De toekomst van datacenterkoeling: Innovaties voor duurzaamheid

Als technologie, internetverkeer en energievretende werklasten meer compute resources vereisen, neemt de vraag naar datacenters toe. Een recent Datacenter Trends 2023 rapport bracht veel interessante inzichten. De belangrijkste daarvan was de algemene trend dat de vraag jaarlijks met 15 procent zal blijven groeien.

Dit toegenomen gebruik brengt zorgen over duurzaamheid met zich mee. Datacenters gebruiken nu al 1,5 procent van het wereldwijde elektriciteitsverbruik, waardoor datacenterproviders een belangrijke speler zijn in de jacht naar net zero. Het verbeteren van de energiezuinigheid stelt de datacenter industrie voor veel uitdagingen - maar ook opwindende kansen voor innovatie.

De kern van deze uitdaging ligt in de implementatie van efficiënte en duurzame koeloplossingen. Het gemiddelde moderne datacenter gebruikt ongeveer 40 procent van zijn vermogen voor koeling. Om een veilige service van hoge kwaliteit te kunnen bieden, moeten processors en andere hardware immers in optimale omstandigheden worden gehouden. De toekomst van datacenterkoelingstechnieken moet methoden brengen die deze overtollige warmte op een milieuvriendelijkere manier verwijderen.

In deze blog onderzoeken we de verschillende koeltechnologieën die momenteel in de industrie worden gebruikt. We duiken in elke methode en analyseren de voordelen tegen de mogelijke beperkingen. Daarna kijken we naar de allernieuwste datacenterkoeling - hoe fabrikanten op het toppunt van innovatie duurzaamheid hoog in het vaandel hebben staan en tegelijkertijd voldoen aan de eisen van high-performance computing. Laten we beginnen.

Gegevenscentrum koeling methoden en systemen

Moderne datacenters verwerken een breed scala aan verkeer, van financiële transacties tot sociale media-interacties. Omdat deze vraag betekent dat datacenters groeien in schaal en complexiteit, neemt het belang van efficiënte koelingsoplossingen toe.

Er zijn tegenwoordig verschillende veelgebruikte koelmethoden. Er zitten ook veel veelbelovende nieuwe technieken in de pijplijn. Ervoor zorgen dat deze systemen efficiënt, betrouwbaar en duurzaam zijn, is misschien wel de belangrijkste uitdaging voor datacenterproviders. Hieronder gaan we dieper in op enkele van de meest prominente koelmethoden, waarbij we kijken naar hun sterke en zwakke punten.

Luchtkoeling

Luchtkoeling maakt gebruik van airconditioning, ventilatoren en ventilatieopeningen om omgevingslucht te circuleren en de hete lucht die door compute apparatuur wordt geproduceerd af te voeren. Het is de meest traditionele methode en vormt de basis voor veel strategieën voor het koelen van datacenters.

Voordelen van luchtkoeling in datacenters:

• Algemeen betrouwbare prestatieniveaus en geschikt voor verschillende typen datacenters
• .
• Beproefde technologie met een geschiedenis van effectief luchttemperatuurbeheer
• Gemakkelijk te implementeren in zowel kleine als grote faciliteiten

Nadelen van luchtkoeling in datacenters:

• Potentieel voor hoog energieverbruik, vooral voor faciliteiten in warmere klimaten
• Afhankelijkheid van luchtstroom kan schommelingen in energieverbruik veroorzaken
• Kan hoge energiekosten met zich meebrengen als het niet effectief wordt beheerd

Vloeistofkoeling

Vloeistofkoelingstechnologieën zijn de laatste tijd een populaire oplossing geworden. Bijna 40 procent van de datacenters maakt er op de een of andere manier gebruik van. Vloeistofkoelsystemen maken gebruik van koelvloeistoffen die door een leidingnetwerk circuleren en warmte wegnemen van IT-apparatuur. Ze kunnen vooral effectief zijn voor het koelen van servers met een hoge dichtheid.

