I. Tổng quan

Tốc độ truy cập nhanh đến các dữ liệu và ứng dụng trong nền công nghiệp máy tính và viễn thông toàn cầu luôn gia tăng qua mỗi chu kỳ. Do đó chỉ một thời gian trễ nhỏ trong truyền tin cũng có thể gây tác động tiêu cực và gây tổn thất về doanh thu. Để tối ưu hiệu năng thiết bị với chi phí thấp nhất, các trung tâm dữ liệu và viễn thông phải được điều hoà không khí một cách chính xác, tin cậy và hiệu quả.
 

Dòng máy lạnh tiết kiệm năng lượng CyberAir của Stulz

Khi giới thiệu dòng CyberAir 2, Stulz là nhà sản xuất đầu tiên trên thế giới cho ra mắt hệ thống điều hoà không khí làm mát các trung tâm dữ liệu kinh tế hơn tới 60% so với máy lạnh thông thường. Với việc theo đuổi mục tiêu tiết kiệm năng lượng, các thế hệ máy lạnh mới của Stulz luôn hướng tới mục tiêu tiết kiệm năng lượng hơn nữa so với thế hệ trước.

Để đạt mục tiêu này, song song với việc đáp ứng cho yêu cầu làm lạnh ngày càng lớn của các trung tâm dữ liệu, nảy sinh các yêu cầu khác, chẳng hạn như điều chỉnh về nhiệt độ mong muốn với chi phí thấp nhất, chọn đường lưu thông khí tối ưu nhằm giảm tổn thất áp... CyberAir 3 cấu hình lại hoàn toàn hành trình lưu thông khí, tối ưu hoá nhiều chi tiết giúp hoạt động nhịp nhàng với nhau.
 

Phân tích phân bố nhiệt và lưu thông khí nhằm làm mát hiệu quả nhất.

Có 8 lựa chọn hệ thống lạnh nhằm cân đối giữa chi phí đầu tư, chi phí vận hành và hiệu quả sử dụng năng lượng. Ngoài hệ thống làm mát bằng nước có các hệ thống làm mát bằng môi chất R407C, R410A, R134a. Công suất CyberAir 3 nằm trong khoảng 18 ~ 245kW.

II. Các cải tiến của CyberAir 3

1. Quạt EC thế hệ mới. 
 

Quạt R3G595 phát triển bởi Stulz và ebm-papst được thiết kế riêng 
cho hệ thống máy lạnh chính xác Stulz.

Quạt EC thế hệ mới làm bằng vật liệu PP-GF40 (nhựa PP gia cố sợi thuỷ tinh) có thiết kế 3D giúp làm giảm điện năng tiêu thụ và giảm tiếng ồn khi vận hành. Quạt EC được chứng nhận UL.

2. Giả lập CFD giúp chọn cấu trúc dẫn khí lý tưởng.

Trong ngành công nghiệp ô tô, các bề mặt bên ngoài được thiết kế tuân thủ nghiêm ngặt các quy tắc khí động lực học nhằm giảm lực cản không khí. Tương tự, trong CyberAir 3, phương pháp CFD (computational fluid dynamic) được sử dụng để phân tích và xây dựng cấu trúc máy điều hoà dựa trên xem xét đường đi lý tưởng của không khí.
 

Phân tích tốc độ dòng không khí làm mát

Nhờ quạt EC thế hệ mới và giả lập CFD, CyberAir 3 dẫn khí tốt hơn và tận dụng trọn vẹn các hiệu ứng có lợi.

3. Máy nén EC tiết kiệm điện.

Các hệ thống CyberAir3 AS/GS và GES sử dụng máy nén EC, thay đổi công suất lạnh bằng cách điều chỉnh tốc độ, tuỳ thuộc vào tải nhiệt thực, giúp tối ưu hiệu suất khi chạy chế độ tải thấp kết hợp thay đổi nhanh công suất lạnh từ 30 ~ 100%. Máy nén xoắn ốc vô cấp với động cơ không chổi than giúp đạt hiệu suất làm lạnh, hiệu suất điện và hiệu suất cơ khí cao nhất.
 

