Datacenterkoeling op grote schaal werkt door een combinatie van methoden die warmte afvoeren van servers, netwerkapparatuur en andere IT-infrastructuur voordat die warmte schade aanricht. Grote datacenters sturen gekoelde lucht of vloeistof langs warmtebronnen, vangen die warmte op en voeren haar af via koeltorens, chillers of andere systemen. Hoe dat precies in zijn werk gaat, welke uitdagingen daarbij horen en wanneer een alternatief als PCM-koeling zinvol is, lees je hieronder.
Welke koelmethoden worden gebruikt in grote datacenters?
Grote datacenters gebruiken doorgaans een combinatie van luchtkoeling, vloeistofkoeling en in toenemende mate thermische energieopslag. De keuze hangt af van de warmtedichtheid van de IT-apparatuur, de beschikbare ruimte en de gewenste energieprestatie. Elk systeem heeft zijn eigen werkingsprincipe en toepassingsgebied.
De meest gebruikte methoden zijn:
- Computer Room Air Conditioning (CRAC/CRAH): klassieke systemen die gekoelde lucht door een verhoogde vloer of via plafondkanalen blazen langs serverkasten.
- In-row koeling: koelunits staan direct naast de serverrijen, waardoor de luchtweg korter is en de koeling efficiënter werkt.
- Vloeistofkoeling (direct liquid cooling): koelvloeistof wordt direct naar de processor of warmtebron geleid, wat bijzonder effectief is bij hoge warmtedichtheden zoals AI-servers.
- Adiabatische koeling: buitenlucht wordt gebruikt om koeling te ondersteunen, waardoor minder mechanische koeling nodig is bij gunstige buitentemperaturen.
- Thermische energieopslag via Phase Change Materials (PCM): warmte wordt opgeslagen in materiaal dat van fase wisselt, en op het juiste moment weer afgegeven of afgevoerd zonder compressoren of synthetische koudemiddelen.
Hoeveel energie verbruikt datacenterkoeling gemiddeld?
Koeling is verantwoordelijk voor een aanzienlijk deel van het totale energieverbruik van een datacenter. Bij conventionele systemen met compressoren en chillers loopt dit aandeel op tot veertig procent of meer van het totale stroomverbruik. Dit maakt koeling structureel een van de grootste kostenposten voor elke datacenteroperator.
De verhouding tussen IT-verbruik en totaal energieverbruik wordt uitgedrukt in de Power Usage Effectiveness (PUE). Een PUE van 2,0 betekent dat voor elke kilowatt aan IT-vermogen nog eens een kilowatt wordt verbruikt voor koeling, stroomverdeling en andere faciliteiten. Moderne datacenters streven naar een PUE dichter bij 1,2 of lager. Systemen die werken zonder compressoren, zoals PCM-koeling, dragen direct bij aan een lagere PUE doordat het elektrische aansluitvermogen voor koeling drastisch daalt.
Wat zijn de grootste uitdagingen bij het koelen van datacenters?
De grootste uitdagingen bij datacenterkoeling zijn de stijgende warmtedichtheid van moderne IT-apparatuur, de betrouwbaarheidseis van continue koeling en de druk op het elektriciteitsnet. Vooral de opkomst van AI-workloads en high-performance computing drijft de warmteproductie per rack naar recordhoogtes.
Daarnaast spelen de volgende uitdagingen een grote rol:
- Netcongestie: conventionele koelinstallaties vragen een hoog elektrisch aansluitvermogen, wat in een periode van netcongestie een directe belemmering kan zijn voor uitbreiding.
- Continuïteit bij stroomuitval: koeling mag nooit wegvallen, ook niet bij een stroomonderbreking. Traditionele systemen vereisen zware UPS-configuraties om dit te garanderen.
- Onderhoud en storingsgevoeligheid: systemen met compressoren, koudemiddelen en chillers hebben veel bewegende delen die regelmatig onderhoud vragen en kunnen uitvallen.
- Schaalbaarheid: bij groei van de IT-infrastructuur moet het koelsysteem meeschalen, bij voorkeur zonder grote verbouwingen.
- Regelgeving rondom koudemiddelen: synthetische koudemiddelen worden steeds verder aan banden gelegd, wat toekomstige investeringen in traditionele koeling risicovol maakt.
Hoe verschilt PCM-koeling van traditionele koeling in datacenters?
Het kernverschil tussen PCM-koeling en traditionele koeling zit in het werkingsprincipe: waar conventionele systemen actief koude produceren via compressoren en koudemiddelen, slaat PCM-koeling thermische energie op in materiaal dat van fase wisselt, van vast naar vloeibaar en terug. Dit vereist geen compressoren, geen synthetische koudemiddelen en nauwelijks elektrisch vermogen buiten de ventilatoren.