Voordelen van vloeistofkoeling in datacenters:

• Kan doorgaans een superieure warmteafvoer bieden in vergelijking met luchtkoeling
• Gebruikt de geleidende eigenschappen van vloeistoffen om warmte snel van servers af te voeren
• Met name effectief voor faciliteiten met hoge vermogensdichtheid

Nadelen van vloeistofkoeling in datacenters:

• Kan grote hoeveelheden van de lokale watervoorraad gebruiken.
• Koelmiddellekken kunnen milieuonvriendelijk zijn als ze niet goed worden aangepakt
• Complex om in te stellen en kan verschillende potentiële storingspunten hebben

Spotlight op onze Directe Vloeistofkoeling

Eerder dit jaar lanceerden we een cloud- en carrierneutraal Parijs datacenter, met de nadruk op energiezuinigheid. Om de data gravity problemen aan te pakken, is de hub in La Courneuve voorzien van directe vloeistofkoeling, waarbij de focus ligt op prestatiebehoeften terwijl Scope 1 en 2 emissies worden geminimaliseerd. Deze geavanceerde oplossing voor vloeistofkoeling garandeert een optimaal energiegebruik en levert klanten economische voordelen op.

Immersion Koeling

Met onderdompeling worden IT-componenten direct ondergedompeld in diëlektrische vloeistoffen die koelen door warmte te absorberen. Servers worden bewaard in niet-geleidende, absorberende vloeistoffen die zorgen voor effectief warmtebeheer.

Voordelen van dompelkoeling in datacenters:

• Directe koeling kan zorgen voor zeer efficiënt temperatuurbeheer
• Vermindert de afhankelijkheid van andere koelinfrastructuren zoals ventilatoren
• Hebt het potentieel voor aanzienlijk lager energieverbruik

Nadelen van dompelkoeling in datacenters:

• Misschien niet geschikt voor alle soorten datacenters
• Brengt potentiële risico's met zich mee in verband met lekken
• Kostbaar en lastig te implementeren

Verdampende koeling

Verdampende koeling maakt gebruik van ventilatoren om buitenlucht aan te zuigen en te koelen voordat deze geïmplementeerd wordt om apparatuur te koelen. Door gebruik te maken van het natuurlijke fenomeen van waterverdamping, onttrekt deze methode warmte op een efficiënte manier aan de lucht.

Voordelen van verdampingskoeling in datacenters:

• Biedt betrouwbare koeling bij gebruik in geschikte klimaten
• Kan in specifieke omstandigheden efficiënter zijn dan traditionele luchtkoeling
• Gebruikt water in plaats van koelvloeistoffen

Nadelen van verdampingskoeling in datacenters:

• Prestaties kunnen afnemen in verkeerde omstandigheden
• Grote afhankelijkheid van beschikbaarheid en kwaliteit van water
• Kan een revisie van de bestaande infrastructuur van datacenters vereisen
• .

Vrije koeling

Dit systeem maakt gebruik van externe omstandigheden, voornamelijk koelere buitenlucht of water. Koeling van datacenters met behulp van vrije lucht omzeilt traditionele koelmechanismen wanneer externe omstandigheden dit mogelijk maken.

Voordelen van vrije koeling in datacenters:

• Geeft effectieve koeling wanneer de buitentemperatuur gunstig is
• Er is geen mechanische koeling meer nodig, wat enorme energiebesparingen oplevert
• Gebruikt natuurlijke hulpbronnen, minimaliseert voetafdruk

Nadelen van vrije koeling in datacenters:

• Beperkt tot regio's met een kouder klimaat of koude seizoenen
• Variabiliteit in externe omstandigheden kan prestaties beïnvloeden
• Kan back-up koeling vereisen in geval van onvoorspelbare veranderingen

Ontwerp en optimalisatie koeling datacenters

Datacenterkoeling draait niet alleen om het installeren van ventilatoren en andere koelmiddelen. Het gaat om de balans tussen ontwerp en optimalisatie, waarbij zowel efficiëntie als effectiviteit worden geïmplementeerd. Strategisch ontwerp in combinatie met optimalisatie zorgt ervoor dat IT-apparatuur kan functioneren zonder oververhitting, terwijl de impact op het milieu wordt beperkt.

Hieronder volgen enkele belangrijke factoren voor het optimaliseren van de prestaties van datacenters.

