Het koelsysteem in een datacenter is de infrastructuur die overtollige warmte afvoert die vrijkomt door servers, netwerkapparatuur en andere IT-hardware. Zonder effectieve koeling loopt de temperatuur snel op, wat leidt tot uitval van apparatuur en dataverlies. Voor organisaties met serverruimtes is betrouwbare klimaatbeheersing dan ook geen bijzaak maar een operationele noodzaak. In dit artikel beantwoorden we de meest gestelde vragen over datacenterkoeling, van de werking van warmteafvoer tot moderne alternatieven.
Hoe wordt warmte in een datacenter afgevoerd?
Warmte in een datacenter wordt afgevoerd door lucht of vloeistof langs warmtebronnen te leiden, de opgenomen warmte te transporteren naar een warmtewisselaar, en die warmte vervolgens buiten de ruimte te dissiperen. Het principe is in alle systemen hetzelfde: warmte verplaatsen van de bron naar een plek waar die onschadelijk kan worden afgegeven.
Servers genereren continu warmte aan de achterzijde van de kasten. In de meeste opstellingen stroomt koude lucht via de voorzijde van de serverracks naar binnen en verlaat warme lucht de achterzijde. Dit heet het “hot aisle / cold aisle”-principe. De warme lucht wordt vervolgens door het koelsysteem opgenomen, afgekoeld en opnieuw als koude lucht toegevoerd.
Bij vloeistofgebaseerde systemen verloopt het transport via gekoeld water of koelvloeistof door leidingen direct naar de warmtebron. Dit is efficiënter dan lucht, omdat vloeistof een hogere warmtecapaciteit heeft en warmte sneller afvoert.
Welke typen koelsystemen worden gebruikt in datacenters?
In datacenters worden vier hoofdtypen koelsystemen toegepast: luchtgekoelde systemen, vloeistofgekoelde systemen, adiabatische koeling en koeling op basis van thermische energieopslag zoals PCM-technologie. De keuze hangt af van de warmtedichtheid van de ruimte, het beschikbare elektrische vermogen en de duurzaamheidsdoelstellingen van de organisatie.
- CRAC/CRAH-units: Computer Room Air Conditioning- of Air Handling-units zijn de klassieke oplossing. Ze koelen lucht via een compressor of gekoeld water en blazen die terug de ruimte in.
- In-row koeling: Koelunits worden direct naast of tussen serverracks geplaatst voor gerichte warmteafvoer bij hoge dichtheid.
- Direct Liquid Cooling (DLC): Koelvloeistof wordt direct naar de CPU’s en GPU’s geleid via koelplaten op de chips.
- Immersion cooling: Servers worden ondergedompeld in een diëlektrische vloeistof die warmte direct opneemt.
- PCM-koeling: Thermische energieopslag via Phase Change Materials, waarbij warmte wordt opgenomen tijdens de faseovergang van vast naar vloeibaar en later gecontroleerd wordt afgegeven.
Tot 90% besparen op koeling?
Ontdek in een vrijblijvend gesprek wat PCM-koeling voor uw serverruimte of datacenter kan betekenen.
Wat is het verschil tussen luchtkoeling en vloeistofkoeling in een datacenter?
Het belangrijkste verschil is het koelmedium en de bijbehorende efficiëntie. Luchtkoeling gebruikt lucht als transportmedium voor warmte, wat relatief veel energie kost en minder geschikt is voor hoge warmtedichtheden. Vloeistofkoeling transporteert warmte via water of koelvloeistof, wat aanzienlijk efficiënter is en beter schaalbaar bij intensieve workloads zoals AI en high-performance computing.
Luchtkoeling is eenvoudiger te installeren en werkt goed in ruimtes met een gemiddelde warmtebelasting. Het nadeel is dat lucht een lage thermische capaciteit heeft: je hebt grote hoeveelheden lucht nodig om dezelfde warmte af te voeren als een relatief kleine hoeveelheid vloeistof. Dit vertaalt zich in grotere units, meer ventilatoren en een hoger energieverbruik.
Vloeistofkoeling is compacter en efficiënter, maar vereist een complexere infrastructuur met leidingen, pompen en aansluitingen op de serverkasten zelf. De initiële installatie is kostbaarder, maar de operationele kosten liggen lager. Voor moderne datacenters met hoge vermogensdichtheden per rack is vloeistofkoeling steeds vaker de enige realistische optie.
Hoeveel energie verbruikt een koelsysteem in een datacenter?
Traditionele koelsystemen in datacenters verbruiken doorgaans tussen de 30% en 50% van het totale energieverbruik van de faciliteit. Dit wordt uitgedrukt in de PUE (Power Usage Effectiveness): een PUE van 2.0 betekent dat voor elke kilowatt IT-vermogen nog eens een kilowatt wordt gebruikt voor koeling en overige faciliteiten.