Concreet betekent dit voor een serverruimte of datacenteromgeving:
- Het elektrische aansluitvermogen voor koeling is een fractie van dat van een conventioneel systeem, wat ruimte creëert op de elektrotechnische infrastructuur.
- Directe aansluiting op een UPS is mogelijk, zodat koeling ook bij stroomuitval zonder onderbreking doorloopt.
- Er zijn geen synthetische koudemiddelen in gebruik, wat zowel milieuvriendelijker is als toekomstbestendiger vanuit regelgevingsperspectief.
- Door het minimale aantal bewegende delen is het systeem nagenoeg onderhoudsvrij. Een eerste inspectiebeurt voor de ventilatoren is pas nodig na minimaal 50.000 vollastdraaiuren.
PCM-koeling functioneert als een intelligente thermische batterij: warmte wordt continu geanalyseerd, opgeslagen en op het optimale moment afgevoerd. Dit principe werkt vergelijkbaar met water dat smelt bij een vaste temperatuur, maar dan afgestemd op een werktemperatuur die past bij de klimaatbeheersing in serverruimtes.
Wanneer is PCM-koeling de juiste keuze voor een datacenter?
PCM-koeling is de juiste keuze wanneer een organisatie een betrouwbare, energiezuinige koeloplossing zoekt voor een kritieke omgeving zoals een serverruimte (MER), SER-, UPS-, HVK- of MCC-ruimte, en daarbij de afhankelijkheid van het elektriciteitsnet wil verminderen. Het is ook een logische keuze voor organisaties die hun koelinfrastructuur toekomstbestendig willen maken zonder afhankelijk te zijn van koudemiddelentechnologie die aan steeds strengere regels wordt onderworpen.
PCM-koeling sluit goed aan bij situaties waarbij:
- Continue koeling zonder onderbreking essentieel is, ook bij stroomuitval.
- De beschikbare netcapaciteit beperkt is en het koelsysteem zo min mogelijk elektrisch vermogen mag opnemen.
- De organisatie een lange technische levensduur en laag onderhoud als prioriteit stelt.
- Er behoefte is aan een modulair systeem dat meeschaalt met de groei van de IT-infrastructuur.
Voor grootschalige toepassingen, zoals datacenters met hoge rekendichtheden en AI-workloads, zijn PCM Power Units modulair combineerbaar tot de benodigde koelcapaciteit, inclusief volledig maatwerk voor installaties die verder gaan dan de standaard vermogensklassen.
Welke fiscale voordelen gelden voor energiezuinige datacenterkoeling?
Organisaties die investeren in energiezuinige koeloplossingen voor hun datacenter of serverruimte kunnen in Nederland gebruikmaken van de Energie-investeringsaftrek (EIA). Via de EIA mag een percentage van de investering worden afgetrokken van de fiscale winst, bovenop de normale afschrijving. Dit verkort de terugverdientijd aanzienlijk.
PCM-koeling is door de Nederlandse overheid erkend als een officiële energiebesparende maatregel, wat betekent dat investeringen in dit type systeem in aanmerking komen voor de EIA-regeling. Naast de directe fiscale aftrek levert de drastische verlaging van het energieverbruik een structurele besparing op de energierekening op, jaar na jaar. In sommige gevallen is de terugverdientijd minder dan vijf jaar, afhankelijk van het huidige energieverbruik en de schaal van de installatie.
Het is raadzaam om bij de aanvraag van de EIA samen te werken met een fiscaal adviseur en de installateur, zodat de investering correct wordt aangemeld binnen de geldende termijnen en voorwaarden.
Hoe Duraflow helpt met datacenterkoeling
Wij ontwikkelen en leveren PCM-koeloplossingen die specifiek zijn ontworpen voor bedrijfskritische omgevingen zoals serverruimtes, datacenters en andere technische ruimtes met een structurele koelbehoefte. Onze aanpak onderscheidt zich op een aantal concrete punten:
- Geen compressoren, geen synthetische koudemiddelen: onze PCM Power Units werken uitsluitend met ventilatoren en niet-giftige zouthydraten, wat het systeem onderhoudsarm en toekomstbestendig maakt.
- Directe UPS-koppeling: koeling werkt ook bij stroomuitval, zonder vertraging of extra noodaggregaten.
- Modulair en schaalbaar: standaard units van 3 kW en 6 kW zijn combineerbaar, en voor grotere toepassingen leveren wij volledig maatwerk luchtbehandelingsunits, inclusief de eerste 120 kW PCM-koelinstallatie ter wereld voor high-density AI- en datacenteromgevingen.
- EIA-erkend: onze installaties komen in aanmerking voor de Energie-investeringsaftrek, wat de investering financieel aantrekkelijk maakt.
