De meest gebruikelijke manier om datacenters en serverruimtes te koelen is via traditionele mechanische koeling met compressoren, koudemiddelen en luchtbehandelingsunits. Deze aanpak is al decennialang de standaard in de industrie. In dit artikel beantwoorden we de meest gestelde vragen over datacenterkoeling en lichten we toe waarom steeds meer organisaties op zoek gaan naar betere alternatieven.
Welke koelmethoden worden het meest gebruikt in datacenters?
De meest toegepaste koelmethoden in datacenters zijn luchtgebaseerde koeling via CRAC- en CRAH-units, precisieklimaatventilatoren en in grotere omgevingen ook vloeistofkoeling of koeling via chillers. De overgrote meerderheid van bestaande serverruimtes en datacenters werkt vandaag de dag nog altijd met een van deze mechanische varianten.
In de praktijk ziet de verdeling er als volgt uit:
- CRAC-units (Computer Room Air Conditioning): zelfstandige koelunits die warme lucht uit de ruimte aanzuigen, koelen via een compressor en gekoelde lucht teruggeven aan de ruimte
- CRAH-units (Computer Room Air Handler): werken samen met een externe chiller en koelen via koud water in plaats van een interne compressor
- In-row cooling: koelunits die direct tussen serverrijen worden geplaatst voor gerichte warmteafvoer bij hoge dichtheden
- Vloeistofkoeling: directe koeling van servers via vloeistof, steeds vaker toegepast bij high-density AI- en HPC-omgevingen
- Free cooling: gebruik van buitenlucht of buitentemperatuur om koeling te ondersteunen, afhankelijk van het klimaat
Welke methode het meest geschikt is, hangt af van de omvang van de ruimte, de warmtedichtheid van de apparatuur en de beschikbare infrastructuur. Voor kleinere serverruimtes zoals MER-, SER- en UPS-ruimtes is een CRAC-unit historisch gezien de meest gebruikte oplossing.
Waarom is koeling zo kritiek voor datacenters?
Koeling is kritiek voor datacenters omdat elektronische apparatuur warmte genereert als bijproduct van de verwerking van data. Wanneer de temperatuur in een serverruimte te hoog oploopt, neemt de kans op storingen, verminderde prestaties en permanente hardware-uitval sterk toe. Stabiele klimaatbeheersing is daarom geen luxe, maar een operationele noodzaak.
Servers, netwerkapparatuur en opslagsystemen werken het meest betrouwbaar binnen een nauw temperatuurbereik, doorgaans tussen de 18 en 27 graden Celsius. Overschrijding van deze grenzen leidt niet alleen tot prestatieproblemen, maar kan ook leiden tot onverwachte uitval van bedrijfskritische systemen. In omgevingen waar continuïteit essentieel is, zoals bij telecombedrijven, zorgorganisaties of financiële instellingen, zijn de gevolgen van een koelstoring direct voelbaar in de bedrijfsvoering.
Daarnaast speelt luchtvochtigheid een belangrijke rol. Te droge lucht vergroot het risico op elektrostatische ontlading, terwijl te vochtige lucht condensatie en corrosie kan veroorzaken. Een goed koelsysteem regelt daarom niet alleen de temperatuur, maar ook de relatieve luchtvochtigheid.
Hoeveel energie verbruikt datacenterkoeling gemiddeld?
Koeling is verantwoordelijk voor een aanzienlijk deel van het totale energieverbruik van een datacenter of serverruimte. Bij traditionele mechanische koeling gaat ruwweg een derde tot de helft van het totale stroomverbruik op aan het koelsysteem zelf. Dit maakt koeling structureel een van de grootste kostenposten in de exploitatie van kritische IT-omgevingen.
De verhouding tussen het energieverbruik van de IT-apparatuur en het totale energieverbruik van een datacenter wordt uitgedrukt in de PUE-waarde (Power Usage Effectiveness). Een PUE van 2,0 betekent dat er voor elke watt die de IT-apparatuur verbruikt, nog eens een watt nodig is voor ondersteunende systemen zoals koeling, verlichting en stroomomzetting. Moderne datacenters streven naar een PUE dichter bij 1,2 tot 1,5, maar veel bestaande serverruimtes zitten hier nog ver boven.
Naarmate de warmtedichtheid per rack toeneemt, door de opkomst van AI-workloads en high-performance computing, stijgt ook de koellast. Dit maakt het energieverbruik van traditionele koelsystemen in veel gevallen onhoudbaar op de lange termijn.
Wat zijn de nadelen van traditionele koeling in datacenters?
Traditionele mechanische koeling in datacenters kent een aantal structurele nadelen die bij steeds meer organisaties tot heroverwegingen leiden. De voornaamste bezwaren zijn het hoge energieverbruik, de afhankelijkheid van synthetische koudemiddelen en de relatief hoge onderhoudskosten.
