Datacenterkoeling: waarheen leidt de weg?

Nederland behoort bij de Europese koplopers als het om datacentercapaciteit gaat. De ICT-sector is een belangrijke economische factor, maar hij zorgt voor uitdagingen. Datacenters zijn immers notoire stroomverbruikers, en gemiddeld gaat ongeveer een kwart van die energie op aan koeling. Experts zijn het erover eens dat het landschap voor datacenterkoeling drastisch zal veranderen. Welke richting gaat het op?

De populariteit van social media, de 'Internet of things' en cloud computing zorgt voor een snel groeiende vraag naar ICT-capaciteit. Marktonderzoeksbureau Technavio verwacht dat het aantal datacenters in West-Europa de komende jaren met bijna 8,5 % per jaar groeit. Nederland doet daarbij een meer dan behoorlijke duit in het zakje; van de 'FLAP'-steden Frankfurt, Londen, Amsterdam en Parijs - de vier belangrijkste dataknooppunten van Europa - groeit Amsterdam het hardst. In 2014 kreeg AMS-IX (Amsterdam Internet Exchange) 30 procent meer data te verwerken dan in het jaar ervoor.

Vloeistofkoeling

Naast indirecte adiabatische koeling en vrije koeling met buitenlucht, wordt buiten de traditionele koeltechniek ook naar 'out of the box'-oplossingen gezocht. Innovatieve virtualisatiesoftware kan data in geval van een aankomende storing direct naar een ander datacenter verhuizen, zodat koelsystemen niet meer redundant hoeven worden uitgevoerd. Daarnaast lopen er onderzoeksprojecten rond de-centrale dataopslag. Als het lukt om data in kleine brokken in een cloudnetwerk op te slaan, kan dat de bouw van nieuwe datacenters – met bijbehorende koelsystemen – afremmen.

Een heel andere denkrichting is vloeistofkoeling, waarbij racks met ICT-apparatuur in een bad met minerale olie worden ondergedompeld. Die ontwikkeling staat nog in de kinderschoenen, maar er wordt inmiddels serieus mee geëxperimenteerd. Het bedrijf 3M heeft een vloeistofkoelsysteem ontwikkeld waarmee wordt getest of het ook geschikt is voor de koeling van grote supercomputers. Zo loopt er een programma waarbij vloeistofkoeling wordt toegepast op een 500kW-installatie en worden ook grootschalige commerciële toepassingen voorbereid. Volgens 3M kan de techniek het energiegebruik van koeling met 95% verminderen, terwijl de ICT-vermogensdichtheid per rack wordt verhoogd.

Forse aanpassingen 

Marco Wenzkowski

Opmerkelijk is dat leveranciers van ICT-hardware op alle fronten technisch vooruitlopen op de koeltechniek, maar juist achterblijven als het om vloeistofkoeling gaat. Volgens Marco Wenzkowski van Royal HaskoningDHV is dat echter niet zo vreemd: “Vloeistofkoeling zou best een interessante technologie kunnen zijn, ware het niet dat de ICT-leveranciers er vooralsnog niet in mee willen. Het vergt immers forse aanpassingen aan racks en apparatuur. Er zou best een markt voor kunnen bestaan, maar dan moet op het gebied van ICT-hardware wel worden meebewogen”.

Een hogere koeltemperatuur, passieve koeling, vloeistofkoeling, decentrale data-opslag: het landschap voor datacenterkoeling verandert langzaam maar zeker. Actieve koeling verschuift nu al naar de achtergrond en op de lange termijn zal traditionele koeltechniek een steeds kleinere rol spelen. Dat neemt niet weg dat er de komende jaren nog meer dan genoeg werk is, zeker als er niet alleen op nieuwbouw wordt gefocust, maar ook op bestaande centers die in de periode van de zogenaamde 'internet bubble' rond 1999 zijn gebouwd. “Ze zijn voorzien van traditionele

industriële koelmachines, afgestemd op de ICT-vraag van die tijd”, aldus Marco Wenzkowski. “Doordat ICT-apparatuur een vervangingscyclus heeft van drie tot vier jaar – vele malen korter dan die van een koelsysteem – loopt de koeling in oude datacenters in technisch opzicht dus achter bij de koelbehoeftevraag van de ICT-hardware. Dat levert een mismatch: het energiegebruik van nieuwe ICT-apparatuur wordt steeds kleiner, terwijl dat van een oude koelmachine relatief groter wordt. Dat zie je terug in de PUE: bij oude datacenters is hij tussen de 1,7 en 2,2 – terwijl in nieuwe datacenters een PUE van onder de 1,3 wordt gerealiseerd.”

Terughoudend 

Veel eigenaren en technisch beheerders van bestaande datacenters zijn echter terughoudend als het gaat om het doorvoeren van aanpassingen. Ze hebben geen benul van de energiebesparing die het kan opleveren, of vrezen voor hoge investeringskosten. Volgens Anton Dijksma van Western Airconditioning is dat laatste onterecht; vaak kan het energiegebruik al fors worden verlaagd met relatief kleine ingrepen. “We hebben inmiddels bijvoorbeeld zo'n 80 CRAC-units (Computer Room Air Conditioning -red.) in bestaande datacenters omgebouwd”, vertelt hij. “Dat is een specialistische, maar relatief kleine en snelle ingreep. 's Morgens wordt de CRAC-unit uitgeschakeld en de oude componenten verwijderd. Vervolgens wordt de unit voorzien van nieuwe onderdelen, zoals een ventilatordeel in speciale plenumconfiguratie en een nieuwe microprocesorregelaar met software die is afgestemd op de installatie. Aan het eind van de dag is alles weer operationeel. De terugverdientijd van deze ingreep bedraagt minder dan drie jaar.”

Dijksma stelt dat in veel oudere datacenters tal van energiebesparende maatregelen zijn te treffen; technisch is dat geen enkel probleem, alleen moet de eigenaar de voordelen ervan inzien: “Als je door een bestaand datacenter loopt, zie je soms wel tien zaken die kunnen worden aangepast of verbeterd. Je komt nog steeds R22-koelmachines en -splitsystemen tegen, of luchtgekoelde condensors met oude, energieslurpende ventilatoren. Er zijn tal van energiebesparende ingrepen mogelijk, maar de belangrijkste uitdaging is om eigenaren te overtuigen. Ze hebben in veel gevallen geen idee hoeveel geld er kan worden bespaard met relatief goedkope ingrepen. Met een goede TCO-berekening trek je ze vaak over de streep.”

Volgens Arthur Singendonk is er behalve energiebesparing nog een andere belangrijke redenen waarom datacentereigenaren interesse zouden moeten tonen in de mogelijkheden van renovatie. “Door daar weinig belang aan te hechten, lopen ze risico's. Los van het feit dat je veel energie verspilt krijg je in een ouder datacenter met de Wet van Murphy te maken. Oude koelsystemen hebben een grotere storingskans. Omdat de koeling net als alle andere installaties in de meeste gevallen redundant wordt uitgevoerd, levert dat een dubbel risico op.”

Diverse toonaangevende partijen ( Green IT, ICT-NL, Air@Work, Installect, Dutch Datacenter Association, KWA, KPN, Western Airconditioning, IBM) geven workshops en lezingen over de voor en nadelen van bepaalde technieken en lessons learned vanuit de praktijk. Kom ook op 10 december naar het congres ‘Slim koelen in datacenters en ICT ruimten’ www.congresdatacenterkoeling.nl

Tekst: Bas Roestenberg