• Hot/cold aisle containment: Door serverracks in afwisselende rijen te configureren - met koude luchtinlaten naar de ene kant en warme luchtuitlaten naar de andere - kunnen datacenters warme en koude 'gangen' creëren. Dit maximaliseert de efficiëntie door ervoor te zorgen dat gekoelde lucht daar is waar het het meest nodig is, terwijl vermenging van warme en koude lucht wordt voorkomen.
• Luchtstroombeheer: Door de luchtstroom via ventilatieopeningen en barrières te optimaliseren, kunnen datacenters gebieden met stilstaande lucht minimaliseren. Goed luchtstroommanagement verlaagt de koelingskosten doordat er minder gecompenseerd hoeft te worden voor warme plekken. Het helpt er ook voor te zorgen dat de koeling in de hele faciliteit constant is.
• Werken binnen veilige grenzen: Moderne IT-apparatuur is eigenlijk heel herstelvermogen. De American Society of Heating, Refrigerating and Air-Conditioning Engineers (ASHRAE) publiceert temperatuurnormen die veilige werkomstandigheden geven voor veelgebruikte apparatuur. In sommige gevallen kan het handhaven van een iets hogere temperatuur - indien veilig - aanzienlijke energiebesparingen opleveren.
• Stilstand voorkomen: Internet of Things (IoT) apparaten, machine learning en geautomatiseerde systemen kunnen beheerders van datacenters helpen problemen te herkennen voordat ze zich voordoen. Door systemen te bewaken en tijdig patches en upgrades te installeren, kunnen faciliteiten downtime voorkomen en de efficiëntie verder verbeteren.
• Vochtigheidsregeling: Tot slot is het beheersen van de luchtvochtigheid cruciaal. Een te hoge luchtvochtigheid kan leiden tot schade aan de hardware, terwijl een te lage luchtvochtigheid schadelijke statische elektriciteit kan veroorzaken.

Datacenterkoeling manufacturers en oplossingen

De markt voor datacenterkoeling is levendig en verandert voortdurend. Manufacturers are investing not just in improving today's solutions, but also in pioneering duurzame technologieën for the future. Hieronder bekijken we enkele van de populairste en meest innovatieve leveranciers van koeling van dit moment.

Schneider Electric: De koeloplossingen van Schneider Electric staan bekend om hun efficiëntie en zijn uitgerust met IoT-functies. Dit maakt voorspellend onderhoud en optimale prestaties mogelijk.

Iceotope: Iceotope brengt nieuwe immersiekoeltechnologieën die de prestaties van datacenters kunnen transformeren. De technologieën van Iceotope, die toepasbaar zijn in traditionele, hyperscale en edge computing-omgevingen, kunnen helpen bij het doorvoeren van aanzienlijke verbeteringen in power usage effectiveness (PUE).

Stulz: Stulz staat bekend om zijn zorgvuldige initiatieven op het gebied van temperatuur- en vochtigheidsregeling. Door gebruik te maken van vrije koeling helpt Stulz datacenters het energieverbruik te minimaliseren en de CO2-uitstoot te verminderen.

Vertiv: Vertiv creëert adaptieve en intelligente koeloplossingen en gebruikt machine learning om de koelefficiëntie te verbeteren. Door voortdurend te leren en zich aan te passen aan de omgeving van een datacenter, zorgt het Vertiv-systeem voor optimale koeling, waarbij energie wordt bespaard en de levensduur van apparatuur wordt verbeterd.

Licht op onze koeltoreninitiatieven

Datacenterbeheerders innoveren ook om de koelingsefficiëntie te verbeteren. In onze SIN10-faciliteit in Singapore, bijvoorbeeld, maken we gebruik van DCI-elektrolyse voor waterbehoud, waardoor maandelijks 1,24 miljoen liter wordt bespaard. Dit proces elimineert het gebruik van chemicaliën, waardoor water drie keer zo lang kan worden gebruikt voordat het afvalwater wordt. Te midden van Singapore's stijgende vraag naar water, heeft SIN10 sindsdien zowel het water- als energieverbruik verlaagd.

Trends en toekomst datacenterkoeling

Kijkend naar de toekomst van datacenterkoeling zien we een aantal opwindende trends die kunnen helpen om de impact van de sector op het milieu verder te verminderen. Het gebruik van nieuwe technologieën en strategisch datacenterontwerp, zou bijvoorbeeld van vitaal belang kunnen blijken.

