Trong bối cảnh nhu cầu xử lý dữ liệu tăng mạnh do sự phát triển của trí tuệ nhân tạo (AI), học máy (ML) và điện toán hiệu năng cao (HPC), các trung tâm dữ liệu đang phải đối mặt với thách thức về mật độ rack, mức tiêu thụ điện và khả năng tản nhiệt. Làm mát bằng không khí truyền thống dần trở nên không đủ đáp ứng. Giải pháp làm mát bằng chất lỏng đang nổi lên như một phương án hiệu quả và bền vững để đảm bảo hoạt động ổn định cho hệ thống công suất lớn.

Sự cần thiết của hệ thống làm mát bằng chất lỏng

Nhiều trung tâm dữ liệu hiện nay đã bắt đầu sử dụng hoặc cân nhắc áp dụng làm mát bằng chất lỏng, đặc biệt trong các môi trường có rack mật độ cao, với công suất từ 30 kW đến hơn 50 kW mỗi rack. Công nghệ này có khả năng loại bỏ nhiệt trực tiếp tại nguồn sinh nhiệt như CPU, GPU thông qua các hệ thống tấm lạnh (cold plate) hoặc bộ trao đổi nhiệt dạng cửa sau (RDHx).

Làm mát bằng chất lỏng cũng giúp cải thiện hiệu quả sử dụng điện (PUE), tối ưu hiệu suất làm mát, đồng thời hỗ trợ doanh nghiệp đạt mục tiêu phát triển bền vững thông qua việc giảm phát thải năng lượng gián tiếp.

Lộ trình triển khai hệ thống làm mát bằng chất lỏng

1. Đánh giá nhu cầu hệ thống và khả năng hiện tại

Trước khi triển khai, các nhóm kỹ thuật cần đánh giá kỹ nhu cầu làm mát trong tương lai, bao gồm số lượng rack cần làm mát bằng chất lỏng, mức công suất tỏa nhiệt, cũng như khả năng tận dụng hệ thống sẵn có. Các công cụ mô phỏng như CFD (mô hình dòng chất lỏng) và FNM (mô hình mạng lưu chất) sẽ giúp phân tích lưu lượng khí, nhiệt độ, áp suất và xác định cấu hình phù hợp.

2. Thiết kế hệ thống hybrid

Làm mát bằng chất lỏng thường được kết hợp với làm mát bằng không khí để tạo thành hệ thống hybrid. Việc thiết kế bao gồm lựa chọn loại CDU (Coolant Distribution Unit), vị trí đặt thiết bị, loại ống dẫn, chất liệu và kích thước phù hợp. Mỗi hệ thống cần được tính toán chính xác lưu lượng và áp suất để đạt hiệu quả tối ưu và hạn chế rủi ro rò rỉ.

3. Lựa chọn thiết bị và vật liệu phù hợp

Các thiết bị quan trọng bao gồm CDU (loại lỏng-lỏng hoặc lỏng-không khí), RDHx (bị động hoặc chủ động), manifold, ống dẫn, van cách ly và cảm biến. Vật liệu phải tương thích để tránh ăn mòn điện hóa, đặc biệt trong môi trường tiếp xúc với đồng, nhôm hoặc chất lỏng công nghiệp. Việc lựa chọn chất lỏng cũng cần tuân thủ các tiêu chuẩn về hiệu suất và an toàn vận hành.

4. Cải tiến hệ thống điện

Do yêu cầu về công suất tăng cao, hệ thống điện cần được đánh giá lại và có thể nâng cấp, bao gồm lắp đặt busway cường độ cao, PDU (thiết bị phân phối điện) và các giải pháp điện dự phòng. Việc phối hợp giữa nhóm điện, hạ tầng và thiết kế cần đảm bảo khả năng vận hành liên tục và hiệu quả.

5. Thiết kế không gian kỹ thuật

Tùy theo cấu trúc sàn nâng hay không nâng, hệ thống làm mát bằng chất lỏng có thể được lắp đặt theo hướng đi ống trên trần hoặc dưới sàn. Thiết kế phải đảm bảo không gây cản trở cho luồng không khí và bảo trì dễ dàng. Kích thước rack cũng cần mở rộng về chiều rộng và chiều sâu để đủ không gian cho thiết bị làm mát.

Những lưu ý khi triển khai

Quá trình triển khai cần có sự phối hợp giữa các nhóm kỹ thuật, từ IT đến cơ điện lạnh. Các bước chuẩn bị bao gồm khảo sát hiện trạng, thiết kế hệ thống, kiểm tra áp lực, lắp đặt, chạy thử và vận hành. Việc bảo trì định kỳ, theo dõi chất lượng chất lỏng và hệ thống giám sát là điều bắt buộc để đảm bảo tính ổn định lâu dài.

Ngoài ra, các hệ thống phát hiện rò rỉ, giám sát từ xa và kiểm tra định kỳ chất lỏng sẽ giúp phát hiện sớm sự cố và giảm thiểu thiệt hại cho thiết bị CNTT. Với các hệ thống có tích hợp AI hoặc ML, tốc độ phản ứng khi có sự cố càng cần được đảm bảo để tránh gián đoạn hoạt động.

Làm mát bằng chất lỏng đang dần trở thành một phần quan trọng trong chiến lược nâng cấp trung tâm dữ liệu, đặc biệt trong bối cảnh mật độ tính toán và nhu cầu hiệu suất ngày càng cao. Hệ thống hybrid kết hợp giữa không khí và chất lỏng là bước chuyển hợp lý, giúp cân bằng giữa chi phí, hiệu quả và độ tin cậy. Việc chuẩn bị kỹ lưỡng từ khâu đánh giá, thiết kế đến triển khai và bảo trì sẽ giúp doanh nghiệp đạt được hệ thống làm mát tối ưu, sẵn sàng cho tương lai của công nghệ cao.