De belangrijkste nadelen op een rij:
- Hoog energieverbruik: compressoren en chillers verbruiken continu veel elektriciteit, ongeacht de actuele koelbehoefte
- Synthetische koudemiddelen: veel traditionele systemen werken met koudemiddelen die schadelijk zijn voor het milieu en steeds strenger gereguleerd worden
- Onderhoudsgevoeligheid: bewegende delen zoals compressoren en ventilatoren slijten, wat regelmatige servicebezoeken vereist
- Risico bij stroomuitval: traditionele koeling valt direct uit bij een stroomstoring, tenzij er uitgebreide noodstroomvoorzieningen aanwezig zijn
- Beperkte schaalbaarheid: het aanpassen van de koelcapaciteit aan veranderende IT-loads vereist vaak ingrijpende aanpassingen aan de installatie
- Hoge piekvermogensvraag: de elektrische aansluiting moet zijn gedimensioneerd op het maximale koelvermogen, ook al is dat vermogen niet continu nodig
Voor organisaties die hun operationele kosten willen verlagen en tegelijk de betrouwbaarheid van hun koelinfrastructuur willen verbeteren, zijn deze nadelen steeds minder acceptabel.
Hoe werkt PCM-koeling als alternatief voor traditionele koeling?
PCM-koeling werkt op basis van Phase Change Materials: stoffen die bij een vaste temperatuur van fase wisselen, van vast naar vloeibaar of omgekeerd, en daarbij grote hoeveelheden thermische energie opnemen of vrijgeven. Dit principe maakt het mogelijk om warmte te absorberen zonder dat daar een compressor of synthetisch koudemiddel voor nodig is.
Het werkingsprincipe lijkt op dat van ijs dat smelt bij 0 graden Celsius: het neemt daarbij warmte op zonder zelf warmer te worden. PCM-systemen voor serverruimtes werken op een vergelijkbaar principe, maar dan rond een werktemperatuur die aansluit bij de gewenste klimaatbeheersing in de ruimte, typisch rond de 25 graden Celsius.
In de praktijk functioneert een PCM-installatie als een intelligente thermische batterij. Tijdens koelere perioden, zoals de nacht of momenten met lagere warmteproductie, laden de PCM-panelen zich op door de warmte in de omgeving op te nemen en vast te houden. Zodra de temperatuur in de ruimte stijgt, geven de panelen die opgeslagen koelcapaciteit geleidelijk vrij. De enige actieve component is een ventilator voor luchtcirculatie, wat het elektrisch aansluitvermogen drastisch vermindert ten opzichte van traditionele mechanische koeling.
Omdat er geen compressoren of koudemiddelen aan te pas komen, is het systeem nagenoeg onderhoudsvrij en direct aansluitbaar op een UPS-systeem, zodat de koeling ook bij stroomuitval zonder onderbreking doorwerkt. Meer over de technische werking leest u op de pagina over PCM Power Units.
Welke koelmethode is het meest geschikt voor een serverruimte?
De meest geschikte koelmethode voor een serverruimte hangt af van de omvang van de ruimte, de warmteproductie van de aanwezige apparatuur en de eisen op het gebied van betrouwbaarheid en energieverbruik. Voor kleinere tot middelgrote serverruimtes zoals MER-, SER- en UPS-ruimtes biedt PCM-koeling steeds vaker de meest evenwichtige combinatie van betrouwbaarheid, lage energiekosten en onderhoudsgemak.
Bij de keuze van een koelsysteem zijn de volgende factoren doorslaggevend:
- Koellast en warmtedichtheid: hoeveel kilowatt warmte produceert de apparatuur per uur en hoe is die warmte verdeeld over de ruimte
- Beschikbaar aansluitvermogen: heeft de ruimte voldoende elektrische capaciteit voor een mechanisch koelsysteem, of is beperking van het aansluitvermogen een vereiste
- Continuïteitsvereisten: moet de koeling ook bij stroomuitval gegarandeerd zijn, en zo ja, hoe lang
- Onderhoudsintervallen: hoe vaak en hoe intensief is onderhoud acceptabel in de betreffende omgeving
- Duurzaamheidsdoelstellingen: past het systeem binnen de ESG-doelen of milieucertificeringen van de organisatie
Voor omgevingen waar continuïteit, laag energieverbruik en minimaal onderhoud de prioriteiten zijn, is PCM-koeling een serieus te overwegen alternatief voor traditionele mechanische systemen.
Hoe Duraflow helpt met de koeling van uw serverruimte
Wij ontwikkelen en leveren PCM Power Units die specifiek zijn ontworpen voor de koeling van bedrijfskritische ruimtes zoals serverruimtes, MER-, SER-, UPS-, HVK- en MCC-ruimtes. Onze oplossingen zijn gebaseerd op de eerste 120 kW PCM-koelinstallatie ter wereld, ontwikkeld voor high-density AI-, storage- en datacenteromgevingen.
