Omdat de wereldwijde vraag naar internetdiensten in versneld tempo blijft groeien, stijgt de vraag naar grotere en betere datacenters.
Dit zorgt voor nieuwe uitdagingen bij datacenterontwikkelaars. Grotere datecenters met meer capaciteit betekenen een hogere warmtebelasting, een hoger energieverbruik en een grotere CO2-voetafdruk. Dit is ecologisch, economisch en logistiek onhoudbaar. Er is een nieuwe koeloplossing nodig. Bij Deerns wordt deze innovatie getest.
Immersion cooling gaat de uitdaging aan
De meeste datacenters vertrouwen op luchtgekoelde systemen om serveromgevingen op optimale bedrijfstemperaturen te houden. Deze systemen hebben echter beperkingen waardoor ze minder geschikt zijn om toe te passen bij hyperscale datacenters: de koelefficiëntie gaat achteruit, het stroomverbruik neemt toe en de warmteafvoer wordt op verschillende niveaus problematisch.
Bij Deerns zijn we ons bewust van de noodzaak om verder te denken dan luchtgekoelde systemen. Sinds enkele jaren bestuderen en testen we verschillende praktische alternatieven. Liquid immersion cooling lijkt de meest levensvatbare van de technologieën en systemen die we hebben getest en we zijn nu in een stadium waarin we liquid cooling kunnen aanbieden als een haalbaar en duurzaam alternatief.
Voordelen van liquid cooling
Vloeistoffen kunnen meer energie absorberen dan lucht. Door IT-apparatuur te dompelen in een niet-geleidende vloeistof, wordt de warmte die is ontstaan makkelijk geabsorbeerd door direct contact met de vloeistof. Deze warmte kan vervolgens efficiënt worden opgevangen voor hergebruik, export of afgegeven worden aan de omgeving.
Nul
4-8 %
60 %
Een niet-geleidende vloeistof heeft met een zeer hoge weerstand tegen elektrische storing. Niet-geleidende vloeistoffen hebben verschillende voordelen ten opzichte van luchtgekoelde systemen:
- Luchtdistributiesystemen en (server)ventilatoren worden geëlimineerd.
- Het energieverbruik voor koeling wordt verminderd. Het totale energieverbruik van ventilatoren en ondersteunende systemen wordt met 4-8% verminderd.
- Servers werken bij hogere temperaturen omdat de temperatuurvereisten van de werkomgeving voor mensen gescheiden zijn.
- In de meeste gematigde klimaten kunnen koelsystemen zonder koelers werken en vertrouwen op droge koelers voor de warmteafvoer.
- De voetafdruk van de computerruimte kan met 60% worden verminderd. Er zijn geen speciale eisen omdat de belastingen vergelijkbaar zijn.
- Verontreiniging van de apparatuur door in de lucht zwevende verontreinigingen wordt voorkomen, waardoor de levensduur van de apparatuur toeneemt.
Nieuwe voordelen duidelijker naarmate de technologie vaker wordt toegepast. Een van die voordelen is de bescherming tegen oververhitting door de grote thermische massa van vloeistoffen in geval van een stroomstoring. Normaliter worden UPS-batterijen gebruikt om de periode tussen het uitvallen van het elektriciteitsnet en het opstarten van de generator te overbruggen. Door immersion cooling is er geen behoefte meer aan dit soort back-upsysteem dat mechanische apparatuur van stroom voorziet, omdat de vloeistof de warmte tijdens de overgangsperiode eenvoudig kan absorberen.
Datacenters als energieproducenten
Misschien is wel het grootste voordeel van immersion cooling de mogelijkheid om de warmte te hergebruiken die wordt gegenereerd door de IT-apparatuur waar de vloeistof doorheen stroomt.
Opgeslagen in een vloeistof kan de opgewekte warmte worden geleid en hergebruikt voor toepassingen die warmte nodig hebben, zoals interne omgevingsverwarming, klimaatregeling in kassen of de verwarming van bijvoorbeeld viskwekerijen.
De mogelijkheid om warmte te genereren en te circuleren heeft een nieuwe variabele geïntroduceerd in het bedrijfsmodel voor datacenters. Wij verwachten dat dit grote invloed heeft op de kosteneffectiviteit en de keuze van locaties voor nieuwe datacenters.
Immersion cooling is ook geschikt voor gebruik buiten hyperscale datacenters. In datacenters op kleinere schaal, zoals van bijvoorbeeld universiteiten en grote bedrijven, kan de gegenereerde basiswarmte makkelijk worden omgeleid en gebruikt voor ruimte- en waterverwarming of gespecialiseerde toepassingen.
Experimentele technologie wordt volwassen
In ons proefproject voor een hyperscale datacenter in Nederland onderzoeken we projecten tot honderden MW’s, hetzelfde verbruik als een stad met een miljoen inwoners.
Zoals alle nieuwe technologieën kent ook immersion cooling uitdagingen.
- Nieuwe technologie vereist grotere kapitaalinvesteringen; de vermindering van het gebruik van koelers en andere apparatuur compenseert de investering op lange termijn ruimschoots.
- Servers en aanverwante hardware moeten opnieuw worden geconfigureerd om ze geschikt te maken voor onderdompeling in vloeistoffen. Veel bedrijven, zoals DELL, zijn al bezig met de ontwikkeling van dergelijke apparatuur. Deerns werkt momenteel samen met fabrikanten aan productontwikkeling om te zorgen voor goede de afstemming op de eisen van de klant.
- Er zijn momenteel verschillende niet-geleidende vloeistoffen voor gebruik in IT-dompelkoeling die gebruikmaken van eenfasevloeistoffen die niet koken of gassen afgeven. Hoewel deze vloeistoffen slechts licht ontvlambaar zijn, vormen ze een brandgevaar en moet er gezorgd worden voor brandbeveiligingsmechanismen.
- Personeel en operators van datacenters moeten worden opgeleid om met de nieuwe technologie te kunnen werken.
De warmteafvoer van hyperscale datacenters gaat in de toekomst sterk in de richting van immersion cooling. Bij Deerns gebruiken we onze expertise en ervaring om onze datacenterklanten te helpen de exponentiële marktgroei het hoofd te bieden. Tegelijkertijd helpen we de bouwkosten te verlagen, het energieverbruik te verminderen en de restwarmte te benutten.
Ian Carlisle, Data Centre Unit Director, Deerns legt uit hoe belangrijk duurzaamheid is bij de bouw en exploitatie van datacenters.