Điều chỉnh công suất làm lạnh bằng máy nén EC

III. Đặc tính kỹ thuật của Stulz CyberAir 3

1. Đặc tính kỹ thuật

CyberAir 3 có một số ưu điểm sau:
- Linh hoạt với 8 loại hệ thống, hai hướng thổi: thổi trần và thổi sàn, 7 kích cỡ, với 2 phiên bản tiêu chuẩn và tiết kiệm năng lượng.
- Tăng đến 90% hiệu quả sử dụng năng lượng với Stulz DFC (dynamic free cooling) và DFC2.
- Sử dụng bộ vi xử lý C7000 điều chỉnh hiệu quả tất cả trạng thái của hệ thống, quản lý chế độ chờ, quạt EC và van tiết lưu. Bộ xử lý có thể quản lý lên tới 20 máy.
- 3 loại môi chất lạnh.
- Độ tin cậy cao nhờ thiết bị dự phòng gắn sẵn vào máy và cảnh báo, gửi SMS, email tự động.
- Kích thước gọn.
- Quản lý điều khiển bộ lọc
- Các thiết bị cần bảo trì có thể được tiếp cận từ mặt trước.

2. Công nghệ DFC2

Xu hướng tập trung mật độ cao trong các phòng server khiến nhiệt lượng toả ra rất lớn trên diện tích nhỏ. Nếu không sử dụng các giải pháp điều hoà không khí hiệu quả, chi phí vận hành máy điều hoà sẽ rất cao vượt qua cả chi phí công nghệ cho phòng server chỉ sau vài năm.
 

Điều hoà không khí cho trung tâm dữ liệu Hamburg có diện tích 800m2 với tải nhiệt 1MW chỉ tiêu tốn chi phí điện cho máy điều hoà 34.000 euro/năm khi sử dụng DFC2 thay vì 296.000 euro/năm nếu chỉ làm lạnh bằng máy nén, tức là đã tiết kiệm đến 262.000 euro/năm. (giá điện 13ct/kWh)

Với công nghệ DFC2, khi nhiệt độ môi trường thấp hơn 18 độ C, không khí bên ngoài sẽ được đưa vào trực tiếp làm mát trung tâm dữ liệu. Điều này mang lại tiềm năng rất lớn trong việc tiết kiệm năng lượng, nhưng đồng thời cũng đưa ra những thách thức. Vì lượng không khí rất lớn được đưa vào phòng nên sai số nhiệt độ và độ ẩm cho phép phải được tăng lên. Nếu nhiệt độ không khí tăng quá 18oC, hoặc một hệ thống DX với máy nén tích hợp hoặc một chiller sẽ phải làm mát cho phòng, tuỳ vào giải pháp điều hoà không khí được lắp đặt.

Dòng AU của CyberAir 3 có 4 chế độ vận hành hoạt động dựa theo nhiệt độ môi trường bên ngoài.
 

Điện năng tiêu thụ ở các chế độ vận hành của CyberAir 3

3. Lợi ích khi sử dụng công nghệ DFC2
 

Mô hình datacenter sử dụng hệ thống DFC2

Lợi ích khi sử dụng DFC2
- Tiết kiệm đến 85% chi phí vận hành mỗi năm.
- Hiệu quả sử dụng năng lượng cao.
- Tiết kiệm năng lượng ở cả chế độ mixed và DX nhờ bề mặt trao đổi nhiệt lớn và nhiệt độ ngưng tụ thấp.
- Đạt độ tin cậy tối đa nhờ chi tiết dự phòng và cấu trúc đơn giản.
- Các thiết bị làm bằng vật liệu chất lượng cao và vận hành nhịp nhàng với nhau.
- Chi phí đầu tư thấp hơn hệ thống DFC truyền thống.