Datacenter koeling in een AI-gedreven wereld

In een tijd dat ons leven steeds digitaler wordt, vormen datacenters de infrastructuur achter toepassingen als videostreaming, cloud computing en kunstmatige intelligentie. Maar deze digitale ruggengraat krijgt het steeds warmer. Letterlijk. De toename van IT-loads, aangedreven door AI, high-definition media en realtime dataverwerking, leidt tot een ongekende vraag naar efficiënte koeling. Deze uitdaging vraagt om meer dan alleen nieuwe hardware; het vereist slimme innovaties in ontwerp, integratie en duurzaamheid. Bij Deerns gaan we deze uitdaging direct aan door hybride en schaalbare koelsystemen te ontwikkelen die zowel geschikt zijn voor nieuwe gebouwen als voor bestaande datacenters.

Een nieuw tijdperk: de opkomst van high-density computing

Traditionele datacenters zijn ontworpen voor IT-racks met een vermogen van ongeveer 7 tot 10 kW. Inmiddels zien we steeds vaker installaties met een belasting van 50 kW en in uitzonderlijke gevallen zelfs tot 150 kW. De uitdaging? Het effectief afvoeren van die enorme hoeveelheid warmte in even grote of zelfs kleinere ruimtes. Simpelweg meer gekoelde lucht aanvoeren is niet langer voldoende. Luchtkoeling schiet tekort als het gaat om gelijkmatige en efficiënte koeling in dichtbevolkte, high-density omgevingen.

Deze ontwikkeling markeert een overgang in de sector. Hybride systemen, waarbij traditionele luchtkoeling wordt gecombineerd met geavanceerde vloeistofkoeling, worden steeds vaker de nieuwe standaard.

Vloeistofkoeling: technologie die slimmer werkt

Vloeistofkoeling is geen trend. Het is een onmisbare stap richting de datacenters van de toekomst. Bij Deerns hebben we een aantal van deze systemen onderzocht en in de praktijk toegepast:

• Immersiekoeling: Hierbij worden servers volledig ondergedompeld in een diëlektrische vloeistof die de warmte opneemt. Deze vloeistof circuleert continu, wordt gekoeld en keert vervolgens terug naar de tank. Door de bedrijfstemperatuur van circa 35–36 °C is dit systeem extreem energie-efficiënt, wat het gebruik van traditionele koelmachines sterk vermindert.
• Direct-to-Chip-koeling: Hierbij stroomt koelvloeistof rechtstreeks door platenwarmtewisselaars die direct in contact staan met de warmste componenten op de chip. Zo wordt de warmte direct bij de bron afgevoerd, waardoor de prestaties van de apparatuur behouden blijven zonder dat het volledige HVAC-systeem wordt overbelast.

Retrofit en integratie: van uitdaging naar oplossing

Oudere datacenters brengen hun eigen technische beperkingen met zich mee. Denk aan strikte service level agreements (SLA’s) die nauwe temperatuurbereiken voorschrijven, of verouderde infrastructuur die niet lijkt te passen bij moderne koeltechnologieën. Toch kunnen deze obstakels effectief worden overwonnen met slimme engineering en een doordacht ontwerp.

Deerns is gespecialiseerd in het integreren van geavanceerde koeloplossingen in zowel nieuwbouw als bestaande omgevingen. Dit doen we onder andere door:

• Bestaande gekoelde watercircuits in te zetten als energiebron voor vloeistofkoelsystemen.
• Retourwater van luchtgekoelde installaties (~32 °C) te gebruiken voor systemen die efficiënt functioneren bij temperaturen van ~36 °C.
• Geavanceerde gebouwbeheersystemen (BMS) te implementeren voor nauwkeurige monitoring van stroomgebruik. Van busbars en ventilatoren tot leidingen.
• Te zorgen voor naleving van lokale bouw- en installatienormen, ongeacht waar de apparatuur vandaan komt.

