Bài toán năng lượng của hệ thống làm mát

Sự phát triển của trung tâm dữ liệu, AI, sản xuất bán dẫn và các ngành công nghệ cao đang kéo theo yêu cầu ngày càng lớn đối với hạ tầng làm mát (cooling). Đây không chỉ là câu chuyện về bổ sung công suất. Khi nhu cầu cooling tăng, lượng điện dành cho hoạt động này cũng trở thành một biến số đáng kể trong bài toán chi phí và vận hành.

Theo Cơ quan Năng lượng Quốc tế (IEA), tính tới tháng 7/2026, nhu cầu điện toàn cầu dành cho làm mát không gian đã tăng khoảng 50% kể từ năm 2015, lên khoảng 2.900 TWh. Quy mô này lớn hơn tổng nhu cầu điện của toàn Liên minh châu Âu. Cooling hiện chiếm khoảng 10% lượng điện tiêu thụ hàng năm trên thế giới và có thể đóng góp tới 30% nhu cầu điện tại thời điểm phụ tải đỉnh.

Áp lực càng rõ hơn tại các trung tâm dữ liệu. IEA cho biết, năm 2024, các trung tâm dữ liệu trên toàn cầu tiêu thụ khoảng 415 TWh điện, tương đương khoảng 1,5% tổng tiêu thụ điện thế giới. Trong đó, cooling là một cấu phần đáng kể. Bộ Năng lượng Mỹ (DOE) cho biết hoạt động làm mát chiếm khoảng 25% -  40% tổng năng lượng sử dụng tại một trung tâm dữ liệu.

Đáng chú ý, làm mát và kiểm soát môi trường chiếm khoảng 7% tổng điện năng tại các hyperscale data center (siêu trung tâm dữ liệu) có hiệu quả cao, nhưng tỷ lệ này có thể vượt 30% tại các enterprise data center (trung tâm dữ liệu doanh nghiệp) có hiệu quả thấp hơn. Khoảng cách lớn về tỷ trọng điện dành cho cooling giữa các mô hình cho thấy vấn đề không chỉ nằm ở việc hệ thống cần bao nhiêu công suất làm mát, mà còn ở cách hạ tầng đó được thiết kế, điều khiển và vận hành.

Đây cũng là một trong những vấn đề Schneider Electric đặt ra tại RHVAC & Clean Fact 2026 diễn ra từ ngày 16-18/9 tại Trung tâm Triển lãm Việt Nam (VEC), Đông Anh, Hà Nội. Theo đó, mức tiêu thụ năng lượng cao cho cooling, hệ thống điều khiển và giám sát phân mảnh, cùng yêu cầu ngày càng lớn về làm mát tại trung tâm dữ liệu, phòng sạch và sản xuất công nghệ cao được xác định là những thách thức nổi bật của doanh nghiệp.

Dữ liệu giúp tối ưu hệ thống

Một hệ thống sưởi, thông gió và điều hòa không khí (HVAC) hiện đại không chỉ gồm một vài thiết bị làm mát riêng lẻ, mà là sự phối hợp của nhiều thiết bị và bộ phận khác nhau.

Trong các tòa nhà thương mại, hệ thống này bao gồm thiết bị làm lạnh, xử lý không khí, bơm nhiệt, tháp giải nhiệt và các thiết bị hỗ trợ. Với trung tâm dữ liệu, yêu cầu phức tạp hơn khi phải kết hợp nhiều phương thức làm mát, từ làm mát không khí, làm mát bằng nước đến làm mát bằng chất lỏng cho các thiết bị có mật độ tính toán cao. Trong các nhà máy bán dẫn, dược phẩm, pin xe điện hay thực phẩm, hệ thống còn phải đáp ứng những yêu cầu nghiêm ngặt về nhiệt độ, độ ẩm, chất lượng không khí và tiêu chuẩn phòng sạch.

Sự phức tạp này khiến việc nâng hiệu suất của từng thiết bị riêng lẻ dù cần thiết nhưng chưa đủ. Một chiller hiệu suất cao vẫn có thể không tạo ra hiệu quả năng lượng tối ưu nếu hoạt động thiếu phối hợp với bơm, AHU, biến tần, cảm biến và các thiết bị còn lại.

Theo DOE, thiếu thông tin về trạng thái và hiệu suất của hệ thống cooling có thể dẫn tới tình trạng làm mát quá mức - overcooling - và gây lãng phí năng lượng tại trung tâm dữ liệu. Điều này cho thấy câu hỏi quan trọng không đơn thuần là thiết bị có thể làm mát bao nhiêu, mà là hệ thống có thể làm mát đúng mức cần thiết, tại đúng thời điểm hay không. 

Trong bối cảnh này, Schneider Electric cho rằng, bài toán cần được mở rộng từ tối ưu từng thiết bị sang kết nối và tối ưu toàn bộ hệ thống HVAC. Đây là lý do Schneider Electric định vị giải pháp HVAC theo kiến trúc xuyên suốt từ Onboard (hiện trường), Operate (vận hành) và Optimize (tối ưu) áp dụng cho tòa nhà thương mại, trung tâm dữ liệu và công nghiệp.

Trong kiến trúc được Schneider Electric trình bày, các thiết bị tại hiện trường như cảm biến, biến tần, motor, van và van gió được kết nối với lớp điều khiển và vận hành gồm bộ điều khiển trung tâm, BMS (hệ thống quản lý tòa nhà) cùng các nền tảng phần mềm. Nhờ đó, doanh nghiệp có thể theo dõi và điều khiển hệ thống kỹ thuật, đặc biệt là HVAC, thay vì vận hành các cấu phần một cách tách biệt.

Trên nền tảng đó là lớp tối ưu hóa. Theo Schneider Electric, nền tảng EcoStruxure kết hợp với AVEVA có thể thu nhận dữ liệu từ thiết bị hiện trường, hệ thống BMS và các nguồn khác; sử dụng dữ liệu và thuật toán AI để đưa ra khuyến nghị và chỉ dẫn vận hành, sau đó phản hồi trở lại hệ thống theo thời gian thực.

Giá trị của dữ liệu và tự động hóa không chỉ nằm ở khả năng quan sát hệ thống, mà còn giúp điều phối thiết bị theo nhu cầu thực tế: làm mát ở đâu, ở mức nào và các thiết bị cần phối hợp ra sao. Mục tiêu cuối cùng là giải đồng thời ba bài toán vốn ngày càng khó tách rời: hiệu quả làm mát, sử dụng năng lượng hiệu quả và duy trì vận hành ổn định.

Trong bối cảnh nhu cầu cooling tiếp tục tăng, bài toán đang chuyển từ “làm mát đủ” sang “làm mát đúng nhu cầu với mức năng lượng hợp lý”. Khi đó, HVAC không còn chỉ là hạ tầng tạo ra nhiệt độ mong muốn, mà trở thành một phần của bài toán quản trị năng lượng của doanh nghiệp.

“HVAC không chỉ là hệ thống cung cấp, điều hòa không khí mà còn là một cấu phần quan trọng trong hạ tầng công nghiệp. Vì vậy, tối ưu năng lượng cho HVAC sẽ giúp chủ đầu tư nâng cao hiệu quả vận hành và tối ưu chi phí”, bà Đoàn Thị Hà, Phó Tổng Giám đốc Khối Tự động hóa Công nghiệp và Giải pháp Chiến lược tại Schneider Electric Việt Nam và Campuchia cho biết.