De energievraag van koeling is zo hoog omdat compressoren en chillers continu elektrisch vermogen opnemen, ongeacht de actuele warmtebelasting. Veel systemen zijn bovendien ontworpen op piekbelasting en draaien het grootste deel van de tijd op deellast, wat de efficiëntie verder verlaagt.
Moderne en alternatieve koeltechnologieën richten zich specifiek op het terugdringen van dit energieverbruik. PCM-gebaseerde systemen werken zonder compressoren en hebben een fractie van het elektrische aansluitvermogen van conventionele installaties, wat het totale energieverbruik van de faciliteit aanzienlijk kan verlagen.
Wat zijn de nadelen van traditionele koeling in serverruimtes?
Traditionele koelsystemen voor serverruimtes kennen meerdere structurele nadelen: hoog energieverbruik, afhankelijkheid van synthetische koudemiddelen, hoge onderhoudskosten en een beperkte levensduur. Voor organisaties die hun operationele kosten willen beheersen en hun technische infrastructuur willen verduurzamen, zijn dit relevante knelpunten.
- Hoog energieverbruik: Compressoren en chillers zijn de grootste energieverbruikers in een serverruimte. Ze draaien continu en vereisen een zwaar elektrisch aansluitvermogen.
- Synthetische koudemiddelen: Klassieke koelinstallaties gebruiken F-gassen of andere koudemiddelen die schadelijk zijn voor het milieu en onder toenemende Europese regelgeving vallen.
- Hoge onderhoudsfrequentie: Compressoren, expansieventielen en koudemiddelcircuits vereisen regelmatige inspectie en onderhoud door gecertificeerde technici.
- Beperkte levensduur: Traditionele koelinstallaties gaan gemiddeld tien tot vijftien jaar mee, waarna vervanging noodzakelijk is.
- Netcongestie: Het hoge aansluitvermogen van traditionele koeling legt extra druk op de elektrotechnische infrastructuur, wat in een tijd van netcongestie steeds vaker een praktisch obstakel vormt.
- Geen UPS-koppeling: Veel traditionele systemen kunnen niet zonder meer worden aangesloten op een UPS, waardoor koeling bij stroomuitval wegvalt op het moment dat het er het meest toe doet.
Hoe werkt PCM-koeling als alternatief voor datacenters?
PCM-koeling werkt via 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 afgeven. Dit principe werkt vergelijkbaar met smeltend ijs, maar dan rond een werktemperatuur die aansluit op de klimaatbeheersing van serverruimtes, rond de 25°C. Het systeem functioneert als een intelligente thermische batterij die warmte opneemt, opslaat en op het optimale moment afvoert.
Omdat er geen compressor nodig is, is het elektrische aansluitvermogen drastisch lager dan bij conventionele koeling. Alleen ventilatoren zorgen voor luchtcirculatie. Dit maakt directe aansluiting op een UPS-systeem mogelijk, zodat de koeling ook bij stroomuitval zonder onderbreking doorwerkt. Dat is voor serverruimtes en andere bedrijfskritische omgevingen een wezenlijk voordeel.
Het systeem werkt zonder synthetische koudemiddelen, zonder waterverbruik en zonder condensors of chillers. Het aantal bewegende delen is minimaal, wat de onderhoudsfrequentie sterk verlaagt. Een eerste inspectiebeurt voor de ventilatoren is pas nodig na minimaal 50.000 vollastdraaiuren.
Hoe Duraflow helpt met datacenterkoeling
Wij bij Duraflow hebben de PCM-koelingstechnologie specifiek ontwikkeld voor bedrijfskritische omgevingen zoals serverruimtes, MER-, SER-, UPS-, HVK- en MCC-ruimtes. Onze PCM Power Units zijn modulaire, zelfstandige koelkasten die zonder compressoren of koudemiddelen werken en gemiddeld meer dan 90% minder energie verbruiken dan traditionele koelinstallaties.
Wat onze oplossing concreet biedt voor uw serverruimte of datacenter:
- Drastisch lager energieverbruik en een aanzienlijk lagere energierekening op jaarbasis
- Directe UPS-koppeling voor ononderbroken koeling bij stroomuitval
- Geen synthetische koudemiddelen, geen waterverbruik, geen compressoren
- Technische levensduur van minimaal 25 jaar met minimale onderhoudsbehoefte
- Modulair en schaalbaar, inpasbaar in bestaande infrastructuren zonder grote verbouwingen
- Erkend door de Nederlandse overheid als energiebesparende maatregel, met mogelijkheid tot EIA-aftrek
- Vermindering van piekbelasting op uw elektrotechnische infrastructuur
Wilt u weten of PCM-koeling geschikt is voor uw situatie? Neem contact op en we denken graag met u mee over de mogelijkheden.
