa không khí lưỡng cực có thể làm sạch không khí, giảm các hạt và hợp chất khí, và cho phép tòa nhà tái lưu thông nhiều không khí hơn đã được điều hòa đến nhiệt độ và sử dụng ít năng lượng hơn đáng kể. Ngoài ra, việc tăng cường làm sạch không khí như mô tả ở trên có thể làm giảm nhu cầu về bộ lọc phương tiện hiệu suất cao. Sử dụng bộ lọc có xếp hạng MERV thấp hơn sẽ làm giảm hạn chế luồng không khí, giảm nhu cầu về mã lực quạt từ thiết bị HVAC và tạo ra luồng không khí tốt hơn để làm mát rất cần thiết. Cả hai hiệu ứng này đều sẽ dẫn đến nhu cầu điện năng thấp hơn.
Đặc biệt, công nghệ ion hóa lưỡng cực gây ra sự phân hủy pha khí của các chất gây ô nhiễm dạng khí, làm giảm các thành phần có khả năng ăn mòn này và khiến các hạt kết tụ, trở nên to hơn và nặng hơn, nơi các bộ lọc kém hiệu quả hơn có thể thu giữ chúng tốt hơn. Một lợi ích khác của công nghệ này là trung hòa điện tích tĩnh, vì công nghệ này tạo ra cả ion dương và âm như trong tự nhiên. Việc trung hòa tĩnh điện này sẽ ngăn các hạt bụi tích tụ trên máy chủ và cho phép chúng hoạt động mát hơn và hiệu quả hơn.
Tất cả các lựa chọn này đều giúp giảm nhu cầu sử dụng điện và giảm lượng khí thải carbon của cơ sở, góp phần đạt được các mục tiêu phát triển bền vững.
Giám sát để giảm thiểu
Ngày nay, nhiều tòa nhà theo dõi chất lượng không khí trong nhà theo thời gian thực để hoạt động hiệu quả và bền vững hơn. Hiểu được mức CO2 có thể hướng dẫn một cơ sở thực hiện các điều chỉnh tự động đối với thông gió bên ngoài. Theo dõi mức hạt có thể giúp cơ sở sử dụng bảo trì dựa trên hiệu suất, chẳng hạn như thay thế bộ lọc dựa trên dữ liệu IAQ, thay vì bảo trì theo quy định dựa trên lịch.
Ngay cả khi nhu cầu về các trung tâm dữ liệu tăng lên và điện năng cần thiết để vận hành chúng cũng tăng lên, việc sử dụng các chiến lược sáng tạo như làm sạch không khí tiên tiến và giám sát không khí có thể giúp giảm thiểu mức sử dụng năng lượng của cơ sở và cải thiện tính bền vững cũng như tác động đến môi trường.