- Technische levensduur van minimaal 25 jaar voor het PCM-materiaal, met een onderhoudsinterval dat ver boven dat van conventionele koelsystemen ligt.
Wil je weten welke koeloplossing past bij jouw serverruimte of datacenteromgeving? Neem contact met ons op en we kijken samen naar de mogelijkheden.
Veelgestelde vragen
Hoe lang duurt de installatie van een PCM-koelsysteem in een bestaande serverruimte?
De installatietijd van een PCM-koelsysteem is doorgaans aanzienlijk korter dan bij traditionele koelinstallaties, omdat er geen leidingwerk voor koudemiddelen of zware elektrische aansluitingen nodig zijn. Afhankelijk van de omvang van de ruimte en het aantal units kan een standaardinstallatie binnen één tot enkele dagen worden gerealiseerd. Omdat het systeem modulair is opgebouwd, kan het ook gefaseerd worden geïnstalleerd zonder dat de bestaande IT-infrastructuur hoeft te worden stilgezet.
Wat gebeurt er met de koeling als het PCM-materiaal volledig is opgeladen met warmte?
Wanneer het PCM-materiaal volledig van vast naar vloeibaar is overgegaan en de maximale thermische capaciteit is bereikt, wordt de warmte via de ventilatoren naar buiten afgevoerd terwijl het materiaal weer stolt. Het systeem is zo ontworpen dat de koelcapaciteit en de afvoercyclus op elkaar zijn afgestemd, zodat in een normaal bedrijfsscenario geen warmteopbouw optreedt. Bij de dimensionering van een installatie wordt rekening gehouden met de piekbelasting van de specifieke omgeving, zodat het systeem altijd voldoende buffer heeft.
Is PCM-koeling ook geschikt voor ruimtes met wisselende of onvoorspelbare IT-belasting?
Ja, juist bij wisselende warmteproductie biedt PCM-koeling een voordeel: het materiaal absorbeert thermische pieken automatisch zonder dat het systeem hoeft op te schalen of extra vermogen trekt. Dit maakt het bijzonder geschikt voor omgevingen met variabele workloads, zoals ruimtes waar AI-taken of batchprocessen periodiek voor hoge warmteproductie zorgen. De thermische buffer van het PCM-materiaal fungeert als een natuurlijke demper die het koelproces stabiliseert.
Welke onderhoudswerkzaamheden zijn er periodiek nodig aan een PCM-koelinstallatie?
PCM-koeling vereist minimaal onderhoud in vergelijking met conventionele systemen. De eerste inspectiebeurt voor de ventilatoren is pas vereist na minimaal 50.000 vollastdraaiuren, en het PCM-materiaal zelf heeft een technische levensduur van minimaal 25 jaar zonder vervanging of bijvulling. Er zijn geen koudemiddelencontroles, geen compressoronderhoud en geen lekdichtheidsmetingen nodig, wat de totale onderhoudskosten over de levensduur van het systeem sterk reduceert.
Kan PCM-koeling worden gecombineerd met een bestaand conventioneel koelsysteem?
Ja, PCM-koeling kan worden ingezet als aanvulling op een bestaand koelsysteem, bijvoorbeeld als extra buffer tijdens piekmomenten of als back-upkoeling bij uitval van het primaire systeem. Deze hybride aanpak stelt organisaties in staat om gefaseerd over te stappen zonder de bestaande infrastructuur direct te vervangen. Het is wel aan te raden om bij de integratie samen te werken met een specialist, zodat beide systemen correct op elkaar zijn afgestemd.
Hoe vraag ik de EIA-subsidie aan voor een PCM-koelinstallatie en wat zijn de belangrijkste voorwaarden?
De EIA-aanvraag moet worden ingediend binnen drie maanden na het ondertekenen van de investeringsovereenkomst, dus vóórdat de installatie plaatsvindt. De aanvraag loopt via het eLoket van de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland (RVO) en vereist onder andere een omschrijving van de investering en het bijbehorende bedrag. Het is sterk aan te raden om de aanvraag samen met de installateur en een fiscaal adviseur voor te bereiden, zodat de investering correct wordt gecategoriseerd en binnen de geldende termijnen wordt aangemeld.
Wat zijn de meest voorkomende fouten bij het dimensioneren van een koelsysteem voor een serverruimte?
Een veelgemaakte fout is het onderdimensioneren van het koelsysteem op basis van het huidige IT-vermogen, zonder rekening te houden met toekomstige groei of piekbelastingen. Daarnaast wordt de warmteproductie van ondersteunende apparatuur zoals UPS-systemen, netwerkswitches en stroomverdelers regelmatig vergeten in de berekening. Een correcte dimensionering houdt rekening met de totale warmtelast van de ruimte, inclusief een groeimarge, en kiest bij voorkeur een modulair systeem dat zonder grote aanpassingen kan worden uitgebreid.