Veelgestelde vragen
Is PCM-koeling ook geschikt voor kleine serverruimtes of alleen voor grote datacenters?
PCM-koeling is juist ook zeer geschikt voor kleinere serverruimtes, MER- en SER-ruimtes. Omdat de units modulair zijn opgebouwd, kunnen ze worden ingezet op de schaal die past bij uw situatie, zonder dat u een volledige datacenterinfrastructuur nodig heeft. Dit maakt de technologie aantrekkelijk voor mkb-organisaties en overheidsinstellingen die een betrouwbare, energiezuinige koeling zoeken voor een beperkt aantal racks.
Wat gebeurt er met de koeling als de PCM-materialen volledig zijn 'opgeladen' met warmte?
Wanneer het PCM-materiaal volledig van vast naar vloeibaar is overgegaan, is de thermische opslagcapaciteit tijdelijk verzadigd. In de praktijk wordt het systeem zo gedimensioneerd dat de PCM-capaciteit aansluit op de warmtelast en de beschikbare afkoeltijd, zodat dit scenario bij normaal gebruik niet optreedt. Tijdens periodes met lagere warmteproductie stolt het materiaal weer en wordt de capaciteit volledig hersteld, vergelijkbaar met het opladen van een batterij.
Hoe lang duurt de installatie van een PCM-koelingsunit in een bestaande serverruimte?
Omdat PCM Power Units modulaire, zelfstandige koelkasten zijn zonder compressoren, koudemiddelleidingen of wateraansluitingen, is de installatie aanzienlijk eenvoudiger en sneller dan bij traditionele koelinstallaties. In de meeste gevallen volstaat een elektrische aansluiting en een correcte plaatsing in de ruimte, wat de installatietijd en bijbehorende verstoringen voor uw bedrijfsvoering sterk beperkt. Neem contact op met Duraflow voor een specifieke inschatting op basis van uw situatie.
Wat is de EIA-aftrek en hoe vraag ik die aan voor PCM-koeling?
De Energie-investeringsaftrek (EIA) is een Nederlandse fiscale regeling waarmee bedrijven een deel van de investeringskosten in erkende energiebesparende technieken kunnen aftrekken van de fiscale winst. PCM-koeling is door de Nederlandse overheid erkend als een kwalificerende maatregel, wat betekent dat u bij aanschaf mogelijk aanspraak kunt maken op deze aftrek. De aanvraag verloopt via de Rijksdienst voor Ondernemend Nederland (RVO) en dient binnen drie maanden na het aangaan van de investeringsverplichting te worden ingediend; uw leverancier of fiscaal adviseur kan u hierbij begeleiden.
Kan PCM-koeling worden gecombineerd met een bestaand traditioneel koelsysteem?
Ja, PCM-koeling kan worden ingezet als aanvulling op of vervanging van bestaande koelinfrastructuur. Een hybride aanpak, waarbij PCM-units de basiskoeling verzorgen en een bestaand systeem als back-up of piekopvang dient, is technisch goed realiseerbaar. Dit biedt organisaties de mogelijkheid om stapsgewijs te verduurzamen zonder de bestaande infrastructuur in één keer af te schrijven.
Welke temperatuurnauwkeurigheid biedt PCM-koeling en voldoet dat aan de normen voor serverruimtes?
PCM-materialen wisselen van fase bij een vaste, vooraf bepaalde temperatuur, wat zorgt voor een inherent stabiele thermische buffering rond de ingestelde werktemperatuur, doorgaans rond de 25°C. Dit sluit aan op de ASHRAE-richtlijnen voor serverruimtes, die een inlaattemperatuur voor servers van 18°C tot 27°C aanbevelen. De temperatuurstabiliteit die PCM-koeling biedt is daarmee goed verenigbaar met de operationele eisen van moderne IT-hardware.
Wat zijn de totale eigendomskosten (TCO) van PCM-koeling vergeleken met traditionele koeling?
Hoewel de initiële investeringskosten van PCM-koeling vergelijkbaar of soms iets hoger kunnen zijn dan die van traditionele systemen, liggen de totale eigendomskosten over de levensduur aanzienlijk lager. Het energieverbruik daalt met gemiddeld meer dan 90%, onderhoudskosten zijn minimaal door het ontbreken van compressoren en koudemiddelcircuits, en de technische levensduur van minimaal 25 jaar is beduidend langer dan de gemiddelde tien tot vijftien jaar van conventionele installaties. Gecombineerd met mogelijke EIA-aftrek resulteert dit doorgaans in een aantrekkelijke terugverdientijd.