1. Adaptieve koeling: AI toepassen op koelsystemen belooft meer aanpassingsvermogen dan ooit. Deze oplossingen leren voortdurend en passen zich in realtime aan de specifieke koelbehoeften van elk datacenter aan, waardoor overkoeling en energieverspilling worden tegengegaan.
2. Edge Datacenters: In de toekomst zouden we nog meer datacenters op strategische 'edge' locaties kunnen zien. Deze edge datacenters zorgen voor gegevenslevering met lage latentie en introduceren innovatieve koelingsmogelijkheden in hun unieke omgeving.
3. Duurzame energie: Hoewel het van vitaal belang is om efficiënter om te gaan met energie, is het ook mogelijk om energie uit duurzame energiebronnen te gebruiken. Datacenters op zonne- of windenergie zijn bijvoorbeeld niet langer een droom, maar werkelijkheid. Het combineren van duurzame energiebronnen met efficiënte koelstrategieën biedt een holistische benadering van duurzaamheid.
4. Deze innovaties en veranderingen, in combinatie met geavanceerde koeltechnieken, kunnen helpen om toekomstige datacenters steeds energiezuiniger te maken.

De toekomst van koeloplossingen voor datacenters: Belangrijkste vaststellingen

Er zijn verschillende koelsystemen beschikbaar in moderne datacenters. Elk heeft zijn eigen unieke voordelen en potentiële nadelen. Van traditionele luchtkoeling tot vloeistof- en onderdompelingstechnologieën, elk van deze systemen kan het wereldwijde ecosysteem van datacenters helpen zijn energie- en waterverbruik te verminderen.

Nee, welk systeem er ook wordt gebruikt, één ding blijft waar: een efficiënt ontwerp van datacenters, gebaseerd op best practices, versterkt de effectiviteit van koelsystemen. Manufacturers kijken naar de natuur en technologie voor groene innovaties, om ervoor te zorgen dat toekomstige datacenters niet alleen een uitstekende service leveren, maar dat ook op een duurzame manier doen.

Welk systeem ook wordt gebruikt, één ding blijft waar: een efficiënt datacenterontwerp, gebaseerd op best practices, versterkt de effectiviteit van koelsystemen.

Lees meer over onze ESG-doelstellingen of neem contact met ons op voor meer informatie.

Systemen voor temperatuur- en vochtigheidsregeling worden ook steeds gebruikelijker naarmate datacenters duurzamer worden.

Veelgestelde vragen (FAQ's)

Wat is datacenterkoeling?

Datacenterkoeling verwijst naar de methoden en technologieën die worden gebruikt om optimale temperaturen voor IT-apparatuur te handhaven. Het zorgt voor efficiënte prestaties en voorkomt oververhitting, waardoor bronnen beschadigd kunnen raken en prestatieniveaus kunnen dalen. Koelingstechnieken worden steeds belangrijker om de impact van datacenters op het milieu te beperken.

Hoe wordt er gekoeld in een datacenter?

Koeling in datacenters vindt plaats op verschillende manieren, zoals:

• Luchtkoeling
• Vloeistofkoeling
• Insluiten in warmte-afvoerende oplossingen
• Verdampende koeling
• Vrije koeling

De keuze hangt af van de schaal, de locaties en de specifieke infrastructuurbehoeften van het centrum.

Wat is het beste koelsysteem voor een datacenter?

Het "beste" koelsysteem voor een datacenter varieert op basis van vele invloeden. Factoren als de grootte van het datacenter, de locaties en de werkbelasting zijn bijvoorbeeld allemaal van invloed. Duurzame en efficiënte oplossingen zoals onderdompeling in vloeistof worden steeds populairder vanwege hun hoge efficiëntie en lagere voetafdruk.

Wat zijn de koelcomponenten van een datacenter?

De belangrijkste koelcomponenten van een datacenter zijn:

• Koelmachines
• Koeltorens
• Luchtbehandelingsapparatuur
• Koelleidingen voor vloeistoffen
• Ventilatoren en ontluchters

Geavanceerde AI-bewakingssystemen voor temperatuur- en vochtigheidsregeling worden ook steeds gebruikelijker naarmate datacenters duurzamer worden.