“Datacenters verbruiken drie keer zoveel stroom als de NS” zo las ik onlangs in een artikel van het NRC. En onderzoekers van de Chinese telecomgigant Huawei voorspellen dat de ICT-sector in 2030 mogelijk 21% van alle elektriciteit verbruikt, voornamelijk voor dataopslag en -transmissie. Kan het stroomnet de explosieve groei van al dat dataverkeer aan en wat betekent dit voor de energietransitie? Kunnen we datacenters vergroenen? Het goede nieuws is dat er op het gebied van klimatisering in ieder geval winst te behalen is.
Evenwicht in het binnenklimaat
Mijn collega Chris Neyens schreef in 2016 al in een blog dat de klimaatregeling van datacenters een stuk groener kan. Er zijn veel ontwikkelingen op het gebied van het in evenwicht brengen van het binnenklimaat van datacentra. Aan de ene kant doordat de vermogensdichtheid van de apparatuur is toegenomen, maar ook doordat de belangstelling groeit voor efficiëntere manieren van warmteafvoer om oververhitting van apparatuur te voorkomen. Daarnaast draagt ook het controleren van de relatieve vochtigheid bij.
Zo min mogelijk energie voor koeling
De energie-efficiëntie van een datacenter of computerruimte, uitgedrukt in PUE (Power Usage Effectiness), is een meetindicator die de verhouding weergeeft tussen het totale energieverbruik en de energie die daadwerkelijk wordt gebruikt door de apparatuur. Het streven is om het overige deel (dat voornamelijk voor de koeling verbruikt wordt) zo klein mogelijk te houden.
Hoe worden computerruimtes gekoeld? Hiervoor zijn vier verschillende methodes:
- Mechanische koeling: Warmteafvoer met behulp van draaiende componenten (compressors), waardoor uiteindelijk koeling plaatsvindt. Het warmtetransport gaat via een koelmedium (koelvloeistof of gekoeld water). Mechanische koeling is betrouwbaar, maar niet altijd even energiezuinig. Daarom combineert men dit vaak met andere methodes, waaronder vrije koeling.
- Vrije koeling: Zolang de buitenluchttemperatuur laag genoeg is, kan het koelmedium ook direct aan de buitenlucht afgekoeld worden. Er is dan geen tussenkomst van mechanische koeling met een hoog energieverbruik. Dit levert een enorme energiebesparing op aangezien deze ‘vrije koeling’ een zeer groot deel van het jaar toegepast kan worden.
- Directe ventilatiekoeling: De ruimte kan ook gekoeld worden door koele lucht van buiten rechtstreeks naar binnen te blazen. Nadat de lucht door de apparatuur is opgewarmd, wordt deze weer naar buiten geblazen. Ook deze manier van koelen is zeer efficiënt, maar kan niet altijd toegepast worden.
- In-Directe ventilatiekoeling (Air-2-Air): Bij indirecte ventilatiekoeling wordt de warme lucht uit de IT-ruimte gerecirculeerd, maar deze lucht wordt eerst afgekoeld door een lucht-lucht warmtewisselaar. Hierbij kan tevens koele buitenlucht in tegenstroom worden gebruikt. Beide luchtstromen raken elkaar niet, maar wisselen wel warmte en koeling uit. Ook dit is een efficiënte methode van koelen. Lucht heeft immers een circa 4000 keer zo groot volume nodig als water om dezelfde hoeveelheid warmte te verplaatsen.
Voordelen efficiënte luchthuishouding
Door het creëren van een efficiënte luchthuishouding wordt koude lucht uit de koelinstallaties precies naar die plekken gestuurd waar koeling het meest vereist is. Dankzij een goede luchthuishouding worden koelinstallaties dus zo efficiënt mogelijk ingezet. Alles draait hierbij om precisiekoeling, waardoor het energieverbruik drastisch afneemt, de CO2-uitstoot kleiner wordt en er een groen(er) datacenter ontstaat. En naast dat dit milieuvriendelijker is, levert het ook nog eens een flinke kostenbesparingen op.
Bewaking luchtfilters
Bij koeling met buitenlucht, zonder tussenkomst van mechanische koeling, wordt dus veel energie bespaard. Het is wel belangrijk dat contaminatie met stofdeeltjes uit de buitenlucht wordt voorkomen. Hiervoor worden er filters geplaatst. De werking van deze filters wordt bewaakt door met verschildrukschakelaars en transmitters de vervuiling van de filters te meten. Het is ook van belang de buitenluchtcondities (temperatuur en luchtvochtigheid) te meten met meteostations die via analoge signalen of modbus kunnen communiceren met het gebouwbeheerssysteem.
Temperatuur, vocht en verschildruk meten
In het datacentrum zelf is het van belang nauwkeurig temperatuur, vocht en verschildruk te meten. Transmitters die deze drie grootheden simultaan meten zijn hiervoor uitermate geschikt.
Om correcte werking van koelsystemen te controleren, kan gebruik worden gemaakt van verschildrukschakelaars, verschildruktransmitters of peddelschakelaars. Deze instrumentatie wordt ingezet om het stilvallen van de pomp te detecteren of om de debieten over de pompen te meten en aan te sturen. Voor het bewaken, sturen en regelen van de diverse luchtstromen bestaan eveneens diverse meetsystemen op basis van middelende pitotbuizen of vleugels die in de kanalen kunnen ingebouwd worden.
Beter voor het milieu en kostenbesparend
Natuurlijk is het belangrijk dat datacenters hun verantwoordelijkheid nemen en zo efficiënt mogelijk met elektriciteit omgaan. Bijvoorbeeld door zelf duurzame energie te produceren en hun restwarmte nuttig in te zetten voor bijvoorbeeld de verwarming van gebouwen of woningen. Als dan ook nog met behulp van de juiste meet- en regeltechniek koelinstallaties zo efficiënt mogelijk kunnen worden ingezet, dan is dat natuurlijk mooi meegenomen. Zo kan het energieverbruik afnemen, wordt de CO2-footprint kleiner en het datacenter een beetje groener. En dat is niet alleen beter voor het milieu, maar ook nog eens kostenbesparend.
Nieuwsgierig geworden?
Ondertussen nieuwsgierig geworden naar wat wij kunnen betekenen voor datacenters? Neem gerust eens contact met me op.