Onze teams bewegen zich moeiteloos door complexe, internationale regelgeving en werken vaak in ecosystemen met meerdere leveranciers. Dankzij deze ervaring kunnen wij systeemintegraties realiseren die technisch naadloos aansluiten.

Druk vanuit regelgeving: de PUE-uitdaging

Power Usage Effectiveness (PUE) is uitgegroeid tot een belangrijke prestatie-indicator voor datacenters. Deze maatstaf geeft weer hoeveel energie wordt gebruikt door de IT-apparatuur ten opzichte van het totale energieverbruik van het datacenter. Hoe lager de PUE, hoe efficiënter het energiegebruik.

Binnen Europa veranderen de richtlijnen in rap tempo. Duitsland neemt het voortouw met concrete limieten voor energieverbruik, en brede EU-wetgeving staat op het punt te volgen. Waar voorheen een PUE van 1,5 als acceptabel werd beschouwd, mikken moderne datacenters inmiddels op 1,3 of lager. Sommige marktleiders streven naar 1,2 of beter.

Deerns ondersteunt klanten bij het behalen van deze ambitieuze doelstellingen. Dat doen we niet alleen met efficiënte koeltechnologie, maar ook via een integrale energiestrategie. Denk aan realtime energiebewaking, voorspellende simulaties en een systeemgericht ontwerp dat parasitair energieverbruik minimaliseert.

Daarnaast verkennen we alternatieve energiebronnen zoals hydrotreated vegetable oil (HVO) – een duurzamer alternatief voor traditionele diesel – voor noodstroomvoorziening.

Momenteel werken we samen met een toonaangevende leverancier van apparatuur in Barcelona aan testcases rond immersiekoeling. Deze toepassingen in de echte wereld zorgen ervoor dat onze kennis actueel blijft en onze klanten technologisch een stap voor blijven.

Vooruitblik: wat brengt de komende 5 tot 10 jaar?

De toekomst van datacenterkoeling laat zich moeilijk voorspellen. Vijf jaar geleden kon bijna niemand voorzien dat immersie- en chipkoeling nu al tot de standaardtechnologieën behoren. Wat wél duidelijk is: de volgende grote stap wordt gedreven door AI, edge computing en een blijvende toename in IT-vermogensdichtheid.

Op basis van onze ervaring en marktinzichten signaleren wij vijf trends die het komende decennium bepalend zullen zijn:

• Versnelling door AI: AI-modellen vereisen ongekende rekenkracht – en dus meer warmteafvoer. Koelsystemen moeten niet alleen meegroeien, maar proactief anticiperen op toekomstige belastingpieken.
• Geïntegreerd ontwerp van servers en koeling: Koeling wordt een integraal onderdeel van serverontwikkeling. Fabrikanten zullen hun ontwerpen afstemmen op de koelstrategie, waardoor prestaties en energie-efficiëntie samen worden geoptimaliseerd.
• Schonere back-upoplossingen: De dagen van dieselaggregaten zijn geteld. Duurzamere alternatieven zoals HVO en zelfs modulaire nucleaire eenheden komen in beeld als onderdeel van veerkrachtige, groene energiestrategieën.
• Restwarmte benutten: Het hergebruik van restwarmte wordt steeds gangbaarder. In Milaan ontwerpen wij nu al installaties waarmee datacenterwarmte wordt teruggeleverd aan het stadswarmtenet – een win-win voor het milieu én de stad.
• Volledige tracking van koolstofuitstoot: Van materiaalgebruik tot operationeel energieverbruik: wij ontwikkelen methodieken waarmee de volledige CO₂-impact transparant en meetbaar wordt gemaakt, voor zowel klanten als toezichthouders.

De komende jaren vragen om meer dan alleen technologische innovatie. Ze vereisen een fundamenteel andere manier van denken, waarbij prestaties, duurzaamheid en toekomstbestendigheid al vanaf de tekentafel geïntegreerd worden.