Wat onze PCM Power Units concreet bieden:
- Gemiddeld meer dan 90% energiebesparing ten opzichte van traditionele mechanische koeling
- Geen compressoren, geen koudemiddelen, uitsluitend ventilatoren als bewegend onderdeel
- Directe aansluiting op UPS-systemen voor gegarandeerde koeling bij stroomuitval
- Modulair en schaalbaar ontwerp, inpasbaar in bestaande infrastructuren zonder grote verbouwingen
- PCM-panelen met een technische levensduur van minimaal 40 jaar en een nagenoeg onderhoudsvrij systeem
- Erkend door de Nederlandse overheid als energiebesparende maatregel, met toegang tot de EIA-regeling
- Terugverdientijd van minder dan vijf jaar
Wilt u weten of PCM-koeling geschikt is voor uw situatie en welke configuratie het beste aansluit bij uw ruimte en koellast? Neem contact met ons op voor een vrijblijvend gesprek.
Veelgestelde vragen
Is PCM-koeling ook geschikt voor bestaande serverruimtes, of alleen voor nieuwbouw?
PCM-koeling is juist ook zeer geschikt voor bestaande serverruimtes. De modulaire opbouw van PCM Power Units maakt het mogelijk om het systeem in te passen in de bestaande infrastructuur zonder ingrijpende verbouwingen. In veel gevallen kan de PCM-installatie naast of ter vervanging van een bestaande CRAC-unit worden geplaatst, waardoor de overgang stapsgewijs en zonder onderbreking van de bedrijfscontinuïteit kan plaatsvinden.
Wat gebeurt er als de PCM-panelen volledig zijn 'opgeladen' en de ruimte blijft opwarmen?
PCM-systemen worden altijd gedimensioneerd op de specifieke koellast en het thermische profiel van de ruimte. In goed ontworpen installaties is de capaciteit van de PCM-panelen afgestemd op de maximale warmteproductie en de regeneratiecyclus, zodat de panelen tijdig genoeg herladen voor de volgende piekperiode. Voor situaties met een aanhoudend hoge koellast kan een hybride configuratie worden toegepast, waarbij PCM als primaire koeling fungeert en een compactere mechanische backup alleen in uitzonderlijke gevallen bijspringt.
Hoe verhoudt de aanschafprijs van PCM-koeling zich tot die van een traditionele CRAC-unit?
De initiële investering in een PCM-koelinstallatie ligt doorgaans hoger dan die van een standaard CRAC-unit. Het totaalplaatje verandert echter sterk wanneer u rekening houdt met de energiekosten, onderhoudskosten en de levensduur van het systeem. Met een gemiddelde energiebesparing van meer dan 90% en een technische levensduur van minimaal 40 jaar voor de PCM-panelen, is de terugverdientijd in de meeste gevallen minder dan vijf jaar. Bovendien komt u via de EIA-regeling in aanmerking voor een fiscaal voordeel, wat de netto investering verder verlaagt.
Welke ruimtetemperatuur handhaaft een PCM-systeem, en is dat instelbaar?
PCM-systemen voor serverruimtes zijn doorgaans ontworpen om de ruimtetemperatuur te handhaven rond de 25 graden Celsius, wat binnen de aanbevolen ASHRAE-richtlijnen voor IT-apparatuur valt. Het exacte werkpunt is afhankelijk van het type PCM-materiaal dat in de panelen wordt toegepast en wordt bij de engineering van de installatie vastgesteld op basis van uw specifieke koellast en klimaateisen. Aanpassing achteraf is beperkt mogelijk, dus een goede voorafgaande dimensionering is essentieel.
Hoe zit het met de luchtvochtigheidsregeling bij PCM-koeling?
Traditionele CRAC-units regelen naast temperatuur ook actief de luchtvochtigheid via ontvochtiging of bevochtiging. PCM-koeling heeft geen actieve bevochtigings- of ontvochtigingsfunctie, omdat er geen condensatie optreedt in het systeem. In de meeste Europese binnenklimaatomstandigheden blijft de relatieve luchtvochtigheid in een goed geïsoleerde serverruimte binnen de acceptabele normen. Indien uw omgeving specifieke vochtigheidseisen stelt, kan een separate, energiezuinige luchtbevochtigingsunit worden gecombineerd met de PCM-installatie.
Wat zijn de meest voorkomende fouten bij het kiezen 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 in warmtedichtheid, bijvoorbeeld door de uitbreiding met AI- of HPC-hardware. Daarnaast wordt de totale cost of ownership vaak onderschat doordat alleen naar de aanschafprijs wordt gekeken en energiekosten en onderhoudscontracten buiten beschouwing blijven. Tot slot wordt de continuïteitseis bij stroomuitval regelmatig over het hoofd gezien, terwijl juist dit aspect bij bedrijfskritische omgevingen doorslaggevend zou moeten zijn in de systeemkeuze.
Hoe lang duurt de installatie van een PCM Power Unit en is de serverruimte tijdens de installatie buiten gebruik?
De installatietijd van een PCM Power Unit is in de meeste gevallen aanzienlijk korter dan die van een traditioneel mechanisch koelsysteem, omdat er geen koelmiddelleiding, externe chiller of complexe hydraulische aansluiting nodig is. Afhankelijk van de configuratie en de staat van de bestaande ruimte bedraagt de installatietijd doorgaans één tot enkele dagen. De serverruimte hoeft in veel gevallen niet volledig buiten gebruik te worden gesteld, maar dit is afhankelijk van de specifieke situatie en wordt vooraf in overleg met u gepland.
