Datacenters moeten voorbereid zijn op hogere buitentemperaturen

Warmte van twee kanten

Bij een datacenter komt de warmte zowel van binnen als van buiten. In de eerste plaats is een datacenter gevuld met servers, switches, routers en nog veel meer elektronische apparatuur. Al deze hardware produceert warmte, wat voornamelijk afkomstig is van de processoren in zware servers waar kritische applicaties op draaien. Daarnaast komt de warmte vanzelfsprekend ook van buiten. Hoe hoger de buitentemperatuur, hoe meer een datacenter moet koelen om de apparatuur binnen niet te heet te laten worden.

Uitval en storingen

Maar wat zijn dan de risico’s van deze warmte? Te hoge temperaturen in een datacenter kunnen leiden tot uitval en storingen van hardware, bijvoorbeeld als een processor in een server overhit raakt. Dat is een onwenselijke situatie, omdat datacenters inmiddels fungeren als de ruggengraat van onze digitale economie. Denk bijvoorbeeld aan alle diensten op het gebied van betalingsverkeer, sociale netwerken en kunstmatige intelligentie, zoals ChatGPT.

Stijgende energiekosten

Het is dus essentieel dat de temperatuur in een datacenter niet te hoog oploopt. Het lijkt dan wellicht ook een goed idee om bij hogere temperaturen de koelinstallaties harder te laten draaien, maar helaas werkt het niet zo gemakkelijk in de praktijk. Zo zijn niet alle koelinstallaties geschikt om met hogere buitentemperaturen om te gaan. Koelinstallaties hebben namelijk een vooraf ingestelde capaciteit en dat heeft te maken met de omvang, de samenstelling en de gebruikte techniek. Daarnaast kost de energie om koelinstallaties te laten werken steeds meer geld. Deze hogere kosten moeten uiteindelijk aan de klant worden doorberekend, wat voor hogere prijzen voor de dienstverlening zorgt – en dus een verslechterde concurrentiepositie.

Alternatieve koelingsmethoden

Datacenters moeten daarom onderzoeken of ze hun koelsystemen kunnen verbeteren of vervangen door energiezuinigere oplossingen. Een voorbeeld van een koelmethode die is voorbereid op een warmere toekomst is liquid cooling. Deze vloeistofkoeling werkt beter dan traditionele luchtkoelsystemen en maakt gebruik van vloeistoffen met een hoge warmtecapaciteit, wat ervoor zorgt dat de warmte sneller en efficiënter kan worden afgevoerd. Bij de toepassing van adiabatische koeling, ook wel verdampingskoeling geheten, wordt warme lucht onttrokken aan de buitenlucht. Deze warme lucht wordt in contact gebracht met water. De koude lucht die hierdoor ontstaat, wordt in het datacenter verspreid. Deze technologie is een effectieve manier om bij hoge buitentemperaturen datacenters te koelen. Een andere innovatieve oplossing is ‘hot aisle containment’. Een technologie die warme lucht van servers opvangt en daarna afvoert. Zo wordt voorkomen dat de warme lucht zich door een datacenter verspreidt.

Gebouw optimaliseren

Naast het toepassen van innovatieve koelingsmethoden kan de manier waarop het datacenter is ontworpen en gebouwd ook een rol spelen bij het terugdringen van hogere temperaturen. Voorheen was het gebruikelijk om bij de bouw van een nieuw datacenter de gemiddelde buitentemperatuur van de afgelopen twintig jaar te bepalen. De afgelopen jaren hebben we echter gezien dat deze berekeningsmethode door de snelle opwarming van de aarde niet meer volstaat, omdat er steeds vaker uitschieters in de buitentemperatuur zitten. Daarom wordt tegenwoordig bij de bouw van een nieuw datacenter de gemiddelde buitentemperatuur van de afgelopen twintig jaar genomen en daar een paar graden bovenop gedaan. Nieuwe datacenters gaan tegenwoordig al uit van een maximale buitentemperatuur van 42 graden en stemmen de inrichting van het datacenter en faciliteiten voor koeling hierop af. De locatie van het datacenter speelt hier ook een belangrijke rol in. Zo kan een datacenter dat is gevestigd in de nabijheid van de zee het koude zeewater gebruiken om te koelen. Door het koude zeewater door leidingen in het datacenter te laten stromen, kan de temperatuur binnen worden verlaagd.

Een andere manier om de binnentemperatuur van datacenters te verlagen, is het verbeteren van de luchtstromen binnen het datacenter. Door het inrichten van onzichtbare kanalen waarlangs de lucht kan stromen, kan een datacenter beter worden gekoeld. Het strategisch positioneren van ventilatieopeningen waar warmte lucht uit kan ontsnappen en de toepassing van isolatiematerialen om de warmte buiten te houden, kunnen hier ook een constructieve rol bij spelen.

Energiezuinige hardware

Tot slot kan het slim inkopen van energiezuinige hardware helpen bij het terugdringen van een hoge binnentemperatuur als gevolg van klimaatverandering. Fabrikanten ontwikkelen steeds meer energiezuinige chips die minder warmte in een server ontwikkelen. Bijkomend voordeel is dat deze chips dan ook minder stroom verbruiken. Dat vermindert weer de ecologische voetafdruk. Hierbij moet echter wel worden opgemerkt dat veel datacenters groene stroom afkomstig van windmolens en zonnepanelen gebruiken.

Voorbereiden op veranderingen

De komende jaren zullen zowel bestaande als nieuwe datacenters rekening moeten houden met onvermijdelijke klimaatveranderingen. Het treffen van maatregelen zoals alternatieve koelingsmethoden, aanpassingen binnen een datacenter om warme lucht beter af te voeren en het gebruik van energiezuinige hardware is dan ook vereist. De slimste manier om een datacenter te koelen, bestaat niet. Dat verschilt per datacenter en is afhankelijk van diverse factoren, zoals de reeds aanwezige koelinstallaties en de manier waarop het datacenter is gebouwd. Datacenters zullen daarom slimme keuzes moeten maken en rekening moeten houden met de daarmee samenhangende kosten om concurrerend te kunnen blijven opereren. 

Door: Ronald van Veen, Technical Solutions Architect Datacenters bij Vertiv