Efficiëntere koelsystemen ontwerpen voor datacenters

Een gemiddeld datacenter verbruikt 35% procent van het totale energieverbruik aan koeling. Door goed ontworpen systemen en een aantal – veelal - eenvoudige maatregelen, kan deze koeling efficiënter gemaakt worden en de energiekosten aanzienlijk verlagen.

Computersystemen worden steeds beter met als gevolg dat de warmte die per m2 vloeroppervlak vrijkomt, toeneemt. Hierdoor worden systemen gevoeliger voor variaties van temperatuur en relatieve vochtigheid, die kunnen leiden tot storingen of zelfs stilstand. In dit kader wordt duidelijk hoe belangrijk een goed ontworpen koelsysteem is. Immers, onvoldoende en/of slechte luchtverplaatsing of -verdeling heeft juist slechte temperatuur- en vochtregeling tot gevolg.

Feiten & cijfers

De cijfers liegen er niet om; uit onderzoek in 2006 blijkt dat het energieverbruik van Europese datacentra 46 terawattuur was. Dit komt erop neer dat de koelsystemen in dat jaar maar liefst 16 TWh, ofwel 16 miljoen megawattuur verbruikten. Dat is goed voor zo’n 6,75 miljoen ton kooldioxide- uitstoot. Daarbij lopen de elektriciteitskosten voor het koelen van een gemiddeld datacenter jaarlijks op tot meer dan € 61.000. Deze resultaten tonen aan dat het meer dan de moeite waard is om manieren te zoeken om efficiëntere koelsystemen te ontwerpen en de koelingskosten te verminderen.

Maatregelen

De meeste computer- en serverruimtes worden gekoeld door airconditioningsystemen die koude lucht - afkomstig van directe expansie of van gekoelde watergevoede airconditioningunits  - naar de hete, in racks geplaatste, IT-apparatuur voeren. Afhankelijk van het systeemontwerp en de effectiviteit waarmee dit geïmplementeerd is, wordt een bepaalde koelcapaciteit geleverd. Hierbij is een slim ontworpen luchtstroombaan en een geoptimaliseerd rackontwerp noodzakelijk. Zo’n realistisch en kosteneffectief model levert rond de 4 á 5 kWh. Ter illustratie: 4 kWh komt overeen met een rack met ongeveer 16 1U-servers. Naar schatting wordt bijvoorbeeld 50% van alle koude lucht die de airconditioningapparatuur in datacentra produceert verspild omdat deze niet door de hete IT-apparatuur heen kan. Enkele maatregelen om de koeling efficiënter te maken zijn:

  • Plaats blindplaten in de serverracks om koude lucht door de apparatuur te dwingen en om te voorkomen dat hete lucht de luchtinlaat wordt ingezogen.
  • Plaats de serverracks in lange parallelle rijen in een ‘hete gang / koude gang’-opstelling.
  • Zorg ervoor dat de verhoogde vloer aan de randen goed is afgedicht en dat er geen tegels ontbreken, zodat koude lucht zonder verspilling aan de koude gang wordt geleverd.
  • Pas doorvoerogen toe waar de kabels vanaf de vloer aan de onderzijde het rack binnenkomen. Dit voorkomt dat de koude lucht bij de kabels binnendringt en interfereert met het van achteren naar voren koelen.
  • Verhoog de gemiddelde temperatuur. Vaak worden temperaturen ingesteld op 18 tot 20 graden Celsius. Dit mag hoger: 22 tot 24 graden. Hierdoor zal het koelsysteem minder energie verbruiken.
  • Vergroot de luchtvochtigheidtolerantie van de airconditioning. De meeste data-apparatuur werkt het best in een omgeving van 35 tot 75% RH. Voorkom een zeer lage luchtvochtigheid van bijvoorbeeld onder de 30%. Dit kan  procent, moet voorkomen worden want dit is een belangrijke veroorzaker van elektrostatische ontlading bij elektronische apparatuur. Het kan falen tot gevolg hebben.

Maatregelen voor de langere termijn:

  • Zorg voor dichte ‘koude gang’-systemen. Zo blijft de koude lucht in de koude gangen en kan nergens anders heen, behalve door de hete IT-apparatuur.
  • Rust het airconditioningsysteem uit met een droge koeler. Dit zorgt ervoor dat het koudemiddel direct, zonder de compressiefase, condenseert (kan zeer nuttig zijn in koudere klimaten).
  • Gebruik buitenlucht om het airconditioningsysteem te voeden. Dit wordt wel een ‘airside economiser’ genoemd (ook dit kan zeer nuttig zijn in koudere klimaten).

Bronnen Datacenterworks.nl Inntens.nl